• 한국물환경학회지
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• 제21권6호
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• pp.637-642
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• 2005

The focus of this study was to examine the phosphorus removal characteristic by zirconium mesoporous structured material synthesized on various conditions. The zirconium sulfate-surfactant mesoporous structured material(ZS) was synthesized by hydro-thermal synthesis. The material has regular hexagonal array of surfactant micelles and sulfate ion ($HSO_4{^-}$). We confirmed that sulfate ion in zirconium mesoporous structured material can be ion-exchanged with phosphate ion ($H_2PO_4{^-}$) in phosphoric acid solution. On the X-ray diffraction (XRD) pattern of ZS, three peaks which shows the important characteristics of hexagonal crystal lattice were observed at (100), (110) and (200). The transmission electron micrograph (TEM) show high crystallization with pore size about $47{\AA}$. The maximum adsorption capacity of ZS was as great as 3.2 mmol-P/g-ZS. From the adsorption isotherm, correlation coefficients were higher for the Langmuir isotherm than the Freundlich isotherm. With the respect of chain length of surfactant, the adsorption capacity for phosphate synthesized with C12 was higher than C16 and C18. The highest amount of adsorbed phosphate on ZS was observed at the surfactant-to-zirconium molar ratio of 0.5 to 1.

• Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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• 제10권S_2호
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• pp.79-88
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• 2001

Humic acids react with chlorine to produce Trihalomethanes(THMs), known as carcinogens, during disinfection, the last stage in water purification. Currently, the removal of organic humic acids is considered the best approach to solve the problem of THM formation. Accordingly, the current study examined the adsorption of organic compounds of humic acids onto an inorganic carrier prepared from oyster shell waste. The adsorbent used was activated oyster shell powder(HAP) and silver ion-exchanged oyster shell powder(HAP-Ag), with CaCO$_3$ as the control. The adsorbates were phthalic acid, chelidamic acid, catechol, dodecylpyridinium chloride(DP), and 2-ethyl phenol(2-EP). The adsorption experiments were carried out in a batch shaker at $25^{\circ}C$ for 15 hours. The equilibrium concentration of the adsorbate solution was analyzed using a UV spectrophotometer and the data fitted to the Langmuir isotherm model. Since the solution pH values were found to be greater than the pKa values of the organic compounds used as adsorbates, the compounds apparently existed in ionic form. The adsorptive affinities of the organic acid and phenolic compounds varied depending on the interaction of electrostatic forces, ion exchange, and chelation. More carboxylic acids and catechol, rather than DP and 2-EP, were adsorbed onto HAP and HAP-Ag. HAP and HAP-Ag exhibited a greater adsorptive affinity for the organic compounds than CaCO$_3$, used as the control.

• 상하수도학회지
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• 제33권4호
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• pp.251-258
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• 2019

The physical treatment such as chemical precipitation or adsorption was usually added after biological treatment in wastewater treatment process since it was enforced to reduce the concentration of phosphate for wastewater effluent to 0.2 mg/L as P which was well known as one of main nutrient causing eutrophication in waterbody. Therefore, the new material functioned for both adsorption and disinfection was prepared with Fe and Cu, and $TiO_2$, respectively, by changing the ratio of concentration referred to tri-metal (TM). According to SEM-EDS, $TiO_2$ was 30~40% composition for any TM regardless of any synthesis condition. However, the ratio of composition for Fe and Cu was dependent on the initial Fe and Cu concentration, respectively. The removal efficiency of phosphate was obtained to 15% at low initial concentration and the maximum uptake (Q) was calculated to ~11 mg/g through Langmuir isotherm model using TM1 which was synthesized at 1000 mg/L, 1000 mg/L, and 2 g (10 g/L) for $Fe(NO_3)_3$, $Cu(NO_3)_2$, $TiO_2$, respectively. In disinfection test, the efficiency of virus removal using TM was increased with increase of dosage of TM and can be reached 98% at 0.2 g.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권3호
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• pp.474-483
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• 2019

In this study, iron (Fe) impregnated granular activated carbon (Fe-GAC) has been synthesized and characterized for various properties. Comparative studies have been performed for use of Fe-GAC as an adsorbent as well as a catalyst during catalytic oxidation of hydroquinone (HQ). In the batch adsorption study, effect of process parameter like initial HQ concentration ($C_o=25-1,000mg/L$), pH (2-10), contact time (t: 0-24 h), temperature (T: $15-45^{\circ}C$) and adsorbent dose (w: 5-50 g/L) have been studied. Maximum HQ adsorption efficiency of 75% was obtained at optimum parametric condition of: pH = 4, w = 40 g/L and t = 14 h. Pseudo-second order model best-fitted the HQ adsorption kinetics whereas Langmuir model best-represented the isothermal equilibrium behavior. During oxidation studies, effect of various process parameters like initial HQ concentration ($C_o:20-100mg/L$), pH (4-8), oxidant dose ($C_{H2O2}:0.4-1.6mL/L$) and catalyst dose (m: 0.5-1.5 g/L) have been optimized using Taguchi experimental design matrix. Maximum HQ removal efficiency of 83.56% was obtained at optimum condition of $C_o=100mg/L$, pH = 6, $C_{H2O2}=0.4mL/L,$ and m = 1 g/L. Overall use of Fe-GAC during catalytic oxidation seems to be a better as compared to its use an adsorbent for treatment of HQ bearing wastewater.

• 한국습지학회지
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• 제17권3호
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• pp.228-236
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• 2015

도시화는 불투수면의 증가를 초래하여 자연적인 물순환 시스템의 왜곡, 비점오염물질 유출 증가, 하천의 수질악화 및 수생태계 훼손 등의 문제를 발생시킨다. 불투수면 증가로 인한 수리수문학적, 생태학적 및 환경적 영향을 저감하기 위하여 선진국에서는 저영향개발(Low Impact Development, LID)기법을 주요한 대안으로 적용하고 있다. 국내에서도 2012년에 비점오염원관리종합대책을 통하여 LID 기법을 비점오염 관리의 주요 방안으로 추진하고 있다. LID 시설은 물순환 구축을 통한 강우유출수의 유출저감과 함께 식물, 미생물, 여재에서의 다양한 물리화학적 및 생물학적 기작을 이용하여 오염물질을 제거하는 기술이다. 이러한 LID 시설에는 다양한 여재가 사용되고 있으나 여재의 오염물질 저감능력 평가를 위한 흡착과 탈착 특성 등에 대한 종합적인 비교평가가 수행되지 못하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 LID 시설에 사용되는 다양한 여재 중에서 모래, 자갈, 바이오세라믹, 우드칩 및 바텀애쉬에 대하여 중금속(Pb, Cu)에 대한 흡착 및 탈착 특성 분석을 통해 여재의 환경성 평가를 수행하였다. 분석결과, 연구에 사용된 모든 여재에서 Pb에 대한 흡착 선호도가 Cu에 비하여 높게 나타났으며 흡착 kinetic 모델에서는 Pseudo second order equation의 적용성이 높게 평가되었고, 흡착등온식 모델에서는 Langmuir-3 isotherm이 높은 적용성을 보였다. 특히 여재 중에서 바이오 세라믹과 우드칩의 경우 Pb에 대한 뛰어난 흡착능을 보이는 것으로 평가되었다. 여재의 탈착 실험 결과 모든 여재에서 환경부 유해물질 기준에 초과하지 않아 LID시설에 다양하게 적용 가능한 것으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제30권6호
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• pp.749-756
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• 2019

본 연구에서는 화력발전소에서 채취한 석탄 비산재(coal fly ash)로부터 fusion method를 이용하여 중금속 흡착 성능이 뛰어난 Na-X과 Na-A 제올라이트를 합성하였다. 또한 이를 이용하여 Cu(II) 흡착 성능을 상업용 Na-X 및 Na-A 제올라이트와 비교하였다. 제올라이트의 최적 합성 조건을 선정하기 위해 fusion method의 주요 영향인자인 NaOH 주입비율, 숙성시간(aging time), 수열반응 시간(hydrothermal reaction time), NaAlO₂ (Na-A) 주입비율의 변화에 의한 제올라이트의 특성을 고찰하였다. 그리고 XRD, CEC, BET, SEM 분석을 실시하였으며, 최적의 제올라이트 합성 조건은 NaOH 주입 비율 = 1.5, 숙성시간 = 6 h, 수열반응 시간 = 6 h, NaAlO₂ (Na-A) 주입 비율 = 0.5인 것으로 확인되었다. Langmuir 등온 흡착곡선의 분석결과, Cu(II)에 대한 최대 흡착 농도는 합성된 Na-X와 Na-A 제올라이트의 경우 각각 90.1와 105.26 mg/g, 상업용 Na-X와 Na-A 제올라이트의 경우 각각, 102.05와 109.89 mg/g으로 나타나 Cu(II) 흡착 성능에 있어서 합성 제올라이트와 상업용 제올라이트가 유사한 결과를 보여주었다. 따라서 본 실험의 결과들은 화력발전소 석탄 비산재의 제올라이트 합성 재료로서의 활용 가능성을 나타내었다.

• KSBB Journal
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• 제21권3호
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• pp.224-229
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• 2006

전산모사 프로그램인 FEMLAB을 이용하여 chiral center를 가지고 있는 racemate인 ibuprofen의 R-form과 S-form의 분리 전산모사 결과와 Kromasil KR100-5CHI-TBB 칼럼을 사용하여 HPLC를 통한 실험데이터를 비교 분석하였다. Hexane/t-BME/acetic acid(45:55:1 v/v%)의 이동상의 조건에서 이론단수(number of theoretical plates), 이론단높이(HETP; Height Equivalent to a Theoretical Plate)을 구하여 축방향 확산계수($Deff_i$)를 계산하였다. PIM(Pulsed Input Method)을 사용하여 분석한 결과 ibuprofen의 농도가 증가할수록 Langmuir 등온흡착식을 따르는 비선형 거동을 보였고, 각 농도에서의 체류시간($t_R$)과 phase ratio를 이용하여 비경쟁적 Langmuir 등온흡착식의 매개변수를 추산하였고, 이 매개변수를 이용하여 경쟁적 Langmuir 등온흡착식을 결정하였다. 실험을 통해 얻은 데이터를 FEMLAB 적용하여 등온흡착식의 변화에 따른 용리띠의 변화와 두 성분이 컬럼을 이동하는 동안 두 성분간 분리 과정을 관찰하였다. Ibuprofen의 농도, 유속을 변화시키면서 실험결과와 전산모사결과를 비교한 결과 실험결과와 전산모사결과가 비슷한 경향성을 보였다. 이와 같이 FEMLAB 전산모사 프로그램의 실험적용 가능성을 확인하였고. 실험과 일치하는 전산모사데이터를 얻기 위해서 고정상내의 세공에서의 물질전달을 포함하는 물질수지식의 적용과 비선형 흡착평형식에 대한 좀 더 정확한 식이 요구된다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권10호
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• pp.543-550
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• 2016

비닐벤질클로라이드(VBC)를 PP부직포에 광그라프트 중합시키고 에칠렌디아민을 이용한 아민반응을 통해 음이온 교환기능기를 갖는 아민형 PP-g-VBC-EDA 흡착제를 제조하고, 회분식 흡착실험을 통해 음이온 영양염에 대한 흡착특성을 평가하였다. 흡착평형은 랭뮤어 흡착등온식과 잘 일치하였으며, 그로부터 계산한 단일층 최대흡착량은 $NO_3-N$이 59.9 mg/g, $PO_4-P$가 111.4 mg/g이었다. 흡착에너지는 8 kJ/mol 이상으로 이온교환이 주된 흡착메커니즘임을 나타내었다. 흡착속도는 이차흡착 속도모델식과 일치하였으며 9.8-36.7 kJ/mol의 흡착활성화에너지를 나타내어 화학적 흡착과정에 의해 지배되었음을 시사하였다. 흡착에 대한 열역학 함수 ${\Delta}G^o$, ${\Delta}H^o$와 ${\Delta}S^o$는 음이온 영양염에 대한 PP-g-VBC-EDA의 흡착이 자발적이고 발열적으로 일어남을 나타내었다. PP-g-VBC-EDA 흡착제는 0.1 N HCl 용액을 이용한 세척과정을 통해 재생할 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제39권3호
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• pp.171-177
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• 2020

BACKGROUND: Recently, biomass conversion from agricultural wastes to carbon-rich materials such as biochar has been recognized as a promising option to maintain or increase soil productivity, reduce nutrient losses, and mitigate greenhouse gas emissions from the agro-ecosystem. This experiment was conducted to select an optimum conditions for enhancing the NH₄-N adsorption capacity of rice hull activated biochar. METHODS AND RESULTS: For deciding the proper molarity of KOH for enhancing its porosity, biochars treated with different molarity of KOH (0, 1, 2, 4, 6, 8) were carbonized at 600℃ in the reactor. The maximum adsorption capacity was 1.464 mg g^-1, and an optimum molarity was selected to be 6 M KOH. For the effect of adsorption capacity to different carbonized temperatures, 6 M KOH-treated biochar was carbonized at 600℃ and 800℃ under the pyrolysis system. The result has shown that the maximum adsorption capacity was 1.76 mg g^-1 in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature, while its non-treated biochar was 1.17 mg g^-1. The adsorption rate in the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ was increased at 62.18% compared to that of the control. Adsorption of NH₄-N in the rice hull activated biochar was well suited for the Langmuir model because it was observed that dimensionless constant (R_L) was 0.97 and 0.66 at 600℃ and 800℃ of pyrolysis temperatures, respectively. The maximum adsorption amount (q_m) and the bond strength constants (b) were 0.092 mg g^-1 and 0.001 mg L^-1, respectively, for the rice hull activated biochar treated with 6 M KOH at 600℃ of pyrolysis. CONCLUSION: Optimum condition of rice hull activated biochar was 6M KOH at 600℃ of pyrolysis temperature.

• 대한환경공학회지
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• 제39권3호
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• pp.112-117
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• 2017

PAN 기반 아크릴계 섬유와 DETA 및 $AlCl_3{\cdot}6H_2O$를 반응시켜 아민기($-NH_2$)를 가진 이온교환섬유 PADD를 합성하였다. 개발된 섬유상 소재는 FT-IR과 SEM을 이용하여 그 특성을 확인해 보았다. 회분식 실험으로 수행된 PADD를 이용한 크롬제거 실험 결과는 Langmuir 등온흡착모델에 잘 적용되었으며, 이때 계산된 이론적 최대흡착능 ($Q_{max}$)은 6.93 mmol/g으로 나타났다. 한편 동적흡착실험은 Lagergren 유사이차속도모델에 잘 부합되었다. PADD의 크롬 흡착능은 pH 2에서 가장 높은 값인 4.11 mmol/g을 나타내었고 pH 변화에 많은 영향을 받는 것으로 확인되었다. 또한, 인산과 비소(V)에 대한 공존이온 실험을 통해 PADD가 크롬에 대한 높은 선택성을 갖고 있음을 확인할 수 있었다. 산-염기 역적정으로 구한 PADD의 총이온교환능 (4.70 mmol/g)을 통해 소재의 선택적 제거 가능성을 검증하였다.