• 한국광물학회지
• /
• 제15권4호
• /
• pp.243-257
• /
• 2002

Ca-형과 Na-형 벤토나이트는 물성의 차이로 인하여 그 용도를 달리하며, 국내에서는 Ca-형 벤토나이트만 산출되기 때문에 산업체에서는 Na-형으로 변환시켜 토목용이나 주물용으로 활용되고 있다. 이 연구는 Ca-형과 Na-형 벤토나이트의 몇 가지 물성을 비교하여 그 차별성을 명확히 밝히고자 한다. 또한 HDTMA(Hexadecyltrimethylammonium)나 CP(Cetylprydinium)와 같은 유기양이온을 Ca-형과 Na-형 벤토나이트에 치환시켜 유기 양이온과 벤토나이트와의 흡착 특성을 비교 하고자 시도되었다. Na-형 벤토나이트는 Ca-형 벤토나이트에 비해 강한 알카리성, 매우 높은 팽윤성과 점도를 나타내나, 양이온 교환능과 MB(Methylene Blue) 흡착양은 변화를 보이지 않는다. 탁도는 Na-형 벤토나이트가 높으며 시간의 변화에 따라서도 거의 변화가 초래되지 않았으나, Ca-형 벤토나이트는 단시간 내 급격하게 응집이 초래되었다. 열 분석 결과 큰 차이는 보이지 않으나 흡착수와 층간수의 분해는 Na-형 벤토나이트가 보다 저온에서 빨리 일어나며, 완전한 구조의 분해는 Ca-형 벤토나이트가 Na-형 벤토나이트보다 저온에서 용이하게 일어났다. HDTMA와 CP를 벤토나이트에 치환케 되면 대체적으로 강한 층간팽창이 초래되어 저면 간격이 40 $\AA$ 이상 늘어남으로써 공간을 제공하여 연속적인 흡착이 초래되었다. HDTMA의 흡착은 양이온 교환능의 200% 이상을 치환하였을 때 거의 포화상태에 달하여 저면 간격이 $37～38\AA$으로 팽창이 초래되었으나, CP의 흡착은 양이온 교환능의 140% 이상을 치환케 되면 저면 간격이 $40\AA$에 달하여 거의 포화되었다. 이는 CP가 HDTMA보다 용이하게 층간팽창을 초래시키고 흡착이 일어남을 의미한다. CP와 Ca-형 및 Na-형 벤토나이트와의 흡착거동은 L형의 흡착등온선을 나타내었으며, 매우 규칙적이고 일관성 있게 흡착이 일어남으로써 안정한 상태를 유지하였다. 또한 층간 교환성 양이온 종에 관계없이 유기양이온 흡착거동은 거의 동일하게 일어났다.

• Nuclear Engineering and Technology
• /
• 제28권3호
• /
• pp.274-279
• /
• 1996

Diffusion coefficient is a critical parameter for predicting radiological source term(migration rate and flux of radionuclide) through given near field conditions in spent fuel or high level waste repository. The effect of exchangeable cation-$Na^+$ and $Ca^{2+} - on the diffusion of $I^- \;and^3H$ (as HTO) in compacted bentonite was examined using a through-diffusion method. Bentonite material used here was compacted to a density of 1.3 Mg/m$^3$, and Na-bentonite was saturated with a solution of 100 mol NaCl/m$^3$ and Ca-bentonite with 50 $mol\;CaCl_2$/m$^3$. The results show that effective diffusion coefficients are generally higher by a factor of two to five in Ca-than Na-clay. This is attributed to the larger particle size of Ca-compared to Na-bentonite; hence, Ca-bentonite has a greater proportion of relatively large pores, which make a greater contribution to mass transport than small pores. Although the nature of the exchangeable cation affects mass diffusion in compacted bentonite, the effect is small and not likely to influence performance assessment modeling of compacted bentonite-based barriers.

• 공업화학
• /
• 제5권6호
• /
• pp.981-989
• /
• 1994

국내에서 상당량 채취되는 자연산 bentonite(Ca계)와 이를 $Na_2CO_3$로 전환시켜 상업적으로 여러 용도에서 사용되는 Na계 bentonite를 신소재 개발을 위한 점토/유기물 복합체에 대한 고찰 측면에서 matrix 수지를 ABS로 하고 이의 충진재로의 특성을 살펴 보았다. 결과, bentonite의 함량이 증가하면 탄성율은 증가하지만 충격강도는 감소하였으며, 경도는 일정하였다. Na계 bentonite가 Ca계에 비하여 탄성율은 낮지만 충격강도에서 상대적 높은 값을 나타내었다. 저장탄성율(E')은 온도가 상승함에 따라 감소하나 tan ${\delta}$는 주파수가 증가할수록 고온으로 shift되었다.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제25권3호
• /
• pp.245-251
• /
• 2021

The present study investigated the ageing effect on compressibility, permeability and shear strength behavior of kaolin and bentonite samples in the presence of NaCl and CaCl₂ solutions. The compressibility, permeability and shear strength parameters were determined on the 60, 190, and 250 days cured samples. The results have shown that, the kaolin sample becomes more compressible in the presence Ca²⁺ ions with ageing. Generally, the normalized compression index values of bentonite samples increased at the end of 60 days and 250 days curing time periods. The normalized permeability value of kaolin decreased by ageing in the presence of Na⁺ ions almost twofold. The permeability values of bentonite increased both in NaCl and CaCl₂ solutions during ageing. In the presence of Na⁺ ions kaolin had higher max. shear stress value than Ca²⁺ ions. When the max. shear stress values of 0, 60 and 190 days samples were compared, it was seen that NaCl solution had no significant effect on the shear strength of kaolin sample. However, the shear strength of kaolin increased in the CaCl₂ solution during ageing. In the presence of Ca²⁺ ions the max. shear stress value of bentonite was higher. The results of this study have shown that ageing has significant effects on the compressibility, permeability and shear strength of kaolinitic and bentonitic clayey soils.

• Geomechanics and Engineering
• /
• 제16권1호
• /
• pp.71-83
• /
• 2018

Compacted bentonites were chosen as the backfill material and buffer in high level nuclear waste disposal due to its high swelling pressure, high ion adsorption capacity and low permeability. It is essential to estimate the swelling pressure in design and considering the safety of the nuclear repositories. The swelling pressure model of expansive clay colloids was developed based on Gouy-Chapman diffuse double layer theory. However, the diffuse double layer model is effective in predicting low compaction dry density (low swelling pressure) for certain bentonites, and invalidation in simulating high compaction dry density (high swelling pressure). In this paper, the new relationship between nondimensional midplane potential function, u, and nondimensional distance function, Kd, were established based on the Gouy-Chapman theory by considering the variation of void ratio. The new developed model was constructed based on the published literature data of compacted Na-bentonite (MX80) and Ca-bentonite (FoCa) for sodium and calcium bentonite respectively. The proposed models were applied to re-compute swelling pressure of other compacted Na-bentonites (Kunigel-V1, Voclay, Neokunibond and GMZ) and Ca-bentonites (FEBEX, Bavaria bentonite, Bentonite S-2, Montigel bentonite) based on the reported experimental data. Results show that the predicted swelling pressure has a good agreement with the experimental swelling pressure in all cases.

• 한국광물학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.245-265
• /
• 2004

일본의 제3기 퇴적분지 내 분포하는 주요 벤토나이트 광상인 Myogi, Tsukinuno, Dobuyama 및 Kawasaki 광상의 산상과 성인을 비교하였으며, 각 광상에서 산출되는 대표적 벤토나이트를 대상하여 광물학적 특성 및 물리화학적 특성이 비교되었다. 일본에서 산출되는 벤토나이트 광상은 신생대 제3기 마이오세기～플라이오세기에 형성된 녹색응회암대 내에 주로 분포한다. Myogi, Tsukinuno 및 Kawasaki 광상은 속성변질작용에 의해, Dobuyama 광상은 열수변질작용에 의해 형성 되었다. 속성변질광상인 Myogi, Tsukinuno 및 Kawasaki 광상은 층상형 또는 성층형 광체형을 보이나 열수변질광상인 Dobuyama 광상은 콘형의 광체형을 나타낸다. 이 광상들의 형성 시기는 1.8～21 Ma까지 넓은 년대 범위를 보이나 대체로 초기～중기 마이오세기에 형성되었다. 몬모릴로나이트 함량비가 가장 높은 Dobuyama 광석이 높은 표면적, CEC, MB 흡착량 및 강도 값을 보인다 몬모릴로나이트 함량비도 다소 높고 Na-형인 Tsukinuno 광석은 강 알카리성, 높은 점도 및 팽윤도를 보인다. Na-Ca 혼합형인 Kawasaki 광석들은 Na-형에 비해서는 낮은 점도와 팽윤도를 보이나 Ca-형인 Dobuyama 보다는 다소 높다. 제올라이트 함량비가 높은 Myogi 광석은 Na-형이나 몬모릴로나이트 함량비가 가장 낮기 때문에 낮은 점도, MB 흡착량, 강도값을 나타내나 CEC와 표면적 값은 다소 높다. 이는 제올라이트의 영향으로 생각된다. 대체적으로 수용액계에서 Na-형은 강한 분산이 초래되나 Ca-형은 응집이 보다 강하게 일어나며, 두 유형 모두 매우 서서히 응집이 초래되었다. 벤토나이트의 물성은 몬모릴로나이트의 함량, 층간 양이온종이나 불순광물(특히 제올라이트)에 의해 주로 규제되는 시료도 있지만, 몇 시료는 이와 일치되지 않는다. 이는 이 연구에서 확인치 못한 몬모릴로나이트의 층전하 간과 같은 결정-화학적 및 몬모릴로나이트의 형상비와 같은 결정 형태적 특성에 의한 영향일 것으로 해석 된다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.341-348
• /
• 2005

벤토나이트는 낮은 침투성, 높은 수착성, 자체밀봉특성, 내구성 등으로 인해 고준위 방사성 폐기물 처분을 위한 지하처분장에서 완충재 후보물질로 고려되고 있다. 적절한 처분장 조건에서 국내 Ca-벤토나이트에 대하여 지하수 침식에 의한 벤토나이트 입자의 발생 가능성과 발생된 벤토나이트 입자들의 영향에 대한 실험적 연구를 수행하였다. 실험결과 비록 벤토나이트의 팽윤압에 의한 암반 균열로의 벤토나이트의 침투는 적었지만 벤토나이트/화강암 경계에서 벤토나이트 입자가 발생될 수 있고 지하수 흐름에 의해 유동될 수 있음을 보였다. 압축된 벤토나이트 블록으로부터 이러한 벤토나이트 입자들의 유동화에는 각기 다른 과정들이 기여하고 있음을 확인하였다. 유량이 크면 클수록, 유출되는 벤토나이트 입자들의 농도가 높게 나타났다. 따라서 실험결과는 지하수 흐름에 의한 벤토나이트 표면의 침식은 침투과정과 함께 화강암 균열에서의 벤토나이트 입자들을 유동시키는 주요한 과정임을 보여준다.

• 한국토양환경학회지
• /
• 제5권2호
• /
• pp.33-43
• /
• 2000

적절한 조치 없이 방치되어온 폐광재가 폐광산 근교 및 멀리 떨어진 지역의 유휴지 혹은 농경지까지 다양한 경로를 통해 영향을 주고 있다. 중금속은 일반적인 방법으로 더 이상 분해되지 않는 원소 상태로 존재하고, 단순 매립할 경우 처분후에도 계속적인 용출과정이 일어날 수 있으므로 물리 화학적으로 보다 안정된 상태로 고정화시켜야 한다. 본 연구에서 화학적 고정화 첨가제로 사용된 CaO, $Na_2$Sㆍ$5H_2$O, $CaCO_3$순으로 각 중금속에 대해 높은 고정화 Capacity (q)와 효율 (k)을 나타냈으며 bentonite가 다른 토양보다 물리 화학적 특성과 고정화능이 우수하여 이들이 ADM를 고정화하는 좋은 첨가제라고 사료된다. bentonite 50g에 흡착된 각 중금속에 대하여 Freundlich 등온식을 적용해서 Freundlich등온식의 상수인 n과 k값을 나타내었다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2006년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.220-223
• /
• 2006

To investigate the effect of solution pH and particle size of Na-bentonite on swelling characteristics and relative hydraulic conductivity, four kinds of acids and two alkali were selected. The results showed that the swelling was decreased to half of the original Na-bentonite's swelling index. Also the decrease in SI was most distinctive in pH 3.5 of HCl. But changes of swelling index between initial and stabilized were minimal in alkali treatment, compared to the change by acid treatment. No flux was detected under atmospheric pressure although there was drastic decrease in swelling. However, leaching started after application of 1.5 bars of air-pressure equivalent to 15 m of water head.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제11권3호
• /
• pp.12-19
• /
• 2006

본 연구에서는 우리나라의 경주에서 산출된 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정성에 대한 연구를 동적광산란 방법을 이 용하여 이온강도 및 pH 등의 지화학적 조건 변화에 따른 크기 변화를 관측함으로써 수행하였다. 속도론적 및 평형상태에서 pH 및 이온강도의 변화에 따른 칼슘벤토나이트 콜로이드의 크기변화를 관측하였다. 실험결과 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정성은 접촉시간, 매질의 이온강도와 pH 에 매우 크게 의존함을 보였으며 0.01 M $NaClO_4$ 이상의 이온강도에서는 고려된 대부분의 pH 에서 콜로이드가 불안정함을 보였다. 아울러 칼슘벤토나이트 콜로이드의 안정비 W와 CCC(Critical Coagulation Concentration) 등을 속도론적 응집 실험 자료들을 이용하여 계산하였다. 안정비 W는 이온강도가 증가함에 따라 감소하는 경향을 뚜렷하게 나타내었으며 pH 변화에 따른 W 값의 변화는 이온강도에 따라 다른 양상을 보였다. 또 pH 7 근처에서 칼슘벤토나이트 콜로이드의 CCC 는 약 0.05 M $NaClO_4$ 임을 알 수 있었다.