• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제18권11호
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• pp.1175-1179
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• 1997

The adsorption of oxygen on ZnO was monitored by measuring the capacitance of two contacting crystals which have depletion layers originated from the interaction between oxygen and ZnO at 298 K-473 K. An admission of oxygen to the sample induced an irreversible increase in the depth and the amount of adsorbed oxygen was less than 0.001 monolayer in the experimental condition. The relation between pressure of oxygen and variation of the depth was tested from the view point of Langmuir or Freundlich isotherm. Using Hall effect measurement and kinetic experiment, a model equation on the adsorption process was proposed. From the results, it was suggested that oxygen adsorption depended on the rate of electron transfer from ZnO to oxygen while the amount of adsorbed oxygen was kinetically restricted by the height of surface potential barrier.

• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.430-436
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• 2014

오로라레드(Allura Red, AR)는 수용성의 유해한 타르계 식품착색제(적색 40호)이다. 역청탄계 입상활성탄을 사용한 AR의 회분식 흡착실험은 흡착제의 양, 초기농도, 접촉시간과 흡착온도를 조작변수로 선택하여 수행되었다. 흡착평형자료를 가지고 Langmuir와 Freundlich 및 Temkin 흡착등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착평형은 Langmuir 흡착등온식이 더 잘 맞았으며, 계산된 분리계수($R_L$) 값으로부터 입상활성탄이 AR을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin parameter, B의 값은 1.62~3.367 J/mol로 흡착공정이 물리흡착임을 나타내었다. 흡착속도실험으로부터, 입자내확산속도상수($k_m$)는 온도증가와 함께 커졌으며, 흡착공정은 유사이차반응속도식에 잘 맞았음을 알았다. 흡착공정의 특성을 평가하기 위하여 활성화에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 Gibbs 자유에너지변화와 같은 열역학 파라미터들을 298~318 K의 온도 범위에서 조사하였다. Gibbs 자유에너지변화값(${\Delta}G$ = -7.02~-8.79 kJ/mol)과 엔탈피변화값(${\Delta}H$ = + 82.2 kJ/mol)으로부터 흡착공정이 자발적이고 흡열과정임을 알았다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제26권9호
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• pp.37-45
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• 2010

본 연구에서는 지하수에 존재하는 비소를 산업 폐기물인 제강 슬래그를 이용하여 제거하고자, 제강 슬래그에 대한 비소의 흡착특성을 규명하였다. 이를 위해 등온흡착 실험과 동적흡착 실험을 수행하였고, 흡착반응 후 용액의 화학적 특성을 분석하였다. 실험 결과, 흡착 실험을 수행한 모든 용액은 염기 상태로 존재하였으며(pH 9이상), 칼슘의 농도가 가장 높았다(30~50mg/L). 등온흡착 실험결과는 Langmuir 모델보다Freundlich 모델에 적용하는 젓이 더 합리적이였으며, 제강 슬래그에 As(V)가 As(III)보다 약 87% 더 많이 흡착되는 것으로 확인됐다. 동적흡착 실험결과의 경우, 유사일차모델보다 유사이차모델을 통해 해석하는 것이 더 적합하였다. 비소의 초기농도가 높을수록 평형 흡착량($q_e$)과 완화시간($t_r$) 이 모두 증가하였으며, As(V)는 As(III)보다 평형 흡착량이 많고 완화시간은 짧은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 유사이차모델을 통해 예측된 평형 흡착량이 등온흡착 실험에서 구한 평형 흡착량과 유사해 동적흡착 실험결과로 등온흡착 실험결과를 예측하는 것이 가능함을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제31권2호
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• pp.179-186
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• 2020

이 연구에서는 CO₂ 가스의 흡착 분리를 위해 현무암 기반 제올라이트에 키토산 수용액을 함침하여 키토산/제올라이트 복합체를 제조하였다. 제조한 복합체의 물리화학적 특성은 SEM, 질소 흡착, FT-IR, TGA, XPS로 분석하였다. 또한 부피식 흡착장치를 이용하여 복합체의 CO₂와 N₂ 흡착량을 298 K에서 측정하고 그 결과를 흡착등온식(Langmuir, Freundlich, Sips)과 흡착에너지 분포함수(AED)로 조사하였다. 복합흡착제의 CO₂ 흡착량은 키토산과 제올라이트의 구조적 특성과 복합체 표면에 새롭게 형성된 원소인 N/C와 Al/(Si + Al)의 비율에 상관관계가 있었다. 그리고 CO₂/N₂ 분리 선택도는 Langmuir 흡착등온식과 이상흡착용액이론(IAST)을 이용하여 혼합물 조성이 15 V : 85 V, 50 V : 50 V, 85 V : 15 V인 조건에서 비교하였다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.636-645
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• 2022

이 연구에서는 은행껍질기반 활성탄으로 음이온성 염료인 메틸오렌지(MO)의 흡착 특성을 조사하였다. 이를 위해 은행껍질과 대표적인 화학활성화제인 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 기공 특성을 지닌 다공성 활성탄(GS-1, GS-2, GS-4)을 제조하였다. 제조한 활성탄의 구조적 특성값과 KOH 혼합비율과의 상관관계는 질소 흡/탈착등온선으로 조사하였다. 활성탄에 대한 MO 흡착 평형 실험은 서로 다른 pH (pH 3~11) 및 온도(298~318 K) 조건에서 실시하였으며 그 결과를 Langmuir, Freundlich, Sips 및 온도 의존 Sips식으로 살펴보았다. 그리고 Langmuir 무차원 분리계수값으로 제조한 활성탄의 MO 흡착처리공정의 타당성을 조사하였다. 흡착에너지분포함수(AED)로 비교 분석한 활성탄에 대한 MO의 불균일 흡착 특성은 온도와 활성탄의 구조적 특성과 밀접한 관련이 있었다. 서로 다른 온도에서 수행한 회분식 흡착 속도 실험 결과는 외부물질전달, 입자 내 확산 및 활성사이트의 흡착을 고려한 균일표면확산모델(HSDM)로 만족스럽게 설명할 수 있었다. 또한 표면확산계수값을 Arrhenius 플롯으로 나타내어 구한 활성화에너지와 흡착에너지분포 함수값과의 상관관계를 살펴보았다. 그리고 Biot 수를 이용하여 제조한 활성탄에 대한 MO의 흡착 공정 메커니즘을 평가하였다.

• 한국광물학회지
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• 제20권4호
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• pp.327-337
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• 2007

흰색, 노란색, 정제된 노란색 등 3 가지 종류의 영동 일라이트에 대하여 정량 X선 회절분석법에 의하여 광물조성을 구하였으며, 레이저 입도분석기를 이용하여 입자 크기 및 입도 분포를 측정하였다. 영동 일라이트의 인산염 흡착 특성을 규명하기 위하여 배치(batch) 흡착 실험을 실시하였다. 흰색 일라이트는 노란색 일라이트에 비하여 적은 양의 일라이트를 포함하고 있지만, 입자 크기는 더 작다. 정제된 노란색 일라이트는 정제하지 않은 시료에 비하여 월등히 많은 일라이트를 포함하며, 입자 크기도 훨씬 미세하다. 일라이트의 양이 많아짐에 따라 인산염의 흡착률은 대체로 증가하는 경향을 보이는데 반하여, pH가 증가하면 인산염의 흡착량은 감소하는 경향을 나타낸다. 일반적으로 일라이트의 함량이 많고, 입자 크기가 미세할수록 인산염의 흡착량이 증가하지만, 일라이트의 함량이 적은 흰색일라이트가 노란색 일라이트보다 더 많은 인산염을 흡착하는 이유는 작은 입자 크기, 높은 층간 전하, 낮은 사면체 자리의 치환에 기인한 것으로 여겨진다. 흰색 일라이트는 랑미어 흡착등온선, 노란색 일라이트는 프로인드리히 흡착등온선에 더욱 잘 부합하는 경향을 보여주고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권3호
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• pp.231-239
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• 2005

본 연구에서는 MTBE, 카드뮴의 점토광물 종류 및 물리화학적 특성에 따른 흡착 경향 및 계면동전위의 특성을 규명하고자 흡착시간, 혼합비(용매 대 흡착질 비), 오염물질의 농도, 휴믹산 및 pH 변화에 따른 회분식 흡착실험을 수행하였다. 혼합비가 증가할수록 초기농도에 상관없이 흡착량은 증가한 반면, 흡착 효율은 감소하였다. MTBE의 흡착량은 vermiculite> bentonite> CTAB-bentonite 순으로 높았으며, 카드뮴의 흡착량은 bentonite> vermiculite> CTAB-bentonite 순이었다. 이때 MTBE 흡착은 Freundlich 등온 흡착식에 가장 잘 부합되었으며, 카드뮴의 경우 Langmuir 등온 흡착식에 잘 적용되었다. 유기물 함량에 따른 MTBE의 흡착실험 결과 CTAB-bentonite는 유기물의 함량이 높을수록 흡착량이 증가하였으나 bentonite는 유기물 함량 1%, vermiculite는 5%에서 최대 흡착량을 보인 후 감소하였다. 반면 카드뮴은 유기물 함량이 증가할수록 모든 흡착제의 흡착량과 흡착율이 급격히 증가하였다. 카드뮴의 흡착량과 흡착율은 모든 흡착제에 대해 pH 8 이상부터 급격히 증가하였으며, pH 10 이상의 경우 흡착율이 90%까지 증가하였다. 또한 pH가 증가할수록 각 흡착제의 계면동전위는 감소하였고, 카드뮴의 농도가 증가할수록 계면동전위의 절대치가 감소하여 분산안정성이 낮아져 결과적으로 카드뮴의 흡착 효율이 증가하였다.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.356-361
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• 2018

혈액과 같이 다성분으로 이루어진 복잡한 matrix로 구성된 시료에서 휘발성 유기화합물(VOC)이나 반휘발성 유기화합물(SVOC)의 분석은 분리공정을 거쳐 분석되는 것이 일반적이다. 흡착은 어떤 성분이 다른 상의 표면에 축적되는 물리적 현상이다. 전처리 과정에서 번거로움을 극복하기 위해 흡착이 적용되며 이를 위해 다공성 탄소인 carboxen (CAR)이 도포된 solid phase microextraction (SPME) 장치가 흔히 사용된다. 본 연구에서는 플라스틱 제조시 가소제 등으로 사용되는 4-octylphenol의 carboxen에 대한 흡착특성을 살펴보았다. 이를 위해 dichloromethane ($CH_2Cl_2$, DCM), ethylacetate ($CH_3COOC_2H_5$, EA) 및 diethylether ($C_2H_5OC_2H_5$, $Et_2O$)에 대한 추출효율과 bistrimethylsilyltrifluoroacetamide (BSTFA), methylchloroformate (MCF) 및 pentafluorobenzylbromide (PFBBr)에 대한 유도체화 반응의 특성을 조사하였다. 열역학적 특성 파악을 위한 추출용제로는 DCM이 양호한 효과를 보였으며 BSTFA를 이용한 silylation의 분석특성이 우수하여 이를 적용하였다. 열역학적 및 동력학적 흡착실험 결과 흡착과정은 흡열특성을 보였고 Langmuir식보다는 Freundlich 등온식에 더 근접하였으며 동력학적으로는 pseudo-$2^{nd}$ order kinetic model에 따르는 것을 보였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.61-68
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• 2009

본 연구에서는 팽창질석을 이용하여 중금속 흡착 제거능을 평가 하고자 하였다. 먼저 XRF를 사용하여 질석의 화학적 조성을 분석하였고, 시료중의 중금속 농도분석은 ICP-AES를 사용하여 이루어졌다. 수용액 상의 중금속 제거 특성을 살펴보기 위해 Batch kinetic test와 batch sorption test가 실시되었으며 그 결과, 시료용액의 pH가 증가하는 양상을 보이다가 약 5시간 경과 후 pH가 평형상태에 도달함을 알 수 있었다. 그리고 $3mg\;L^{-1}$의 초기농도로 실시된 실험에서 평형농도(1680분 후)에서의 제거율이 각각 Pb: 98.54%, Cd: 96.82%, Cu: 96.08%, Zn: 96.71%, Cr: 36.23%로 크롬을 제외한 모든 중금속 성분이 90% 이상의 높은 제거율을 나타내어 선별적이지만 중금속이 효과적으로 제거됨을 확인 할 수 있었다. 최종적으로 batch sorption test를 통해 얻은 결과를 각각 Freundlich와 Langmuir 등온흡착식에 대입한 결과 두 가지 등온흡착식 모두에서 흡착용량이 Pb>Cd>Cu>Zn>Cr의 순서로 나타났으며, Langmuir model을 통해 알아낸 최대흡착용량(Qmax)은 Pb $725.4mg\;kg^{-1}$, Cd $568.8mg\;kg^{-1}$, Zn $540.2mg\;kg^{-1}$, Cu $457.2mg\;kg^{-1}$ Cr $0.9mg\;kg^{-1}$로 나타나 크롬을 제외한 나머지 중금속에 대한 높은 흡착 제거능을 보임으로써 흡착제로써의 적용이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권3호
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• pp.384-392
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• 2020

The presence of high fluoride concentration (> 1.5 mg/L) in water causes serious health problems such as fluorosis, infertility, brain damage, etc., which are endemic to many places in the world. This study has investigated the fluoride removal capacity of the novel activated biochar (BTS) and hydrochar (HTS) using Teff (Eragrostis tef) straw as a precursor. Activated biochar with mesoporous structures and large specific surface area of 627.7 ㎡/g were prepared via pyrolysis process. Low-cost carbonaceous hydrochar were also synthesized by an acid assisted hydrothermal carbonization process. Results obtained from both adsorbents show that the best local maximum fluoride removal was achieved at pH 2, contact time 120 min and agitation speed 200 rpm. The thermodynamic studies proved that the adsorption process was spontaneous and exothermic in nature. Both adsorbents equilibrium data fitted to Langmuir isotherm. However, Freundlich isotherm fitted best for BTS. The maximum fluoride loading capacity of BTS and HTS was found to be 212 and 88.7 mg/g, respectively. The variation could primarily be attributed to a relatively larger Surface area for BTS. Hence, to treat fluoride contaminated water, BTS can be promising as an effective adsorbent.