• Environmental Engineering Research
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• 제14권2호
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• pp.134-139
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• 2009

In this study, oxidation of As (III) as well as removal of total arsenic by adsorbents coated with single oxides or multi-oxides (Fe (III), Mn (IV), Al (III)) was investigated. In addition, multi-functional properties of adsorbents coated with multi-oxides were evaluated. Finally, application of activated carbon impregnated with Fe or Mn-oxides on the treatment of As (III) or As (V) was studied. As (V) adsorption results with adsorbents containing Fe and Al shows that adsorbents containing Fe show a greater removal of As (V) at pH 4 than at pH 7. In contrast adsorbents containing Al shows a favorable removal of As (V) at pH 7 than at pH 4. In case of iron sand, it has a negligible adsorption capacity for As (V) although it contains 217.9 g-Fe/kg-adsorbent, Oxidation result shows that manganese coated sand (MCS) has the greatest As (III) oxidation capacity among all metal oxides at pH 4. Oxidation efficiency of As (III) by IMCS (iron and manganese coated sand) was less than that by MCS. However the total removed amount of arsenic by IMCS was greater than that by MCS.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권9호
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• pp.37-45
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• 2010

본 연구에서는 지하수에 존재하는 비소를 산업 폐기물인 제강 슬래그를 이용하여 제거하고자, 제강 슬래그에 대한 비소의 흡착특성을 규명하였다. 이를 위해 등온흡착 실험과 동적흡착 실험을 수행하였고, 흡착반응 후 용액의 화학적 특성을 분석하였다. 실험 결과, 흡착 실험을 수행한 모든 용액은 염기 상태로 존재하였으며(pH 9이상), 칼슘의 농도가 가장 높았다(30~50mg/L). 등온흡착 실험결과는 Langmuir 모델보다Freundlich 모델에 적용하는 젓이 더 합리적이였으며, 제강 슬래그에 As(V)가 As(III)보다 약 87% 더 많이 흡착되는 것으로 확인됐다. 동적흡착 실험결과의 경우, 유사일차모델보다 유사이차모델을 통해 해석하는 것이 더 적합하였다. 비소의 초기농도가 높을수록 평형 흡착량($q_e$)과 완화시간($t_r$) 이 모두 증가하였으며, As(V)는 As(III)보다 평형 흡착량이 많고 완화시간은 짧은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 유사이차모델을 통해 예측된 평형 흡착량이 등온흡착 실험에서 구한 평형 흡착량과 유사해 동적흡착 실험결과로 등온흡착 실험결과를 예측하는 것이 가능함을 확인하였다.

• 상하수도학회지
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• 제26권1호
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• pp.77-85
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• 2012

The present study investigates treatment methods for removal of arsenic from wastewater. The granular activated carbon (GAC) with the coating of iron chloride ($FeCl_3$) was used for the treatment of a low concentration of arsenic from wastewater. Batch experiments were performed to investigate the synthesis of Fe-GAC (Iron coated granular activated carbon), effects of pH, adsorption kinetics and the Langmuir model. The synthesized Fe-GAC with 0.1 M $FeCl_3$ shows best removal efficiency. Adsorption studies were carried out in the optimum pH range of 4-6 for arsenic removal. The Fe-GAC showed promising results by removing 99.4% of arsenic. In the adsorption isotherm studies, the observed data fitted well with the Langmuir models. In continuous column study showed that As(V) could be removed to below 0.25 mg/L within 1,020 pore volume. Our results suggest that the surface modified granular activated carbon treated with $FeCl_3$ for effective removal of arsenic from wastewater.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.423-432
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• 2022

Magnetic biochar produced from pyrolysis of dairy cattle manure was used to develop an effective sorbent for arsenic purification from aqueous solution. Biomass and magnetized biomass were pyrolyzed in a tube furnace with 10 ℃/min heating rate at 450 ℃ under nitrogen flow of 100 cm³/min for 2 h. Biochars were characterized by SEM-EDX, BET, XDR, FTIR, TGA, zeta potential analysis. The resultant biochar and magnetic biochar were opposed to 50-100-500 ppm As(V) laden aqueous solution. Adsorption experiments were performed by using ASTM 4646-03 batch method. The effects of concentration, pH, temperature and stirring rate on adsorption were evaluated. As(V) was successfully removed from aqueous solution by magnetic biochar due to its highly porous structure, high aromaticity and polarity. The results suggest dairy cattle manure pyrolysis is a promising route for managing animal manure and producing a cost effective biosorbent for efficient immobilization of arsenic in aqueous solutions.

• Environmental Engineering Research
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• 제14권3호
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• pp.153-157
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• 2009

Arsenic at abandoned mine sites has adversely affected human health in Korea. In this study, the feasibility of using cationic surfactant-modified activated carbon (MAC) to remove As(V) was evaluated in terms of adsorption kinetics, adsorption isotherms, and column experiments. The adsorption of As(V) onto MAC was satisfactorily simulated by the pseudo-second-order kinetics model and Langmuir isotherm model. In column experiments, the breakthrough point of AC was 28 bed volumes (BV), while that of MAC increased to 300 BV. The modification of AC using cationic surfactant increased the sorption rate and sorption capacity with regard to As(V). As a result, MAC is a promising adsorbent for treating As(V) in aqueous streams.

• 한국광물학회지
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• 제22권3호
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• pp.177-189
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• 2009

철 (산수)산화물은 높은 반응성과 큰 비표면적 등의 특성을 갖는 이차광물로서 환경관련 산업이나 연구에서 무기 및 유기 오염물질들을 효과적으로 제거할 수 있는 수착제로 널리 활용되어 오고 있다. 이러한 철 (산수)산화물들 중에서 침철석(${\alpha}$-FeOOH)은 지중에서 가장 많이 분포하고 안정된 광물로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 침철석을 이용하여 비소를 제거하는데 있어서 주요한 기작인 흡착반응에 대하여 알아보았다. 순수한 침철석을 얻기 위하여 실험실에서 합성하였으며, 침철석의 다양한 광물학적, 물리화학적 특성들을 분석하여 비소와의 흡착반응을 해석하는데 이용하였다. 그리고 비소의 화학종별 침철석에 대한 흡착특성을 비교하기 위하여 흡착 등온식을 얻기 위한 평형흡착실험, pH에 따른 흡착실험, 흡착반응속도 실험 등을 수행하였다. 합성된 침철석의 영전하점(point of zero charge, PZC)은 7.6으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해서 상대적으로 약간 높은 값으로 측정되었다. 침철석의 비표면적은 $29.2\;m^2/g$으로 다른 철 (산수)산화물들에 비해 비교적 낮게 나타나서 흡착력이 다소 떨어질 것으로 예상되었다. 침철석에 대한 친화도는 3가 비소(아비산 이온)가 5가 비소(비산 이온)보다 훨씬 더 커서 동일한 pH 조건에서 3가 비소가 5가 비소보다 침철석에 많이 흡착되는 것으로 조사되었다. pH에 따른 비소 화학종별 흡착특성을 살펴보면 3가 비소는 중성의 pH 범위(7.0~9.0)에서 가장 높은 흡착을 보였으며, 산성 또는 염기성 pH 조건에서는 흡착량이 크게 감소하는 것으로 나타났다. 5가 비소의 경우에는 낮은 pH 조건에서 가장 흡착이 잘 일어났으며 pH가 증가함에 따라서 흡착은 감소하는 것으로 나타났다. 이러한 거시적인 현상은 pH에 따라서 각 비소종의 화학적 존재형태와 침철석의 표면 전하가 변하기 때문에 발생하는 정전기적인 작용에 의한 것으로 생각된다. 침철석과 비소와의 흡착반응속도를 가장 잘 모사하는 반응속도 모델은 parabolic diffusion 모델인 것으로 평가되었으며, 회귀 분석 결과 5가 비소가 3가 비소보다 반응속도상수가 크게 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권2호
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• pp.73-80
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• 2015

Arsenic which is found in several different chemical forms and oxidation states and causes acute and chronic adverse health effects is a toxic trace element widely distributed in soils and aquifers from both geologic and anthropogenic sources. Arsenic which has a mysterious ability to change color, behavior, reactivity, and toxicity has diverse chemical behavior in the natural environment. Arsenic which has stronger ability to readily change oxidation state than nitrogen and phosphorus due to a consequence of the electronic configuration of its valence orbitals with partially filled states capable of both electron donation and acceptance although the electronegativity of arsenic is greater than that of nitrogen and similar to that of phosphorus. Arsenate (V) is the thermodynamically stable form of As under aerobic condition and interacts strongly with solid matrix. However, it has been known that adsorption and oxidation reactions of arsenite (III) which is more soluble and mobile than As(V) in soils are two important factors affecting the fate and transport of arsenic in the environment. That is, the movement of As in soils and aquifers is highly dependent on the adsorption-desorption reactions in the solid phase. This article, however, focuses primarily on understanding the fate and speciation of As in soils and what fate arsenic will have after it is incorporated into soils.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.199-203
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• 2004

Fibrous arsenic (As) adsorbent was synthesized by loading zirconium (Zr) on fibrous phosphoric adsorbent that was directly synthesized by radiation-induced graft polymerization of 2-hydroxyethyl methacrylate phosphoric acid on polyethylene-coated polypropylene nonwoven fabric. Zirconium reacted with phosphoric acid grafted in the polyethylene layer. Zirconium density of the resulting adsorbent was 4.1 mmol/g. The breakthrough curve of As(V) adsorption was independent of the flow rate up to $1300\;h^{-1}$ in space velocity. The total capacity of As(V) was 2.0 mmol/g-adsorbent at pH of 2. The adsorbed Zr(IV) could be evaluated by 0.4 M sodium hydroxide solution because negligible Zr(IV) could be found in the eluted solution.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.619-626
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• 2009

본 연구에서는 수용액상의 비소를 산화 및 흡착기작을 이용하여 제거하기 위해서 철과 망간 산화물로 코팅된 입자 활성탄 (FMOCG)을 제조하고, 이의 표면특성 및 회분식 실험을 통하여 비소제거 특성을 규명하였다. 회분식 실험에서는 네 가지 코팅매질의 비소 산화 및 흡착 동역학, pH 영향, 등온흡착실험을 실시하였다. 코팅매질의 철과 망간 함량은 FMOCG-1(178.12 Fe mg/g, 11.25 Mn mg/g)가 비교적 많은 것으로 나타났다. 비소흡착 동역학을 통하여 As(III)의 경우 산화 및 흡착을 통하여 제거됨을 확인하였다. pH 영향실험 결과 pH가 낮을수록 비소의 제거율이 높아지는 것으로 나타났다. 등온흡착실험 결과는 Langmuir isotherm에 잘 적용되었으며 As(III)보다 As(V)의 흡착량이 약간 높았으며, 최대 흡착량은 1.38~8.44 mg As(III)/g과 2.91~9.63 mg As(V)/g이었다.

• 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.