• 한국광물학회지
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• 제21권4호
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• pp.425-434
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• 2008

토양과 지하수의 비소 오염은 최근 심각한 환경문제들 중 하나로 대두되고 있으며, 이러한 비소 오염은 다양한 자연적 또는 인위적 원인들로 인하여 발생할 수 있다. 지중에서 비소의 거동은 철, 망간, 알루미늄 등과 같은 여러 종류의 산화물 또는 수산화물들과 점토광물에 의하여 영향을 받고, 특히 이중에서 철 (산)수산화물이 가장 효과적으로 비소를 제어하는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 철 산화물의 일종인 자철석의 비소 흡착 특성을 연구하였다. 자철석이 비소의 화학종(5가와 3가 비소)에 따라서 어떠한 흡착 특성을 나타내는가 알아보기 위하여 비소 흡착에 주요하게 영향을 줄 수 있는 자철석의 물리화학적 특성들을 측정하고, 평형론적 실험과 반응속도론적 실험을 병행하여 수행하였다. 비소 흡착제로 사용하기 위하여 실험실에서 합성한 자철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)과 비표면적은 각각 6.56과 $16.6\;g/m^2$로 다른 철 (산)수산화물들에 비해 상대적으로 낮은 간들을 나타냈다. 두 비소 화학종과 자철석의 평형실험 결과, 3가 비소가 5가 비소보다 더 많이 흡착되는 것으로 조사되어, 3가 비소가 흡착제로 사용된 자철석과 더 높은 친화력을 가지는 것으로 나타났다. 3가 비소는 pH 7에서, 5가 비소는 pH 2에서 흡착량이 가장 높았으며, 5가 비소의 경우 pH가 증가함에 따라 자철석의 표면과 전기적 반발력으로 인해 그 흡착량이 감소하는 것으로 나타났다. 이는 pH에 따른 자철석의 표면전하의 변화와 비소의 화학적 형태 등이 비소를 제어하는데 있어서 중요한 인자로 고려되어야 한다는 것을 지시한다. 시간에 따른 흡착 반응연구에서는 5가 비소가 3가 비소보다 더 빠르게 흡착됨을 알 수 있었으나, 비소의 화학적 존재형태에 관계없이 모두 4시간 이내에 평형 흡착에 도달하였다. 또한, 반응속도 실험결과를 지금까지 제안된 다양한 반응속도 모델들과 비교하였을 때, power function과 elovich 모델이 본 연구에서 사용된 자철석과 비소의 흡착을 가장 잘 모사하는 것으로 나타났다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.522-525
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• 2008

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아 왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 전기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Dynamic Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 323$\sim$473 K, 압력범위 0$\sim$7 atm에서 수행되었으며, 혼합기체는2성분으로 수소-메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교,대조하여 예측도를 검사하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.105-108
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• 2007

최근 세라믹 막은 우수한 화학적, 열적 안정성으로 기체 분리 공정에 각광을 받아왔다. 특히 혼합기체에서 고 순도의 수소를 분리해 내는 기술은 연료전지 공정에서 화학 에너지를 적기화학 에너지로 전환시키는데 중요한 역할을 차지한다. 본 연구에서는 MTES 템플레이팅 막을 이용하여 이 막 공정의 흡착 및 투과 특성을 규명하고, 이성분 혼합기체에서 고 순도의 수소를 추출해 낼 수 있는 최적 조건을 도출해 내었다. 또한, 기체 분리 거동을 살펴보기 위해 Gproms Simulator를 이용하였으며, 이때 기체상의 물질전달을 모사하기 위해 Dust Gas Model(DGM)을, 표면 확산 거동을 모사하기 위해 Generalized Stefan-Maxwell(GSM)식을 적용하였다. 이를 통해 평형론적 흡착 뿐 아니라 속도론적 흡착을 동시에 적용할 수 있게 하였다. MTES 템플레이팅 막의 흡착 및 분리능을 규명하기 위해 본 연구에서는 혼합기체의 투과, 분리 실험이 선행되었다. 실험 조건은 온도범위 $30{\sim}50$ $^{\circ}C$, 압력범위 $0{\sim}5$ atm에서 수행되었으며, 혼합기체는 2성분으로 수소 메탄, 수소-이산화탄소, 수소-질소로 기체의 구성비는 각각 50:50 이다. 본 연구를 통해 각 혼합 기체들이 정상상태에 도달하는 시간과 분리능을 계산해 내었으며, 이 분리능을 다시 온도와 압력에 따른 결과로 분석하여 어느 조건에서의 수소 분리도가 최고치를 보이는지를 규명했으며, 시뮬레이션과 비교, 대조하여 예측도를 검사하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제33권1호
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• pp.32-39
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• 2000

하수 오니에 의한 Cd 의 흡착반응을 조사하기 위하여, Cd의 처리농도 (5, 10, 15, 20, 25 및 $50{\mu}g\;Cd\;ml^{-1}$를 달리하여 흡착실험을 수행하였으며, 반응시간 (흡착 반응 후 0.5, 1.0, 1.5, 2.5, 4.5, 6.6, 8.5, 12.5, 24.5 및 48.5 h) 별로 Cd 의 농도를 구하여 흡착반응의 속도상수를 계산하였다. 모든 처리 농도에서 처음 반응시간 30분 이내에 처리 한 Cd의 약 95% 가 흡착되었다. 초기의 빠른 1단계 Cd 흡착반응 후에는 1차 가역 반응식으로 기술할 수 있는 1단계 반응보다는 느린 2단계의 Cd 흡착 반응이 일어났다. 1차 가역 반응식으로 기술할 수 있는 2단계의 Cd 흡착 반응의 속도상수는 $-0.137{\sim}-0.521h^{-1}$의 범위로서 Cd처리 농도가 증가할수록 속도상수는 감소하였다. 흡착 반응에서 평형에 도달하는 시간 (약 6-24 h) 이나, 평형에서의 Cd 의 흡착량 (약 $276-2720{\mu}g\;g^{-1}$) 또는 흡착되지 않고 용액에 남아있는 Cd의 농도 (약 $60-400{\mu}g\;L^{-1}$) 도 Cd 의 처리 농도에 의하여 결정되었다. 즉 Cd 의 처리 농도가 증가할수록 평형에 도달하는 시간, 흡착량 및 평형 농도는 증가하였다. 하수 오니에 의하여 흡착된 Cd 의 일부는 시간이 경과함에 따라 하수 오니로 부터 방출되었으나 그 양은 전체 Cd 흡착량에 비하면 매우 적었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1213-1223
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• 2000

CDQ 분진을 흡착제로 사용하여 페놀의 흡착제거 양상을 검토하였다. CDQ 분진의 흡착능은 300 ppm의 페놀 용액에 대해 흡착평형시간 60분에서 약 42%의 흡착율을 보이는 것으로 나타났다. 페놀의 초기농도를 달리하여 흡착실험한 결과, 실험조건범위에서 농도가 증가함에 따라 흡착제거율이 증가하였으며 흡착양상은 Freundlich 등온흡착식에 잘 적용되었다. 흡착의 속도론적 해석시, 시간에 따른 속도식의 차수는 1차, 1.5차, 그리고 2차로 변화하는 것으로 파악되었다. 온도에 따른 흡착에서는 온도가 상승함에 따라 흡착제거량이 증가하여 흡열임을 보였으며, 이의 결과를 바탕으로 흡착에 대한 열역학적 데이터를 도출하였다. pH변화에 따른 페놀의 흡착량은 거의 변화가 없는 것으로 관찰되었으나, pH 11 이상의 영역에서는 다소 감소하는 것으로 나타났다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.219-224
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• 2019

본 연구에서는 흡착공정에 의한 Taxus chinensis 유래 세팔로마닌의 효율적 분리를 위하여, 흡착 온도, 흡착 시간 및 초기 세팔로마닌 농도를 달리하여 상용흡착제 실로퓨트에 의한 세팔로마닌의 흡착 특성을 조사하였다. 흡착 평형 데이터는 Temkin 흡착등온식에 가장 적합하였다. 흡착 온도가 증가함에 따라 흡착 용량은 감소하였으며, 물리적 흡착 공정임을 알 수 있었다. 속도론적 데이터는 유사 이차 반응속도식에 적합하였다. 입자 내 확산 모델에 의하면, 필름 확산과 입자 내 확산은 전체 흡착 속도에 거의 영향을 미치지 않았다. 열역학적 데이터를 통해 흡착 과정은 발열 반응이며 자발적이었다. 또한 흡착량이 증가함에 따라 등량흡착열은 거의 변화가 없었으며 흡착제의 표면 에너지가 균일함을 알 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제54권3호
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• pp.300-309
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• 2010

대상 수용액으로부터 상업용 염료인 메틸렌 블루(MB)와 말라카이트 그린 옥살레이트(MG)의 제거를 위한 소듐-교환된 점토 입자의 흡착능을 다양한 실험조건에서 조사하였다. 용액의 pH, 교반 시간, 흡착물 농도, 흡착제 투여량 등의 효과를 조사하였다. pH 7, 298 K 조건에서 0.03 그람 점토를 사용한 경우 수용액으로부터 최대 > 90%의 염료가 제거되었다. 흡착과정은 빨랐으며 5분 내에 평형에 도달하였다. 사용된 염료들의 흡착반응에 대해 반응속도론 실험에서 유사 2차반응이 관찰되었고 실험 데이터와 잘 일치하였다. 흡착평형은 높은 회귀계수 $R^2$ > 0.98로 Langmuir 와 Dubini-Radushkevich (D-R) 등온에 따랐다. 이 D-R 모델로부터 평균자유에너지 $E_a$ 는 MB와 MG 염료에 대해 각기 3.779와 2.564가 이었으며, 이것은 물리적 흡착과 정에 해당된다.

• 대한화학회지
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• 제54권1호
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• pp.125-130
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• 2010

본 연구에서는 수용액 중에서 유해한 brilliant green (BG) 제거를 위한 탄소와 산화철 나노복합재료의 흡착특성을 살펴보았다. 탄소와 산화철 나노복합재료는 화학침전법과 $750^{\circ}C$에서 질산 철과 탄소를 열처리 함으로서 합성하였다. 그 생성물은 TEM, XRD, 그리고 TGA를 이용하여 확인하였다. 나노복합재료에 대한 BG의 흡착 연구는 열역학적 인자와 반응속도론적인자들을 이용하여 수행하였다. 흡착 속도식은 준 이차 속도식이 준 일차 속도식에 비해 잘 들어맞는다고 보여준다. 실험 결과는 Langmuir 과 Freundlich 흡착 등온선을 이용하여 분석하였다. 평형 데이터는 Langmuir모델에 잘 들어맞으며 최대 단일 층 흡착 용량 64.1 mg/g 을 갖는다. 열역학적 인자들은 나노복합재료에 BG의 흡착 으로부터 유도하며 흡착은 자발적이며 흡열 과정임을 확인하였다.

• 한국광물학회지
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• 제25권4호
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• pp.197-210
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• 2012

철 (산수)산화물들 중 지표환경에서 가장 안정된 형태로 알려진 적철석의 비소에 대한 흡착제로서의 다양한 특성을 조사하고 비소와의 흡착특성을 규명하였다. 본 연구에서 합성된 적철석은 $31.8g\;m^2/g$의 비표면적을 가졌으며, 전위차 적정법(potentiometric titration)에 의해 측정된 영전하점(point of zero salt effect, PZSE)은 8.5로 비소에 대한 높은 흡착능은 이러한 적철석의 특성들에 기인한 것으로 판단된다. 동일한 수용상 농도와 pH 2.0~12 범위에서 3가 비소와 5가 비소의 적철석에 대한 흡착량을 비교한 결과 3가 비소가 5가 비소보다 큰 흡착량을 보였다. 그리고 pH에 따른 흡착경향은 3가 비소의 경우에는 pH 9.2까지 지속적으로 흡착량이 증가하다가 그 이상의 pH에서는 흡착량이 급격하게 감소한 반면, 5가 비소는 pH 2.0에서 가장 높은 흡착량을 나타내다가 pH가 증가하면서 지속적으로 감소하는 것으로 조사되었다. 이러한 pH에 따른 흡착특성은 pH에 따라서 적철석의 표면전하 특성과 비소 화학종의 존재형태가 변화하기 때문인 것으로 판단된다. 흡착 반응속도에 대한 실험 결과에 의하면, 두 비소 종 모두 20시간 이내에 평형 흡착에 도달하는 것으로 나타났다. 그리고 비소의 화학종과 관계없이 적철석과의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델로는 유사이차(Pseudo-second-order) 모델로 평가되었으며, 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권11호
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• pp.804-811
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• 2011

본 연구는 흡착제의 흡착특성을 이해하는데 이용되는 각종 흡착모델의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 상용의 음이온교환수지(PA-308)를 이용하여 질산성질소에 대한 흡착특성을 회분식 실험을 통해 조사하였다. 음이온교환수지에 의한 질산성질소의 속도실험 결과는 초기의 빠른 흡착과정과 후기의 느린 흡착 과정의 두 가지 단계의 과정으로 이원화되는 경향을 나타내었다. 1차 속도식과 2차 속도식 모두 전체 반응시간에서의 질산성질소에 대한 음이온교환수지의 흡착속도를 수식화 할 수 없었다. 초기의 빠른 흡착반응($t\leq$ 20분)은 1차 속도식에 따르고 외부확산에 의해 거의 지배되는 거동을 보이는 반면, 후기 느린 흡착반응(t > 20분)은 2차 속도 화학반응과 내부확산, 즉 세공 내 확산에 의해서 일어남을 알 수 있었다.