• Title/Summary/Keyword: $CaCO_3$ precipitation

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동위원소를 이용한 제주지역 수질원에 관한 연구 (Environmental Isotope-Aided Studies on Water REsources in the Region of Cheju)

  • 안종성;한정상
    • 물과 미래
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    • 제17권2호
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    • pp.72-79
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    • 1984
  • This investagation was carried out by analyzing water types and measuring the environmetal isotopes (tritium and deuterium) for development of water resources and protection of ground waters from sea water intrusion. The water sample were taken monthly from April to June, 1983 from sixteen sites in the Cheju metropolitan area; three sea, three spring, and ten ground waters. The ground water in the midwest area of the city contained 20 TU of tritium and-46 per mille of deuterium, classified as the $NaHCO_3$ type of ground water, generally deep seated. The spring water and ground water in the southern part of the city contained 15 to of tritium and-39 per mile of deuterium, and appeared to the $CaHCO_3$ type of shallow ground water, easily affected 표 precipitation. The results of tritium and deuterium analyses showed that the ground water in the coastal area were not affected by sea water intrusion, although they changed from $NaHCO_3$ or $CaHCO_3$ type to NaCl type in May and June. It is concluded that the high Na and Cl content in those ground waters might come from municipal sewage. The sea water in the Yong-duam area was influenced by sping water.

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한반도의 황사 관측현황 및 배경지역 미세먼지의 화학적 조성에 관한 연구 (Study on the Yellow Sandy Dust Phenomena in Korean Peninsula and Chemical Compositions in Fine Particles at Background Sites of Korea.)

  • 백광욱;정진도
    • 환경위생공학
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    • 제19권4호
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    • pp.9-18
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    • 2004
  • In this study, the observation data for the yellow sandy dust phenomena from the year 1999 to 2003 at background sites in Korea were collected at Global Atmospheric Observatory at An-Myeon island and its temporal variation were analyzed. The chemical characteristics of the fine particles were also analyzed in order to evaluate sources of the yellow sandy dust particles. The results showed that the monthly average mass concentration of the fine particles was the highest in springtime and the lowest in summertime in general. The magnitude of its variation was also the highest in March in which the occurrence of yellow sandy dust was the most frequent and thus the number of samples was the largest, while the lowest in June through September. The yearly variation of ion components contributions to the total mass concentration of the fine particles was slowly decreasing, showing that $63\%$ in 1999, $59\%$ in 2000 and $56\%$ in 2003. The most prevalent ion components in the fine particles were found to be $NO_3$ and $SO_4^{2-}$, which are known to be source materials of acidic precipitation, and $NH_4^+$, a neutralizing material of the acid precipitation. Relative proportion of metal components in the fine particles was calculated as $14\%$ in average, and their concentrations are in an order of Fe > Al > Na > Ca > Zn > Pb > Cu > Mn > Ni > Cd > Cr > Co > U. The results indicated that main sources of the metals was soil-originated Fe, Al, Ca, and Mg, and the contribution of anthropogenic air Pollution-originated Zn, Pb, Cu, Mn were also high and keep slightly increasing. Statistical analysis showed that the chemical components could be divided into soil-originated group of Mg, Al, Ca, Fe, and Mn and air pollution-originated group of $NO_3$, Zn, Pb, and they are occupying more than $60\%$of all the components in the dusty sand. The results explain that An-Myeon island is more influenced by soil-originated source than ocean-originated one and also the influencing strength of anthropogenic poilution-originated source is less than $50\%$ of that of soil-originated sources. Compared to non-yellow sandy period, the yellow sandy dust period showed that the amounts of soil-originated $Mg^{2+}$ and $Ca^{2+}$ and ocean-originated $Na^+$ and $Cl^-$ were increased to more than double and the metals of Mg, Al, Ca, Fe were also highly increased, while micro metal components such as Pb, Cd, Zn, which have a tendency of concentrating in air, were either decreased or maintained at nearly constant level. In the period of yellow sandy dust, a strong positive correlation was observed between water soluble ions and between metals in terms of its concentration, respectively. Factor analysis showed that the first group being comprised of about $43\%$ of the total inorganic components was affected by soil and they are ions of $Na^+,\;Mg^{2+}\;and\;Ca^{2+}$ and metals of Na, Fe, Mn and Ni. The result also showed that the metals of Mg and Cr were classified as second group and they were also highly affected by soil sources.

고상반응법에 의한 아커마나이트 분말의 합성 및 생체활성도 평가 (Synthesis of akermanite bioceramics by solid-state reaction and evaluation of its bioactivity)

  • 고재은;이종국
    • 한국결정성장학회지
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    • 제32권5호
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    • pp.191-198
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    • 2022
  • 치과용 임플란트 재료로 주로 사용되는 지르코니아 및 티타늄 합금은 생체불활성 특징으로 인하여 골유착 및 골형성 능력이 떨어진다. 이러한 문제를 쉽고 간단하게 해결하기 위한 방법으로는 생체활성 물질을 표면에 코팅하여 생체 활성을 높이는 방법이 있다. 본 연구에서는 우수한 골결합 능력을 가진 실리케이트계 세라믹인 아커마나이트(Ca2MgSi2O7)를 고상반응법으로 합성하고, SBF 용액 내 침적실험을 통하여 합성 아커마나이트 분말의 생체활성을 분석하였다. 고상반응 출발원료로는 탄산칼슘(CaCO3), 탄산마그네슘(MgCO3), 이산화규소(SiO2) 분말을 사용하였다. 분말을 혼합 및 건조한 후, 가압 성형하여 디스크 형태로 만든 후, 고상반응 온도를 변화시키며 아커마나이트 상의 합성을 유도하였다. 합성된 아커마나이트 펠릿의 용해 및 생체활성 분석을 위하여 SBF 용액 내 침적 시키고, 침적시간에 따라 아커마나이트의 표면 용해 및 하이드록시아파타이트 석출을 분석하였다. 합성반응 온도가 높아질수록 아커마나이트 상이 뚜렷하게 나타난 반면에, SBF 용액 내 용해는 천천히 진행되었다. 합성된 아커마나이트 분말의 생체활성도는 대체적으로 우수하였으나, 그 중에서도 1100℃에서 고상반응 하여 합성한 분말에서 적절한 용해 및 하이드록시아파타이트 입자의 석출이 잘 일어나는 것으로 분석되었다.

온도와 포화도가 아라고나이트(CaCO3)의 결정형상과 스트론튬(Sr)의 분배계수에 미치는 영향: 결정성장속도에 따른 아라고나이트 내 스트론튬 병합 특성 고찰 (Effects of Temperature and Saturation on the Crystal Morphology of Aragonite (CaCO3) and the Distribution Coefficient of Strontium: Study on the Properties of Strontium Incorporation into Aragonite with respect to the Crystal Growth Rate)

  • 이선용;장봉수;강수아;서지은;이영재
    • 광물과 암석
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    • 제34권2호
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    • pp.133-146
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    • 2021
  • 아라고나이트는 탄산칼슘(CaCO3)의 동질이상 중 하나이며, 해양 생태계를 포함한 다양한 환경에서 생물학적 및 이화학적 침전 과정을 통해 형성된다. 이러한 아라고나이트의 형성 및 성장뿐만 아니라 아라고나이트 내 스트론튬(Sr)과 같은 미량원소의 치환 특성은 화학종의 농도와 온도와 같은 핵심 인자들에 의해 많은 영향을 받는다. 본 연구에서는 해양 생태계와 유사한 용액 온도와 아라고나이트에 대한 이 용액의 다양한 포화도 조건에서 아라고나이트 내 Sr 병합 특성이 규명되었다. 반응 용액의 주입속도(0.085-17 mL/min), 반응 용액의 이온 농도([Ca]=[CO3] 0.01-1 M), 혼합 용액의 온도(5-40 ℃)의 다양한 실험 조건에서 컨스턴트-에디션(constant-addition) 방법을 통해 순수한 아라고나이트가 합성되었다. 또한, 모든 Sr 병합 실험 조건(0.02-0.5 M, 15-40 ℃)에서도 순수한 아라고나이트가 형성되었다. 합성된 아라고나이트의 결정도와 결정크기는 포화도 및 온도가 증가함에 따라 상대적으로 더 크게 증가하며 아라고나이트 결정이 더 많이 성장하였음을 지시하였다. 그러나 BET-비표면적을 이용하여 계산된 결정성장속도는 결정 형상 변화에 크게 영향을 받는 것으로 나타나 해석에 주의가 요구된다. 아라고나이트 내 Sr의 분배계수(KSr)는 반응이온의 농도가 0.02에서 0.5 M로 증가할 때 2.37에서 1.57로, 온도가 15에서 40 ℃로 증가할 때 1.90에서 1.54로 감소하였으며, 모든 조건에서 KSr 값이 1보다 높게 관찰되었다. 이러한 결과는 KSr가 결정성장속도와 역의 상관관계로서 아라고나이트 내 Sr 병합이 호정성 관계임을 나타낸다.

보은제일폐탄광 주변 하천수의 지구화학적 특징 (Geochemistry of Stream Water around the Abandoned Boeun Coal Mine, Hoenam Area)

  • 전서령;신익종;이규승
    • 한국환경농학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.20-27
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    • 2001
  • 보은광산지역 하천수의 pH는 $6.8{\sim}8.2$로 약산성에서 약 알카리성에 걸친 수질변화를 보여주며, 건기보다는 우기의 하천수가 산성우의 영향으로 인해 다소 pH가 낮게 나타났다. 방치된 폐석 등의 영향으로 Mg, Ca, $HCO_3$, $SO_4$, Al, Fe, Zn, Ni, Co, Cr, Cd, Sr, U 이 하천수내에 부화되어 나타나며, Na, K, As, Cu, $NO_3$, Cl 등은 낮은 농도함량을 보여 이들 원소에 대해 폐광석으로부터의 영향이 거의 없는 것으로 보인다. 주요 양이온 농도는 Mg>Ca>Na>K의 순서로 함량변화를 보이며, 음이온의 함량변화는 $SO_4>HCO_3>Cl>NO_3$의 순서로 나타나 본 하천수는 $Mg-SO_4$ 타입을 보인다. 하천수의 우기와 건기의 이온의 농도변화는 ${\pm}30$ % 이내에서 나타나며, Na, K, $HCO_3$, U, Sr, Cr은 우기 중에 낮은 농도를 보여 우수에 의해 희석되어졌을 가능성이 크다. 우기중에 높은 농도를 보이는 Ca, Mg, $NO_3$, Cd, Co는 약산성의 우수에 의해 기반암이나 폐석으로부터 쉽게 용출되는 원소들이라 판단되었다. TDS, EC 및 Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$, Fe, Ni, Sr, U등의 원소는 광산으로부터 멀어질수록 하류를 향해 농도가 감소하는 경향을 보여, 이들 원소에 대해서 광폐석이 특히 주요한 오염원으로 작용하고 있으며, 이들 원소의 농도를 컨트롤하는 인자는 희석작용이나 흡착작용 등이 복합적으로 관여하고 있을 것으로 생각된다. 본 광산지역의 하천수내에 일어나는 화학적 현상은 크게 두 가지로 얘기할 수 있다. 철을 함유한 황화광물(황철석 등)의 산화로 인한 Fe과 $SO_4$의 하천수내에 부화현상과 풍화된 기반암에서 탄산의 용출이나 이온교환작용에 의한 중화작용으로 하천은 산성을 띠기보다 오히려 약 알카리성을 띠는 특징을 보인다. 기반암의 영향으로 하천의 지나친 산성화는 일어나지 않을 것으로 보이나 하천내의 이온함량은 비오염수에 비해 극히 높은 값을 보여 방치된 폐석이 잠재적인 위험성을 내포하고 있음을 시사한다. 또한 알카리상태에서 부화된 철은 철수산화물의 형태로 침전되어 하천의 적화현상을 일으키는 주원인 물질로 작용한다. 이들 철산화물은 침전되면서 동시에 하천내의 용존 중금속을 흡착이나 공침에 의해 동시에 침전시키는 역할을 하는 것으로 방치될 경우 2차적 오염원으로 작용할 우려가 있어, 이들 철산화물에 대한 보다 상세한 연구가 필요하다고 사려된다.

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Co2O3 첨가가 알루미나의 액상소결 및 기계적 물성에 미치는 영향 (Effect of Co2O3 addition on liquid phase sintering behavior and mechanical properties of commercial alumina)

  • 오복현;윤태규;공헌;김남일;이상진
    • 한국결정성장학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.150-155
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    • 2020
  • 구조용 세라믹재료로 주로 사용되는 알루미나(Al2O3)는 우수한 기계적 특성을 위해 치밀한 미세구조를 요구하며, 소결온도를 낮추기 위해 상업적으로 액상소결(liquid phase sintering)이 적용된다. 본 연구에서는 SiO2, MgO, CaO를 액상소결 조제로 사용하는 92 % 상업용 알루미나의 액상소결 시, 착색제(coloring agent)로 주로 사용되는 산화코발트(Co2O3)의 첨가량과 다양한 소결온도가 알루미나의 미세구조 및 기계적 특성에 미치는 영향을 고찰하였다. 약 11 w t% 산화코발트 첨가에 따라 1200℃부터 고상입자 재배열에 의한 수축이 시작되었고 1300℃ 이상의 온도에서 용해 재석출 및 합체(coalescence)에 의한 알루미나의 결정립 성장이 관찰되었다. 1400℃ 이상의 열처리 온도 혹은 과량의 Co2O3 첨가는 액상의 점도를 낮추어 소결밀도를 감소시켰고, 이와 함께 경도값도 감소하였다. 산화코발트를 11 w t% 첨가하여 1350℃에서 소결할 경우, 3.86 g/㎤의 밀도와 12.32 GPa의 경도를 갖는 치밀한 소결체 제조가 가능하였다.

Calcite-Forming Bacteria for Compressive Strength Improvement in Mortar

  • Park, Sung-Jin;Park, Yu-Mi;Chun, Woo-Young;Kim, Wha-Jung;Ghim, Sa-Youl
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제20권4호
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    • pp.782-788
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    • 2010
  • Microbiological calcium carbonate precipitation (MCP) has been investigated for its ability to improve the compressive strength of mortar. However, very few studies have been conducted on the use of calcite-forming bacteria (CFB) to improve compressive strength. In this study, we discovered new bacterial genera that are capable of improving the compressive strength of mortar. We isolated 4 CFB from 7 environmental concrete structures. Using sequence analysis of the 16S rRNA genes, the CFB could be partially identified as Sporosarcina soli KNUC401, Bacillus massiliensis KNUC402, Arthrobacter crystallopoietes KNUC403, and Lysinibacillus fusiformis KNUC404. Crystal aggregates were apparent in the bacterial colonies grown on an agar medium. Stereomicroscopy, scanning electron microscopy, and X-ray diffraction analyses illustrated both the crystal growth and the crystalline structure of the $CaCO_3$ crystals. We used the isolates to improve the compressive strength of cement-sand mortar cubes and found that KNUC403 offered the best improvement in compressive strength.

중원 지역 탄산수의 지구화학적 진화 (Geochemical Evolution of CO2-rich Groundwater in the Jungwon Area)

  • 고용권
    • 자원환경지질
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    • 제32권5호
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    • pp.469-483
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    • 1999
  • Two different types of deep groundwaters occur together in the Jungwon area: $CO_2$-rich water and alkali water. Each water shows distrinct hydrogeochemical and environmental isotopic characteristics. The $CO_2$-rich waters are characterized by lower pH(6.0~6.4), higher Eh (25~85mV) and higher TDS content (up to 3,300 mg/l), whereas the alkali type waters have higher pH (9.1~9.5), lower Eh (-136~-128mV) and lower TDS content (168~254 mg/l). The CO2-rich waters ($Pco_2$=up to 1atm) were probably evolved by the local supply of deep $CO_2$ during the deep circulation, resulting in enhanced dissolution of surrounding rocks to yield high concentrations of $Ca^{2+}, Na^+, Mg^{2+}, K^+\; and \;HCO_3\;^-$ under low pH conditions. On the other hand, the alkali type waters ($Pco_2$=about 10-4.6 atm) were evolved through lesser degrees of simple wate/rock (granite) interaction under the limited suppy of $CO_2$. The alkali waters are relatively enriched in F- (up to 14mg/l), whereas the F- concentration of$CO_2$-rich water is lower (2.2~4.8 mg/l) due to the buffering by precipitation of fluorite. The oxygen-hydrogen isotopes and tritium data indicate that compared to shaltion ($\delta$18O=-9.5~-7.8$\textperthousand$),two different types fo deep groudwaters (<1.0TU)were both derived from pre-thermonuclear (more than 40 years old) meteoric waters with lighter O-H isotopic composition ($\delta$18O=-9.5~-7.8$\textperthousand$) and have evolved through prolonged water/rock interaction. The $CO_2$-rich waters also show some degrees of isotopic re-equilibration with $CO_2$ gas. The $\delta^{34}S$ values of dissolved sulfates (+24.2~+27.6$\textperthousand$) in the $CO_2$-rich waters suggest the reduction of sulfate by organic activity at depths. The carbon isotope data show that dissolved carbon in the $CO_2$-rich waters were possibly derived either from dissolution of calcite or from deep $CO_2$ gas. However, strontium isotope data indicate Ca in the $CO_2$-rich waters were derived mainly from plagioclase in granite, not from hydrothermal calcites.

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비소제거를 위한 Fe(III)-ettringite 합성방법 및 특성 연구 (Removal of Arsenic in Synthesis Method and Characteristics of Fe(III)-ettringite)

  • 홍성혁;박혜민;최원호;박주양
    • 상하수도학회지
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    • 제25권1호
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    • pp.15-21
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    • 2011
  • Arsenic is one of the most abundant contaminant found in waste mine tailings, because of it's carcinogenic property, the countries like United states of America and Europe have made stringent regulations which govern the concentration of arsenic in drinking water. The current study focuses on different treatment methods for removal of arsenic from waste water. Treatment method the high strength arsenic waste water is treated with Fe(III)-ettringite by co-precipitation method. Number of experiments were carried out to decide the optimal dosage of Fe(III)-ettringite to treat arsenic waste water. The Fe(III)-ettringite was synthesized by taking appropriate equivalent ratios of calcium oxide and ferric chloride in proportion to the arsenic. The best removal efficiencies of 94% were observed at a As/(Ca: Fe) ratio of 1:3. The maximum removal of arsenic was observed in pH range of 12. But as the pH increases the arsenic removal efficiency decreases as portlandite is formed in the pH above 12. The analysis of surface of precipitate conform the needle like structure of ettringite. This treatment technique has promising features such as, the chemicals required in the treatment as well as the sludge generated can be reduced. The operating pH range is in alkaline region which is advantageous over traditional treatment process which has lower pH. Also the co-precipitation not only helps in removal of arsenic but also heavy metals.

Pilot 규모의 경사판 침전지 시험을 통한 국내 석탄광산배수내 부유물질의 지구화학적 반응특성 및 조정영향 (Geochemical Reaction Processes and Controls on the Coal Mine Drainage using Pilot-scale Inclined Clarifiers)

  • 이상훈;오민아;이재영;권은혜;김도영;김덕민
    • 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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    • 제18권7호
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    • pp.73-80
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    • 2013
  • Fine suspended solids from coal mine drainage were treated in the treating plant, using two different pilot-scale inclined clarifiers: radial and lamella types. Suspended solids in the mine drainage were monitored along with other geochemical factors, and metal contents. Fe and Mn are the main chemical components in the drainage, which exist predominantly as total metal forms, whereas dissolved portion is negligible. The raw mine drainage is subject to physical and chemical treatment using $CaCO_3$ and NaOH, therefore the suspended solids are thought to be composed of Fe and Mn precipitates, possibly $Fe(OH)_3$, along with carbonate precipitates. The elemental composition of precipitates are confirmed by SEM-EDS analysis. As nearly all the dissolved ions were precipitated in the primary process by $CaCO_3$, no further aeration or prolonged oxygenation are of necessity in this plant. Adoption of inclined clarifier proved to be effective in treating fine suspended solids in the current plant. Successful application of the inclined clarifier will also be beneficial to improve the current treating process by excluding the current application of chemical agent in the first stage. The final effluents from the pilot plant meet the national standards and the low dissolved Fe and Mn contents are expected not to cause secondary precipitation after discharge.