• 제목/요약/키워드: 유용금속이온

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생물 고분자를 이용한 중금속 제거에 대한 고찰 (Review on Heavy Metal Removal Using Biopolymer)

  • 전충
    • 유기물자원화
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    • 제16권2호
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    • pp.38-46
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    • 2008
  • 미생물의 세포벽을 구성하는 많은 생물고분자들이 금속이온의 흡착과 이온교환에 주된 역할을 한다는 사실이 연구자들에 의하여 보고되어져왔다. 미생물로부터 유도되어지는 생물고분자들은 이온교환수지나 킬레이팅 수지와 같은 합성 고부나들이 상업적인 흡착제로서 널리 사용되고 있지만, 산업적인 적용에서 다양한 금속 이온들을 회수하기 위한 생물 흡착제로서 유용하다. 이 연구에서는 금속을 제거하는데 유용하고 상업적인 생물고분자들이 소개되어질 것이다.

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토착박테리아를 이용한 광산찌꺼기 황철석으로부터 유용금속 이온 용출 특성: 상온에서 칼럼 용출 (Bioleaching for Mine Waste of Pyrite by Indigenous Bacteria: Column Bioleaching at Room Temperature)

  • 박천영;조강희
    • 한국광물학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.251-265
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    • 2010
  • 광산찌꺼기로 방치되어 있는 황철석으로부터 유용금속이온을 효과적으로 용출시키기 위하여 황산을 첨가하지 않고 실험실온도에서 칼럼 미생물용출 실험을 수행하였다. 칼럼 미생물용출 실험 결과 2차 생성물의 형성을 발견할 수 없었고, 비교시료보다 박테리아 시료에서 Fe 이온 함량이 14배 이상으로 높게 용출되었다. $SO_4^{2-}$ 함량은 비교시료보다 박테리아 시료에서 약 2.99배 이상으로 높게 용출되었다. XRD 분석결과, 황철석의 (111), (200), (220), (311), (222), (230), (321) 결정면에 해당되는 강도가 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 감소하였고, (210)와 (211) 결정면의 강도가 박테리아 시료에서 증가하였다.

XAD-16-Chromotropic Acid 킬레이트 수지를 이용한 몇 가지 금속이온의 흡착거동에 관한 연구 (Studies on the Sorption Behavior of Some Metal Ions using XAD-16-Chromotropic Acid Chelating Resin)

  • 이원;김미경;김인환;김용준;김정숙
    • 분석과학
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    • 제17권6호
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    • pp.454-463
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    • 2004
  • XAD-16-Chromotropic acid (CTA)형 킬레이트 수지에 대한 몇 가지 금속이온의 흡착특성을 뱃치법과 용리법으로 조사하였다. pH 변화에 따른 금속 이온의 흡착율을 조사한 결과 pH 3.0 ~ 6.0에서 Hf(IV), Zr(IV), Th(IV) 이온이 다른 금속 이온들에 비해 높은 선택성을 보였으며, Zr(IV)의 최대흡착용량은 0.81 mmol/g이었다. 가리움제로서 CDTA, EDTA, NTA 및 $NH_4F$ 등을 사용하여 흡착에 미치는 영향을 조사한 결과 혼합 금속 용액으로부터 몇 가지 희토류 금속 이온들의 분리가 가능함을 알 수 있었다. 킬레이트 수지에 대한 몇 가지 금속 이온들의 흡착거동을 용리법으로 조사 검토한 결과 pH 4에서 돌파점 용량과 총괄 용량으로부터 얻은 금속 이온의 용리 순서는 Zr(IV)>Th(IV)>Hf(IV)>U(VI)>Cu(II)>In(III)>Pb(II) 이었다. 한편 HCl, $HNO_3$, $HClO_4$ 등의 탈착제에 의한 탈착 특성을 조사한 결과 2 M HCl에서 높은 탈착효율을 나타내었다. XAD-16-CTA 킬레이트 수지는 혼합 금속이온 중에 함유된 Th(IV) 이온의 선택적 분리 및 회수에 유용함을 알 수 있었다.

토착박테리아의 중금속 적응효과와 직접산화작용에 의한 폐광석으로부터 유용금속 용출 (The Leaching of Valuable Metal from Mine Waste Rock by the Adaptation Effect and the Direct Oxidation with Indigenous Bacteria)

  • 김봉주;조강희;최낙철;박천영
    • 한국광물학회지
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    • 제28권3호
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    • pp.209-220
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    • 2015
  • 폐광산에 방치되어 있는 폐광석으로부터 유용금속이온을 그 지역 토착박테리아를 이용하여 효과적으로 용출시키고자 하였다. 토착호산성박테리아를 중금속 이온에 내성이 형성될 수 있도록 중금속 이온에 주기적으로 반복 적응시켰다. 그 결과 적응실험이 진행될수록 성장-배양액의 pH가 더 안정적으로 감소하였다. $CuSO_4{\cdot}5H_2O$에 9주와 12주 동안 적응시킨 박테리아를 이용하여 42일 동안 미생물용출을 수행한 결과, 용출-배양액의 pH는 적응 횟수에 비례하여 더 빠르게 감소하였다. 황동석과 Cu 함량이 고성 폐광석에 비하여 상대적으로 적게 포함된 연화 폐광석에서 더 많은 박테리아들이 부착하였고, 또한 Cu와 Fe 함량은 고성 박테리아 시료(각각의 용출률 = 66.77%와 21.83%)에 비하여 연화 박테리아 시료(각각의 용출률 = 92.79%와 55.88%)에서 더 많이 용출되었다. 따라서 중금속으로 오염된 광산에 오랫동안 서식한 토착호산성 박테리아를 이용한다면 또한 이 박테리아들을 목적중금속 이온이 포함된 성장-배양액에 계속하여 주기적으로 적응시킨다면, 폐광석으로부터 유용금속이온을 더 효과적으로 용출시킬 수 있을 것으로 확신한다.

고온성 박테리아를 이용한 섬아연석의 용출 특성 (The Bioleaching of Sphalerite by Moderately Thermophilic Bacteria)

  • 박천영;정경훈;김봉주
    • 자원환경지질
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    • 제43권6호
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    • pp.573-587
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    • 2010
  • 고온성박테리아를 이용하여 섬아연석으로부터 유용금속이온을 효과적으로 용출시키기 위하여 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$에서 미생물용출실험을 각각 수행하였다. 이때 미생물용출실험이 진행되는 10일 동안, 용출액의 pH는 2.40에서 2.5 범위를 유지하였으며 미생물 용출실험이 종료될 때까지 막대 모양의 박테리아들이 섬아연석 표면에 부착되어 있는 것이 계속해서 관찰되었다. 용출온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시키면, 비교시료에서 용출 함량이 증가되는 금속은 Zn과 Pb이고, 박테리아 용출 시료에서는 Fe 용출 양이 증가하였다. 용출 온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시켰을 때, Zn 이온은 비교시료에서 보다 박테리아 용출 시료에서 각각 9.5배, 2.8배, 2.9배 이상으로 높게 용출되었고, Pb 이온은 비교시료에서 보다 박테리아 용출 시료에서 각각 14.8배, 7.4 배, 3.8배 이상으로 높게 용출되었다. Fe 이온의 비교시료에서 용출 온도를 $42^{\circ}C$, $52^{\circ}C$, $62^{\circ}C$로 증가시켜도 전혀 용출되지 않았지만, 박테리아 Fe 함량이 온도에 비례하여 증가하였다.

리튬이온전지용 탄소기반 음극재의 리튬저장능력 향상을 위한 나노구조체 설계에 관한 연구

  • 김한빈;이명훈;김연원;김대영;강준
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.137-137
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    • 2018
  • 이 연구에서는 리튬이온전지용 음극 활물질의 리튬이온 저장 용량을 최적화시키기 위한 새로운 방법이 제안되었다. 그 방법은 솔루션 플라즈마 프로세스를 사용하여 원자 단위의 리튬을 탄소 기반 물질의 내부에 도핑 시키고, 열처리를 통해 그 내부를 재설계하는 것이다. 리튬이온전지용 음극 활물질로 리튬금속 자체를 사용하려는 시도는 있었으나, 이는 충전 및 방전 사이클이 반복됨에 따라 리튬이 수지상으로 석출되어 내부를 단락시키거나, 리튬금속 자체의 폭발성에 의한 취급상의 제약이 있었다. 한편, 원자 단위로 탄소 내부에 도핑 된 리튬은 열처리 과정 동안 탄소 내부에서 확산함으로써 더 많은 리튬이 저장될 수 있는 공간을 만들었고, 사이클이 반복됨에 따라 서서히 충전 및 방전 반응에 참여함으로써 전지의 성능을 개선시켰다. 리튬이 도핑 된 탄소의 전기화학적 테스트 결과를 Fig. 1에 나타내었다. 실험 결과에서 보여진 초기 고용량 및 장기 사이클 특성은 탄소 내부에 도핑 된 리튬이 전지 성능의 향상에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다. 또한, 사이클이 반복됨에 따라 점차 증가하는 용량은 첫 사이클에서 형성된 solid electrolyte interphase의 비가역 용량을 보상할 수 있을 것으로 생각된다. 이상의 결과를 통해, 탄소 내부에 원자단위의 리튬을 도핑시키는 새로운 접근은 리튬이온전지의 성능 개선을 위한 효과적인 방법이 될 수 있을 것으로 보이며, 향후 리튬 이외의 다른 원소들, 즉 소듐과 같은 물질에 대하여 도핑을 시도한다면 새로운 분야에서 이와 같은 접근법이 유용하게 적용될 수 있을 것으로 사료된다.

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Resin-Metal Chelate의 제조와 Hydroxy화합물 및 l-Ascorbic Acid의 산화 촉매효과에 관한 연구 (Studies on Preparation of Resion-Metal Chelates and Its Catalytic Activity for the Oxidation of Hydroxy Compounds and l-Ascorbic Acid)

  • 황규자;이영선;김영미;이용근
    • 대한화학회지
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    • 제33권1호
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    • pp.113-119
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    • 1989
  • 양이온 교환수지(Diaion WK 11)를 사용하여 hydrazide 또는 triethylenetetramine 곁사슬을 가진 polymethacrylate계 킬레이트 수지를 만들어 수지중의 질소함량을 원소분석법으로 구한 다음 제조된 수지와 시판 킬레이트수지(Diaion CR 10 및 CR 20)를 금속이온 Cu(II), Co(II), Fe(III)들과 반응시켜 금속 킬레이트수지를 만들었다. 금속의 함량은 킬레이트적정법으로 구하고 수지의 절단면을 electron microprobe X-ray analyzer로 관찰하여 수지내부의 금속의 존재를 확인하였다. 한편, 금속 킬레이트 수지를 hydroxy compounds와 l-ascorbic acid의 산화반응에 이용한 결과 유용한 촉매임을 확인하였다.

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상온에서 토착박테리아를 이용한 방연석의 용출 특상 (Bioleaching of Galena by Indigenous Bacteria at Room Temperature)

  • 박천영;김순오;김봉주
    • 한국광물학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.331-346
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    • 2010
  • 방연석으로부터 유용금속이온을 용출시키기 위하여 토착박테리아를 실험실온도에서 최적의 pH 조건이 아닌 상태로 용출실험을 실시하였다. 이와 같은 조건에서도 $0.4{\times}0.2{\mu}m$에서 $0.5{\times}1.7{\mu}m$ 범위의 막대 모양 박테리아들이 방연석 표면에 부착하였다. 미생물 용출실험 19일 후에, Pb, Fe, Zn 이온 함량이 비교시료에서 보다 박테리아 시료에서 각각 약 347, 222, 1.7배 이상으로 높게 용출되었다. 수많은 육각형 주상의 결정들이 방연석의 표변에 형성된 것이 관찰되었으며, 이들 결정들은 토착 박테리아의 미생물학적 산화작용에 의하여 방연석으로부터 생성된 것으로 생각된다. XRD 분석에서, 황산연광에 해당되는 회절선이 방연석 시료에서 관찰되었다. 만약 박테리아가 최적으로 생존할 수 있는 pH 조건과 온도 조건을 조성해 준다면 더 많은 유용금속 이온이 방연석으로부터 용출 될 것으로 기대된다.

1,3-bisdicyanovinylindane 색소를 이용한 선택적 $Hg^{2+}$ 감지 특성

  • Kim, Su-Ho;Kim, Young-Sung;Kim, Sung-Hoon;Son, Young-A
    • 한국염색가공학회:학술대회논문집
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    • 한국염색가공학회 2009년도 제41차 학술발표회
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    • pp.19-20
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    • 2009
  • 최근 화학, 물리, 생명과학, 전기, 전자등의 다양한 분야에 활발하게 연구가 이루어지고 있는 초분자 화학은 선택적 분자인지를 위한 효율적인 골격구조와 나아가 다양한 계에 응용할 수 있다. 초분자 화학의 분자인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 비공유 결합성 상호작용에 의하여 이루어지는 초분자 화학의 분자 인지 과정의 특징은 일반적으로 수용체 (receptor 혹은 host)가 목표가 되는 기질 (substrate, analyte, 혹은 guest)에 대하여 선택적으로 식별하고 반응하는 것이다. 이는 공유결합을 이용하는 분자화학과는 차별화 된 것이다. 수용체는 간단한 구조의 화합물 및 금속 이온들과 같은 기질과 가역적으로 상호 작용할 수 있는 착물을 형성한다. 최근들어 급격한 산업화가 진행되어 환경문제가 심각하게 대두 되어져 왔고, 그 중에서 특히 수은이나 카드뮴에 의한 질병, 납에 의한 중독 등 중금속에 의한 오염이 크게 나타남에도 불구하고, 현재 그러한 중금속을 검출함에 있어 많은 비용과 시간이 드는 문제점이 있다. 또한 우리에게 이로운 금속은 효율적 분석을 통해 환경계와 의료계에 많은 도움을 줄 것으로 사례되므로 화학센서 기술의 개발은 절실히 요구되어지고 있다. 이에 새로운 1,3-bisdicyanovinylindane 을 통해 $Hg^{2+}$ 금속의 감지 여부 알아보고, 그 특성을 파악하고자 한다. 1,3-indandion (2.18g, 14.9mmol), malononitrile (2.95g, 44.7mmol), ethanol 50ml를 20분간 상온에서 용해시킨다. 후에 sodium trihydrate acetate(3.05g)을 첨가한 후 5시간 동안 환류반응 시킨다. 이 과정에서 얻어진 용액을 필터과정을 통하여 에서 합성 반응 중에 생성된 불순물(1,3-dicyanovinylindane-1-one, monocondensation)을 제거한다. 필터과정을 통해 걸러진 미 반응 물질을 제�G 용반응욕액을 증류수(100ml)를 이용하여 희석시키고 난 후 염산을 이용, 산성화 시켜 고체 생성물을 얻어낸다. 이렇게 생성된 고체 생성물은 다시 필터 및 건조를 통하여 회색의 고체 화합물을 얻어낸다. 1,3-bisdicyanovinylindane과 금속이온에 대한 감응도를 확인하기 위하여 metanol/water(1:2)을 용매로 하여 금속이온의 농도를 변화시켜 발색특성을 살펴보았다. 본 색소화합물과 Hg2+에 대한 UV 흡광도 변화 적정결과와 그 화합물의 상태 살펴본 결과 금속이온이 0.2ml씩 더 참가되면서 색의 변화를 뚜렷하게 나타내었다. 반면 그 밖에 이온($Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$, $Zn^2$, $Fe^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Pb^{2+}$)은 UV 흡광도 변화가 적거나 변화 자체가 없었다. 하지만 과량의 $Fe^{3+}$, $Ag^{2+}$, $Pd^{2+}$는 색상 변화를 나타내었으며,이와 같은 흡광도 변화는 금속에 따라 약간의 차이가 있지만, 420nm를 등흡수점으로 하여, 580nm의 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기는 감소하는 반면 400nm 파장 영역에 있는 흡수 밴드의 세기가 증가하였다. 1,3-bisdicyanovinylindane 화합물은 다양한 생물계 및 환경계에서 요구되는 micro mol에서 milli mol 농도 영역의 $Hg^{2+}$ 이온의 선택적이고 민감한 검출과 정량적인 분석에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

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A Simple Shell Model Approach to Lattice Dynamics of Cr, Mo, and W

  • Kim, Chang-Hyo;Chang, Jong-Hwa
    • Nuclear Engineering and Technology
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    • 제7권2호
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    • pp.107-118
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    • 1975
  • 천이금속을 구성하고 있는 성분 이온을 변형가능한 이온으로 취급함으로써 크로미움, 몰리브데늄 및 텅스텐의 격자진동을 전자각 모텔에 외해 수식화했다. 이 모델은 전하에 대한 두 변수와 다섯 개의 힘상수를 모두 합쳐 7개의 모텔상수를 포함하고 있으며 이들의 수치는 금속의 탄성 계수에 관한 자료와 중성자 산란 실험에 의해 측정된 격자진동의 특성 주파수 값과 일치하도록 하여 결정했다. 한편 전자각 모델은 Cr, Mo 및 W등 세 금속의 성파 확산곡선, 주파수 분포함수 및 비열을 계산하는데 응용하였고 그 결과를 실험치와 비교하였다. 이로부터 전자각 모델로도 천이금속의 격자진동에 대한 특성을 만족스럽게 설명할 수 있다는 것을 알아내었다. 또한 다른 격자 모델과의 비교를 통하여 전자각 모델의 유용성을 검토했다.

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