Journal of the Korean Recycled Construction Resources Institute
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v.11
no.4
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pp.416-424
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2023
Concrete emits a large amount of carbon dioxide throughout its life cycle, and due to the societal demand for carbon dioxide reduction, research on storing carbon dioxide in concrete in the form of minerals is ongoing. In this study, cyanobacteria, which absorb carbon dioxide through photosynthesis and fix it as calcium carbonate, were applied to a porous concrete substrate, and the changes in the properties of the concrete substrate due to their special environmental curing condition were analyzed. The results showed that the calcium carbonate precipitation by the microorganisms was concentrated in the light-exposed surface area, and most of the precipitation occurred in the cement paste part, not in the aggregate. This microbially induced calcium carbonate precipitation enhanced the mechanical performance of the paste and improved the overall compressive strength as the curing age progressed. In addition, the increase in microbial biofilm and calcium carbonate improved the pore structure, which influenced the reduction in water permeability.
Kim, Do-Hwan;Kim, Yung-Jin;Son, Hee-Jong;Ryou, Dong-Choon;Ahn, Jun-Young;Kim, Cheolyong;Hwang, In-Seong
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.32
no.2
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pp.183-192
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2018
Applicability of corrosion inhibitor was evaluated using pilot scale water distribution pipe simulator. Calcium hydroxide was used as corrosion inhibitor and the corrosion indices of the water were investigated. Corrosion indices, Langelier saturation index (LI) increased by 0.8 and calcium carbonate precipitation potential (CCPP) increased by 9.8 mg/L. This indicated that corrosivity of water decreased by corrosion inhibitor and the effects lasted for 18 days. Optimum calcium hydroxide dose was found to be 3~5 mg/L for corrosion inhibition. We suggest that monitoring of CCPP as well as LI need to be conducted to control corrosivity of water.
Song, Jun Young;Sim, Youngjong;Yeom, Sun;Jang, Jaewon;Yun, Tae Sup
Geomechanics and Engineering
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v.20
no.2
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pp.165-174
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2020
The enzyme-induced carbonate precipitation (EICP) method has been investigated to improve the hydro-mechanical properties of natural soil deposits. This study was conducted to explore the stiffness evolution during various stress scenarios. First, the optimal concentration of urea, CaCl2, and urease for the maximum efficiency of calcite precipitation was identified. The results show that the optimal recipe is 0.5 g/L and 0.9 g/L of urease for 0.5 M CaCl2 and 1 M CaCl2 solutions with a urea-CaCl2 molar ratio of 1.5. The shear stiffness of EICP-treated sands remains constant up to debonding stresses, and further loading induces the reduction of S-wave velocity. It was also found that the debonding stress at which stiffness loss occurs depends on the void ratio, not on cementation solution. Repeated loading-unloading deteriorates the bonding quality, thereby reducing the debonding stress. Scanning electron microscopy and X-ray images reveal that higher concentrations of CaCl2 solution facilitate heterogeneous nucleation to form larger CaCO3 nodules and 11-12 % of CaCO3 forms at the interparticle contact as the main contributor to the evolution of shear stiffness.
Kim, Chul-Joo;Yoon, Ho-Sung;Kim, Joon-Soo;Lee, Seung-Won
Resources Recycling
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v.16
no.2
s.76
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pp.23-31
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2007
In this study, the crystallization of neodymium carbonate from neodymium chloride solution by addition of ammonium bicarbonate was investigated. The concentration of reactants such as neodymium chloride and ammonium bicarbonate, and reaction temperature play an important part in order to obtain the crystal of neodymium carbonate. It seemed that amorphous neodymium carbonate was prepared by aggregation of primary particles formed through nucleation. If reaction rate was increased by increasing the concentration of reactants and reaction temperature, then neodymium carbonate crystal could be obtained. Lanthanite-type neodymium carbonate[$Nd_2(CO_3)_3{\cdot}8H_2O$] and tengerite-type neodymium carbonate[$Nd_2(CO_3)_3{\cdot}2.5H_2O$] could be obtained with reaction renditions. Lanthanite-type neodymium carbonate was sensitive to temperature. The thermal decomposition of neodymium carbonate contained the processes or dehydration, decarbonation and crystalization of $Nd_2O_3$. The shape of lanthanite-type neodymium carbonate was irregular lump type, and tengerite-type neodymium carbonate had the shape of needle type. The shape of $Nd_2O_3$ was affected by the shape of neodymium carbonate.
Precipitation samples were collected at the GAW Stations in Anmyeon-do and Gosan for 10 years (2008-2017) to analyze pH, electrical conductivity and NH4+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+, SO42-, NO3-, Cl-, and F- ions. From the analysis, the correlation between pH and rainfall, the composition of precipitation and comparison with other regions, and the results of neutralization characteristics by seasonal and pH were determined. In the comparison of ion balance and conductivity for the validation of analytical data, the correlation coefficients were within the range of 0.996~0.999, implying good linear relationship. The volume-weighted pH of the Anmyeon-do and Gosan areas were 4.7 and 4.9, respectively. The pH of the rainfall was affected by washout and rainout in both areas. The ionic strength of precipitation at Anmyeondo and Gosan were 0.42 ± 0.63 mM and 0.37 ± 0.75 mM, indicating about 27.6% and 35.3% of the total precipitation as per a pure precipitation criterion (10-4 M), respectively. The composition ratio of ionic species were 44.7% and 57.5% for marine sources (Na+, Mg2+, Cl-), 40.6% and 22.2% for the secondary inorganic components (NH4+, nss-SO42-, NO3-), and 5.6% and 4.0% for the soil source (nss-Ca2+), respectively. The neutralization factor of Anmyeon-do and Gosan were 0.43~0.65 and 0.34~0.48, and the neutralization factors of calcium carbonate were 0.15~0.34 and 0.25~0.30, respectively. Thus, both regions have the highest rate of neutralization caused by ammonia. As pH increased in Anmyeon-do and Gosan, change in calcium carbonate became greater than that in ammonia.
Bacteria that are resistant to high temperatures and alkaline environments are essential for the biological repair of damaged concrete. Alkaliphilic and halotolerant Bacillus sp. AK13 was isolated from the rhizosphere of Miscanthus sacchariflorus. Unlike other tested Bacillus species, the AK13 strain grows at pH 13 and withstands 11% (w/v) NaCl. Growth of the AK13 strain at elevated pH without urea promoted calcium carbonate (CaCO3) formation. Irregular vaterite-like CaCO3 minerals that were tightly attached to cells were observed using field-emission scanning electron microscopy. Energy-dispersive X-ray spectrometry, confocal laser scanning microscopy, and X-ray diffraction analyses confirmed the presence of CaCO3 around the cell. Isotope ration mass spectrometry analysis confirmed that the majority of CO32- ions in the CaCO3 were produced by cellular respiration rather than being derived from atmospheric carbon dioxide. The minerals produced from calcium acetate-added growth medium formed smaller crystals than those formed in calcium lactate-added medium. Strain AK13 appears to heal cracks on mortar specimens when applied as a pelletized spore powder. Alkaliphilic Bacillus sp. AK13 is a promising candidate for self-healing agents in concrete.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.9
no.1
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pp.170-175
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2008
In this study, we developed the CCPP calculating program, which is a kind of index and can determine whether calcium carbonate would precipitate or not in pipe line of water distribution system. Through 9 complicated procedures, CCPP can be calculated. Assuming pH of equilibrium as a first trial, compare the right-hand-side result with left-hand-side result. If the percentage difference between the two results is less than a prescribed tolerance, the initial assumption for the assumed equilibrium pH is adequate. If the difference is too large, make a different assumption and repeat until a result within the prescribed tolerance is achieved. Plugging the intermediate results into the final equation, we could compute the CCPP. Using Fortran and Visual Basic languages, we developed the program. As a result of application of the program, the water quality of intaking water of Han River is highly corrosive by the index of CCPP.
Our study focuses on upgrading real biogas obtained under Indian scenario using carbon capture and utilization (CCU) technology to remove carbon dioxide ($CO_2$) and utilize it by forming metal carbonate. Amines such as monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA), and sodium hydroxide (NaOH) were used to rapidly convert gaseous $CO_2$ to aqueous $CO_2$, and $BaCl_2$ was used as an additive to react with the aqueous $CO_2$ and rapidly precipitating the aqueous $CO_2$. All experiments were conducted at $25^{\circ}C$ and 1 atm. We analyzed the characteristics of the $BaCO_3$ precipitates using X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy - Energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) analyses. The precipitates exhibited witherite morphology confirmed by the XRD results, and FT-IR confirmed that the metal salt formed was $BaCO_3$, and EDS showed that there were no traces of impurities present in it. The quantity of the $BaCO_3$ was larger when formed with DEA. Also, a comparison was done with a previous study of ours conducted in Korean conditions. Finally, we observed that the carbonate obtained using real biogas showed similar properties to carbonates available in the market. An economic analysis was done to show the cost effectiveness of the method employed by us.
Song, Jun Young;Sim, Youngjong;Jin, Kyu-Nam;Yun, Tae Sup
Journal of the Korean Geotechnical Society
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v.33
no.9
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pp.61-69
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2017
This study presents the experimental results of $CaCO_3$ formation in sand by the Enzyme Induced Carbonate Precipitation (EICP) method. Concentration of $CaCO_3$ with elapsed reaction time is calibrated by standardized procedure by measuring $CO_2$ pressure, and it increases with time towards asymptotic value. Jumunjin sand saturated with EICP solution shows that both shear wave velocity and electrical conductivity sharply increase as the reaction starts to approach to the constant values after 50 hours of reaction time. Urease concentration of 0.5 g/L exhibits 224% higher final shear wave velocity than that of 0.1 g/L. The nucleation models hint that carbonate tends to precipitate not only at grain contacts but also at grain surfaces. Regardless of urease concentration, electrical conductivity and shear wave velocity follow the unique path. The scanning electron microscopic images and X-ray computed tomographic images validate the spatial configuration of produced $CaCO_3$ in soils.
Kim, Chan-Woo;Jeon, Jin-A;Kang, Ji-Eun;Choi, Han-Seok;Yeo, Soo-Hwan;Jeong, Seok-Tae
Journal of the East Asian Society of Dietary Life
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v.26
no.6
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pp.559-564
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2016
We investigated the effect of calcium carbonate on the quality of wine obtained from Gaeryangmerou (Vitis. spp.), grapes, which are commonly used in wine making in Korea. Alcoholic fermentation was carried out at $25^{\circ}C$, for 7 days in the presence of 0.1%, 0.2%, and 0.3% calcium carbonate. As calcium carbonate concentration increased, the pH of wine increased, while its total acid content and redness decreased. Calcium carbonate treatment during precipitation and aging is more effective than during fermentation. Concentrations of alcohol, total anthocyanin, polyphenol, and tannin showed no significant differences between controls and deacidified groups. Tartaric and malic acids were found to be the major acids in Gaeryangmerou wine. Calcium carbonate reduced total acidity by precipitating tartaric acid. In the sensory evaluation of the acidity, and overall acceptability, wine treated with 0.1% calcium carbonate was the best. Higher calcium carbonate concentration, was associated with greater reduction in total wine acidity. However, it is necessary to maintain the calcium carbonate concentration within 0.1% since excessive amounts of calcium carbonate can have a negative effect on wine quality.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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