• 대한환경공학회지
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• 제32권10호
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• pp.986-993
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• 2010

본 연구에서는 열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 분석하였다. 이를 위하여 평형 및 동적 흡착실험을 수행하였고, 용액 pH의 영향과 음이온의 존재에 따른 흡착 특성을 살펴보았다. 또한, 열처리한 활성알루미나의 여재특성을 분석하기 위하여, 전계방출주사현미경(field-emission scanning electron microscope), energy-dispersive spectrometry, X선 회절(X-ray Diffractometer, XRD)분석, 그리고 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 비표면적 분석을 수행하였다. 다양한 온도(100, 300, 500, $700^{\circ}C$) 에서 열처리한 활성알루미나의 흡착능을 비교한 결과, 높은 불소 농도(50, 100, 200 mg/L)에서 열처리 온도가 높아짐에 따라서 활성알루미나의 흡착량이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 불소 초기농도 200 mg/L에서는 $700^{\circ}C$에서 고온처리한 활성알루미나(AA700)의 흡착량이 열처리하지 않은 활성알루미나(UAA)보다 3.67배 큰 것으로 나타났다. AA700과 UAA의 BET분석 결과, UAA의 단위질량당 비표면적이 AA700의 비표면적보다 약 2배 큼을 알 수 있었다. XRD 분석결과에 의하면, AA700의 결정구조는 Al2O3인 반면, UAA는 boehmite (AlOOH)와 bayerite ($Al(OH)_3$)가 혼합된 형태로 구성되어 있었다. 열처리에 의하여 비표면적이 감소하였음에도 불구하고, AA700의 불소 흡착능이 UAA에 비하여 증가한 이유는 결정구조의 변화 때문으로 판단된다. AA700의 동역학적 흡착실험결과, 불소의 흡착은 24 h 경과 후에 평형에 도달하였다. 또한, 평형 흡착실험결과에 의하면, 여재 당 불소의 최대 흡착량은 5.70 mg/g으로 나타났다. 용액 pH의 영향을 분석한 결과, pH 7에서 불소 흡착이 가장 높았으며, 산성과 알칼리성에서는 불소 흡착이 감소하는 것으로 나타났다. 음이온의 영향을 분석한 결과, 인산염, 질산염, 중탄산염은 불소 흡착을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구에 의하면, 상용화된 활성알루미나를 이용하여 불소를 제거할 경우, 고온처리를 통하여 활성알루미나의 흡착능을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.51-60
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• 2006

산업활동으로 인해서 발생하는 제강슬래그와 최근 선진국에서 환경개선 및 오염방지를 위한 용도로 활용하고자 활발히 연구되고 있는 제올라이트 등의 다공성 재료를 오염된 하천의 정체수역에 설치하여 저비용으로 수질을 개선시킬 수 있는 기법은 폐기물의 재이용 측면과 하천수질개선 측면에서 매우 필요하다. 현재 제철소에서 발생하는 부산물인 제강슬래그의 화학적성분은 주로 CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 함유되어 있다. 제강슬래그는 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터나 흡착재로 이용하기에 좋은 이점을 지니고 있다. 그리고 제올라이트는 양이온 교환특성, 흡착특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수특성 등의 이점을 지니고 있어서 축산농가의 환경개선, 도시의 생활하수의 처리, 공업폐수 처리, 음료수 수질개선, 방사성폐기물 처리 및 방사성 물질의 오염방지 등에 응용되고 있다. 그러므로 제강슬래그나 제올라이트를 Mattress/Filter의 채움재 및 수질정화용 여재로 활용함으로써 수질개선 등 효과를 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제강슬래그와 제올라이트가 정체수역에 설치되는 Mattress/Filter시스템의 채움재로 활용할 때 공극률에 따른 수질개선효과를 파악하기 위하여 공극률을 38.6%인 P1, 45.8%인 P2 및 49.8%인 P3로 변화시켜 각각의 유입수와 유출수의 pH, DO, T-N, T-P 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선에 사용된 Mattress/Filter시스템은 오염된 하천수가 Mattress/Filter시스템의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 다공질에 의한 여과작용과 생물막에 의한 접촉작용, 흡착작용 및 생물분해작용 등을 촉진시키는 기능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제강슬래그 및 제올라이트를 채움재로 사용한 Mattress/Filter 시스템은 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과를 증대시키고 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연환경에서 하천정화에 이용될 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제40권4호
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• pp.361-374
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• 2007

희토류원소는 지각의 진화, 분화작용 등을 포함한 여러 가지 지질학적 역사를 이해하는 매우 유용한 도구로서 활용되어 왔다. 뿐만 아니라, 이 희토류원소는 방사성폐기물의 처분과 관련된 물-암석반응연구에 있어서 액티나이드 원소의 유사체로서 사용되어져 왔다. 본 논문에서는 희토류원소인 Eu와 액티나이드 원소인 Am의 유사한 물리적/화학적 특성을 토대로 지질매체의 종류에 관계없이 희토류원소와 액티나이드 원소의 거동이 매우 유사하다는 가설을 설정하고 이를 검증하기 위한 회분식(batch experiment) 실험을 수행하였다. 회분식 실험에는 4종류의 암석(화강암, 화강암질 편마암, 앰피볼라이트, 응회암)을 지질매체로 선택하였고, 고준위 방사성 핵종으로는 액티나이드계열인 $^{241}Am$, 희토류원소 계열인 $^{152}Eu,\;^{160}Tb$을 선택하였고, 중저준위 핵종으로는 $^{60}Co$를 사용하였다. 특히 $^{160}Tb$와 $^{60}Co$는 $^{241}Am-^{152}Eu$의 흡착능과 다른 방사성핵종의 흡착능을 비교하는데 사용되었다. 핵종과 혼합한 흡착실험용 용액의 pH는 5.5전후로 조절하였다. 실험결과, $^{241}Am,\;^{152}Eu,\;^{160}Tb$의 흡착 특성은 암상의 변화에 관계없이 매우 유사하게 나타났지만, $^{60}Co$는 다르게 나타났다. 이는 $^{60}Co$의 흡착특성은 암상의 종류에 따라 큰 차이가 있음을 지시해주는 것이다. 이와 같은 실험결과는 1) 희토류원소 중 Eu이 지표지질하에서의 Am의 거동을 추적하고 예측하기 위한 최적 유사체이고, 2) 비록 암석가루의 비표면적 혹은 양이온교환능과 같은 물리적/화학적 특성에 의한 영향을 배제할 수는 없지만, $SiO_2,\;TiO_2,\;P_2O_5$같은 화학조성 및 Eu의 이상과 같은 희토류원소의 분포도의 차이가 지표지질하에서의 방사성 핵종의 흡착거동에 중요한 역할을 하고 있음을 지시해주는 것이다.

• 대한화학회지
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• 제29권4호
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• pp.397-405
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• 1985

금속킬레이트제로써 잘 알려진 몇가지 oxime 화합물들의 Amberlite XAD 수지들에 대한 흡착성을 분포계수값을 측정함으로써 상호 비교해 본 결과 킬레이트제로서는 분포계수값이 비교적 큰 salicylaldoxime (SAO)과 ${\alpha}$-benzoinoxime(${\alpha}$-BzO) 그리고 수지로서는 XAD-4 수지가 적합함을 알았다. SAO과 ${\alpha}$-BzO를 XAD-4 수지에 각각 침윤시킨 SAO-XAD-4 및 ${\alpha}$-BzO-XAD-4 침윤수지의 그 특성을 조사하였다. SAO와 ${\alpha}$-BzO의 XAD-4 수지에 대한 최적 흡착조건은 30% 메탄올, pH 1∼8(SAO) 및 pH 1~9 (${\alpha}$-BzO)였다. SAO 및 ${\alpha}$-BzO의 XAD-4 수지에 대한 흡착은 온도가 증가함에 따라 감소하였으며, 그 흡착메카니즘은 흡착엔탈피(-${\Delta}$H)를 구해본 결과 4.99 ~ 6.66 (Kcal/mol)인 것으로 보아 쌍극자-쌍극자 인력에 상응하는 분자 흡착임을 알 수 있었다. 한편 금속이온을 흡착시키는 매질용액과 흡착된 금속이온을 회수하는 염산수용액에서 침윤수지의 안정성을 조사한 결과, 전자는 pH 5∼10에서, 후자는 0.1~5M 염산수용액에서 비교적 큰 안정성을 보였다. 두 침윤수지에 의한 Mn(II), Co(II), Ni(II), Zn(II)등의 금속이온의 흡착몰비는 대략 1;2(금속이온:킬레이트제)이었으며 흡착된 금속이온은 3M-HCl 수용액 또는 3M-HCl/50%-MeOH 용리액으로 정량적으로 회수가 가능하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.226-227
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• 2009

FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)는 높은 민감도와 실리콘기판을 활용한 집적화의 가능화 때문에 최근 부각되고 있는 바이오센서이다. 특히 AlN 압전층을 이용한 FBAR는 배향특성이 우수하고 높은 음향속도를 가지는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 AlN의 Full Width at Half Maximum(FWHM)값이 $0.23^{\circ}$인 우수한 (002) 방향의 FBAR를 제작한 후 상부 전극위에 Anti-CEA와 CEA를 흡착하여 공진주파수의 변화를 조사하였다. 그 결과 Anti-CEA 흡착 후와 CEA 흡착 후 공진주파수의 변화는 각각 832.875KHz, 941.748KHz이였으며, 각각 3496 $Hz{\cdot}cm^2/ng$, 3482 $Hz{\cdot}cm^2/ng$의 높은 민감도를 확인하였다.

• 상하수도학회지
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• 제29권6호
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• pp.609-615
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• 2015

This study was carried out for characterization of MIO synthesized in our laboratory by co-precipitation method and applied isotherm and kinetic models for adsorption properties. XRD analysis were conducted to find crystal structure of synthesized MIO. Further SEM and XPS analysis was performed before and after phosphate adsorption, and BET analysis for surface characterization. Phosphate stock solution was prepared by KH2PO4 for characterization of phosphate adsorption, and batch experiment was conducted using 50 ml conical tube. Langmuir and Freundlich models were applied based on adsorption equilibrium test of MIO by initial phosphate solution. Pseudo first order and pseudo second order models were applied for interpretation of kinetic model by temperature. Surface area and pore size of MIO were found $89.6m^2/g$ and 16 nm respectively. And, the determination coefficient ($R^2$) value of Langmuir model was 0.9779, which was comparatively higher than that of Freundlich isotherm model 0.9340.

• 상하수도학회지
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• 제26권3호
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• pp.431-442
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• 2012

The purpose of this study, is to separate magnetic separation devices using permanent magnets by using magnetization characteristics remaining in treated water after adsorption and synthesizing phosphorus adsorbent capable of magnetic separation for efficient removal of phosphorus. The synthesis of the adsorbent which set Zirconium(Zr) having high friendly features for phosphorus as an element, and by synthesizing Iron Oxide($Fe_3O_4$, another name of $Fe_3O_4$ is magnetite) being able to grant magnetism to Zirconium Sulfate($Zr(SO_4)_2$), zirconium magnetic adsorbent(ZM) were manufactured. In order to consider the phosphorus adsorption characteristics of adsorbent ZM, batch adsorption experiment was performed, and based on the results, pH effect, adsorption isotherm, adsorption kinetics, and magnetic separation have been explore. As the experiment result, adsorbent ZM showed a tendency that the adsorption number was decreased rapidly at pH 13; however, it was showed a high amount of phosphorus removal in other range and it showed the highest amount of phosphorus removal in pH 6 of neutral range. In addtion, the Langmuir adsorption isotherm model is matched well, and D-R adsorption isotherm model is ranged 14.43kJ/mol indicating ion exchange mechanism. The result shown adsorption kinetics match well to the Pseudo-second-order kinetic model. The adsorbent ZM's capablility of regenerating NaOH and $H_2SO_4$, was high selectivity on the phosphorus without impacts on the other anions. The results of applying the treated water after adsorption of phosphorus to the magnetic separation device by using permanent magnets, shows that capture of the adsorbent by the magnetization filter was perfect. And they show the possibility of utilization on the phosphorus removal in water.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권5호
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• pp.994-1001
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• 2008

바이오필터 모델로서 프로세스럼핑 모델(Lim의 모델)을 넓은 농도범위의 친수성 VOC의 경우에도 유효하도록 robust하게 개선하기 위하여, 수막으로 둘러싸였다고 가정한 멸균된 입상 활성탄, compost 및 동부피의 입상 활성탄/compost 담체 각각에 대해서 모델적용에 필요한 Freundlich 등온흡착관계식의 흡착상수들을 구하고 상호 비교하였다. 당 연구에서는 각각 0.04, 0.08, 0.12, 0.16, 0.2, 0.4, 0.8 및 1.0 ml의 에탄올을 멸균된 각각의 젖은 담체에 첨가하여서 바이오필터 운전조건과 같은 $30^{\circ}C$에서 흡착이 정상상태에 도달한 후에 각각의 담체에 대한 흡착량을 산출하는 에탄올 등온흡착평형 실험을 통하여, 각 담체 내부의 세공에 응축된 물에 용해된 에탄올농도와 등온흡착평형을 이루는 에탄올의 평형 흡착량을 모사하는 Freundrich 등온흡착모델의 파라미터인 흡착능 상수(K) 및 흡착지수(1/n) 값을 멸균된 입상 활성탄, compost 및 동부피의 입상 활성탄/compost 담체에 대하여 각각 0.7566과 $5.070{\times}10^{-7}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.7566}$, 0.8827과 $1.000{\times}10^{-8}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.8827}$ 및 0.5688과 $5.243{\times}10^{-6}mg-ethanol/mgmedia/(mg-ethanol/m^3)^{0.5688}$과 같이 구축하였다. 이와 같은 에탄올 등온흡착평형 실험에서 구해진 흡착능 상수 및 흡착지수를 포함하는 Freundlich 흡착상수는, 바이오필터의 바이오막으로 덮여진 바이오필터담체의 흡착특성에 적용할 수 있었다. 당 연구에서의 에탄올의 공기/물 분배계수와 Delhomenie 등의 젖은 compost담체에 대한 톨루엔 흡착실험에서의 톨루엔의 공기/물 분배계수의, 비의 크기 정도는 compost를 담체로 하는 양쪽의 연구에서 산출된 흡착량 비의 크기 정도와 거의 일치하였다.

• 공업화학
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• 제7권6호
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• pp.1192-1203
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• 1996

알루미늄 및 티타늄 알콕사이드의 가수분해방법을 인용하여 고온수중에 적용할 수 있는 $Al_2O_3-TiO_2$ 복합옥사이드형 흡착제를 제조하였다. 제조한 흡착제는 $600{\sim}1400^{\circ}C$의 온도로 하소되었으며, 결정전이, 열적 특성, 비표면적 등의 물성변화를 알아 보기 위하여 X선회절, 적외선분광분석, 열분석 전자현미경 관찰, BET 방법에 의한 측정 등을 수행하였다. 그리고 Autoclave를 이용한 회분식 흡착실험으로 이 흡착제들의 $TiO_2$ 함량 및 하소 온도 변화에 따르는 고온수중에서의 $Co^{2+}$ 흡착 특성을 알아 보았다. $150{\sim}250^{\circ}C$의 온도 범위에서 $Al_2O_3-TiO_2$ 흡착제의 $Co^{2+}$ 흡착반응에 대한 표준 엔탈피 변화값은 $TiO_2$ 함량이 26mol%, 43mol%, 80mol%에 대하여 $16.5{\sim}26.0kJ{\cdot}mol^{-1}$범위에 있었으며, 이 흡착반응이 비가역적인 흡열반응임을 알 수 있었다. $250^{\circ}C$의 고온수에서 하소 온도가 $600^{\circ}C$, $TiO_2$함량이 26mol%인 흡착제의 코발트 평형흡착용량은 $0.1674meq{\cdot}g^{-1}$이었다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.263-269
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• 2020

정수슬러지를 이용하여 제올라이트(zeolite)를 수열합성하고, 제올라이트의 결정화에 대한 반응온도, 반응시간, Na2O/SiO2 몰비의 영향을 살펴보았다. 제조한 제올라이트의 결정구조, 물성 및 열적 특성은 각각 X-선 회절분석, FTIR, BET 질소흡착 및 TGA로 분석하였다. 제올라이트의 흡착성능을 조사하기 위해 암모니아성 질소, 중금속이온 및 TOC 제거효율을 측정하였다. 정수슬러지의 주성분은 Al2O3와 SiO2로서 각각 28.79%와 27.06%을 나타내었으며, 제올라이트 합성을 위한 실리카 및 알루미나 원료는 정수슬러지 이외에 어떠한 화학원료도 추가로 첨가하지 않고 합성을 진행하였다. 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트는 A형 제올라이트의 구조를 나타내었으며, 반응기질의 조성을 2.1Na2O-Al2O3-1.6SiO2-65H2O으로 하고, 반응온도 90 ℃, 반응시간 5시간, Na2O/SiO2 몰비가 1.3인 경우에 가장 높은 결정성을 나타내었다. 합성 제올라이트의 비표면적은 55 ㎡ g-1로서 상업용 제올라이트 A 보다 높게 나타났다. 합성 제올라이트의 암모니아성 질소(NH4+) 제거율은 3시간 반응한 경우 68%를 나타내었으며, 제올라이트의 Pb2+ 및 Cd2+ 이온에 대한 흡착실험 결과 제거율은 각각 99.1% 및 99.3%를 나타내었다. 이는 제올라이트의 격자 내에 존재하는 Na+ 이온과 Pb2+ 및 Cd2+ 이온 간의 원활한 이온교환이 이루어졌음을 나타낸다. 300 ppm 부식산 용액에 제올라이트의 첨가량을 변화시켜 3시간 동안 흡착실험을 수행한 결과 제올라이트 5 g을 첨가한 경우 TOC 제거율이 83%로서 가장 높게 나타났다.