• 유기물자원화
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• 제24권1호
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• pp.3-10
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• 2016

질산과 염산에 의한 대나무활성탄(bamboo-based activated carbon, BAC)의 개질이 Pb(II)와 Cu(II)의 흡착특성에 미치는 영향을 규명하기 위해 회분식 흡착실험을 수행하였다. 산 개질에 의해 BAC의 탄소함량은 감소하고 산소함량은 증가하며 pH는 감소하는 것으로 나타났다. 염산에 의한 개질은 BAC에 뚜렷한 표면작용기를 첨가시키지 않았으나 질산에 의한 개질은 카르복실기와 OH 작용기를 첨가시키는 것으로 나타났다. BAC와 산으로 개질된 BAC의 중금속 이온 흡착속도는 2차 속도모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착반응의 속도가 물리적 흡착보다는 흡착제와 금속이온들 사이의 전자들의 공유나 교환을 포함하는 화학적 흡착에 의해 결정되는 것으로 나타났다. 실험에 사용된 모든 흡착소재의 등온흡착특성은 Langmuir와 Freundlich 모델에 의해 적절하게 설명될 수 있으며 BAC의 염산에 의한 개질은 중금속 이온의 흡착용량에 큰 영향을 미치지 않으나 표면작용기를 첨가시킨 질산에 의한 개질은 Pb(II)와 Cu(II)의 흡착용량을 각각 36.0%와 27.3% 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국토양비료학회지
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• 제41권6호
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• pp.369-373
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• 2008

Mg-Al LDH를 이용하여 수용액중 비소와의 반응특성을 규명하고 비소 제거제로서 활용가능성을 규명하기 위하여 비소의 흡착특성, 제거효율 및 제거기작에 대한 조사를 하였다. Mg-Al LDH는 소성(calcination)에 의한 탈수로 Mg oxide 형태를 나타내었고 비소를 흡착시킨 결과 반응 22시간 이후에 흡착평형에 도달하였으며 흡착량은 약 530 mmol/kg정도였다. 반응농도별 LDH의 등온흡착은 L-type의 흡착반응을 나타내었다. 소성된 Mg-Al LDH는 용액중에서 재수화(rehydration) 될 때 비소가 LDH의 구조의 복구과정(reconstruction)에서 이온교환 반응에 의해 층간삽입이 일어나는 것으로 나타났다. LDH에 대한 arsenate와 phosphate, arsenate와 sulfate의 경쟁흡착 결과 arsenate와 phosphate의 선택성은 비슷한 편이었고, arsenate는 sulfate에 비해 선택성이 우수하였다. 따라서 calcined Mg-Al LDH는 비교적 높은 비소 제거효율을 나타내므로 비소 제거제로서 사용 가능성이 매우 높은 것으로 판단된다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제58권2호
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• pp.157-174
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• 2015

토양 중금속 안정화를 위해 농축수산 부산물, 산업부산물 등과 같은 다양한 폐자원이 활용되고 있다. 일례로 석회, 패각류, 난각류, 산업부산물 등의 알칼리물질, 동물의 뼈 및 인산용액, 인광석 등의 인 함유물질, 퇴비(compost), 가축분(manure), 바이오차(biochar) 등의 유기성물질과 이 외에도 영가철, 제오라이트(zeolite) 등의 다양한 물질들을 토양 내 중금속 안정화의 소재로 활용하기 위한 효율성, 적용성 연구가 진행되고 있다. 이들 물질에 대한 토양 적용 후 중금속 안정화 기작은 일부 보고된 바 있으나 장기적 안정성과 현장 적용성을 평가한 연구는 여전히 부족한 실정이다. 본 연구에서는 여러 가지 폐자원을 활용한 선행 연구들에서 제시된 토양 중금속 안정화 관련 내용을 요약하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.541-548
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• 2009

본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(III)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철 함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철 코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II)와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다.

• 자원리싸이클링
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• 제12권3호
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• pp.13-24
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• 2003

폐호도껍질을 원료로 활성탄을 제조하는 과정에서 활성화 온도, 활성화 시간, 활성화제의 양, 그리고 활성화제의 종류 등을 변수로 하여 활성화 특성을 조사하였다. 인산을 활성화제로 사용하여 제조된 활성탄은 그 흡착능이 온도가 증가함에 따라 증가하여 약 $550^{\circ}C$부근에서 최대 흡착능을 보였으며 그 수율은 온도 상승에 따라 지속적으로 감소하였다. 활성화 시간은 약 2시간 정도에서 최적의 조건을 보였으며 시간이 증가함에 따라 활성탄의 수율은 계속 감소하였다. 활성화제의 농도 증가에 따라 수율은 지속적으로 상승하였으며 흡착능 또한 증대되다가 약 1.5M $H_3PO_4$ 이상의 조건에서는 오히려 흡착능이 감소하였다. SEM으로 관찰한 조건에 따른 활성탄의 미세구조의 변화는 조건별 흡착능의 변화와 잘 일치되었으며 활성화제의 종류는 활성화 과정에서 중요한 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 제조된 활성탄의 흡착특성을 파악하기 위해 $Cu^{2+}$ 이온을 흡착질로 하여 흡착반응을 조사한 결과, 흡착반응은 전체적으로 2차식을 따르는 것으로 관찰되었으며 흡착질의 초기 농도가 감소함에 따라 반응상수는 점차 증가하였다. 평형흡착량은 Freundlich Model 을 잘 따르는 것으로 나타났으며 온도별 흡착반응을 검토한 결과, 중금속 이온의 흡착은 흡열반응의 특성을 나타내었다. 흡착에 따른 Activation Energy는 약 13.07kcal/mol로 산출되었으며 van't Hoff Equation을 이용하여 흡착반응의 열역학적 인자들을 계산하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제42권1호
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• pp.35-43
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• 2023

본 연구는 저비용 고효율 중금속 흡착제를 개발하기 위해 바이오매스 전소발전소에서 배출된 바이오차를 이용하여 바이오차 비드를 다양한 혼합조건으로 제조하고, 등온흡착과 동적흡착 모델을 활용하여 Pb 처리 효율을 조사하였다. 바이오차 비드의 Pb 흡착 효과를 확인하기 위해 다양한 조건에서 흡착실험을 수행하였다. Freundlich 등온흡착 모델로 흡착특성을 분석해 본 결과 Pb에 대한 바이오차 비드의 흡착패턴은 L형이었다. Langmuir 등온흡착 모델을 통한 바이오차 비드의 최대 흡착량(a)은 2.5% 바이오차 비드(2.5-BB) 처리구에서 28.736 mg/g로 가장 많았다. Pb에 대한 바이오차 비드의 동적흡착 특성을 조사한 결과 반응 8시간에 포화에 도달하였고, 화학적 흡착이 우세하였다. Pb 흡착량은 Pb 용액의 pH가 3일 때 가장 낮았으며, pH 4-5.5에서는 유사한 Pb 흡착량을 보였다. 2.5% 바이오차 비드(2.5-BB) 처리구의 투입량이 26.6 g/L일 때 Pb 제거 효율이 97.9%로 가장 높았다. 이상의 결과를 미루어 볼때, 바이오차 비드는 바이오차의 장점을 살린 저비용 고효율 흡착제로서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권5호
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• pp.515-520
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• 2007

현재 슬러지의 처리는 주로 해양투기에 의해 진행되는데 런던협약에 의해 슬러지 내 중금속 함량에 따라 점진적으로 해양투기가 완전 금지되어진다. 이에 하수슬러지의 안정적 처리 방안이 시급히 검토되어야 한다. 그 대책으로 최근 슬러지의 능률적이고 친환경적인 처리를 위한 방법 중 하나로 활성화를 통한 흡착제 제조가 부각되고 있다. 본 연구는 하수슬러지를 수증기 활성화법을 이용하여 흡착제로 활용하기 위한 기초연구로서 양질의 흡착제를 제조하기 위한 변수별 연구를 통한 최적 활성화조건을 연구하였다. 그 결과 요오드 흡착능을 기준으로 하여 변수별 연구를 통해 수증기 주입량 30 mL/hr, 활성화 온도 $500^{\circ}C$, 활성화 시간 60분으로 선정되었다. 이 때 요오드 흡착능과 수율은 228.4 mg/g, 77.23%로 나타났다. 또한 질소 흡착, SEM, EDS를 이용하여 수증기 활성화에 따른 세공 발달, 비표면적, 평균 세공경 및 화학적 성상과 함량을 파악하였다. 수증기 활성화를 통해 발달되는 세공은 주로 미세 세공임을 확인하였다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권2호
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• pp.22-31
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• 2015

In the present study, surface of laccase producing Ceriporia lacerata was modified using 4-bromobutyryl chloride and polyethylenimine. The modified biomass was freeze dried and utilized as a biosorbent for the removal of Ni(II) from aqueous solution. The physicochemical properties of the biosorbent were analyzed using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. Batch experiments were carried out as a function of contact time (0-60 min), pH (2 to 8), adsorbent dosage (25-150 mg), and initial Ni(II) concentration (25-125 mg/L). The results indicate that surface modified biosorbent effectively adsorbed (9.5 mg/0.1 g biomass) Ni(II) present in the solution. The equilibrium adsorption data were modeled with different kinetic and isotherm models. The Ni(II) adsorption followed pseudo-first-order kinetics (R² = 0.998) and Langmuir isotherm (R² = 0.994) model. Hydroxyl and carbonyl functional groups present in biomass play a major role in the adsorption of Ni(II). The adsorbed Ni(II) from the biosorbent was successfully desorbed (85%) by 1M HCl. The results of the study indicate that the surface modified C. lacerate biomass could be used for the treatment of Ni(II) contaminated ground waters.

• 한국환경농학회지
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• 제29권2호
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• pp.152-158
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• 2010

본 연구는 맥주제조공장에서 발생하는 주정오니의 영양염류 용출특성 및 폐수중 존재하는 카드뮴(Cd)이온에 대한 흡착특성을 알아보고 이를 통하여 생물흡착제의 적용가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 흡착실험에 사용된 흡착제는 회화를 하지 않은 원시료(M-Raw)와 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 회화된 시료를 준비하여 증류수를 이용하여 용출실험을 하였으며 그 결과 원시료(M-Raw)의 경우 수중에 용출된 인 질소의 양은 $400^{\circ}C$로 회화시킨 시료(M-400)에 비해 각각 7배, 11배 이상의 용출량을 나타내었으며 이는 회화로 인하여 시료를 구성하고 있는 관능기가 대기중으로 방출되어 수중에 용출되는 양이 감소한 결과로 생각된다. TGA를 이용한 회화 실험결과 $260^{\circ}C\sim380^{\circ}C$범위에서는 급격한 무게감량이 일어 났으며, $380^{\circ}C$ 이후에는 완만한 무게감량이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 생물흡착제를 구성하고 있는 성분들(cellulose, hemicellulose, lignin)의 서로 다른 분해온도로 인한 결과 로 생각된다. 또한, 회화 전 후의 표면변화를 관찰한 결과 회화를 거치지 않은 시료는 표면이 거칠고 불순물이 존재하는 반면, 회화를 끝낸 시료의 경우 표면의 불순물이 제거되고, 동시에 표면의 갈라짐을 관찰할 수 있었다. 회화 전 후의 생물흡착제 표면변화 및 특성을 알아보기 위하여 미세영상장비와 FT-IR을 사용한 결과, 회화온도가 올라갈수록 흡착제표면의 갈라짐이 관찰되었으며 관능기의 개수는 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 회화 전 후 시료의 FT-IR 분석결과 회화전 시료의 경우 3300 $cm^{-1}$ 부근에서 hydroxyl group 이 나타났으며 1080~1730 $cm^{-1}$ 범위에서는 여려종류의 관능기를 관찰할 수 있었다. 회화 전 1600~1080 $cm^{-1}$ 부근에서 관찰된 primary amine, secondary amine, aliphatic nitro compounds, aromatic phosphate 등의 작용기는 회화 온도가 증가할수록 spectrum이 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 중금속 흡착 실험결과 본 실험에서 사용된 생물흡착제의 카드뮴이온 제거율은 농도위 20 mg/L 이하에서 60~91%로 나타났으며, 흡착 평형을 이루는 시간은 3시간이 소요되었다. 실험결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적용시킨 결과 Langmuir 모델에 더 잘 부합되는 결과를 나타내었으며, 최대흡착량($Q_{max}$)은 회화를 시키지 않은 시료(M-Raw)의 경우 28.17 mg/g으로 매우 높은 수준을 나타내었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제48권5호
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• pp.332-339
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• 2015

The objective of this study was to evaluate the effectiveness of different biochars on the removal of heavy metals from aqueous media. The experiment was carried out in aqueous solutions containing $200mg\;CdL^{-1}$ or $200mg\;PbL^{-1}$ using two different biochars derived from soybean stover and orange peel (20 mg Cd or $Pbg^{-1}$ biochar). After shaking for 24 hours, biochars were filtered out, and Cd and Pb in the filtrate were analyzed by flame atomic absorption spectrophotometer (FAAS). In order to provide information regarding metal binding strength on biochars, sequential extraction was performed by modified SM&T (formerly BCR). The results showed that 70~100% of initially added Cd and Pb was adsorbed on biochars and removed from aqueous solution. The removal rate of Pb (95%, 100%) was higher than that of Cd (70%, 91%). In the case of Cd, orange peel derived biochar (91%) showed higher adsorption rate than soybean stover derived biochar (70%). Cd was adsorbed on the biochar mainly in exchangeable and carbonates fraction (1st phase). In contrast, Pb was adsorbed on it mainly in the form of Fe-Mn oxides and residual fraction (2nd and 4th phase). The existence of Cd and Pb as a form of surface-precipitated complex was also observed on the surfaces of biochars detected by field emission scanning electron microscope (FESEM) and energy dispersive X-ray spectrometer (EDAX).