• 자원환경지질
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• 제56권5호
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• pp.603-618
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• 2023

사용후핵연료(Spent nuclear fuel; SNF) 심지층 처분장의 완충재 소재로서 WRK (waste repository Korea) 벤토나이트가 적합한 지를 평가하기 위하여, 대표적인 방사성 핵종인 U (uranium)에 대한 WRK 벤토나이트의 흡/탈착 특성과 흡착 기작을 규명하는 다양한 분석, 흡/탈착 실내 실험, 동역학 흡착 모델링을 다양한 pH 조건에서 수행하였다. 다양한 특성 분석 결과, 주성분은 Ca-몬모릴로나이트이며, U 흡착 능력이 뛰어난 광물학적·구조적 특징들을 가지고 있었다. WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율 및 탈착율을 규명하기 위한 흡/탈착 실험 결과, pH 5, 6, 10, 11 조건에서 WRK 벤토나이트와 U 오염수(1 mg/L)가 낮은 비율(2 g/L)로 혼합되었음에도 불구하고 높은 U 흡착 효율(>74%)과 낮은 U 탈착율(<14%)을 보였으며, 이는 WRK 벤토나이트가 SNF 처분장에서 U 거동을 제한하는 완충재 소재로서 적절하게 사용될 수 있음을 의미한다. pH 3과 7 조건에서는 상대적으로 낮은 U 흡착 효율(<45%)이 나타났으며, 이는 U가 용액의 pH 조건에 따라 다양한 형태로 존재하며, 존재 형태에 따라 상이한 U 흡착 기작을 가지기 때문으로 판단된다. 본 연구 실험 결과와 선행연구를 바탕으로 WRK 벤토나이트의 주요 화학적 U 흡착 기작을 pH 범위에 따라 용액 내 U의 존재 형태에 근거하여 설명하였다. pH 3 이하에서 주로 UO₂²⁺ 형태로 존재하는 U는 벤토나이트 표면의 Si-O 또는 Al-O(OH)와의 정전기적 인력(예: 이온 결합)에 의해 흡착되기 때문에 pH가 감소할수록 음전하 표면이 약해지는 WRK 벤토나이트 특성에 의해 비교적 낮은 U 흡착 효율이 나타났다. pH 7 이상의 알칼리성 조건에서 U는 음이온 U-수산화 복합체(UO₂(OH)₃^-, UO₂(OH)₄^2-, (UO₂)₃(OH)₇^- 등)로 존재하며 비교적 높은 흡착 효율이 나타내는데, 이들은 벤토나이트에 포함된 Si-O 또는 Al-O(OH)의 산소원자를 공유하거나 리간드 교환에 의해 새로운 U-복합체가 형성되어 흡착되거나 수산화물 형태의 공침(co-precipitation)에 의해 벤토나이트에 고정되기 때문이다. pH 7의 중성 조건에서는 pH 5와 6보다 오히려 낮은 U 흡착 효율(42%)이 나타났는데, 이러한 결과는 용액 내 존재하는 탄산염(carbonate)에 의해 U가 U-수산화 복합체보다 용해도가 높은 U-탄산염 복합체로 존재하는 경우 가능하다. 연구 결과 pH를 약산성 또는 염기성 조건으로 유지하거나 용액 내 존재하는 탄산염을 제한함으로써 WRK 벤토나이트의 U 흡착 효율을 높일 수 있는 것으로 나타났다.

• Environmental Engineering Research
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• 제13권1호
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• pp.28-32
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• 2008

The photocatalytic treatment of water contaminated with 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) was explored in bench-scale experiments in batch mode using a Pyrex tube coated with a thin film of $TiO_2$ located inside a photoreactor. The reactor was aerated by purging it with compressed air before initiating the photocatalytic reaction. The rate of TNT degradation approximated first-order kinetics. The reaction rate constant decreased as the TNT concentration increased from 25 to 100 mg/L, while the first-order kinetics could be modeled using a Langmuir adsorption isotherm. The addition of the organic reductants methanol and EDTA significantly enhanced the rate of TNT degradation, with optimum results in the presence of 20% methanol by volume. EDTA increased the rate of TNT removal by enhancing the role of the reductants.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2011년도 춘계학술논문집 1부
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• pp.327-331
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• 2011

Zinc oxide (5, 10 and 15 wt%) impregnated NaZSM-5 zeolite synthesized using rice husk ash as silica source was tested for $CO_2$ adsorption. The materials were characterized by XRD, SEM-EDS, $CO_2$-TPD and BET techniques. The heat of the reaction (${\Delta}$Hr) derived from DSC for ZnO(10%)/NaZSM-5 was found to be 495 Btu/lb and the maximum $CO_2$ adsorption capacity of ZnO(10%)/NaZSM-5 is 140 mg/g of sorbent. Extraction of silica from the agricultural waste, rice husk and its use in the zeolite synthesis is an added advantage in this study. Hence, from the study it is concluded that zinc oxide impregnated NaZSM-5 could be treated as novel material for $CO_2$ adsorption as they were found to be regenerable, selective and recyclable.

• 공업화학
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• 제23권1호
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• pp.86-92
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• 2012

이온교환수지(ion exchange resin; IER)를 이용하여 이산화염소($ClO_2$)의 전구체 용액인 아염소산나트륨($NaClO_2$) 용액으로부터 아염소산이온($ClO_2^-$)을 흡착시킨 후 전기분해장치(electrolysis system)에 의한 이산화염소 가스 발생 특성을 조사하였다. 이온교환수지는 강염기성 음이온교환수지를 사용하였으며, 전극으로는 Ru, Ir이 코팅된 Ti plate를 사용하였다. 반응조의 교반속도, 온도, 아염소산 제조농도, 이온교환수지의 투입량과 형태에 따라 이온교환수지의 아염소산이온($ClO_2^-$) 흡착량에 미치는 영향을 조사하고 최대 흡착량을 나타내는 이온교환수지를 도출하였다. 전기분해장치에 의한 이산화염소의 발생 추이를 관찰하고 발생 목표값에 최적화된 조건을 실험계획법인 반응표면분석(response surface design)으로 선정하였다. 최대 흡착량을 나타내는 강염기성 음이온교환수지는 SAR-20 (TRILITE Gel type II형)이며 그 흡착량은 약 110 mg/IER (g)으로 관찰되었으며, 전기분해장치의 이산화염소 발생 최적조건은 멸균 목표값인 900~1000 ppm, 1 h에서 정전류는 전류인가 전극의 면적을 기준으로 $A/dm^2$, $N_2$ gas 유량은 4.7 L/min이었다.

• Carbon letters
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• 제14권4호
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• pp.234-242
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• 2013

Potassium hydroxide-activated carbons (CK21, CK11, and CK12) were prepared from pistachio nutshells. Physicochemical properties of activated carbons were characterized by TGA, $pH_{pzc}$, Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, and $N_2$-adsorption at $-196^{\circ}C$. The examinations showed that activated carbons have high surface area ranging between 695-1218 $m^2/g$, total pore volume ranging between 0.527-0.772 mL/g, and a pore radius around 1.4 nm. The presence of acidic and basic surface C-O groups was confirmed. Batch adsorption experiments were carried out to study the effects of adsorbent dosage, temperature, initial concentration of adsorbate, and contact time on deltamethrin adsorption by activated carbons. The kinetic studies showed that the adsorption data followed a pseudo-second order kinetic model. The Langmuir model showed a maximum adsorption capacity of 162.6 mg/g at $35^{\circ}C$ on CK12. Thermodynamic studies indicated that adsorption was spontaneous and increased with temperature, suggesting an endothermic process.

• 한국환경과학회지
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• 제27권5호
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• pp.299-308
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• 2018

The adsorption characteristics of Cu ions were studied using the zeolite Na-A synthesized from Jeju volcanic rocks. The effects of various operating parameters such as initial concentration of Cu ions, contact time, solution pH, and solution temperature were investigated in batch experiments. The adsorption of Cu ions by Na-A zeolite was fitted well by pseudo-second-order kinetics and the Langmuir isotherm model. The maximum adsorption capacity determined using the Langmuir isotherm model was 152.95 mg/g. In addition, the adsorption of Cu ions by zeolite Na-A was primarily controlled by particle diffusion model in comparison with the film diffusion model. As the temperature increased from 303 K to 323 K, ${\Delta}G^o$ decreased from -2.22 kJ/mol to -3.41 kJ/mol, indicating that the adsorption of Cu ions by Na-A zeolite is spontaneous process.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.552-559
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• 2020

Activated carbon-nickel (II) oxide (AC-NiO) electrodes were studied as materials for the capacitive deionization (CDI) of aqueous sodium chloride solution. AC-NiO electrodes were fabricated through physical mixing and low-temperature heating of precursor materials. The amount of NiO in the electrodes was varied and its effect on the deionization performance was investigated using a single-pass mode CDI setup. The pure activated carbon electrode showed the highest specific surface area among the electrodes. However, the AC-NiO electrode with approximately 10 and 20% of NiO displayed better deionization performance. The addition of a dielectric material like NiO to the carbon material resulted in the enhancement of the electric field, which eventually led to an improved deionization performance. Among all as-prepared electrodes, the AC-NiO electrode with approximately 10% of NiO gave the highest salt adsorption capacity and charge efficiency, which are equal to 7.46 mg/g and 90.1%, respectively. This finding can be attributed to the optimum enhancement of the physical and chemical characteristics of the electrode brought by the addition of the appropriate amount of NiO.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.33-41
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• 2018

매년 가로수로부터 많은 양의 낙엽이 발생하고 이는 적절하게 수거하여 처리해야 한다. 왕벚나무는 우리나라에서 일반적인 가로수이다. 왕벚나무 잎(CL)과 그것으로부터 제조된 바이오차(CB)의 Pb(II) 흡착특성에 관한 회분식 실험을 수행하였다. 바이오차는 $800^{\circ}C$에서 90분간 탄화시켜 제조하였다. 흡착특성을 규명하기 위해 동력학적 및 등온 흡착실험을 수행하였다. 탄화과정은 바이오차의 탄소함량과 pH 값을 증가시키고 수소와 산소함량을 감소시켰다. 또한, 잘 발달된 공극 구조가 바이오차의 표면에 관찰되었다. CL과 CB에 의한 Pb(II) 흡착은 2차 속도모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착반응의 속도가 물리적 흡착보다는 화학적 흡착에 의해 결정됨을 알 수 있었다. CB는 CL에 비해 더 빠른 흡착반응과 높은 흡착용량을 가지는 것으로 나타났다. Pb(II)의 등온흡착 특성은 Langmuir 모델에 의해 보다 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타났다. Langmuir 상수, $Q^0$에 의해 설명되는 최대흡착용량은 CL이 37.31 mg/g, CB가 94.34 mg/g으로 나타났다.

• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.281-287
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• 2017

Mill scale, an iron waste, was used to separate magnetite particles for the adsorption of phosphate from aqueous solution. Mill scale has a layered structure composed of wustite (FeO), magnetite ($Fe_3O_4$), and hematite ($Fe_2O_3$). Because magnetite shows the highest magnetic property among these iron oxides, it can be easily separated from the crushed mill scale particles. Several techniques were employed to characterize the separated particles. Mill scale-derived magnetite particles exhibited a strong uptake affinity to phosphate in a wide pH range of 3-7, with the maximum adsorptive removal of 100%, at the dosage of 1 g/L, pH 3-5. Langmuir isotherm model well described the equilibrium data, exhibiting maximum adsorption capacities for phosphate up to 4.95 and 8.79 mg/g at 298 and 308 K, respectively. From continuous operation of the packed-bed column reactor operated with different EBCT (empty bed contact time) and adsorbent particle size, the breakthrough of phosphate started after 8-22 days of operation. After regeneration of the column reactor with 0.1N NaOH solution, 95-98% of adsorbed phosphate could be detached from the column reactor.

• 공업화학
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• 제28권1호
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• pp.87-94
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• 2017

본 연구에서는 다양한 알루미나 지지체의 $CH_4-SCR$ 반응특성을 확인하기 위하여 $Pt/Al_2O_3$를 기본으로 한 촉매에 Mg을 담지하여 습식함침법으로 제조하였다. $Pt/Al_2O_3$ 촉매에 지지체인 알루미나를 복합형태(composite-$Al_2O_3$)로 바꾸고, Mg을 담지시킬 경우 electrophobic 특성으로 인해 활성금속 Pt의 산소종을 제어하였다. 산소종이 제어된 Pt는 환원제로 사용되는 $CH_4$에서 $CO_2$로의 산화를 억제시킨다. 또한 Mg의 첨가는 촉매표면에서의 NOx storage 특성으로 인한 NO species 흡착 증진과 NO의 $NO_2$로의 전환을 증진시켰다.