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동시 스퍼터링 방법에 의한 Cu-In 금속층 증착 및 저온 안정상에 대한 열역학적 고찰

  • 김상덕;김수길;김형준;윤경훈;송진수
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.129-129
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    • 2000
  • 태양전지는 태양광에너지를 바로 전기에너지로 전환시키는 소자이다. 최근에는 다결정 태양전지의 응용가능성에 대한 연구가 활발히 진행되어 오고 있다. 이 중 CuInSe2는 여러 가지 좋은 물성을 가지고 있어서, 저가의 고효율 태양전지를 위한 광흡수층 재료로 주목받고 있다. 현재까지 다양한 방법이 시도되었지만, 10% 이상의 고효율을 가지는 고품질을 박막을 얻는 방법은 진공증발증착법과 selenization 방법뿐이다. 이 중 진공증발증착법에 의하여 형성된 박막을 이용하여 가장 높은 효율의 태양전지를 얻을 수 있으나, 진공 장비의 대면적화가 힘들기 때문에 대면적 태양전지 제조가 힘들다는 단점이 있다. 따라서 selenization 방법을 이용하여 CuInSe2 박막을 제조하는 것이 가장 유망한 방법이라 할 수 있다. Selenization 방법은 Cu-In 금속층을 제작한 뒤 이를 selenium과 반응을 시키는 방법이다. 따라서 이 방법을 이용하여 박막을 제조할 때는 Cu-In 금속층의 물성 조절이 이후 생성되는 CuInSe2 박막의 물성향상에 필수적이다. 따라서 Cu-In 금속층의 물성에 대해 많은 연구가 이루어지고 있다. 하지만 Cu-In 이 성분계에서 알려진 반가 없다. 저온에서는 반응속도론적으로 매우 느리게 반응이 일어나기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 얻기가 힘들기 때문이다. 따라서 본 실험에 앞서 각 제조 조건에 따른 열역학적인 안정상을 계산하였다. 그 결과, 상온에서 Cu의 양이 증가함에 따라, In$\longrightarrow$CuIn2$\longrightarrow$Cu11In9$\longrightarrow$Cu7In3 상으로 변화하였다. 9$0^{\circ}C$이하의 온도에서는 CuIn2 상이 안정하였고, 10$0^{\circ}C$ 이상의 온도에서는 Cu11In9 상 두 가지로 존재하였고, Cu/In 인가전력비를 변화시켰을 때 조성비가 선형적으로 변하였다. 즉, Cu-In 동시스퍼터링법은 원하는 조성을 간편한 방법으로 정확하게 조절할 수 있는 방법이라 할 수 있다. 증착 온도를 변화시켰을 때는 9$0^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도에서 존재하던 CuIn2 상이 10$0^{\circ}C$이상의 온도에서는 완전히 사라지고 In과 CuIn2 상이 사라지고 In 상과 Cu11In9 상이 나타났다. 상전이를 위하여 30$0^{\circ}C$의 높은 열처리 온도가 필요한 것은, 밀 저온 안정상이 형성된 뒤 각 원소들의 확산에 의해 상전이가 일어나기 때문에 이를 위한 충분한 열에너지를 가질 수 있는 온도가 필요하기 때문이다. 조성을 일정하게 유지하면서 챔버 압력을 변화시켰을 때는 형성되는 상의 미세구조난 결정성은 일정하였다. 인가전력, 증착온도, 챔버 압력 변화에 따른 상변화는 앞서 계산한 열역학적 결과와 정확히 일치하였다. 이는 동시스퍼터링 방법이 각 입자들을 원소 단위에서 균일하게 혼합할 수 잇는 방법이고, 또 입자들이 높은 에너지를 가지고 있기 때문이다. 즉, 원소 단위에서 균일한 반응을 하고, 가장 안정한 위치로 쉽게 이동할 수 있기 때문에 열역학적으로 안정한 상을 형성할 수 있는 것이다.

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다양한 활성제 이온이 치환 고용된 MgNb2O6 형광체의 특성

  • Kim, Ji-Seon;Jo, Sin-Ho
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.08a
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    • pp.167-167
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    • 2013
  • 최근에 산화물 형광체는 황화물 형광체에 비해 높은 화학적 안정성을 나타내기 때문에 백색 발광 다이오드, 전계방출 디스플레이와 플라즈마 디스플레이 패널에 그 응용성을 넓히고 있다. 마그네슘 니오베이트(magnesium niobate, MgNb2O6)는 우수한 유전 특성(상대 유전상수=18.4)을 나타내기 때문에 마이크로파 유전체로 응용 가능하며, 단일상 릴랙서 페라브스카이트(relaxor perovskite) Pb(Mg1/3Nb2/3)O3을 합성하기 위한 전구체 (precursor)로 널리 사용되고 있으며, 나이오븀산염 이온에서 다양한 색상을 방출하는 활성제 이온으로 효율적인 에너지 전달이 일어남으로써 Sm3+, Dy3+, Eu3+와 같은 희토류 이온의 좋은 모체 격자로 개발할 수 있다. 본 연구에서는 마그네슘 니오베이트 MgNb2O6 모체 결정에 다양한 활성제 이온, 즉 Eu3+, Sm3+, Dy3+, Tb3+를 선택적으로 주입하여 발광 효율이 높은 천연색 형광체를 합성하고자 한다. 특히, 모체 결정에 주입되는 활성제 이온 주위의 국소적인 환경이 반전 대칭에서 변형되는 척도를 조사하여 활성제의 주 발광 파장의 세기가 최대가 되는 최적의 조건을 결정하고자 한다. Mg1-1.5xNb2O6:REx3+ 형광체 분말 시료는 초기 물질 MgO, Nb2O5와 희토류 이온을 화학 반응식에 맞게 정밀 저울로 측량하여 플라스틱 용기에 ZrO2 볼과 함께 넣고, 소정의 에탄올을 채운 뒤 밀봉하고서, 300 rpm의 속도로 20시간 볼밀 (ball-mill) 작업을 수행하였다. 그 후, 체(sieve)로 ZrO2 볼을 걸러낸 다음에 혼합된 용액을 각 비커에 담아서 $40^{\circ}C$의 건조기에서 24시간 건조하였고, 건조된 시료를 막자 사발에 넣고 잘게 갈고 80 ${\mu}m$의 체로 걸러낸 후에, 알루미나 도가니에 활성제 이온별로 각각 담아, 전기로에 장입하여 매분당 $5^{\circ}C$의 비율로 온도를 상승시켜 $350^{\circ}C$에서 5시간 동안 하소 공정을 실시한 후에, 온도를 계속 일정한 율로 증가시켜 $1,200^{\circ}C$에서 5시간 동안 소성하여 합성하였다. 합성된 형광체 분말의 결정 구조는 $Cu-K{\alpha}$ 복사선(파장: 1.5406)을 사용하여 X-선회절장치로 측정하였으며, 형광체의 표면 형상은 전계형 주사전자현미경으로 관측하였다. 흡광와 발광스펙트럼은 제논 램프를 광원으로 갖는 형광 광도계를 사용하여 측정하였다. 모체 결정에 활성제 이온 Eu3+, Sm3+, Dy3+, Tb3+가 도핑된 형광체 분말은 각각 적색, 주황색, 황색, 녹색 발광이 관측되었다. 각 발광 스펙트럼과 결정 입자의 크기와 형상 사이의 상호 관계를 조사하였다. 실험 결과로부터, 각 형광체의 발광 파장은 활성제 이온의 종류 와 서로 밀접하게 관련되어 있으며, 형광체 시료 합성시 활성제 이온의 농도를 선택적으로 조절함으로써 발광의 세기를 제어할 수 있음을 확인하였다.

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청주화강암의 U-Pb 스핀 연대

  • 정창식;정연중;길영우;정기영
    • Proceedings of the Mineralogical Society of Korea Conference
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    • 2003.05a
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    • pp.53-53
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    • 2003
  • 남한에 분포하는 현생 화강암류는 트라이아스기-쥬라기의 소위 대보화강암과 백악기-제3기의 불국사화강암으로 분류되어 왔다. 대보조산운동은 대동누층군의 퇴적이후에 일어난 조구조운동을 지칭하므로 트라이아스기의 화강암을 포함하는 대보화강암이라는 명칭은 그와 사실상 직접적인 관계는 없다. 트라이아스기-쥬라기의 화강암은 영덕, 청송 암체 외에는 경상분지 밖에 위치하고 백악기-제3기의 화강암은 속리산, 월악산 암체 외에는 경상분지 안쪽에 주로 분포한다. 트라이아스기-쥬라기의 화강암 중 영광-대전-청주-충주-원주-강릉 방면에 걸쳐 북동-남서 방향으로 분포하는 화강암질 저반은 남한에서 가장 넓은 면적을 차지하는 화강암체지만 신뢰할만한 연대측정 자료가 매우 부족한 실정이다. 이 화강암질 저반에 대해서는 Rb-Sr, K-Ar법이 해답을 주기 어렵다. 예를 들어 청주-음성-증평 지역의 화강암류에 대한 Rb-Sr 전암 자료는 분산이 심하며 약 380 Ma에 해당되는 초시선을 보여 기원물질의 불균질성 내지 불완전한 혼합 효과를 반영하고 있다. 옥천대와 영남육괴에 분포하는 일부 화강암체에 대해 잘못 보고된 Rb-Sr 전암연대 역시 모두 중광물의 U-Pb 연대보다 오래된 값을 보이는 것으로 보아 이들은 생성 당시부터 일정한 $^{87}$ Sr/$^{86}$Sr 초기치를 가지지 않고 Rb/Sr 비에 따른 양(+)의 기울기를 가졌음이 확실하다. 과잉의 방사기원 Ar을 가지거나 폐쇄온도가 낮은 광물들을 대상으로 한 K-Ar 자료 역시 화강암체의 관입편대를 정확하게 지시할 수는 없다. 우리는 이에 대한 연구의 일환으로 충청남도 청원군의 물류센터에서 채취한 중립질의 흑운모화강암 한 시료에 대한 U-Pb 스핀연대측정 결과를 다음과 같이 보고한다. $^{206}$ Pb$^{*}$ /$^{238}$ U age = 174.6$\pm$2.7 Ma $^{207}$ Pb$^{*}$ /$^{235}$ U age = 170.3$\pm$14.6 Ma $^{207}$ Pb$^{*}$ /$^{206}$ Pb sup */ age = 111$\pm$187 Ma 위에서 볼 수 있듯이 청주화강암의 스핀에 대해 콘코던트(concordant)한 연대가 얻어졌으며 자료의 오차, 스핀의 U-Pb계에 대한 폐쇄온도 및 화강암의 솔리더스(solidus)를 고려할 때 $^{206}$ Pb$^{*}$ /$^{238}$ U 연대인 174.6$\pm$2.7 Ma를 관입정치시기로 해석한다. 동일 시료의 흑운모에 대해서는 145 Ma의 Rb-Sr 연대가 얻어졌으며 따라서 관입이후 약 35$0^{\circ}C$까지 대략 1$0^{\circ}C$/Ma의 냉각속도를 구할 수 있었다. 청주화강암의 쥬라기 중기 연대는 영광-대전-청주-충주-원주-강릉 지역의 화강암질 저반이 대동누층군 퇴적 이후에 일어난 지구조 사건과 연관되었을 가능성을 지시하지만 이를 확인하기 위해서는 더 많은 자료가 요구된다. 우리는 현재 충주, 괴산 지역의 화강암체에 대해서도 스핀 연대측정을 수행중에 있으며 이들 자료를 암상을 구분하여 해석한다면 우리나라 중생대 지구조운동에 대한 새로운 사실이 밝혀질 수 있을 것으로 믿는다.

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Studies on the Biological Treatment of Waste Water from Acetaldehyde Plant (아세트 알데히드(특수산업) 폐수의 생물학적 처리)

  • 정기택;서승교;송형익;박임동;방광웅
    • Korean Journal of Microbiology
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    • v.25 no.4
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    • pp.333-338
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    • 1987
  • In order to establish the biological treatment system which can be used for treatment of waste aster from acetaldehyde plant, it was investigated optimum nutrient requirements and growth conditions by mixed culture of Micrococcus roseus AW-6, Micrococcus luteus AW-22, Microbacterium lacticum AW-38 and Microbacterium laevaniformans AW-41 as well as the effect of coagulants and neutralization reagents. Also, it was carried out the continuous culture as well as batch culture to treat the waste water by mixed culture of these strains. The COD removal rate was reached to maximum state for 96hrs culture at pH7.0 and $30^{\circ}C$ NaOH as the neutralization reagents was the most effective, but the coagulants had no effect on the COD remonal rate and the optimum dilution times for treatment were 10 fold. The COD removal rate was also increased by supplimenting 200 ppm $NH_{2}NO_{3}$, 50 ppm $KH_{2}PO_{4}$, 15 ppm $CaCl_{2}$ and 1 ppm $MgSO_{4} \cdot 7H_{2}O $ as additional nutrients. The removal rate coefficient $K_{1}$ on the batch culture was $4.5\times 10^{-6}$, and the detention time for BOD removal rate of 85% was approximately 45hrs. The COD of waste water was reduced to 15% of its initial value by the continuous culture. The COD and BOD of the effluents were to be about 60 ppm and 40 ppm, respectively, and final pH was 7.0.

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The Development and the Effects of Educational Program applied on STEAM for the Mathematical Prodigy (융합인재교육(STEAM)을 적용한 초등 수학영재 교육 프로그램의 개발과 적용 효과)

  • Lee, Seungwoo;Baek, Jongil;Lee, Jeonggon
    • Education of Primary School Mathematics
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    • v.16 no.1
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    • pp.35-55
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    • 2013
  • The purposes of this study were to development and verify the effect of educational program apply on STEAM for the mathematical prodigy. To accomplish these purposes literature review on development of the program and qualitative study were conducted. The mixed-model design was applied for this qualitative experimental study. The conclusions of this study were as follows. First, the program for mathematical prodigy education applied on the conceptual model of STEAM integration approach was developed. Second, a learning satisfaction about constitution of the workbook was lowly. Third, principal of STEAM was the best interest and difficult of the program applied on STEAM. Fourth, the creativity and problem solving ability was founded about angle and velocity of mathematical domain and making the Angrybirds Game on GeoGebra environment. In spite of difficulty about principal of the Angrybirds Game, confidence and satisfaction were founded about a result product.

Preparation of PMSQ/TiO2 Composite Fine Powder by Sol-Gel Process (Sol-Gel Process를 이용한 PMSQ/TiO2 복합 미립자의 합성)

  • Lee, Dong Hyun;Koo, Sangman
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.9 no.5
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    • pp.634-638
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    • 1998
  • Monodisperse, spherical $PMSQ/TiO_2$ composite fine powders were prepared by modified sol-gel process where 300 nm $TiO_2$ fine powders were used as seed particles for hetero-condensation with hydrolyzed MTMS (Methyltrimethoxysilane). The reaction was carried out under $N_2$ atmosphere at ambient temperature using $NH_3$ as a catalyst. Methanol was used as a solvent. Powder was obtained by the filtration of the solution with a glass filter and washing with acetone. The stirring rate, reaction temperature, $[H_2O]/[MTMS]$ and $[MTMS]/[TiO_2]$ ratio were varied to investigate shapes and sizes of particles. Monodisperse particles of $1-2{\mu}m$ diameter were obtained with [MTMS]=0.2 M, $[NH_3]=0.6M$, $[H_2O]/[MTMS]=100$, $[MTMS]/[TiO_2]=10-50$ at ambient temperature with mild stirring condition. These composite particles had a contact angle of almost 180 degree contact angle with water, which proves their excellent hydrophobicity. The study of UV absorption spectra showed that they have UV protecting effect.

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Odor Removal Efficiency of Biofilter Ducting Systems in Indoor Pig House (바이오 필터를 이용한 비육돈사 배기덕트 시설의 악취저감 효과)

  • Song, J.I.;Choi, H.L.;Choi, H.C.;Kwon, D.J.;Yoo, Y.H.;Jeon, J.H.
    • Journal of Animal Environmental Science
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    • v.13 no.3
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    • pp.195-200
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    • 2007
  • Management of odors is essential to swine industry in the Republic of Korea. This study was conducted to evaluate the odor removal efficiency of biofilter ducting systems. Rice straw and auto clave concrete(ALC) were used as filter medium. The ventilation fans(5 units, diameter: 500 mm) at the side wall of a growing pig housing were connected to a biofilter using a duct. The size of a biofilter is $2.5{\times}2{\times}1.2(W{\times}L{\times}H)$. The air velocities at the 300 mm above rice straw and ALC were 0.77 and 0.56 m/s, respectively. Ammonia concentration at the outlet of rice straw and ALC media were 2 and 3 ppm, respectively. Dust concentrations were also measured. The dust concentrations of rice straw and ALC were 93, $32\;mg/m^3$, respectively. There was no significant difference between filter mediums in terms of carbon dioxide concentrations(rice straw: 320, ALC: 270 mg/l). The concentration of hydrogen sulfide was stable over the experimentation. The actual concentrations of hydrogen sulfide were 4, 3 and 3 ppm at the days of 7, 21 and 36, respectively. These results suggest that biofilter ducting systems may remove odors from pig house effectively.

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Study of continuous regeneration of carbon dioxide sorbent using amino acid salt (아미노산염을 이용한 이산화탄소 흡수제 연속 재생에 관한 연구)

  • Choi, Jin-Sik;Kim, Jae Gang;Lee, Jun Hyung;Chu, Yeon Jin;Lee, Ju-Yeol;Park, Byung Hyun
    • Journal of the Korean Applied Science and Technology
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    • v.34 no.4
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    • pp.947-953
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    • 2017
  • In this study, the regeneration efficiency of the amino acid salt absorbent which can be applied to carbon dioxide absorption / regeneration process was confirmed. The regeneration efficiency has a great influence on the economical judgment of the process. so, continuous regeneration experiment was conducted to establish economical process. The amino acid salts used in the experiments are Potassium L-lysinate and Potassium L-alaninate. Each amino acid and potassium hydroxide(KOH) were mixed at a 1: 2 molar ratio. In order to confirm the regeneration efficiency of the absorbent, carbon dioxide was absorbed in the two materials, and the carbon dioxide desorption experiment was carried out by heating. The initial reaction rate was L-alanine was faster. Over time, L-lysine, desorption higher concentrations of carbon dioxide. L-lysine showed higher regeneration efficiency than L-alanine, (L-alanine 47.26% and L-lysine 62.11%). As a result of the continuous regeneration experiment using the L-lysine having good absorption and regeneration efficiency, it was confirmed that the regeneration efficiency decreases as the number of regeneration increases.

Synthesis of Na Compounds from Sodium Concentrated Solution Using Carbonation and Cryo-crystallization (탄산화 및 저온 결정화를 통한 나트륨 농축수로부터 나트륨 화합물 합성)

  • Lee, Seung-Woo;Chae, Soochun;Bang, Jun-Hwan
    • Resources Recycling
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    • v.29 no.4
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    • pp.58-66
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    • 2020
  • Carbonation (step I) and cryo-crystallization (crystallization at low temperature) (step II) were performed to synthesize Na compounds from sodium concentrated solution. In the step 1, the solubility and pH of carbon dioxide (95 wt.%) affecting carbonation could be changed by the variation of reaction temperature. The step II was performed at 2 ℃ after carbonation. The injection of carbon dioxide was carried out twice for the stable production and the saturated solubility of carbonate ions in solution. Firstly, we tried to inject CO2 for controlling the solubility of CO2 by changing the reaction temperature from 35 ℃ to 10 ℃, and the second injection was aimed at 10 ℃ for inducing nucleation of Na compound through carbonation after NaCl solution addition. In the cryo-crystallization step, the crystal growth of Na compounds could be induced by slowing the carbonation rate through reaction temperature change from 10 ℃ to 2 ℃. In this study, the effect on NaOH concentration was examined and the purity of Na compound was increased when 2M NaOH was used. In addition, the synthesized Na compounds were mostly rod-shaped and consisted of sodium carbonate or sodium carbonate with monohydrate.

Separation Behavior of Vanadium and Tungsten from the Spent SCR DeNOX Catalyst by Strong Basic Anion Exchange Resin (SCR 탈질 폐촉매로부터 강염기성 음이온교환수지를 이용한 바나듐/텅스텐 분리거동 고찰)

  • Heo, Seo-Jin;Jeon, Jong-Hyuk;Kim, Chul-Joo;Chung, Kueong-Woo;Jeon, Ho-Seok;Yoon, Do-Young;Yoon, Ho-Sung
    • Resources Recycling
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    • v.29 no.5
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    • pp.38-47
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    • 2020
  • In this study, factors affecting the adsorption reaction for the separation/recovery of V and W using Lewatit monoplus MP 600, a strong basic anion exchange resin, from the leachate obtained through the soda roasting-water leaching process from the spent SCR DeNOX catalyst investigated and the adsorption mechanism was discussed based on the results. In the case of the mixed solution of V and W, both ions showed a high adsorption ratio at pH 2-6, but the adsorption of W was greatly reduced at pH 8. In the adsorption isothermal experiment, both V and W were fitted well at the Langmuir adsorption isotherm, and the reaction kinetics were fitted well at pseudo-second-order. As a result of conducting an adsorption experiment by adjusting the pH with H2SO4 to remove Si, which inhibits the adsorption of V and W from the leachate, the lowest W adsorption ratio was shown at pH 8.5. Desorption of W was hardly achieved in strongly acidic solutions, and desorption of V was well performed in both strongly acidic and strongly basic solutions.