• 한국환경과학회지
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• 제27권9호
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• pp.753-762
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• 2018

The present study set out to investigate the adsorption of Cd(II) ions in an aqueous solution by using Peanut Husk Biochar (PHB). An FT-IR analysis revealed that the PHB contained carboxylic and carbonyl groups, O-H carboxylic acids, and bonded-OH groups, such that it could easily adsorb heavy metals. The adsorption of Cd(II) using PHB proved to be a better fit to the Langmuir isotherm than to the Freundlich isotherm. The maximum Langmuir adsorption capacity was 33.89 mg/g for Cd(II). The negative value of ${\Delta}G^o$ confirm that the process whereby Cd(II) is adsorbed onto PHB is feasible and spontaneous in nature. In addition, the value of ${\Delta}G^o$ increase with the temperature, suggesting that a lower temperature is more favorable to the adsorption process. The negative value of ${\Delta}H^o$ indicates that the adsorption phenomenon is exothermic while the negative value of ${\Delta}S^o$ suggests that the process is enthalpy-driven. As an alternative to commercial activated carbon, PHB could be used as a low-cost and environmentally friendly adsorbent for removing Cd(II) from aqueous solutions.

• 공업화학
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• 제33권1호
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• pp.90-95
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• 2022

본 연구에서는 한약재 부산물로서 우슬 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 제조된 바이오차를 수처리 공정에 적용하기 위하여, 수중에 용해된 아연과 철 이온의 흡착 특성을 고찰하였다. 70과 100 mg/L 아연 이온을 제거하고자 2 h 실험이 이루어졌을 때, 각각 32.3과 31.0 mg/g 흡착량을 구할 수 있었다. 위의 실험 결과, 아연 이온의 제거공정에서 우슬 줄기 바이오차는 활성탄소 보다 3배 이상의 흡착량을 나타내었다. 또한, 70과 100 mg/L 철 이온을 처리하고자 2 h 실험이 수행되었을 때, 각각 50.1과 54.3 mg/g의 높은 흡착량을 얻었다. 그리고, 아연과 철 이온의 제거효율을 향상시키고자, 우슬 줄기 바이오차에 수증기 활성화 공정이 이루어졌다. 그 결과, 70과 100 mg/L 아연 이온의 제거효율이 각각 80과 60%로 증가되었다. 또한, 70과 100 mg/L 철 이온의 제거효율은 각각 100과 82%로 향상되었다. 그리고 수증기로 활성화된 우슬 줄기 바이오차는 미처리된 우슬 줄기 바이오차와 비교하였을 때, 비표면적이 37.3배 증가되었으며 총 기공부피와 대세공 기공부피가 각각 28.4, 136배 향상되었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 수중에 함유된 아연과 철 이온을 경제적이고 실용적으로 흡착 처리하는 기술에 사용될 수 있을 것이다.

• 한국물환경학회지
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• 제32권3호
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• pp.291-296
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• 2016

This study investigated the potential use of soybean stover (SS) (0.1-0.5 g/100 mL)and rice hull (RH) (1.5-3.5 g/100 mL) derived biochars for removing methylene blue (100 mg/L) from wastewater compared to activated carbon (AC) (0.1-0.5 g/100 mL). The adsorption equilibrium data were best represented by Langmuir adsorption isotherm. The calculated maximum adsorption capacity was 71.42 mg/g for AC, 30.30 mg/g for SS, and 4.76 mg/g for RH. The adsorption kinetics was found to follow the pseudo-second order kinetics model. The rate constant was 0.0020-0.0065 g/mg.min for AC, 0.0069-0.5787 g/mg.min for SS, and 0.1370-0.3060 for RH. AC and SS biochars showed considerable potential for adsorption.

• 환경생물
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• 제41권4호
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• pp.370-385
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• 2023

수자원의 부영양화와 인위적인 수변환경 조성 및 기후 변화의 영향으로 인한 유해 남세균의 대발생의 빈도와 강도가 증가하고 있다. 유해 남세균은 시아노톡신 (Cyanotoxins)을 배출하여 수자원의 안전뿐 아니라 생태계에 악영향을 주기 때문에 국제적인 환경문제로 관심을 받고 있다. 특히, 독성이 강한 마이크로시스틴(microcystins, MCs)의 제거를 위한 연구가 가장 활발히 연구되어 왔으며 이를 위한 다양한 수처리 방법이 제안되고 있다. 본 논문에서는 기존에 보고된 마이크로시스틴 제거를 위한 기술 중 경제적, 효율적인 방안으로 평가받고 있는 흡착기술(adsorption)에 대하여 주안점을 두고 조사하였다. 활성탄(activated carbons)은 마이크로시스틴 제거를 위한 흡착소재로 가장 광범위하게 활용되고 있으며 우수한 마이크로시스틴 흡착성능이 보고되고 있다. 바이오차(biochar), 생체흡착소재(biosorbents)와 같은 활성탄을 대체하는 흡착소재의 활용 연구도 진행되고 있으나 활성탄에 비하여 그 효과가 미흡한 실정이다. 이러한 마이크로시스틴 흡착에는 흡착소재의 특성(기공 특성과 표면화학적 특성)과 환경인자(용액의 pH, 온도, 자연 유기물 및 이온성 물질)가 영향을 미치는 것으로 보고되고 있으며 이에 대한 고찰을 진행하였다. 또한, 보다 효과적인 제어를 위하여 용존 마이크로시스틴의 제거뿐 아니라 유해 남세균의 직접적인 제거를 위한 흡착기술의 활용 가능성도 확인하였다. 하지만, 마이크로시스틴의 제거를 위한 실질적인 흡착소재의 활용을 위해서는 실제 환경조건에서 적용과 환경적, 경제적인 관점에서의 최적화 연구가 필요하다고 판단된다. 본 논문은 체계적인 자료 조사 및 분석을 통하여 향후 마이크로시스틴의 제거를 위한 효과적인 흡착소재 및 적용방법의 개발 및 선별에 관한 통찰을 제시할 수 있을 것이다.

• Carbon letters
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• 제28권
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• pp.81-86
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• 2018

Empty fruit bunch (EFB) char was used to remove $NO_x$ and odorous substances. The physicochemical properties of the EFB chars were altered by steam or KOH treatments. The Brunauer-Emmett-Teller surface area and porosity were measured to determine the properties of the modified EFB chars. The $deNO_x$ and adsorption test for hydrogen sulphide and acetaldehyde were performed to determine the feasibility of the modified EFB chars. The KOH-treated EFB (KEFB) char revealed higher $deNO_x$ efficiency than with commercial activated carbon. The Cu-impregnated EFB char also had high $deNO_x$ efficiency at temperatures higher than $150^{\circ}C$. The KEFB char showed the highest hydrogen sulphide and acetaldehyde adsorption ability, followed by the steam-treated EFB char and untreated EFB char. Moreover, the product prepared by sulfonation of EFB char showed excellent performance for esterification of palm fatty acid distillate for biodiesel production.

• Advances in nano research
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• 제5권3호
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• pp.245-251
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• 2017

Multiwalled carbon-nanotubes (MWCNT) and micro-structured carbon, such as biochar or activated carbon (AC), have been seen to significantly increase the growth indices of certain plant species such as maize (Zea mays L.). Seed imbibition is the stage where environmental factors that affect water transport across the seed coat barrier, make a large impact. This work explores the effect on water imbibition by maize seeds when the aqueous environment surrounding the seed is diluted by small concentrations (10 and 20 mg/l) of pristine MWCNT (p-MWCNT), carboxylate functionalized MWCNT (COO-MWCNT) and AC. The degree of sensitivity of the process to (i) large structural changes is seen by utilizing the nano (the MWCNT) and the micro (the AC) allotropic forms of carbon; (ii) to small changes in the purity and morphology of the p-MWCNT by utilizing 95% pure and 99% pure p-MWCNTs of slightly differing morphologies; and (iii) to MWCNT functionalization by using highly pure (97%) COO-MWCNT. Water imbibition was monitored over a 15 hour period by Near Infrared Thermography (NIRT) and also by seed weighing. Seed surface topography was seen by SEM imaging. Analysis of the NIRT images suggests rapid seed surface topological changes with the quantity of water imbibed. While further work is necessary to arrive at a conclusive answer, this work shows that the imbibition phase of the maize seed is sensitive to the presence of MWCNT even to small differences in the purity of the p-MWCNT and to small differences in the physicochemical properties of the medium caused by the hydrophilic COO-MWCNT.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.576-583
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• 2023

본 연구는 돼지 뼈 기반의 바이오매스를 가지고 새로운 흡착재의 활용가능성을 조사하였다. 이를 위하여 돼지 뼈 기반 활성탄소(pig bone based activated carbon, PAC)의 물리화학적 특성을 확인하고 이산화탄소 흡착 성능을 고찰하였다. 활성화제로 KOH를 사용하였으며, 활성화 온도가 증가할수록 비표면적이 증가하며 이산화탄소의 흡착 효율도 증가하였다. 800 ℃에서 활성화된 샘플은 1208.7 m²/g로 가장 큰 비표면적을 나타내었으며, 273 K, 1 bar에서 3.33 mmol/g로 높은 이산화탄소 흡착 효율을 보였다. 그러나 활성화 온도가 900 ℃ 이상인 조건에서는 결정성의 변화 및 과활성화로 인하여 비표면적과 이산화탄소 흡착 효율이 감소하였다. 한편 이상흡착용액이론으로 그 선택도 계산을 수행하였을 때, 273 K, 0.8 bar 이하에서 PAC-900 샘플이 가장 좋은 선택도를 보였다. 이러한 결과는 273 K에서의 이산화탄소/질소 흡착은 900 ℃에서 돼지 뼈가 활성화될 때 탄산염이 분해됨으로써 형성된 하이드록시아파타이트의 이산화탄소 흡착성과 그 결정성으로 인해 높은 선택도가 얻어진 것으로 판단된다.

• 유기물자원화
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• 제30권3호
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• pp.13-22
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• 2022

수계에 오염된 색도 물질을 더욱 효율적으로 처리하고자 버려지는 폐자원을 이용하여 흡착제인 바이오차를 제조하고 적용하는 방안을 모색하고자 하였다. 이에 가로수 전정부산물이나 폐목재를 활용하여 넓은 비표면적을 가지고 있는 바이오차를 제조하고 이를 이용하여 색도물질 제거에 적용하였다. 대표적인 가로수 전정부산물(플라타너스, 은행나무, 참나무)과 폐목재를 산소가 없는 조건에서 열분해하여 바이오차를 제조하였으며, 제거대상 물질로는 방향족 고리를 가지고 있어서 생물학적 분해가 어렵고, 물리적 처리와 화학적 처리시 제거효율이 떨어지는 것으로 알려져 있는 녹청색의 유기염료로 주로 인피섬유에 사용되며, 종이, 가죽과 면의 매염에 사용되기도 하는 메틸렌블루(MB)를 선정하였다. 실험결과 플라타너스 기반 바이오차가 제일 높은 흡착능을 보였으며, Langmuir 모델식을 이용하여 구한 q_max 값은 78.47 mg/g으로 나타났다. 또한 물리적 흡착과 화학적 흡착을 구별하는데 사용되는 Dubinin-Radushkevich(D-R) 모델식을 이용하여 흡착에너지(E) (kJ/mol)를 구한 결과 MB에 대한 흡착에너지(E) 값은 4.891 kJ/mol로 8 kJ/mol(물리흡착과 화학흡착의 기준 값) 보다 작았으며, 이는 바이오차와 MB 염료 사이에 van der Waals와 같은 약한 결합이 존재하는 물리흡착임을 알 수 있었다. 반응온도 변화에 따른 흡착실험을 통해 얻은 ∆G의 값은 -3.67~7.68 kJ/mol으로서 물리적 흡착반응 영역에 해당함을 확인하여, 본 연구에서 제조된 플라타너스 기반 바이오차의 MB 흡착메커니즘은 넓은 비표면적을 이용한 물리적 흡착임을 제시할 수 있었다. 또한 타 연구에서 제시된 상업용 활성탄과 비교하여도 동등 이상의 흡착능력을 보였다.