Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.32
no.6
/
pp.547-554
/
2010
In this study, new manganese oxide (i.e., black-birnessite) particles with nanostructures were prepared and its physico-chemical properties and oxidative-transformation efficiency on 1,4-naphthoquinine(1,4-NPQ) in the presence of reactive mediator was investigated. The results were also compared with that of the manganese oxide (i.e., brown-birnessite) particles synthesized by classical McKenzie method. Analysis of XRD and SEM data show that the particles are a single phase corresponding to a birnessite-based manganese oxide with cotton ball-like shapes containing nanofibers. In batch experiments, removals of 1,4-NPQ by the black-birnessite follows pseudo-first-order kinetics and the rate constant values obtained are greater about 2.3 times than that of the brown-birnessite in spite of its lower surface area (41.0 vs 19.80 $m^2/g$). The results can be explained by the higher crystallinity and nano structured features of the back-birnessite particles, which give higher reactivity for the removals of the quinone compound. HPLC analysis of the reaction products confirmed that the balck-birnessites removed 1,4-NPQ through cross-coupling reaction in the presence of catechol as a reactive mediator.
A series of birnessite was synthesized at 25, 40, 60, and $80^{\circ}C$, respectively. Intensities of XRD and the ratio of signal to noise of the peaks for samples increases with increasing temperature up to $60^{\circ}C$, whereas the intensity and ratio for a sample synthesized at $80^{\circ}C$ decrease, showing that crystallinity of the birnessite synthesized at $60^{\circ}C$ is better than that of the synthesized at $80^{\circ}C$. However, BET surface areas for these two samples show that the surface area increases 39.4 to 89.7 $m^2/g$ with increasing synthesizing temperature from 60 up to $80^{\circ}C$, indicating that a small surface area is shown in a well-crystallized birnessite rather than that of a poorly crystallized birnessite. SEM images show that morphologies for samples are seriously influenced by temperature. The morphology of the synthesized at 25 shows a round-shape, while a plate-like morphology is shown in the synthesized birnessite at $80^{\circ}C$. In addition, a porous layered structure is also shown in the synthesized birnessite at $80^{\circ}C$. These results suggest that physicochemical properties of the synthesized birnessite are sensitively affected by mechanical changes of parameters such as temperature during the synthesization.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.37
no.2
/
pp.73-80
/
2015
An investigation on the removals of tetracycline (TTC), which is a family of antibiotics widely founded in the environment, from the aqueous solution by birnessite(${\delta}-MnO_2$)-mediated oxidative transformation was described. This study also examined the potential effect of the naturally occurring substances, humic acid (HA) on the oxidative transformation. The experiment was carried out in various conditions (reaction time, Mn oxide loadings, pH) and in the presence of HA as a batch test. The removals of TTC followed pseudo-first order reactions, and rate constants (k, $hr^{-1}$) for the removals of TTC were constantly increased with decreasing pH from 0.98 (pH 9) to 2.97 (pH 3). The rate constants also increased about 1.3 times when the birnessite loading increased from 1 to 2 g/L. Presence of HA (5 mg-C/L, at $pH{\geq}6$) caused some enhancement in the removals of TTC as compared to the control, and also showed the removal efficiencies of TTC in the birnessite mediated systems (TTC=0.25 mM, ${\delta}-MnO_2=2.0g/L$, pH 6) increased with increasing HA concentrations (1~10 mg-C/L). The results obtained from the oxidative transformation of TTC and the effect of HA were discussed in terms of reaction characteristics and mechanism.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.28
no.5
/
pp.535-542
/
2006
In this study, removals of 1-naphthol by oxidative-coupling reaction using birnessite, one of natural Mn oxides present in soil, was investigated in various experimental conditions(reaction time, Mn oxide loadings, pH, etc). Removal efficiency of 1-naphthol by birnessite was high in all the experimental conditions, and UV-vis. and mass spectrometric analyses on the supernatant after reaction confirmed that the reaction products were oligomers formed by oxidative-coupling reaction. Pseudo-first order rate constants, f, for the oxidative transformation of 1-naphthol by birnessite was derived from the kinetic experiments under various amount of birnessite loadings, and using the observed pseudo-first order rate constants with respect to birnessite loadings, surface area-normalized specific rate constant, $k_{surf}$ was also determined to be $9.31{\times}10^{-4}(L/m^2{\cdot}min)$ for 1-naphthol. In addition, the oxidative transformation of 1-naphthol was found to be dependent on solution pH, and the pseudo-first order rate constants were increased from 0.129 at pH 10 to 0.187 at pH 4.
Birnessite, pyrolusite and hausmannite were synthesized and tested for the ability to oxidize Cr(III) to Cr(VI). These oxides differed in zero point of charge, surface area, and crystallinity. The kinetic study showed that Cr(III) oxidation on the Mn-oxide surface is a first-order reaction. The reaction rate was various for different oxide at different conditions. Generally the reaction by hausmannite, containing Mn(III), was faster than the others, and oxidation by pyrolusite was much slower. Solution pH and initial Cr(III) concentration had a significant effect on the reaction. Inhibited oxidation at higher pH and initial Cr(III) concentration could be due to the chance of Cr(III) precipitation or complexing on the oxide surface. Oxidations by birnessite and hausmannite were faster at lower pH, but pyrolusite exhibited increased oxidation capacity at higher pH in the range between 3.0 and 5.0. Reactions were also temperature sensitive. Although calculated activation energies for the oxidation reactions at pH 3.0 were higher than the general activation energy for diffusion, there is no experimental evidence to suggest which reaction is the rate limiting step.
Various Mn-oxides can oxidize Cr(III) to Cr(VI). Behaviors of chromium species in the oxidation system, especially on the oxide surface, are expected to control the reaction. During Cr(III) oxidation by birnessite and pyrolusite, Cr species in the reaction system were determined to elucidate their effects on the oxidation. Capacities of Cr oxidation of the two Mn-oxides were quite different. Solution pH and initial Cr(III) concentration also had significant effects on the Cr(III) oxidation by Mn-oxides. Chromium oxidation by pyrolusite was less than 5% of the oxidation by birnessite. The high crystallinity of pyrolusite could be one of the reasons and the difficulty of Cr (III) diffusion to the positive pyrolusite surface and Cr(VI) and Cr(III) adsorption seems to be other controlling factors. At pH 3, adsorption or precipitation of Cr species on the surface of birnessite were not found. Small amount of Cr(VI) adsorption was found on the surface of pyrolusite, but arty Cr precipitation on the oxide surface was not found. Therefore Cr(III) oxidation at pH 3 seems to be controlled mainly by the characteristics of Mn-oxides. Chromiun oxidation by Mn-oxides is thermodynamically more favorable at higher solution pH. However as solution pH increased Cr oxidation by birnessite was significantly inhibited. For Cr oxidation by pyrolusite, as pH increased the oxidation increased, but as Cr(III) addition increased the reaction was inhibited. Under these conditions some unidentified fraction of Cr species was found and this fraction is considered to be Cr(III) precipitation an the oxide surface. Chromium(III) precipitation on the oxide surface seems to play an important role in limiting Cr(III) oxidation by armoring the reaction surface on Mn-oxides as well as lowering Cr(III) concentration available for the oxidation reaction.
Numerous studies have investigated the adsorptive sequestration of radioactive cesium in the natural environment. Among these studies, adsorption onto minerals and high-temperature treatment stand out as highly effective, as demonstrated by the use of zeolite. In this study, cesium was ion-exchanged with birnessite and subsequently underwent high-temperature treatment up to 1100℃ to investigate both mineral phase transformation and the leaching characteristics of cesium. Birnessite has a layered structure consisting of MnO6 octahedrons that share edges, demonstrating excellent cation adsorption capacity. The high-temperature treatment of cesium-ion-exchanged birnessite resulted in changes in the mineral phase, progressing from cryptomelane, bixbyite, birnessite to hausmannite as the temperature increased. This differs from the phase transformation observed in the tunneled manganese oxide mineral todorokite ion-exchanged with cesium, which shows phase transformation only to birnessite and hausmannite. The leaching of cesium from cesium-ion-exchanged birnessite was estimated by varying the reaction time using both distilled water and a 1 M NaCl solution. The leaching quantity changed according to the treatment temperature, reaction time, and type of reaction solution. Specifically, the cesium leaching was higher in the sample reacted with 1 M NaCl compared to the sample with distilled water and also increased with longer reaction time. For the samples reacted with distilled water, the cesium leaching initially increased and then decreased, while in the NaCl solution, the leaching decreased, increased again, and finally nearly stopped like the sample in the distilled water for the sample treated at 1100℃. These changes in leaching are closely associated with the mineral phases formed at different temperatures. The phase transformation to cryptomelane and birnessite enhanced cesium leaching, whereas bixbyite and hausmannite hindered leaching. Notably, hausmannite, the most stable phase occurring at the highest temperature, demonstrated the greatest ability to inhibit cesium leaching. This results strongly suggest that high-temperature treatment of cesium-ion-exchanged birnessite effectively immobilizes and sequesters cesium.
The birnessite (7Å manganate, δ-MnO2) which is a manganese oxide and comprises manganese nodules, is a major manganese mineral on the earth surface and a precursor in the synthesis of todorokite. In this study birnessite was synthesized by three different methods: Feng et al. (2004) and Luo et al. (1998) based on redox reaction and Ma et al. (1999) based on reduction reaction. 12 birnessite samples were synthesized by different combinations of Na+ and K+ cations based on the base (OH-) and permanganate (MnO4-) reagents in the synthesis. The mineral compositions of synthesized birnessite were identified by XRD, and the two cation ratio in the mineral was measured by ICP. The products obtained after hydrothermal treatment of Mg-buserite, by the precursor of birnessite, was examined by XRD, and then phase transition to todorokite and their characteristics were compared. Our results show that the byproducts and the characteristics of phase transition by each synthetic method have different trends. Hausmannite (γ-Mn3O4) and feitknechtite (β-MnOOH) were formed by both methods in the redox reaction mechanism. By Feng et al. (2004)'s method, manganite (γ-MnOOH) phase only appeared when cation was predominantly Na+. Two birnessite samples synthesized by redox reaction mechanism showed phase transition to todorokite (10Å manganate, OMS-1) when both NaOH and KMnO4 were used together. However, single-phase birnessite was formed by Ma et al. (1999)'s method, and phase transition was confirmed only for the sample when the cation was only composed of Na+.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
/
v.35
no.4
/
pp.247-256
/
2013
In this study, alginate beads containing birnessite (Bir-AB), a highly reactive oxidative catalyst for the transformation of phenolic compounds, was prepared and its 1-naphthol (1-NP) removal efficiency was investigated in a batch test. Based on scanning electron microscopy image, it can be inferred that the alginate gel cluster acts as a bridge which bind the birnessite particles together. Kinetic experiment with Bir-AB of different mixing ratios of birnessite to alginate (Bir : AG=0.25 : 1~1 : 1 w/w) indicate that pseudo-first order kinetic constants, $k(hr^{-1})$ for the 1-NP removals increased about 1.5 times when the birnessite mixing ratio was doubled. The removals of 1-NP was found to be dependent on solution pH and the pesudo-first order rate constants were increased from 0.331 $hr^{-1}$ at pH 10 to 0.661 $hr^{-1}$ at pH 4. The analysis of total organic carbon for the reaction solutions showed that a higher removal of dissolved organic carbon was achieved with Bir-AB as compared to birnessite. HPLC chromatographic analysis of the methanol extract after reaction of 1-NP with Bir-AB suggest that the reaction products could be removed through incorporation into the aliginate beads as a bound residue. Mn ions produced from the oxidative transformation of 1-NP by birnessite were also removed by sorption to Bir-AB. The Bir-AB was recovered quantitatively by simple filtration and was reused twice without significant loss of the initial reactivity.
The occurrence of endocrine disrupting compounds (EDCs), chemicals that interfere with human hormone system, are increasing in the freshwater, waste water and subsurface as well. In this study, we determined the reactivity of three EDCs in the presence of birnessite. In aqueous phase, bisphenol A, 2,4-dichlorophenol and 17${\beta}$-estradiol, which possesses phenoxy-OH, were very rapidly transformed by birnessite: up to 99% of initial concentrations (50 mg/L for bisphenol A, 100mg/L for 2,4-dichlorophenol, and 1.5mg/L for 17${\beta}$-estradiol) were destroyed within 60 minutes. Especially, bisphenol A was the most reactive chemical, disappearing by 99% in a few minutes. The reaction occurred on the surface of birnessite, showing a linear increase of first-order kinetic constants with the increase of the surface area of birnessite. In soil slurry phase, the reactivity of birnessiteto EDCs was faster than in aqueous phase probably due to the cross coupling reaction of phenoxy radicals with soil organic matter. Considering the rapid transformation of the EDCs in the both phases, this oxidative cross coupling reaction mediated by birnessite would be an effective solution for the remediation of EDCs in environmental media, especially in soil.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.