• 공업화학
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• 제10권1호
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• pp.166-172
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• 1999

폐수중 중금속 이온을 제거하기 위한 방법으로 키토산 비드에 의한 금속 이온의 고정층 흡착 특성을 조사하였다. 게껍질로부터 키틴을 추출하고 이를 탈아세틸화 반응시켜 키토산을 제조하였다. 키토산은 비드로 만들어 중금속 흡착제로 사용하였다. 키토산 비드에 대한 $Cu^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$ 이온의 단성분 평형 흡착 실험 결과로부터 Freundlich와 Langmuir 흡착등온식을 결정하였다. 흡착등온식에 의하면 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 흡착 세기는 $Cu^{2+}$>$Co^{2+}$>$Ni^{2+}$의 순서로 나타났다. 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 또는 다성분계 고정층 흡착 실험으로부터 흡착 파과곡선을 구하였다. 단성분 흡착등온식으로 다성분 흡착 평형을 예측할 수 있는 IAS (ideal adsorbed solution) 이론을 적용하여 LDFA (linear driving force approximation)에 의한 고정층 흡착 모델식을 수치해 기법으로 모사하여 실험결과와 비교하였다. LDFA에 의한 모델식을 적용한 결과 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 및 다성분계 고정층 흡착거동을 잘 모사할 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제16권2호
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• pp.76-81
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• 2006

중금속 이온의 용출거동은 콜로이드/계면 성질에 의존하는데, 이를 알아보기 위해 ICP와 SEM 분석을 하였다. 전기로 제강분진에 포함된 중금속은 '양쪽성 금속'으로 pH 10에서 중금속이 가장 적게 용출되는 것을 알 수 있었고 pH 8보다 pH 12에서 중금속 이온이 상당량 용출되어 나왔다. 그리고 전기로 제강분진에 점토를 첨가함으로써 중금속 이온의 용출이 감소하는 것을 알 수 있었다. 특히 pH 12의 경우에 pH 8에 비해서 중금속 이온의 용출이 큰 폭으로 감소하였으며 콜로이드계면 성질 관찰 결과, 점토의 경우 pH 12에서 점토에서 녹아나온 Si 수화물이 점토 입자표면을 둘러싸고 있음을 관찰할 수 있었다. 전기로 제강분진과 점토의 혼합 슬러리에서 pH 8의 경우보다 pH 12에서 중금속 이온의 농도가 크게 감소한 것은 PSHP의 형성에 의한 것으로 사료된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권1호
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• pp.21-28
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• 2006

본 실험은 포화수분상태에서 두개의 서로 다른 토양의 흡착가능장소에 대한 흡착능과 경쟁에 따른 Cd, Pb, 그리고 Cr 이온의 이동성을 조사하였다. 이 조사를 위하여 수용성상태로 단일, 이중, 삼중의 중금속 조합을 이용하였다. 두개의 토양시료는 밭토양의 지표면으로부터 20 cm 이내에서 채취한 토양을 사용하였다. 그리고 공극수량에 따른 출현과 용출곡선을 중금속용액과 치환용 K 이온용액을 가하여 각각의 곡선이 최대와 최소치에 이은 시점까지 조사하였다. 조사 결과 출현과 용출곡선은 대칭을 이루지 않았으며 용액상태로 존재하는 중금속이온의 종류가 증가됨에 따라 용출곡선의 미행이 증가되었을 뿐만 아니라 공극수량도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 출현과 용출곡선을 기준하여 곡선의 위와 아래의 면적을 비교하여 본 결과 출현 후 K에 의한 용출면적은 상대적으로 작아 K에 의한 중금속 탈착은 작은 것으로 조사되었는데 이는 중금속이온이 가지는 전기음성도 차이에 기인한 것으로 추정되었다. 결론적으로 토양내에서 중금속이온의 이동은 토양내에서 존재하는 중금속이온의 종류가 2개 이상 존재하는 한 토양의 물리적 비평형과 용액상태의 화학적평형이 중금속이온 이동에 영향을 미치는 것으로 추정하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제16권2호
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• pp.91-102
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• 2000

자연점토지반에서의 중금속 흡착시 온도변화에 따른 영향은 지금까지 2차적인 것으로 간주되었다. 그러나 최근 몇몇 연구자들에 의하면 온도변화가 중금속 흡착 거동에 큰 영향을 미친다고 보고하였다. 따라서 본 연구에서는 자연점토 지반에 대한 중금속 아연(Zn) 흡착시 온도변화에 따른 흙의 각 구성성분별 흡착거동을 살펴보기 위해 혼합 흡착-연속추출법(combined absorption-sequential extraction analysis, CASA)을 사용하였다. 실험결과 중금속 아연의 농도가 저농도(50mg/L 미만)일 경우 자연지반에서의 분배양상은 주로 탄산염 형태로 존재하고, 또한 온도의 증가에 따라 탄산염 형태의 흡착량이 증가하는 것을 알 수 있다. 하지만 고농도(50mg/L 이상)의 경우 분배양상은 주로 이온교환형태로 존재한다는 것을 알 수 있다. 그러나 고농도에서의 이러한 분배형태는 온도의 증가에 따라 탄산염형태의 흡착량이 약 20%정도 증가하는 결과를 얻었다. 결론적으로 중금속 아연의 자연점토지반의 각 구성성분 별 흡착거동은 이온교환 형태를 제외하고 온도증가에 따라 증가하는 흡열반응(ΔH0>0)인 것으로 나타났고, 또한 고농도에서의 분배형태는 이온교환 형태에서 탄산염 형태로 변화되는 것을 알 수 있다. 그리고 이온교환 형태의 경우 온도변화에 따라 독립적인 거동을 보였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.441-448
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• 2016

본 연구는 구리 아연 금속합금의 산화 환원 반응과 합성 알루미늄 실리케이트의 흡착 반응을 이용한 폐수 중 중금속 처리에 관한 연구이다. 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에서 산화 환원반응에 의해 아연보다 이온화 경향이 작은 중금속은 환원 처리되고, 이온화 된 아연 및 미반응 중금속은 흡착 처리하여 제거하는 연구이다. 극세사 형태로 제조된 금속합금 물질은 표면적이 커서 1회 처리만으로도 반응 평형에 도달하게 하여 효율이 높은 것으로 나타났다. 크롬($Cr^{+3}$)은 redox 반응 1회 처리만으로도 100.0 % 제거 되었으며, 수은은 98.0 %, 주석 92.0 %, 구리는 91.4 % 정도 제거되었다. 카드뮴, 니켈, 납도 각각 40.0 %, 50.0 %, 58.0 %가 제거 되었다. 크롬($Cr^{+3}$)은 아연과 이온화 경향 차이가 거의 없지만 제거 효율이 높은 것으로 나타났는데 이는 3가 크롬은 이온 상태로 존재하면 redox 반응에서 발생한 $OH^-$ 이온과 결합하여 수산화물 침전을 형성하는 것으로 판단된다. Redox 반응 후 증가한 아연 및 미반응 중금속 농도를 알루미늄실리케이트를 1회 통과하여 거의 100.0 % 제거할 수 있었다. 이는 합성 알루미늄 실리케이트의 비표면적이 크고 금속 이온의 흡착능력이 우수한 것으로 나타났으며, 반응 후 알루미늄 이온은 증가하지 않는 것으로 보아 이온 교환이 아닌 흡착으로 아연 및 중금속 이온들을 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

• 토지주택연구
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• 제4권1호
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• pp.119-124
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• 2013

나노여과막은 일반적으로 하전막이며, 용질의 하전성, 막과의 상호작용에 의해서 특징 있는 분리특성을 보인다. 본 연구에서는 나노여과막에 의한 폐수 중의 중금속류의 제거에 미치는 하전특성을 조사했다. 크롬(Cr), 철(Fe), 구리(Cu), 아연(Zn), 비소(As), 주석(Sn), 납(Pb)을 각각 0.1mg/L 첨가한 모의폐수를 제조하여 나노여과막(a)와 나노여과막(b)를 이용하여 운전압력 0.24MPa, 온도 $25^{\circ}C$에서 여과실험을 수행하였다. 그 결과, 나노여과막(a)와 나노여과막(b)에 의한 염소 이온의 제거율은 12.8%, 3.5%였고, 황산이온의 제거율은 78%, 9.3%였고 TOC의 제거율은 70.4%, 26.2%이었다. 한편, 중금속의 제거율은 나노여과막(a)의 경우 크롬(Cr) 92.5%, 철(Fe) 90.9%, 구리(Cu) 93.1%, 아연(Zn) 92.6%, 비소(As) 74.6%, 주석(Sn) 97.3%, 납(Pb) 93.4%이었고, 나노여과막(b)의 경우는 크롬(Cr) 69.9%, 철(Fe) 84.6%, 구리(Cu) 87.0%, 아연(Zn) 73.3%, 비소(As) 15.2%, 주석(Sn) 80.1%, 납(Pb) 87.7%이었다. 여기서, 나노여과(a), 나노여과(b)의 경우 공통적으로 크롬, 철, 동, 아연, 주석, 납에 비하여 비소의 제거율은 상대적 낮았다. 상기 실험결과에서 폐수 중에 다량 함유되는 염소이온 및 황산이온에 대한 중금속류의 분리계수와 이온성분의 수중에서의 활동정도를 나타내는 인자인 이온 몰 전도도로 해석할 수 있었다. 그 결과, 몰 전도도 비가 큰 중금속 이온일수록, 나노여과막에 의한 중금속 이온의 제거율이 높아지는 경향을 알 수 있었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제16권2호
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• pp.88-93
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• 2006

유해한 중금속을 다량 함유하는 EAF(electric arc furnace) 더스트를 세라믹 원료로 재활용하기 위해서 EAF 더스트, EAF 더스트-점토에 대해서 pH와 혼합비에 따른 중금속 용출농도의 변화를 분석하였다. 소성과정 중에서 발생하는 중금속의 휘발량을 소지 내의 중금속 이온의 총량을 측정하여 평가하였으며 TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)분석을 통해 중금속 이온의 안정화 정도를 평가하였다. EAF 더스트-점토 슬러리의 pH를 10으로 조절하였을 경우에 습식혼합 여액중의 중금속 이온의 농도가 가장 낮은 값을 가졌다. pH 10의 슬러리에 대해서 혼합비와 소성온도에 따른 소지내 중금속 이온의 총량을 측정한 결과 소성온도와 EAF 더스트의 함량이 증가할수록 중금속의 휘발이 증가하였으며, 점토의 혼합비가 증가할수록 중금속 이온의 휘발이 억제되었다. TCLP 분석결과 점토의 혼합비와 소성온도가 증가할수록 중금속의 용출은 감소하였으며 중금속의 용출농도는 기준치 이하로 안정화되었음을 확인할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제28권1호
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• pp.69-74
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• 2009

본 연구는 탄닌 성분이 다량 함유된 율피를 사용하여 폐수 중 중금속 3종(Cd, Pb, Cu)에 대한 흡착특성을 알아보고 향후 폐수처리공정에서 생물흡착소재의 적응가능성을 평가하고자 수행하였다. 실험에 사용한 인공폐수에는 Cu, Pb, Cd을 첨가하여 10, 20, 40, 60, 100, 150, 200 mg $L^{-1}$ 오염시켰으며 pH 5.5에서 흡착실험을 진행하였다. 율피의 중금속 흡착량은 중금속 유형별로 차이를 나타내었으며 중금속 농도가 증가함에 따라 흡착량이 증가하다가 점차 증가율이 감소하여 일절한 평형에 도달하는 경향을 나타내었는데 이는 율피의 표면이 피흡착물질로 채워져 비어있는 흡착가능 영역이 감소하기 때문인 것으로 판단되었다. 상기 연구 결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적응한 결과 $r^2$값은 Langmuir 모델에서 Pb, Cu, Cd 3가지 중금속 모두 0.99 이상으로 높게 나타났으며 각 중금속에 대한 율피의 흡착친화도는 Pb>Cu>Cd 순으로 최대흡착량($q_m$)은 Pb 31.25 mg $g^{-1}$, Cu 7.87 mg $g^{-1}$, Cd 6.85 mg $g^{-1}$로 조사되었다. FT-IR 분석결과 율피는 1080 $cm^{-1}$에서 carbonyl group, hydroxyl group, carboxyl group과 1200 $cm^{-1}$에서 1700 $cm^{-1}$ 사이의 carboxylate group, carboxyl group, methylene group, ester group 등이 존재하는 것으로 조사되었다. SEM 분석 결과 중금속 이온 흡착 전에는 표면이 매끄럽게 안정된 모습이 관찰되었지만 중금속 흡착 반응 후 전자밀도가 높은 부분이 관찰되어 중금속 이온이 흡착되었을 것으로 판단되었고 EDS 분석을 수행한 결과 중금속 이온의 흡착 후 표면의 납 이온 피크가 관찰되었다. 이상의 결과로부터 율피에 의한 중금속 이온의 흡착은 물리적인 흡착보다는 관능기에 의한 화학적 흡착일 것으로 판단되었다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.129-137
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• 2017

본 연구에서는 수계 내 포함된 양이온들 중 특히 중금속 이온을 효율적으로 분리할 수 있는 양이온 교환막을 개발하였다. 기저 고분자로는 sulfonated polyetheretherketone (SPEEK)를 사용하였으며 이에 중금속 이온에 결합력이 강한 킬레이팅 수지를 파우더링하여 첨가하였다. 또한 양이온 교환막의 성능을 최적화시키기 위해 킬레이팅 수지의 함량 및 SPEEK의 이온교환용량을 제어하였다. 결과적으로 제조된 양이온 교환막을 막 축전식 탈염 공정(membrane capacitive deionization, MCDI)에 적용한 결과 중금속 이온 제거 효율이 20% 이상 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권11호
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• pp.1146-1152
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• 2005

개시제로 potassium persulfate($K_2S_2O_8$)를 사용하여 methylcellulose(MC)에 중금속 이온과 친화력이 우수한 carboxyl(-COOH)기를 도입하기 위하여 acrylic acid(AA)를 그라프트 공중합시켜 얻어낸 반응생성물(MC-g-AA)을 중금속 이온 흡착제로 적용하였다. MC-g-AA의 그라프트율은 개시제 및 단량체의 농도가 높을수록 증가하였으며 그라프트율 19.7% 이상의 MC-g-AA는 물에 용해되지 않았다. MC-g-AA의 중금속 흡착 특성을 평가하기 위해 MC-g-AA의 기라프트율, 폐수의 pH, 흡착시간, MC-g-AA의 주입량 및 폐수내 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온의 농도에 따른 흡착실험을 진행하였다. 흡착실험 결과 MC-g-AA는 pH $4{\sim}6$ 범위에서 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온에 대한 높은 흡착량을 나타내었으며 그라프트율 및 초기 중금속 이온의 농도가 높을수록 MC-g-AA의 중금속 흡착량은 증가하였으나 MC-g-AA의 주입량이 늘어날수록 MC-g-AA 단위 무게당 흡착량은 감소하였다. MC-g-AA에 의한 중금속 흡착을 Freundlich 등온흡착 모델로 표현한 $Pb^{2+}$, $Cu^{2+}$ 이온의 l/n은 각각 0.4294, 0.3453로 나타났다.