본 연구에서는 지하수내의 TCE 오염물질을 과망간산을 이용하여 산화분해할 경우의 반응율에 대하여 평가하였다. 또한 최적의 산화제 주입량 결정을 위하여 TCE뿐만 아니라 지하수 대수층 물질에 의한 과망간산의 소모율에 대한 실험을 수행하였다. 대수층 물질이 없는 경우에 과망간산에 의한 TCE의 분해는 효과적으로 이루어졌으며 500 mg/L의 과망간산 농도에서 $k_{obs}=5.24{\times}10^{-3}s^{-1}$의 유사 1차반응계수를 얻었다. TCE와 과망간산에 대하여 각각 1차반응, 전체적으로는 2차반응을 나타내었다. 이때의 반응계수는 $k=0.65{\pm}0.08M^{-1}s^{-1}$였다. 반면 대수층 물질 자체는 산화제인 과망간산과 활발한 반응을 하여 상당한 소모효과를 나타내었으며 이는 대수층 물질내에 존재하는 금속산화물에 의한 것이라 판단된다.
Khan, Aftab Aslam Parwaz;Mohd, Ayaz;Bano, Shaista;Siddiqi, K. S.
대한화학회지
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제53권6호
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pp.709-716
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2009
일정한 이온 세기의 알칼리 용액에서 과망간산에 의한 프포독심 프록세틸(Cefpodoxime Proxetil) 의 산화의 속도론적 경로가 분광광도법적으로 연구되었다. 그 반응은 과망간산 이온 농도에서 일차 속도론적으로 나타났으며, 프포독심 산과 알칼리 농도에서 단일 이하의 차수를 나타내었다. 용매의 이온 세기가 증가함에 따라 속도도 증가하였다. 산화 반응은 프포독심 산과 함께 복합체를 형성하는 알칼리-과망간산 종들을 통하여 진행된다. 반응물을 만들기 위해서 프포독심 산의 자유 라디칼과 과망간산의 다른 분자 사이의 빠른 반응에 이어서 다음 분해가 천천히 진행된다. 다양한 온도에서 반응의 조사는 제안하는 메커니즘의 느린 단계를 고려한 활성화 변수들의 결정할 수 있게 하고 일차 속도론을 따른다. 제안하는 메커니즘과 유도된 속도 법칙들은 관찰된 속도들과 일치하였다.
고리 1호기는 원전해체 계획에 따라 영구정지 이후 가능한 한 빠른 시일 내에 원자로냉각재계통의 화학제염을 수행할 계획으로, 계통제염 기술 확보를 위해 한수원에서는 2014년부터 '원전 해체설계를 위한 냉각재계통 및 기기제염 상용기술개발' 연구과제를 통해 화학제염기술을 개발하고 있다. 본 연구를 위해 Lab. 규모 계통제염 공정장치를 제작하였으며, 계통제염 대상의 주요재료인 STS304, 316, 410, Alloy600, SA508을 사용하여 화학제염 공정실험을 수행하였다. 화학제염 공정실험의 목적은 산화-환원공정의 최적시간, 최적제염제 및 공정횟수를 도출하기 위함이다. 화학제염 공정실험은 과망간산-옥살산 기반의 단위공정 및 연속공정 실험, 과망간산+질산-옥살산 기반의 연속공정 실험으로 나누어 수행하였다. 그 결과 단위공정실험을 통해 최적공정 시간인 산화공정 5시간, 환원공정 4시간을 도출하였으며, 연속공정실험을 통해 최적제염제와 공정횟수를 도출하였다. 최적제염제는 산화제의 경우 $200mg{\cdot}L^{-1}$ 과망간산 + $200mg{\cdot}L^{-1}$ 질산이고, 환원제는 $2000mg{\cdot}L^{-1}$ 옥살산이며, 공정횟수는 STS304와 SA508의 경우 2 cycle, Alloy600의 경우 3 cycle 이상 수행하는 것이 적절할 것으로 평가되었다.
과망간산염들, 즉 과망간산 칼륨, 과망간산 암모늄, 과망간산 바륨에서 망간의 중성자 포획으로 야기되는 화학적 효과를 고찰하였다. $^{55}$Mn(n, r) $^{56}$ Mn 반응에서 생성된 방사성 망간 화학종, 즉 양이온 56/Mn, $^{56}$ MnO$_2$ 그리고 $^{56}$ MnO$_4$$^{-}$의 분포에 미치는 용제의 pH효과를 여러 가지 흡착제들과 이온교환체, 즉 제올이프 A-3, 카올리나이트, 알루미나, 이산화망간 그리고 도엑스 -50을 이용하여 고찰하였다. 카올리나이트와 알루미나에서 방사성 MnO$_4$$^{-}$의 분포가 대표적인 pH값인 4, 7 그리고 9 각각에서 다른흡착제와 이온교환체보다 높게 나타나며 동일한 흡착제일경우에는 pH 4 는 및 pH 9에서가 pH 7에서보다 높게 나타난다. $^{55}$Mn(n, r) $^{56}$ Mn 반응에 의하여 과망간산염에서 생성된 반조망간원자들의 열-어니어링 거동 또한 고찰하였다. 열-어니어링에서 $^{56}$ MnO$_4$$^{-}$의 잔류율은 10$0^{\circ}C$ 및 13$0^{\circ}C$ 처리에서 온도가 높아질수록 증가함을 보였다. 망간염의 반조효과는 hot zone model로 설명하였다.
일반적으로 고분자 미세구조 관찰은 microtomming, solution casting, carbon replica, staining법 등을 이용하여 시료를 전처리한 시료를 TEM을 이용하여 관찰한다. 이러한 시편 전처리 법은 높은 재연성 등으로 널리 이용되고 있으나 기기 의존적이거나 시편전처리 과정이 복잡한 단점이 있다. 본 연구는 주사전자현미경을 이용한 고분자미세구조 관찰 및 이를 위한 시편준비법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 연구에서는 기존에 제한된 화학적에칭법을 개선하여 각종 polyolefin 종류 및 형상에 맞게 전처리하여 SEM을 이용한 고분자 미세구조 연구를 수행하였다. 본 연구를 통하여 과망간산 에칭방법이 주사전자현미경을 이용한 polyolefin 미세구조 관찰에 적합함을 알 수 있었으며, 에칭조건은 시료의 종류와 관찰대상에 맞게 과망간산/인산, 과망간산/인산/황산 등의 조성과 etchant 의 함량비, 에칭시간의 단순한 조절로 가능하다. 본 연구의 에칭법을 이용하여 관찰한 고분자의 미세구조는 iPP 구정의 characterization, 라멜라 특성연구, 고분자 blend 등 기존 연구의 관찰결과를 잘 재연하고 있어 고분자의 모폴로지 특성 뿐만 아니라 blend와 film등 상업적 제품 연구 및 개발에 유용한 방법임을 알 수 있었다.
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.
알칼리성 $100\circC$ 과망간산칼륨에 의한 화학적 산소 요구량 절차에서 과망간산의 진한 분홍색의 탈색 정도가 COD의 양에 의존하는 사실에 착안하여 간단하게 COD를 정량할 수 있는 간접 분광광도법의 기초 조건들을 조사하였다. 여러 농도의 COD(0∼5 ppm) 표준시료(시료량 5ml)와 과량의 과망간산을 함유한 용액 10ml를 일정 시간 동안 환류한 후 535nm에서 측정한 흡광도-농도 곡선이 가장 좋은 직선성을 갖는 조건을 찾았다. 과망간산칼륨 농도 0.15 mM, NaOH 0.2%, 가열 온도 $100\circC$, 그리고 가열 시간 10분일 때가 가장 좋았다. 총 소요 시간은 15분이며, t-검정 결과 공정시험법과 큰 차이가 없었다.
염소이온의 유무 및 양에 상관없이 적용할수 있는 알칼리성 과망간산 산화제에 의한 화학적 산소요구량을 신속하게 정량하는 실험절차를 개발하였다. 끓는 물에서 닫힌 환류 90초 동안이면 충분하였다. 시료량 5mL, 최종 부피 10mL일 때 NaOH는 1%, $KMnO_4$ 농도는 0.6mM이 최적 용액 조건이었다. 한 차례의 실험(시료 5~6개)에 걸리는 시간은 5분 이내였다.
A Laboratory study was conducted to evaluate the kinetics of oxidation of trichloroethylene (TCE) in groundwater by potassium permanganate $(KMnO_4)$, Consumption of permanganate by TCE and aquifer materials was also evaluated to obtain an appropriate injection rate of $KMnO_4$. TCE degradation by $KMnO_4$ in the absence of aquifer material showed effective with pseudo-first order rate constant, $k_{obs}=1.8110^{-3}\;s^{-1}\;at\;KMnO_4=500mg/L$. TCE oxidation by $KMnO_4$ was found to be second order reaction and the rate constant, $k=0.65{\pm}0.08\;M^{-1}s^{-1}$, was independent of pH changes. $KMnO_4$ consumption rate by groundwater sampled from field site was not significant, indicating that groundwater containing negligible amount of dissolved organic matter does not have any influence on the $KMnO_4$ degradation. Meanwhile, aquifer materials from field site were actively reacted with permanganate, resulting in the significant consumption of $KMnO_4$. It might be attributed to the existence of metal oxides in aquifer materials, Based on the rate constants obtained from this study, appropriate injection rate of permanganate and TCE removal rate in groundwater could be estimated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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