사양토, 양토, 식양토의 3 가지의 토양을 $2^{{\prime}{\prime}}{\times}30cm(D{\times}L)$ column에 충진한 후 인공 산성비(pH 2.0, 4.0, 6.0) 1,200mm를 처리하여 산성비의 토양내 침투수량에 따른 토양의 산성화 경향, 토양 중 무기양분의 용탈과 이동양상과 산성비 토양투입에 따른 석회 중화양을 비교검토한 결과, 산성비 처리에 따른 각 토양의 pH 변화는 산성비의 pH가 4.0과 6.0에서는 별 차이가 없었으나, pH 2.0에서는 토심별로 큰 차이를 보였으며 pH감소는 사양토>양토>식양토의 순이었고, 치환산도(치환성 Al+H)는 식양토>양토>사양토의 순위였다. 산성비에 따른 각 토양의 토심별 양분 용탈량은 산성비의 pH 2.0에서 많았으며, 사양토, 양토와 식양토의 경우, 각토양 공히 Ca>K>Mg 순위였다. 토양의 pH감소와 치환산도(치환성 Al+치환성 H)는 사양토 > 양토 > 식양토의 순위였으나, pH감소에 따라 증가되는 치환산도는 그 토양의 CEC범위내 이었다. 토양내의 치환성 Al는 토양의 pH가 5이하에서는 거의 없었다. pH 3.0인 산성비(황산:질산=2:1, $1,200mm\;year^{-1}$)의 유입에 따른 H이온의 유입은 $12kg\;ha^{-1}\;year^{-1}$, 산성비의 토양유입은 S와 N가 각각 128과 $56kg\;ha^{-1}{\cdot}year^{-1}$이었으며, 이를 중화할 수 있는 소석회의 양은 $444kg\;ha^{-1}\;year^{-1}$이지만 실제로 용탈된 염기는 소석회로 사양토 923, 양토 1,731, 식양토 $1,608kg\;ha^{-1}\;year^{-1}$로 추정되었다.
토수다이트(tosudite)는 녹니석/스멕타이트의 규칙적 혼합층광물(regularly interstratified mineral of chlorite/smectite)로서, 성산광산 주변의 열수변질작용을 받은 백악기 황산응회암층 내에서 발견된다. 이 광물은 주로 일라이트, 딕카이트, 나크라이트 및 석영에 수반되어 산출되며, 때로는 흑색의 납석 내 공극을 나크라이트 또는 석영과 함께 채우기도 한다. X-선회절분석, 화학분석, 시차열분석, 열중량분석 및 적외선 분광분석에 의하여 성산 토수다이트는 dioctahedral chlorite와 dioctahedral smectite가 1:1로 규칙적으로 혼합층을 이룬 광물임이 확인되었다. EPMA분석과 ICP-MS 분석에 의하면 성산 토수다이트는 많은 양의 알루미늄을 포함하고 있으며, 철과 마그네슘의 양은 적다. 또한 상당한 양의 리듐(0.42 wt.%)을 함유하고 있다. 성산 토수다이트의 구조식은 산소 50을 기준으로 할 경우 다음과 같다. :$(K_{0.73}Na_{0.02}Ca_{0.07})(Si1_{13.23}Al_{2.77})(Li_{0.52}Mg_{0.08}Mn_{0.01)Fe^{3+}_{0.07}Al_{12.33})O_{40}(OH)_{20}$ 화학분석치로부터 성산 토수다이트는 리튬을 함유하는 돈바사이트(donbassite)와 층간이온이 칼륨인 바이델라이트(beidellite)의 혼합층광물임을 알 수 있다. 이와 같은 결과는 열분석과 적외선흡수광분석 자료에서도 확인된다. 성산광산 주변의 열수분대에 의하면, 성산 토수다이트의 생성 온도는 초기 딕카이트화작용과 후기 알바이트화작용의 중간에 해당하는 $110{\circ}~270{\circ}C$로 추정된다.
신속하고 정확한 식품 중 과산화수소 분석방법을 확립하고자 물을 이동상으로 양이온수지칼럼에서 과산화수소를 분리한 후 전기화학검출기로 검출하는 Mico-LC법을 사용하였으며 여기에 사용한 전해질용액인 무수황산나트륨의 최적농도 및 검출기의 최적전압은 각각 50 mM, 0.6 V이었다. 본 Mico-LC 방법을 적용하여 국내 식품 중 토마토와 레몬에 대한 회수율을 검토한 결과 각각 98.3 및 97.4%이었으며, 국내유통식품 중 채소류 및 과실류 총 28종에 대하여 과산화 수소를 분석한 결과, 과실류인 바나나, 복숭아, 오렌지 및 딸기에서 각각 0.6, 0.5, 1.9 및 0.9 ppm, 채소류인 피망, 양파, 오이, 우엉 및 가지에서 각각 0.5, 0.6, 0.9, 0.8 및 0.4 ppm이 검출되었으며 나머지 19종은 모두 불검출이었다.
총 11종 소금의 식염함량은 국내산 천일염의 경우 $80.31{\sim}89.84%$, 수입산 천일염은 $91.59{\sim}97.66%$로 나타났다. 불용성분은 국내산 천일염이 $0.01{\sim}1.24%$, 수입산 천일염이 $0.06{\sim}0.89%$를 나타냈고, 황산이온함량은 $0.21{\sim}0.55%$, 수입산 천일염은 $0.18{\sim}0.31%$로 나타났다. 국내산 천일염 중 수입산에 비해 상대적으로 높게 함유된 무기질은 K 그리고 Mg이었으며 국내산과 수입산에 비슷한 수준으로 존재하는 것은 Ca이었다. Mn은 극미량 검출되었고, Cu는 수입산에서 상대적으로 높게 검출되었으며 Ge은 국내산에서 대체적으로 높게 나타났다. 국내산 및 수입산 천일염의 중금속(Pb, Cd, As 그리고 Hg)함량은 식품위생법 규정의 기준치 이하로 나타났다.
본 연구에서는 명반석 $[K_{2}SO_{4}{\cdot}Al_{2}(SO_{4})_{3}{\cdot}4Al(OH)_{3}]$을 고로수쇄슬래그의 활성화제로서 활용하기 위하여 하소 명반석과 고로수쇄슬래그의 수화반응 특성을 연구하였다. $650{\circ}C$에서 하소시킨 명반석은 $KAl(SO_{4})_{2}$와 $Al_{2}O_{3}$로 구성되어 있으며 하소 명반석-소석회-석고 계에서 하소 명반석은 소석회 및 석고와 $2KAl(SO_{4})_{2}+2Al_{2}O_{3}+13Ca(OH)_{2}+5CaSO_{4}{\cdot}2H_{2}O+73H_{2}O{\rightarrow}3(3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)+2KOH$와 같이 반응하여 ettringite($3CaO{\cdot}Al_{2}O_{3}{\cdot}3CaSO_{4}{\cdot}32H_{2}O)$를 형성한다. 하소 명반석-고로수쇄슬래그 계에서는 하소 명반석에서 용해된 황산이온($SO_{4}^{2-}$)이 소석회와 반응하여 석고를 형성시키고, 석고는 다시 고로수쇄슬래그와 반응하여 ettringite를 형성시키면서 슬래그의 수화반응을 촉진시키기 때문에 하소 명반석을 고로수쇄슬래그의 활성화제로 사용할 수 있다.
Inconel713C에는 Ni 70 wt.%, Cr 11 ~ 14 wt.%, Al 5 ~ 6 wt.% 및 Mo 4 wt.% 가량 함유되어 있다. 본 연구에서는 Inconel713C 모사용액으로부터 Mo을 회수하고자 용매추출공정을 이용하여 Mo 분리 추출하는 기초연구를 수행하였다. 실험변수로는 추출제의 종류 및 농도, 침출액의 평형 pH, $H_2SO_4$의 농도 및 불순물의 영향 실험을 수행하여 Mo을 회수하는 최적조건을 조사하였다. 음이온 추출제인 Alalmine336은 평형 pH 1 이상에서 99% 추출되고, 양이온 추출제인 Cyanex272는 96%의 추출률을 나타내어 Alamine336의 Mo 추출률이 우수하다. 또한 수상의 평형 pH가 1~4인 조건에서 Mo의 회수율은 Alamine336이 Cynex272 보다 높게 나타났다. 본 연구의 경우 용매추출공정을 이용한 Mo 회수의 최적조건은 평형 pH 1, Alalmine336 1 wt.%, 황산의 활성화 처리 농도는 1 : 0.5이었다.
국내에서 주로 시판되고 있는 1년산 및 3년산 천일염의 일반 성분 및 As, Pb, Cd, Hg 등 유해 중금속 함량 등의 차이를 비교 분석하였다. 총 24종 천일염의 식염함량은 1년산 천일염의 경우 81.4%, 3년산은 90.9%로 나타났으며, 총 염소 함량은 1년산이 57.7%, 3년산은 65.0%이었고, 수분함량은 1년산이 12.0%, 3년산이 4.7%이었다. 또한 불용분 함량은 1년산이 0.03%, 3년산이 0.04%이었고, 황산이온함량은 1년산이 0.85%, 3년산은 0.57%이었다. 모든 천일염에서 As는 기준치 0.5 mg/kg이하로 나타났으며, Pb은 1년산이 0.12 mg/kg, 3년산은 0.09 mg/kg이었고, Cd는 모든 천일염에서 0.00 mg/kg으로 나타났으며, Hg는 1년산이 0.02 mg/kg 으로 3년산은 0.03 mg/kg으로 검출되었다. 따라서 국내 생산되는 천일염의 일반성분의 함량은 시료별 다소의 차이는 있었으나, As, Pb, Cd, Hg 등의 중금속함량은 식품규격 기준치 이하로 매우 적은 함량을 나타내어 중금속오염이 식품규격에 안전한 수준인 것으로 평가되었다.
본 연구는 주요 금속문화재 재질 5종(은, 구리, 철, 납, 황동)을 대상으로 이산화황($SO_2$) 농도에 따른 손상 특성을 분석하여 농도와 손상 특성 간의 정량적인 상관성을 확립하고자 하였다. 금속시편을 대상으로 가스부식시험기를 이용하여 $SO_2$ 0.01, 0.12, 1, 10, 100, 1,000, 5,000ppm 농도로 24시간 노출을 각각 실시한 후 노출 전 후의 광학적 물리적 화학적 손상 변화를 평가하였다. 이 결과, 금속시편의 광학적 손상변화는 $SO_2$ 100ppm에서 은시편의 광택도 감소와 $SO_2$ 5,000ppm에서 황동, 철, 구리, 납시편의 색차 증가가 나타났으며 물리적 손상 변화는 $SO_2$ 5,000ppm에서 철시편의 두께, 부식속도 증가가 나타났다. 또한, 화학적 손상 변화는 $SO_2$ 5,000ppm에서 철, 황동시편의 황산이온($SO{_4}^{2-}$) 농도 증가, pH 감소가 나타났다. 이를 통해, 금속시편의 광학적 손상 변화는 $SO_2$ 100ppm에서 나타나기 시작하였고 물리적 화학적 광학적 손상 변화는 $SO_2$ 5,000ppm에서 모두 나타나는 것으로 확인되었다. 또한, 금속시편 중 철과 황동이 다른 재질에 비해 $SO_2$에 민감한 것을 알 수 있었다.
황화 광석으로부터 유래된 고농도 비소 함유 침출 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용을 통해 비소를 산화 및 침전 제거하는 연구를 수행하였다. 침출 용액은 국내 황화 광석 시료를 pH 1, 50℃ 조건의 황산 용액에서 95시간동안 침출하여 제조하였으며, 침출 용액 내 금속이온 농도 분석 결과 Fe가 약 7 g/L, As가 약 3 g/L 함유된 것으로 측정되었다. 해당 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용 시 비소의 산화 및 침전 효과를 파악하기 위해 5가지 산화 조건(공기 주입, 공기와 1, 5, 10 w/v% 활성탄 투입, H2O2 투입) 하에 초기 pH 1, 90℃에서 72시간 동안 산화 및 침전 실험을 수행하였다. 실험 결과 공기와 활성탄을 함께 투입한 경우 활성탄 표면에 생성된 작용기로 인해 산화 반응의 속도가 빠르고 비소 제거율이 향상되는 것으로 분석되었다. 또한, 활성탄의 투입량이 증가할수록 반응의 효율이 향상되었으며, 5 w/v% 이상의 활성탄 투입 시 약 93-94%의 비소가 제거된 것으로 분석되었다. 침전 생성물에 대한 XRD 분석 결과 산화 반응에 의해 스코로다이트(FeAsO4·2H2O)가 잘 생성된 것으로 나타났다.
전 세계적으로 탄소 중립 전략에 따른 탈탄소화와 관련하여 전기자동차의 수요가 급증하고 있다. 전기자동차의 주요 부품인 리튬이온 배터리의 수요 또한 급증하게 되었고, 이는 폐배터리의 발생으로 이어진다. 이에 폐배터리를 재활용하여 유가 금속을 회수하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 본 연구에서는 폐LFP 배터리의 양극재로부터 리튬을 선택적으로 선침출 및 회수하고자 하였다. 양극재 분말 내 포함된 바인더를 제거하여 반응 표면적 증대 및 반응성을 높이기 위하여 대기 및 질소 분위기 그리고 다양한 온도 범위에서 열처리하였고, 이후 기계화학적(Mechanochemical) 공정을 통하여 수침출 하였다. 먼저, 열처리 후 분말을 과황산나트륨(Na2S2O8)과 기계화학적 반응을 이용하여 가용성 리튬화합물로 전환하였고, 이후 증류수를 이용하여 수침출 하였다. 본 연구에서 열처리를 통한 양극재 분말의 특성 변화를 확인하였고, 최종 질소 분위기에서 열처리하여 모든 온도 범위에서 리튬의 침출율은 약 100%로 선침출할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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