• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제25권1호
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• pp.53-61
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• 2020

This study assessed the feasibility of coal mine drainage sludge (CMDS) as a stabilizing agent for mercury contaminated soil through pot experiments and batch tests. In the pot experiments with 43 days of lettuce growth, the bioavailability of mercury in the amended soil and mercury content of the lettuce were decreased by 46% and 50%, respectively. These results were similar to those of the soil amended with the sulfide compound (FeS) generally used for mercury stabilization. Thus, CMDS could be an attractive mercury stabilizer in terms of industrial by-product recycling. Batch tests were conducted to examine mercury fractionation including reactions between the soil and acetic acid. The result showed that some elemental fraction changed to strongly bounded fraction rather than residual (HgS) fraction. This made it possible to conclude that mercury adsorption on oxides in CMDS was the major mechanism of stabilization.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권5호
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• pp.324-329
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• 2008

A coal mine drainage sludge(designated as CMDS) is mainly generated during physicochemical treatment or electrical purification of the drainage abandoned mine that include dissolved heavy metal. To understand the possibility of an application of the dehydrated CMDS as the landfill cover medium of hygienic a reclaimed ground, an laboratory experiment was performed to investigate the physicochemical and geoengineering characteristics of the dehydrated CMDS. To improve the geoengineering characteristics of the dehydrated CMDS, the liquid limit, plasticity limit test, compaction method test, strength test, and hydraulic conductivity test ware performed with the lithification material mixed sludge. When the mixed ratio of the sludge and the lithification material was more than 1:06, the compaction method was A method, the moisture content less than 33.5%, the strength of mixed sludge was $8.2kg\;cm^{-2}$, the hydraulic conductivity was $2.7\times10^{-6}cm\;sec^{-1}$, the sludge was up to the landfill standard of US Environmental Protection Agency (US EPA).

• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.241-249
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• 2011

In this research, equilibrium of adsorption and kinetics of As(V) removal were investigated. The coal mine drainage sludge(CMDS) was used as adsorbent. To find out the physical and chemical properties of CMDS, XRD (X-ray diffraction), XRF (X-ray fluorescence spectrometer) analysis were carried out. The CMDS was consist of 70% of goethite and 30% of calcite. From the results, an adsorption mechanism of As(V) with CMDS was dominated by iron oxides. Langmuir adsorption isotherm model was fitted well more than Freundlich isotherm adsorption model. Adsorption capacities of CMDS 1 was not different with CMDS 2 on aspect of amounts of arsenic adsorbed. The maximum adsorption amount of two CMDS were respectively 40.816, 39.682 mg/g. However, the kinetic of two CMDS was different. The kinetic was followed pseudo second order model than pseudo first order model. Concentrations of arsenic in all segments of the polymer in CMDS 2 does not have a constant value, but the rate was greater than the value of CMDS 1. Therefore, CMDS 2, which is containing polymer, is more effective for adsorbent to remove As(V).

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제26권6호
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• pp.18-26
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• 2021

Soil aggregation begins with flocculation of clay particles triggered by interfacial reactions of polyvalent cation such as Ca²⁺ and Fe³⁺, and they are also known as important elements to control the mobility of arsenic in soil environment. The objective of this study was to investigate the feasibility of CMDS (coal mine drainage sludge) for soil loss reduction and stabilization of arsenic-contaminated soil in a 37% sloped farmland under rainfall simulation. The amount of soil loss decreased by 43% when CMDS was applied, and this result was not significantly different from the case of limestone application, which yielded 46% decrease of soil loss. However, the relative amount of dispersed clay particles in the sediment CMDS-applied soil was 10% lower than that of limestone-applied soil, suggesting CMDS is more effective than limestone in inducing soil aggregation. The concentrations of bioavailable arsenic in CMDS amended soil decreased by 46%~78%, which was lower than the amount in limestone amended soil. Therefore, CMDS can be used as an effective amendment material to reduce soil loss and stabilize arsenic in sloped farmland areas.

• 한국환경과학회지
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• 제18권2호
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• pp.239-244
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• 2009

In this study, to stabilize the heavy metal in the contaminated soils, the column leaching test based on rainfall and pH value was performed by using coal mine drainage sludge(CMDS): which was generated during electrical purification of abandoned coal mine wastewater. Four types of testing column were used in this study. That were the CMDS and the heavy metal contaminated soils well mixed in 0 wt%, 1 wt%, 3 wt% and 3 wt% layered column. According to the investigation, when the influent pH was $5.5{\sim}6.2$, there were no heavy metal elution at all conditions, and when the influent pH was $3{\sim}3.3$, the order of Cu, Zn, Pb, Cr elution concentration was 3 wt% M(mixed)<3 wt% S(separation)<1 wt% M<0 wt% and the average elution concentration was quite low, the value was 0.005 mg/L. Therefore, CMDS can used as new stabilizer of the heavy metal in the contaminated soils.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.67-72
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• 2011

광산배수슬러지는 산성광산배수를 물리 화학적 혹은 전기적으로 정화할 때 주로 생성된다. 여러 분야에서 광산배수슬러지의 재활용 가능성을 연구하는 것은 중요한 일이다. 본 연구에서는 매립지 폐기물인 광산배수슬러지를 차수재와 복토재로의 재활용 적용성을 평가하였다. 두 part로 구성된 본 논문의 Part 1에서는, 광산배수슬러지, 차수재 형성을 위해 혼합 한 벤토나이트와 시멘트의 물리 화학적 성질을 pH 측정 및 XRD, XRF, FESEM로 분석하였다. 회분식 시험을 통하여 광산배수슬러지를 벤토나이트, 시멘트와 혼합하고 다짐도, 투수시험 및 일축시험을 통하여 최적혼합배율을 광산배수슬러지 1 : 벤토나이트 0.5 : 시멘트 0.3으로 결정하였다. 광산배수슬러지의 초기 투수계수는 $7.10{\times}10^{-7}cm/s$이었다. 광산배수슬러지는 유해물 용출시험을 통하여 환경에 안전하다는 것이 확인되었다. 본 논문의 Part 2에서는 라이시미터 (Lysimeter)를 사용하여 계절변화와 강우조건에 따른 하절기 건조/습윤 및 동절기 동결/융해의 과정을 통해 광산배수슬러지를 이용한 차수재 사용시 환경 적용성 가능성 및 안정성을 고찰하고자 하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권1호
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• pp.29-35
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• 2009

본 연구에서는 석탄광산 배수(CMD)를 전기정화법으로 처리 시 발생되는 슬러지를 흡착제로 금속광산 산성배수(AMD)중 중금속 처리 시 pH와 온도변화에 따른 중금속 흡착 거동을 연구하고자 하였다. 실험결과 CMDS의 pH$_{zero\;point\; charge}$:(pH$_{zpc}$)는 5로 나타났다. pH영향의 경우 구리, 아연, 카드뮴, 철은 pH 증가에 따라 제거율은 증가하였고, 구리의 경우 흡착량은 pH와 상관없이 0.64 mg g$^{-1}$ sludge로 나타났다. pH 5 이상일 때 기타 중금속 흡착량은 pH3일 때의 1.1 배로 나타났고 크롬의 경우 pH 7 이상에서 다소 증가하였는데 이는 크롬이 $Cr(OH)_{6}^{3-}$형태로 미량 용출되었기 때문이다. 온도의 영향에서 pH3일때 온도증가에 따라 중금속 흡착량은 증가하였고, 선택도Cd>Fe>Zn>Cu순으로 나타났다. pH 5이상에서 최대 흡착량(q$_{max}$)은 Cu와 Zn의 경우 각각 2.747mg g$^{-1}$와 2.525mg g$^{-1}$로 더 이상의 흡착이 일어나지 않아 온도의 영향을 받지 않은 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
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• 제56권2호
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• pp.125-138
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• 2023

수계 내 세슘(cesium: Cs)을 제거하기 위하여 개발된 대부분의 기존 Cs 흡착제들은 원재료 값이 고가라는 단점과, 해수와 같이 높은 이온 강도와 낮은 Cs 농도를 가지는 대규모의 오염수를 실질적으로 정화하는데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 석탄광산배수를 처리하는 과정에서 생성되는 슬러지(CMDS)에 Na와 S를 첨가하여 친환경적이고 높은 Cs 제거 효율을 가지는 Cs 흡착제를 개발하였다. Fe 및 Ca 함량이 풍부한 CMDS를 1차 소재로 사용하였고, 열처리 과정으로 Na와 S를 첨가하여 새로운 Cs 흡착제를 제조하였다(이하 본 연구에서 개발한 흡착제는 Na-S-CMDS라 명명함). Na-S-CMDS의 Cs 흡착능 및 흡착 기작을 평가하기 위해 실험실 규모의 실험과 흡착 동역학 및 등온 모델링 연구를 수행하였으며, XRF, XRD, SEM/EDS, XPS 등의 분석을 통해 Na-S-CMDS의 물리화학적, 광물학적 특성을 조사함으로써 Cs 흡착 기작을 규명하였다. 흡착 배치 실험 결과, Cs은 빠르게 Na-S-CMDS에 흡착되어 1시간 내 평형에 도달하였으며, 낮은 Cs 농도(0.5 mg/L) 조건에서도 높은 Cs 제거 효율(> 90.0%)을 보였다. 흡착 등온 모델링 결과, 단일 흡착을 가정하는 Langmuir 흡착 등온 모델에 대응되는 경향을 보였으며, 흡착 동역학 모델링 결과 흡착 경향이 유사 2차 속도(pseudo second order kinetic) 모델과 일치하는 경향을 보였고, 이러한 결과는 단순한 물리적 흡착보다 이온 교환과 같은 화학적 흡착이 우세함을 의미한다. 고농도의 Cs 용액으로 반응시킨 Na-S-CMDS의 XRF/XRD 분석 결과, Na-S-CMDS 내 Na 함량은 감소하고 흡착 전 존재하던 erdite (NaFeS₂·2(H₂O))가 관찰되지 않는 것을 통해, Na⁺과 Cs⁺ 사이에서 활발한 이온 교환 반응이 진행되었음을 알 수 있었다. XPS 분석 결과, Na-S-CMDS에서 Cs와 S 사이의 강한 결합 작용이 관찰되었으며, 이러한 Cs와 S(또는 S-복합체)내 결합에너지 감소도 Na-S-CMDS의 Cs 흡착능을 증가시키는 요인으로 판단되었다. 본 연구를 통해 기존에 폐기물로 처리되었던 석탄광산배수슬러지를 개량하여 제조한 Na-S-CMDS는 기존의 Cs 흡착제보다 제조 비용이 저렴하고, 해수 및 지하수와 같이 이온 강도는 높지만 Cs 농도가 낮은 대규모 오염 수계에서도 Cs 흡착능이 높게 유지되어, 현장에서 효과적인 Cs 흡착제로 사용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권4호
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• pp.10-21
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• 2022

In the South Korea, 47% of abandoned mines are suffering from the mining hazards such as the mine drainage (MD), the mine tailings and the waste rocks. Among them the mine drainage which has a low pH and the high concentration of heavy metals can directly contaminate rivers or soil and cause serious damages to human health. The natural/artificial treatment facilities by using neutralizers and coagulants for the mine drainage have been operated in domestic and most of heavy metals in mind drainage are precipitated and removed in the form of metal hydroxide, alumino-silicate or carbonate, generating a large amount of mine drainage treated sludge ('MDS' hereafter) by-product. The MDS has a large surface area and many functional groups, showing high efficiency on the fixation of heavy metals. The purpose of this study is to develop a ingenious heavy metal stabilizer that can effectively stabilize arsenic (As) and heavy metals in soil by recycling the MDS (two types of MDS: the acid mine drainage treated sludge (MMDS) and the coal mine drainage treated sludge (CMDS)). Various analyses, toxicity evaluations, and leaching reduction batch experiments were performed to identify the characteristics of MDS as the stabilizer for soils contaminated with As and heavy metals. As a result of batch experiments, the Pb stabilization efficiency of both of MDSs for soil A was higher than 90% and their Zn stabilization efficiencies were higher than 70%. In the case of soil B and C, which were contaminated with As, their As stabilization efficiencies were higher than 80%. Experimental results suggested that both of MDSs could be successfully applied for the As and heavy metal contaminated soil as the soil stabilizer, because of their low unit price and high stabilization efficiency for As and hevry metals.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.73-79
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• 2011

본 논문의 Part 1에서 도출된 결과를 바탕으로, 매립지의 차수재로서 벤토나이트, 시멘트와 혼합된 광산배수슬러지의 혼합물이 재활용 될 경우의 환경 적용성을 평가하였다. 광산배수슬러지: 벤토나이트: 시멘트를 최적혼합배율인 1: 0.5: 0.3의 배율로 혼합하였을 때 최적의 함수비를 나타내었다. 상대다짐도는 90.1%로 현장성을 반영하기 위한 시료로 양호한 상대 다짐도를 보였다. 본 논문에서는, 동결융해(평균 -20도)나 건조습윤 피해에 대한 저항성 및 유해성을 평가하기 위하여 라이시미터($1.0m{\times}1.5m{\times}2.0m$)를 사용하여 실험하였다. 동결/융해 실험결과 일축압축강도는 미국 EPA규정에 의한 값인, $5kg/cm^2$ 이상을 나타내어 내구성은 양호한 것으로 판단되었다. 투수계수는 초기 $7.10{\times}10^{-7}cm/s$에서 $9.80{\times}10^{-7}cm/s$로 증가하였다. 동결/융해 기간 동안, 라이시미터의 온도변화는 선형적으로 증감하여 일정한 온도경사를 유지하는 것으로 나타났다. 라이시미터의 함수비 변화의 경우는 급격한 증가나 감소가 나타나지 않았다. 국내 폐기물 공정시험법의 용출시험(KSLT) 결과, 아직 오염 기준이 정해지지 않은 Zn과 Ni을 제외한 모든 중금속 성분이 오염 기준치 이하로 나타나거나 용출되지 않았다. 따라서 동결/융해 및 건조/습윤 환경조건에서 광산배수슬러지 차수층은 약 1.5배 투수계수의 증가, 함수비의 안정 및 오염물질을 배출하지 않아 EPA기준 매립지의 최종 복토층의 차수재 및 배수지의 차수재로서 사용가능하다고 판단된다.