• 제목/요약/키워드: Heavy Metal ions

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국내 먹는샘물 개발지역의 토양 오염 평가 및 수리지구화학적 특성 (Assessment of Soil Contamination and Hydrogeochemistry for Drinking Water Sites in Korea)

  • 이두호;전효택
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.41-53
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    • 1997
  • 먹는샘물 개발지역에서의 환경 영향 평가를 위한 수리지구화학의 기초 자료를 국내 먹는샘물 개발지역에 존재하는 암석, 토양 및 자연수 시료를 예로 하여 제시하였다. 암석에 대해서는 현미경 분석을 실시하였고, 토양 및 자연수 시료에 대해서는 화학 분석을 실시하였다. 토양은 분해 방법별로 중금속 원소들의 함량 비교를 하였으며 오염지수를 통해 오염 영향을 평가하였다. 또한 자연수 시료들을 대상으로 기반암 및 심도에 따른 수리지구화학적 특성과 자연수의 화학적 진화, 물-암석 반응에 대하여 고찰하였다. 대수층을 구성하는 암석을 화강암질암과 변성퇴적암류, 그리고 퇴적암류로 구분하였으며 이들 기반암에서 비롯된 중금속의 토양과 자연수의 오염 현상은 없는 것으로 판단되었다. 연구 지역의 토양은 HNO$_3$+HClO$_4$의 혼합산을 이용한 방법과 0.1 N HCl을 사용한 방법 모두에서 낮은 중금속 함량을 보여 자연적인 부화 현상이나 인위적 오염을 받지 않은 토양임을 알 수 있었다. 특히 0.1 N HCl을 사용하여 중금속 중 가용성 부분을 추출해 낸 결과 Cu, Pb, Zn, Cd 및 Cr 등 중금속 원소의 함량은 상당히 낮은 것을 확인할 수 있었으며 따라서 식물과 수계를 통한 오염의 영향은 매우 낮다고 할 수 있다. 오염지수를 통해 여러 원들의 복합적인 오염 양상을 고려하여 오염도를 산출한 결과 역시 연구 지역 토양은 오염지수가 0.03~0.47로 중금속에 의한 오염이 진행되지 않고 있음을 알 수 있었다. 심부지하수 시료를 대상으로 암종별 특징을 살펴보았을 때 화강암질암의 지하수 시료는 $Ca^{2+}$-HCO$_3$$^{-}$의 유형을 거쳐 $Na^{+}$-HCO$_3$$^{-}$ 유형까지 진화하였으나 변성퇴적암과 퇴적암내의 지하수 시료는 $Ca^{2+}$-HCO$_3$$^{-}$의 유형에 머물러 있다. 이는 구성 광물 중 사장석의 용해가 화강암질암내 지하수의 특성을 조절하고 있는 반면 변성퇴적암과 퇴적암내 지하수 시료에서는 방해석의 용해만이 주된 반응으로 작용하고 있기 때문이다. 또한 심도별 특징을 살펴보았을 때 지표수에서 심부지하수로 이동하면서 수소이온농도, 전기전도도 및 대부분의 용존이온 함량은 증가하고 있다. 한편 일부 천부지하수시료에서는 NO$_3$$^{-}$ , Cl$^{-}$$K^{+}$의 함량 및 K/Na의 비가 높게 나타나는 것으로 보아 농업활동으로 인한 오염의 영향을 받은 것으로 판단된다. 열역학적 고찰을 통해 볼 때 대부분의 자연수는 kaolinite 및 smectite 형성환경에 위치하고 있음을 알 수 있으며 질량보존을 기초로 한 반응모델을 설정한 결과, 용존이온의 거동 및 열역학적 연구 결과와 부합하는 결과를 얻을 수 있었다.

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발전소 매립회를 이용한 인공경량골재의 제조 (Production of Lightweight Aggregates Using Power Plant Reclaimed Ash)

  • 김강덕;김정환;김유택;강승구;이기강
    • 한국세라믹학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.583-589
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    • 2010
  • In this paper, the properties of reclaimed ash(RA) from various domestic thermal power plants(S, D and H) were analyzed, and the possibility of fabricating the artificial lightweight aggregate(ALA) using RA was studied. The chemical compositions of RA are similar to the clay, but it had higher concentrations of alkali earth metal oxides(CaO, MgO) and unburned-carbon. The TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure) results showed that the dissolution concentrations of heavy metal ions of RA were below the limitation defined by the enforcement regulation of wastes management law in Korea. The results of IC analysis showed that leaching concentration of $Cl^-$ ion was 124 ppm for RA of HN and ${SO_4}^{2-}$ ion was leached a few hundreds ppm for all RA in this study. The ALAs with various mass ratio of clay to reclaimed ash(RA:Clay = 7:3, 6:4, 5:5, 4:6, 3:7) were sintered with a electric muffle furnace at the temperature of $1050{\sim}1200^{\circ}C$. The specific gravity and water absorption(%) of the sintered ALAs were 1.1~1.8 and 10~30% respectively. The ALA sintered in the rotary kiln at $1125^{\circ}C$ showed a bulk density of 1.7 and water absorption of 15.2%.

제조합 균주 Escherochia coli가 생산하는 Bacillus stearothermophilus Acetyl Xylan Esterase의 정제 및 특성 (Purification and Characterization of Acetyl Xylan Esterase from Escherichia coli Cells Harboring the Recombinant Plasmid pKMG6)

  • 김인숙;이철우;최용진
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제22권5호
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    • pp.507-514
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    • 1994
  • Acetyl xylan esterase was produced by E. coli HB101 harboring a recombinant plasmid pKMG6 which contained the estI gene of Bacillus stearothermophilus. The maximum production was observed when the E. coli strain was grown at 37$\circC for 12 hours in the medium containing 0.5% acetyl xylan, 1.0% tryptons, 1.0% sodium chloride, and 0.5% yeast extract. The esterase produced was purified to homogeneity using a combination of ammonium sulfate fractionation, DEAE Sepharose CL-6B ion exchange chromatography and Sephacryl S-200 gel filtration. The native enzyme had an apparent molecular mass of 60 kd and was composed of two identical subunits of 29 kd. The N-terminal amino acid sequence of the polypeptide was Ala-X-Leu-Gln- Ile-Gln-Phe-X-X-Gln. The acetyl esterase displayed a pH optimum of 6.5 and a temperature opti- mum of 45$\circC. The heavy metal ions such as Ag$^{++}$, Hg$^{++}$ and Cu$^{++}$ inhibited nearly completely the activity of the esterase, and no specific metal ion was found to be required for the enzyme activity. The enzyme readily cleaved MAS, $\beta$-D-glucose pentaacetate, $\alpha$-naphthyl acetate, $\rho$-nitrophenyl acetate as well as acetyl xylan, but had no activity on $\rho$-nitrophenyl propionate, $\beta$-nitrophenyl butyrate or $\beta$-nitrophenyl valerate. The Km and Vmax values for MAS were 2.87 mM and 11.55 $\mu$mole/min, respectively. Synergistic behavior was demonstrated with a combination of xylanase and esterase from B. stearothermophilus in hydrolyzing acetyl xylan.

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Artemia franciscana cyst의 세포내 산성 Protease (Characterization of Cytosol Acid Protease from Dormant Cyst of Artemia franciscana)

  • 최희선;최경희;류태형
    • 생명과학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.228-233
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    • 1997
  • Artemia franciscana의 cyst에서 protease를 정제하가 위해 세포를 파쇄하여 원심 분리한 후 상등액을 회수하였다. 그상등액에서 40-60% 황산암모늄을 첨가하여 침전시켜서 염을 제가한 후, Sphadex G-200 및 DEAE-Sephadex A-50 column chromatography를 하여 정제한 후 본 효소의 특성을 조사한바 그 특성은 아래와 같았다. 정제 과정을 거치는 동안, 비활성은 13.64배 증가하였고, 수율은 7%였다. 그리고 이효소는 pH 6에서는 안정하였으나, pH 8이상에서는 대부분의 활성이 실활 되었고, 최적 pH는 3.0이었다. 따라서 이 효소는 전형적인 산성 pro-tease로 판정되었다. 본 효소는 60$^{\circ}$C이상의 온도에서 대부분 실활 되었고, 최적 활성 반응 온도는 35$^{\circ}$C였다. 금속 이온의 영향을 알아본 결과, $Cu^{++}$, Z$Zn^{++}$, $Fe^{++}$가 효소의 활성을 저해하였고, 중금속 chelator인 EDTA는 반대로 효소 활성을 증가시켰다. 단백질분해효소에 특이적인저해제를 첨가하여 실험한 결과 thiol protease ingibitor인 antipain, chymostatin, leupeptin, E-64, iodoacetate등에 효과적으로 효소활성이 저해받으므로 본 효소는 acid thiol protease라 판정했다.

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Creq/Nieq비에 따른 AISI 304L 및 AISI 316L 스테인리스강 용접부의 미세조직 및 전기화학적 양극분극 평가 (Evaluations of Microstructure and Electrochemical Anodic Polarization of AISI 304L and AISI 316L Stainless Steel Weld Metals with Creq/Nieq Ratio)

  • 김연희;장아영;강동훈;고대은;신용택;이해우
    • 대한금속재료학회지
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    • 제48권12호
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    • pp.1090-1096
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    • 2010
  • This pitting corrosion study of welded joints of austenitic stainless steels (AISI 304L and 316L) has addressed the differentiating solidification mode using three newly introduced filler wires with a flux-cored arc welding process (FCAW). The delta ferrite (${\delta}$-ferrite) content in the welded metals increased with an increasing equivalent weight ratio of chromium/nickel ($Cr_{eq}/Ni_{eq}$). Ductility dip cracking (DDC) was observed in the welded metal containing ferrite with none of AISI 304L and 0.1% of AISI 316L. The potentiodynamic anodic polarization results revealed that the $Cr_{eq}/Ni_{eq}$ ratio in a 3.5% NaCl solution didn't much affect the pitting potential ($E_{pit}$). The AISI 316L welded metals with ${\ddot{a}}$-ferrite content of over 10% had a superior $E_{pit}$ value. Though the AISI 316L welded metal with 0.1% ferrite had larger molybdenum contents than AISI 304L specimens, it showed a similar $E_{pit}$ value because the concentration of chloride ions and the corrosion product induced severe damage near the DDC.

나노 섬유 멤브레인을 기반으로 한 수은(II) 색변화 검출 센서에 대한 총설 (Nanofiber Membrane based Colorimetric Sensor for Mercury (II) Detection: A Review)

  • 방세연;라즈쿠마 파텔
    • 멤브레인
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    • 제31권4호
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    • pp.241-252
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    • 2021
  • 급격한 산업화와 인구수 증가로 인한 환경 수질 오염이 발생하고 있다. 더불어 날씨 패턴의 변화로 인해 빗물이 부족해지자, 폐수를 깨끗한 물로 재활용하기 위한 요구가 나날이 늘어나고 있다. 색변화를 이용한 수중 속 중금속 검출은 아주 간단하고 효과적인 기술이다. 본 논문에는 멤브레인을 이용한 수은 이온 색검출에 대해 자세하게 논의되어 있다. 셀룰로스, 폴리카프로락톤, 키토산, 폴리설폰 등의 멤브레인이 금속 이온 검출을 지지체로서 사용되었다. 지지체로서 사용된 멤브레인들은 나노 섬유를 기반으로 하며 표면적이 크며, 중금속 검출의 활성 부위로 사용하기에 탁월하다. 나노 섬유를 기반으로 한 재료는 에너지, 환경, 그리고 바이오메디컬 연구에서 다양하게 응용될 수 있다. 나노 섬유로 이루어진 멤브레인들은 폴리머에 있는 적용기를 많이 받아들일 수 있으며, 표면적이 넓고 다공성이라는 장점이 있다. 이로 인해 멤브레인의 표면 구조를 변화시키거나 리간드를 섬유 표면에 부착해 나노 입자 결합을 더 쉽게 해준다.

TDR을 이용한 사질토양에서의 중금속 이동 추정 (Predicting Migration of a Heavy Metal in a Sandy Soil Using Time Domain Reflectometry)

  • Dong-Ju Kim;Doo-Sung Baek;Min-Soo Park
    • 한국토양환경학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.109-118
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    • 1999
  • 최근 들어, 다공질 매질에서의 KCl 같은 보존성 용질의 운송계수를 결정하는데 TDR이 성공적으로 사용되고 있다. 본 연구는 TDR 기법이 사질 토양에서 중금속 이온의 운명과 시간에 따른 농도 분포를 측정하는데 적용가능한지를 알아보기 위하여 수행되었다 실험실에서 파과곡선 조건의 주상실험을 수행하여 사질토양에서 침출수와 잔존수의 $ZnCl_2$농도를 측정하였다. 정상류 상태에서 추적자인 $ZnCl_2$(10g/L)를 토양시료 상부에 순간 주입한 후, 시간별로 토양시료 상부로부터 각각 l0 cm와 20 cm 깊이에서 수평으로 설치된 TDR 탐침을 이용하여 저항을 EC-meter를 이용하여 침출수의 전기전도도를 측정하였고, 침출수의 Zn 이온의 농도는 ICP-AES를 이용하여 분석하였다. TDR과 침출수로부터 구한 농도측정 방법이 다르기 때문에, ICP-AES로부터 구한 농도와 토양시료 상부로부터 10 cm에서 TDR 로 측정된 잔존수 농도로부터 구한 운송파라미터를 감쇄상수를 고려한 CDE모델에 적용하여 구한 침출수 농도와 비교하였다. 실험결과에 의하면, 잔존수의 첨두농도근 EC-meter로 측정된 침출수의 것보다 더 빨리 그리고 더 높게 나타나 사질 토양이 균질한 것으로 나타났다. TDR로 구한 운송 파라미터로부터 추정된 $ZnCl_2$의 농도와 ICP-AES로 측정된 농도는 상당히 일치했다. 이것은 주어진 토양에서 감쇄상수를 얻기만 하면 TDR기법이 특정깊이에서의 중금속의 침출수 농도를 측정하는데에도 적용가능하다는 것을 의미한다.

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사질토양에서의 중금속의 지연효과와 이동성 (Retardation Effect and Mobility of a Heavy Metal in a Sandy Soil)

  • Kim, Dong-Ju;Baek, Doo-Sung
    • 대한지하수환경학회지
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    • 제5권3호
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    • pp.155-161
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    • 1998
  • 토립자 표면에서의 흡착에 의한 토양에서의 중금속의 지연효과는 잘 알려진 현상이다. 본 연구에서는 배치시험과 주상시험을 수행함으로써 사질 토양에서 Zn의 이동성에 대한 지연효과를 조사하였다. 주상시험은 파과곡선(BTC)으로 알려진 시간에 따른 용액의 농도를 측정함으로써 수행되었다. 추적자로는 10 g/L 농도의 NaCl과 ZnCl$_2$를 사용하였고, 각각의 용액을 토양시료의 상부경계에 순간주입한 후 정상류 상태에서 배출구로 빠져나온 용탈수의 농도를 EC-meter와 ICP-AES를 이용하여 측정하였다. 배치시험은 표준절차에 근거하여 이루어졌으며, 토양시료로부터 선별된 미세입자들을 다양한 초기농도의 ZnCl$_2$용액과 반응시켜 평형상태의 Zn 이온의 농도를 ICP를 이용하여 분석하였다. 주상시험의 결과는 i) ICP-AES에 의해 분석된 ZnCl$_2$의 첨두농도는 NaCl이나 총전기전도도로부터 구한 값보다 상당히 낮았고, ii) 두 종류의 추적자 모두 첨두농도의 도달시간은 상당히 일치하였다. 상대적으로 낮은 Zn의 농도는 Zn과 다른 양이온들간의 이온교환반응이 일어났고, 용탈수의 pH가 높은 값의 범위(7.0~7.9)에 있는 것으로 보아 Zn(OH)$_2$의 형태로 침전되었을 가능성이 있다는 것으로 설명될 수 있다. 첨두농도의 도달시간이 일치한다는 결과는 토양시료에서 지연효과가 일어나지 않았다는 것을 지시한다. Zn 이온의 뚜렷한 감소를 설명할 수 있는 유일한 방법은 CDE 모델에 용액상태에서 Zn 이온의 절대적 감소를 고려하는 감쇄계수(decay or sink coefficient)를 적용하는 것이었다.

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폐기물매립지 침출수에서 황산염환원균의 분포와 중금속 불용화역할 (Distribution of Sulfate-reducing Bacteria in Landfill Leachate and their Role on Insolubilization of Heavy metals)

  • Jung, Kweon;Shin, Jai-Young;Jung, Il-Hyun;Takamizawa, Kazuhiro;Yoo, Young-Sik
    • 한국환경보건학회지
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    • 제23권3호
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    • pp.27-39
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    • 1997
  • This study, collaborated Gifu University, Japan, was performed to analyze chemical pollutants and microorganism and to clarify the distribution of sulfate-reducing bacteria and their insolubilization of heavy metal ions in leachates sampled seasonally between 1994 and 1996 from Nanjido waste landfill site, sampled 4 times between 1995 and 1996 from Pusan and Daejeon waste landfill site, and sampled 1 time between 1992 and 1994 from Hokkaido, Nagoya, Osaka and Hukuoka waste landfill site in Japan. The results were as follows: 1. The temperatures of internal leachate and leachate effluent were 40$\circ$C and 30$\circ$C, respectively, and the pH values of both leachates were about 8.0 at Nanjido waste landfill site. The concentration of SO$_4^{-2}$ gradually increased with the degree of stabilization and that of NO$_3$-N was detected in a part of sampling sites at one and half years, and in all sampling sites at 3 years after completion of landfill. 2. The organic substances in leachate of Nanjido waste landfill site decreased with the degree of stabilization and they were very fluctuated with measuring point and time. The concentration of organic substance and heavy metals in internal leachate were higher than in leachate effluent and those of Cd, Hg, and Pb were lower than detection limit except a part of samples in 1996. 3. APCs in internal leachate and leachate effluent were not much different and the minimum of APCs in internal leachate and leachate effluent were $1.0\times 10^4$/ml and $4.0\times 10^1$/ml, respectively. 4. The maximums of SRBs in Nanjido, Pusan, and Daejeon waste landfill site were 9180 MPN/ml, 24000 MPN/ml, and 348 MPN/ml, respectively and the maximum of SRBs in Japan waste landfill site was 9300 MPN/ml. 5. During 2-week-SRB culture, the values of MPN were high at 50$\circ$C for initial culture period and at 30$\circ$C for last culture period. MPN started to appear at first day and rapidly increased between 7th day and 9th day. 6. Cadmium and copper were insolubilized by SRB within 6 hr and iron and zinc were done within 48 hr. The rates of insolubilization of Cd, Cu, Fe, Zn, T-Cr were 100%, 99.5%, 95.0%, 99.8%, 16.1% after 48 hr treatment with SRB, respectively.

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나림광산 수계에 분포하는 순환수의 수문지구화학 및 오염 (Hydrogeochemistry and Contamination of Meteoric Water at the Narim Mine Creek, Korea)

  • 이찬희
    • 자원환경지질
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    • 제32권4호
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    • pp.385-398
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    • 1999
  • The Narim gold mine is located approimately 200km southeast of Seoul within the Muju mineralized district of the Sobaegsan gneiss complex, Korea. Environmental geochemistry were undertaken for various kinds of water (surface, ground and mine water) collected of April, September and November in 1998 from the narim mine creek. Hydrogeochemical compositions of water samples are characterized by the relatively significant enrichment of Na+K, alkali ions, $HCO_{3}$, $NO_{3}$, Cl and F in groundwater, wheras the mine and surface waters are relatively enriched in Ca+Mg, hea표 metals and $SO_{4}$. Therefore, the groundwaters belong to the (Na+Ca)-( $HCO_{3}+SO_{4}$) type, respectively. The pH and EC values of the non-mining creek surfers are relatively lower compared with those of the surface water of the mine and ore dump area. The d values ($\delta$D-8$\delta^{18}$O) of all kinds of water from the Narim mine creek are 5.8 to 13.1 The range of $\delta$D and $\delta^{18}$O values (relative to SMOW) are shown in distinct two groups as follows: for the April waters of -64.8 to -67.8$\textperthousand$ and -9.6 to -10.0$\textperthousand$(d value=10.1 to 13.1), and for the November waters of -65.9 to -70.2$\textperthousand$ and -9.3 to -9.6$\textperthousand$ (d value=5.8 to 7.9), respectively. This range variation indicates that two group water were composed of distinct waters with seasonal difference. Geochemical modeling showed that mostly toxic metals (As, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn) may exist largery in the from of metal $(M2^+)$ and metal-sulfate $(MSO_4\;^{2-$\mid$),\; and \;SO_4^{2-$\mid$}$ concentration influenced the speciation of heavy metals in the meteoric water. These metals in the groundwater could be formed of $CO_3 \;and \;(OH)_3$ complex ions. Using computer program, saturation index of albite, calcite, dolomite in meteoric water show undersaturated and progreddively evolved toward the saturation state, however, ground and mine water are nearly saturated. The gibbsited water-mineral reaction and stabilities suggest that the weathering of silicate minerals may be stable kaolinite, illite and Nasmectite. The clay minerals will be transformed to more stable kaolinite owing to the contiunous reaction.

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