• 제목/요약/키워드: 과망간산이온

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금속 과망간산염의 핵변환에 의한 화학적 효과 (Chemical Effects of Nuclear Transformations in Metal Permanganates)

  • 이병헌;김봉환
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제11권1호
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    • pp.15-21
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    • 1986
  • 금속 과망간산염 즉 과망간산칼륨, 과망간산나트륨, 과망간산은, 과망간산바륨, 과망간산암모늄에서 망간의 중성자 포획으로 야기되는 화학적 효과를 고찰하였다. 생성된 방사성 망간의 분포는 각종 흡착제 및 이온교환체 즉 이산화망간, 알루미나, 제올라이트 A-3, 카올리나이트, 도엑스 -50을 사용하여 결정하였다. 각종 흡착제 및 이온교환체에 대한 방사성 망간의 분포는 각 과망간산염에 대하여 거의 유사한 결과를 갖는다. 방사성 망간의 친화력은 도엑스 -50이 가장 크다. 잔류율의 현저한 증가가 열-어니일링을 통하여 나타나며 잔류율은 각 과망간산염의 금속이온의 제 1차 이온화 전위에 의존한다.

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버네사이트 상변화 반응의 지화학적 반응 조절인자 연구 (A Review of Geochemical Factors Governing the Phase Transformation of Birnessite)

  • 남궁선이;전철민;이기현
    • 자원환경지질
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    • 제50권6호
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    • pp.545-554
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    • 2017
  • 버네사이트(birnessite)는 토양 및 심해저 환경에서 가장 흔히 발견되는 주요 망간수산화물 및 망간산화물(Mn(oxyhydr)oxides, 이하 망간산화물로 통칭) 중 하나로 일반적으로 나노 크기의 작은 입자로 구성되어 있으며 결정도가 매우 낮은 특징을 보인다. 특히 버네사이트는 구조 내 결함(structural defects)과 비어있는 양이온 자리(cation vacancies), 다양한 비율로 혼합된 구조 내 망간 산화수(mixed valences of structural Mn)의 특징에 따라 자연환경에서 다양한 생/지화학적 반응에 높은 반응성을 가지고 참여하는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 다양한 생/지화학적 반응을 통해 버네사이트 주변에 존재하는 무기 및 유기물질의 자연 환경적 거동에 중요한 영향을 미칠 뿐 아니라 버네사이트의 상변화 반응이 수반되어 물리 화학적 특성이 전혀 다른 새로운 망간산화물이 형성된다. 본 리뷰 논문에서는 기존 선행 연구결과들을 바탕으로 버네사이트의 상변화 반응을 통해 형성되는 다양한 망간산화물들을 조사하고 반응에 영향을 미치는 다양한 지화학적 반응인자들을 검토하였다. 기존 선행연구 결과에 따르면 버네사이트의 상변화 반응은 용존 Mn(II) 및 용존 산소의 유무, 용액의 pH 조건, 그리고 함께 존재하는 양이온(i.e., $Mg^{2+}$)에 영향을 받는 것으로 사료되며, 다양한 반응인자들이 복합적으로 관여하는 버네사이트의 상변화 반응 경로에 대해서는 여전히 이해되지 않은 부분이 많은 것으로 확인되었다. 따라서, 앞으로 다양한 망간산화물들의 형성과 상변화 반응에 대한 보다 다양하고 심층적인 연구가 수행되어야 할 것이다.

동해 울릉분지 퇴적물에서 망간산화물과 철산화물 환원율 추정 (Estimate of Manganese and Iron Oxide Reduction Rates in Slope and Basin Sediments of Ulleung Basin, East Sea)

  • 최유정;김동선;이태희;이창복
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제14권3호
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    • pp.127-133
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    • 2009
  • 동해 울릉분지에서 망간산화물과 철산화물의 유기물 분해 기여율을 정량화하기 위하여 6개의 박스형 시추퇴적물을 채집하였다. 수심이 2,000 m 이상인 울릉분지 표층퇴적물에서 유기탄소 함량은 2.6% 가량으로 육상기원 유기물 유입이 많은 흑해와 용승 해역인 칠레 주변해역들과 비슷했다. 울릉분지에 위치한 정점들에서 망간산화물 함량은 퇴적물 최상부에서 2% 이상으로 매우 높았고, 철산화물 함량은 울릉분지 표층 $1{\sim}4cm$ 내외에서 2% 가량의 최고값을 나타냈다. 그러나 대륙사면 정점들에서 망간산화물과 철산화물 함량은 분지처럼 높은 값을 보이지 않았다. 동해 울릉분지에서 2% 이상으로 높은 망간산화물 함량은 높은 유기탄소 함량과 사면보다 비교적 느린 퇴적속도 때문이거나 망간 이온이 저탁류를 통해 사면에서 분지로 이동한 것으로 예상된다. 망간산화물 환원율은 $0.3{\sim}0.57\;mmol\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위를 보였고, 철산화물 환원율은 $0.10{\sim}0.24\;mmol\;m^{-2}\;day^{-1}$의 범위를 나타냈다. 울릉분지에서 금속산화물은 유기물 분해에 $13{\sim}26%$ 정도를 차지하였으며, 이는 칠레 용승 해역과 유사하고, 덴마크 연안보다 낮은 값이다.

과망간산칼륨을 이용한 용해성 망간 제거: 중탄산염 영향 및 최적조건 (Manganese removal by KMnO4: Effects of bicarbonate and the optimum conditions)

  • 이용수;도시현;권영은;홍성호
    • 상하수도학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.207-213
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    • 2016
  • This study is focused on manganese (Mn(II)) removal by potassium permanganate ($KMnO_4$) in surface water. The effects of bicarbonate on Mn(II) indicated that bicarbonate could remove Mn(II), but it was not effectively. When 0.5 mg/L of Mn(II) was dissolved in tap water, the addition of $KMnO_4$ as much as $KMnO_4$ to Mn(II) ratio is 0.67 satisfied the drinking water regulation for Mn (i.e. 0.05 mg/L), and the main mechanism was oxidation. On the other hand, when the same Mn(II) concentration was dissolved in surface water, the addition of $KMnO_4$, which was the molar ratio of $KMnO_4/Mn(II)$ ranged 0.67 to 0.84 was needed for the regulation satisfaction, and the dominant mechanisms were both oxidation and adsorption. Unlike Mn(II) in tap water, the increasing the reaction time increased Mn(II) removal when $KMnO_4$ was overdosed. Finally, the optimum conditions for the removals of 0.5 - 2.0 mg/L Mn(II) in surface water were both $KMnO_4$ to Mn(II) ratio is 0.67 - 0.84 and the reaction time of 15 min. This indicated that the addition of $KMnO_4$ was the one of convenient and effective methods to remove Mn(II).

빗물 집수 및 저장 시스템 개선과 수질 분석 모니터링 (A Study on the Rainwater Quality Monitoring and the Improvement, Collection and Storage System)

  • 김철경
    • 청정기술
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    • 제17권4호
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    • pp.353-362
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    • 2011
  • 빗물 활용은 건전한 물 순환 개념에서 중요하며, 신도시 개발 등으로 증가되는 불투수면의 증대에 따른 영향을 해소시키는 방법 중의 하나가 되므로 빗물 처리 시스템의 개선을 통한 수질 개선 방안을 연구하였다. 대전서남부지구의 개발 전 빗물 유출계수는 0.40이었으나 개발 후의 유출계수는 0.59로 산정되었다. 필터를 통과한 우수의 Cu, As, Cr, Fe, Mn 등 중금속 함량은 지하수의 중금속 함량보다 양호하였으며, 집수된 빗물의 수질은 경도, 과망간산칼륨소비량, 염소이온, 증발잔류물, 황산이온, 질산성질소 등의 항목에서는 지하수의 수질보다 양호한 것을 보여 주었으며, 중수도 수질기준을 충족시키는 것으로 확인되었다. 100일 이상 장기 저장 시에도 화장실 용수, 조경 용수 등으로 적합하였다. 종전의 빗물집수 시스템에 덮개가 있는 gutter 설치, 적합한 필터 사용 및 저장조의 지하설치 등으로 시스템을 개선하면 집수되는 수질을 100일 정도 양호하게 유지할 수 있는 것을 확인하였다.

세슘(Cs)으로 이온 교환된 버네사이트의 고온에서의 Cs 고정 능력 (High-Temperature Cesium (Cs) Retention Ability of Cs-Exchanged Birnessite)

  • 김영규
    • 광물과 암석
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    • 제36권4호
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    • pp.313-321
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    • 2023
  • 자연환경에 유출된 방사성 세슘(Cs)을 흡착 격리시키기 위한 다양한 연구들이 진행되어왔고 이 중에서 광물의 흡착 및 고온 처리는 제올라이트의 예에서 보여지는 것과 같이 매우 유효한 방법일 수 있다. 본 연구에서는 버네사이트를 Cs으로 이온 교환 시킨 후 고온 처리하여 광물상의 변화와 함께 Cs의 용출 특성을 알아보았다. 버네사이트는 MnO6 팔면체가 모서리를 공유하는 층상구조를 가지고 있는 광물로서 양이온 흡착능력이 뛰어난 광물이다. Cs을 이온 교환시킨 버네사이트를 1100℃까지 고온 처리한 결과, 온도가 증가함에 따라 크립토멜레인, 빅스바이트, 버네사이트, 하우스마나이트로 광물상의 변화가 관찰되었다. 이는 터널구조의 망간산화물 광물인 토도로카이트를 Cs으로 이온 교환시킨 후 열처리하였을 때 버네사이트와 하우스마나이트로만 상변화를 거치는 것과 다른 결과를 보여준다. Cs으로 이온 교환된 버네사이트는 증류수와 1 M NaCl 용액과 반응 시간을 달리하여 용출량을 측정하였으며 이러한 용출량은 각 온도구간에서의 광물상 변화, 반응시간, 반응 용액의 종류에 따라 상이한 용출량을 보였다. 증류수와 반응한 시료에 비하여 1 M NaCl과 반응한 시료에서 이온교환 반응에 의하여 용출량이 더 많았고 반응시간이 길어질수록 용출량은 증가하였다. 증류수와 반응한 경우는 Cs의 용출량이 증가하다 감소하고 NaCl 용액에서 반응시킨 시료의 경우 용출량의 감소 후 다시 증가하고 최종적으로는 1100℃에서는 증류수와 같이 거의 용출되지 않았다. 이러한 용출량의 변화는 각 온도에서 형성된 광물상과 밀접한 관련이 있다. 크립토멜레인과 버네사이트로의 상변화는 Cs의 용출량을 증가시키지만, 빅스바이트와 하우스마나이트는 Cs의 용출을 억제하며 가장 높은 온도에서 나타나는 가장 안정된 하우스마나이트는 Cs의 용출을 가장 크게 억제할 수 있는 것으로 보인다. 이러한 결과는 Cs을 이온 교환시킨 버네사이트의 고온처리를 통하여 Cs의 고정 및 격리가 효적으로 이루어질 수 있음을 보여준다.

고상반응법에 의해 제조된 $Li_{0.44}MnO_2$의 전기화학적 성질에 미치는 Ti 치환의 영향 (Effect of Ti substitution on electrochemical properties $Li_{0.44}MnO_2$ synthesized by solid state reaction)

  • 황광택
    • 한국결정성장학회지
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    • 제10권5호
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    • pp.362-366
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    • 2000
  • $Li_{0.44}MnO_2$양극재료는 리튬의 삽입과정에서 높은 가역성을 가지며 과충전이나 과방전 과정에서 쉽게 손상되지 않는다. $Mn_2O_3$가 불순물로 자주 나타나며 전기화학적으로 비활성이기 때문에 전극의 전기화학적 용량을 감소시킨다. 잉여의 NaOH 첨가는 $Mn_2O_3$를 X선 회절에 검출되지 않는 정도로 낮추었다. 용량 증가는 큰 단위세포를 가지는 양극재료에서 얻어질 수 있으므로, 망간의 일부를 이온반경이 큰 티타니움으로 치환하였으며, $Li_{0.44}T_{iy}Mn_{1-y}O_2$(여기서 y = 0.11, 0.22, 0.33, 0.44, 0.55) 조성의 분말들을 합성하여 특성을 평가하였다. ECPS 실험결과 $Li/P(EO)_8$LiTFSI/$LixTi_{0.22}Mn_{0.78}O_2$전지에서 150 mAh/g 최대가역용량 값이 얻어졌다. 티타니움이 치환된 망간산화물을 사용한 전지는 충방전당 0.12 %나 그 이하의 용량감소율을 나타내었다.

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태화강 주변지역 지하수의 수질특성 및 계절별 수질변화 양상

  • 이종성;김도순;윤혜정;최영아;최영선;임종선;윤한직;이진열;정수근;함유식
    • 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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    • 한국지하수토양환경학회 2005년도 총회 및 춘계학술발표회
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    • pp.441-445
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    • 2005
  • 태화강 주변지역 지하수의 계절적 수질 변화를 보고자 현장측정 항목(수온, pH, 알칼리도, 전기전도도), 일반 항목(증발잔류물, 총경도, 과망간산칼륨소비량), 음이온물질$(F^-,\;Cl^-,\;{NO_3}^-,\;{SO_4}^{2-})$, 양이온물질$(Ca^{2+},\;Mg^{2+},\;K^+,\;Na^+)$등으로 구분하여 분석하였으며, 총 70개 지점을 대상으로 2004년 5월, 10월 2회에 걸쳐 실시하였다. 지역별 수질특성을 살펴보면 남구지역은 $Ca-Mg-HCO_3,\;Ca-Mg-HCO_3-Cl,\;Ca-Mg-Na-Cl-HCO_3,\;Na-Cl-HCO_3$의 4가지 유형이 전체 시료의 74%를 차지하였으며, $Ca-Mg-HCO_3$형이 가장 우세하게 나타났고, 중구지역 지하수에서는 $Ca-Mg-HCO_3-Cl,\;Ca-Mg-Na-HCO_3-Cl,\;Ca-Mg-HCO_3$의 3가지 유형이 전체 시료의 60%를 차지하는 것으로 나타났으며, 이중에서 $Ca-Mg-HCO_3-Cl$형이 가장 우세하게 나타났다. 두 지역의 수질 변화를 살펴보면. 전기전도도는 남구는 $731.5{\mu}s/m^3$에서 $529.8{\mu}s/m^3$, 중구는 $752.6{\mu}s/m^3$에서 $621.6{\mu}s/m^3$로 201.7, $131.0{\mu}s/m^3$만큼 작아져 두 지역 모두 같은 양상을 보였으나, Hardness 및 TDS의 경우 남구지역은 5월보다 10월에 평균, 최대값이 모두 낮게 나타났다. 또한 $Cl^-$의 경우 지역적, 계절적으로 큰 차이를 보이고 있으며 남구는 5월 68.2mg/l, 10월에는 61.7mg/l로 다소 감소하였으나 중구의 경우 5월 75.5mg/l, 10월 122.1mg/l로 다소 증가한 것으로 나타났다. 양이온 분포 비율 및 농도는 비슷하게 나타났으며, 계절적으로 5월보다 10월에 모두 높게 나타났다. 두 지역 모두 양이온물질 중 나트륨의 분포비율 및 농도가 5월보다 10월에 다소 높게 나타났다. 연구 지역 지하수의 계절적 수질변화를 살펴보면 두 지역간의 지하수질 및 분포특성에 있어 다소 차이를 보이고 있으며, 특히 중구 지역에서 5월보다 10월에 나트륨과 염소이온의 증가가 다소 나타나는 것으로 관찰되었다. 또한 연구지역 중 특이지점($Cl^-$:1,000mg/l이상)은 남구는 5월에 2개에서 10월에는 3개 지점으로 증가하였으며, 중구는 5월, 10월 모두 4개 지점으로 나타났다.

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부산시내에 산재하는 몇몇 약수터 약수의 수질 (Water Quality of Some Spring Waters in Pusan Area)

  • 김용관;조현서
    • 한국수산과학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.538-544
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    • 1985
  • 부산시내에 산재하고 있는 약수터 중에서 시민의 이용 빈도가 높은 5개 지점을 선정하여 이들의 수질관리에 필요한 기초자료를 얻고자 1983년 12월에서 1984년 8월 사이에 5회에 걸쳐 총 25개 시료를 취하여 내용물에 대한 변화범위와 평균치를 나타내면 다음과 같다. pH $5.80{\sim}7.25$,6.60, 수온 ; $6.0{\sim}23.0^{\circ}C,\;12.9^{\circ}C$, 총증발잔류물 $33.0{\sim}325mg/l$, 121.2mg/l ; 알카리도 $4.75{\sim}51.6mg/l$, 24.lmg/l ; 경도 $9.47{\sim}85.0mg/l$, 30.3mg/l, 전기전도도 $0.495{\sim}2.750{\times}^2{\mu}{\mho}/cm,\;1.239{\times}10^2{\mu}{\mho}/cm$ ; 탁도$0.54{\sim}7.80$ NTU, 2.04 NTU ; 과망간산칼륨 소비량 $0.51{\sim}8.47mg/l$, 1.96mg/l ; 염화이온 농도 $4.91{\sim}36.0mg/l$, 12.53mg/l ; 불소이온 ND-0.30ppm, 0.08ppm ; 질산성 질소 ND-8.94mg/l, 1.94mg/l ; 아질산성 질소 ND-0.10mg/l, 0.03mg/l ; 암모니아성 질소 ND-0.16mg/l, 0.03mg/l ; 인산성 인 ND-0.09mg/l, 0.03mg/l ; 규산성 규소 $0.42{\sim}22.7mg/l$, 7.96mg/l ; 구리 ND-10.5ppb, 2.46ppb ; 납 ND-22.7ppb, 3.54ppb ; 아연 ND-103ppb, 21.33ppb ; 철분 $20.3{\sim}2,800ppb$, 801.72ppb 였었다. 비소, 시안, 카드뮴, 마그네슘, 수은, 육가크롬, 페놀 등은 검출되지 않았다. 특히, 지점 1은 총증발잔류물 178.1mg/l, 전기전도도 $2.127{\times}10^2{\mu}{\mho}/cm$, 탁도 3.16NTU, 염화이온 16.32mg/l로서 다른 지점들 보다 월등히 높았다. 영양염류중 규산성 규소의 함량은 강우에 크게 영향을 받았다. 또 불소이온농도는 상수도 수질기준치 1ppm 보다 0.08ppm으로 훨씬 낮았으며, 철분의 농도는 801.72ppb로서 2.7배나 초과하였다.

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폐 알칼리망간전지의 산 침출액으로부터 버네사이트(δ-MnO2)의 제조 및 1-naphthol 제거 (Preparation of Birnessite (δ-MnO2) from Acid Leaching Solution of Spent Alkaline Manganese Batteries and Removals of 1-naphthol)

  • 엄원숙;이한샘;이동석;신현상
    • 대한환경공학회지
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    • 제38권11호
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    • pp.603-610
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    • 2016
  • 본 연구에서는 폐 알칼리망간전지 분말(spent alkaline manganese battery powder, SABP <8 mesh)의 산 침출액으로부터 분리한 망간이온을 이용하여 산화-중합반응 촉매인 버네사이트를 제조하였고, 1-naphthol (1-NP)을 대상으로 페놀계 화합물의 제거 반응성을 조사하였다. 망간산화물의 결정상과 반응성은 순수 망간시약($MnSO_4$, $MnCl_2$)을 사용하여 합성한 망간산화물(manganese oxide, MOs) 및 기존의 McKenzie 합성방법에 의한 Acid birnessite (A-Bir)의 결과와도 비교 평가하였다. SABP에 존재하는 망간과 아연이온은 과산화수소 존재 하에서의 황산 침출($1.0M\;H_2SO_4+10.5%\;H_2O_2$, solid/liquid (S/L)비=1/10 g/mL, $60^{\circ}C$)을 통해 각각 약 96%와 98% 회수하였다. 산 침출액으로부터 망간이온은 수산화물(NaOH) 침전을 통해 pH 8과 pH>13 조건에서 각각 69.0%와 94.3% 분리하였다. 1-NP 제거능을 토대로 SABP 산 침출액으로부터 알칼리(NaOH) 수열합성법에 의한 망간산화물의 제조를 위한 적정 OH/Mn 혼합비(M/M)는 6.0이었고, XRD 분석을 통해 버네사이트(${\delta}-MnO_2$) 결정상을 가짐을 확인하였다. pH 8 (${Mn^{2+}}_{(aq)}$)과 pH>13 ($Mn(OH)_{2(s)}$)에서 회수한 망간을 사용하여 얻은 망간산화물의 1-NP 제거 반응속도(k, at pH 6)는 각각 0.112, $0106min^{-1}$으로서 $MnSO_4$ 시약을 사용하여 얻은 망간산화물의 결과($0.117min^{-1}$)와 유사하였다. 이상의 연구를 통해 폐 알칼리망간전지 분말로부터 얻은 버네사이트는 미량 유해물질 제거를 위한 산화-중합 반응 촉매로 활용 가능함을 알 수 있었으며, 버네사이트 제조를 위한 폐 알칼리망간전지의 재활용 흐름도를 제시하였다.