• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제18권3호
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• pp.109-118
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• 2013

Characteristics of the transport of zero-valent iron nanoparticles (nZVI) in an aquifer were investigated to evaluate an application of nZVI-based reactive zone technology. Main flow direction of groundwater was north. Preferential flow paths of the groundwater identified by natural gradient tracer test were shown northeast and northwest. The highest groundwater velocity was $4.86{\times}10^{-5}$ m/s toward northwest. When the breakthrough curves obtained from the gravity injection of nZVI were compared with the tracer curves, the transport of nZVI was retarded and retardation factors were 1.17 and 1.34 at monitoring wells located on the northeast and northwest, respectively. The ratios of the amount of nZVI delivered to the amount of tracer delivered at the two wells mentioned above were 24 and 28 times greater than that of the well on the main flow direction, respectively. Attachment efficiency based on a filtration theory was $4.08{\times}10^{-2}$ along the northwest direction that was the main migration route of nZVI. Our results, compared to attachment efficiencies obtained in other studies, demonstrate that the mobility of nZVI was higher than that of results reported in previous studies, regardless of large iron particle sizes of the current study. Based on distribution of nZVI estimated by the attachment efficiency, it was found that nZVI present within 1.05 m from injection well could remove 99% of TCE within 6 months.

• 한국습지학회지
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• 제12권1호
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• pp.23-31
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• 2010

본 연구는 고농도의 PCE 및 1,1,1-TCA가 단독 또는 혼합물로 오염된 지하수 복원을 위해 영가 금속을 이용한 탈염소환원공정을 적용할 때 기술적으로, 경제적으로 가장 적절한 영가금속 선정을 목표로 수행되었다. 고순도 영가철, 고순도 영가아연, 철광석, 고로 슬래그, 차수재용슬래그, 망간 광석 및 아연 광석 등을 대상으로 회분식 반응조 실험을 수행하였으며, PCE, 1,1,1-TCA 및 혼합물의 분해능 및 탈염소화율을 도출하고, 금속 단가 당 변환량을 포함한 경제성 등을 검토하여 최적의 금속광물을 선정하고자 하였다. 연구결과 단일물질 처리시 고순도 영가철과 고순도 영가아연에 의한 제거율 및 분해능이 가장 높게 나타났으며, 그 다음으로 아연광석에 의한 분해능이 양호하였다. 두 물질 제거를 위한 경제성 비교에서는 고순도 영가철과 고순도 영가아연에 비해 아연광석이 매우 양호한 것으로 나타났다. 두 물질의 혼합처리 시에는 단일 처리에 비해 분해능이 감소하는 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 단일 또는 혼합 1,1,1-TCA, PCE 처리를 위한 분해능, 처리특성 및 경제성 등을 고려하였을 때 아연광석이 가장 적절한 금속광물로 사료된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권6호
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• pp.599-608
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• 2010

다양한 반응조에서 흄드 실리카(silica(fumed))가 질산성질소 처리를 위한 영가철 공정에 미치는 영향을 알아보기 위한 회분실험(batch experiment)을 수행하였다. 반응조는 질산성질소만 주입한 경우, 질산성질소와 지하수 환경에 존재하는 이온들을 주입한 경우, 실제 질산성질소로 오염된 지하수로 구성하였다. 지하수 환경을 가진 반응조에서 질산성질소 환원 속도가 빠르게 진행되었으며, 영가철/흄드 실리카 공정이 영가철 단독 공정에 비해 약 2.5 배의 반응 상수값($k_{obs}$)을 나타냈다. 전반적으로 주요 부산물인 암모늄은 영가철 단독 공정에서 약 70% 환원율로 발생하였으며, 영가철/흄드 실리카 공정의 경우에는 암모늄 발생율이 저감되었다. 수중 pH 는 영가철이 산화되면서 pH 가 상승하였으며, 지하수 환경에서는 상대적으로 낮게 유지되었다. 모든 반응조에서 영가철/흄드 실리카 공정의 pH 가 낮게 유지되었으며, 지하수 환경에서 질산성질소가 고농도로 존재할 경우에는 저농도에 비해 pH 상승폭이 큰 것으로 나타났다. 또한 등온흡착실험을 수행한 결과, 흄드 실리카가 암모늄에 대한 흡착능을 보였다. 전반적인 결과들을 통해 흄드 실리카가 질산성질소를 처리하는 영가철 공정에 유용한 매질임을 확인하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제39권3호
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• pp.157-162
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• 2006

본 연구는 비소로 오염된 물을 영가 철을 이용하여 복원하는 과정에서 영가 철의 비소 제거에 영향을 미치는 환경인자 간의 특성을 파악하고 기기분석을 통해 영가 철에 의한 비소의 흡착 반응기작을 구명하고자 수행되었다. 영가 철에 의한 As(V)의 흡착은 Langmuir 등온흡착 모델에 부합하였으며 As(V)의 흡착량은 반응 수용액의 pH가 낮을수록(pH 3: 2.05, pH 5: 1.82, pH 7: 1.24, pH 9: 1.03 mg As/g $Fe^0$), 그리고 온도가 증가할수록($15^{\circ}C$ : 1.59, $25^{\circ}C$ : 1.81, $35^{\circ}C$ : 1.93 mg As/g $Fe^0$) 증가하였다. 반응기작을 규명하기 위하여 SEM-EDS 분석을 수행한 결과, 반응 전의 영가철 표면은 부드럽고 큰 결정 형태를 나타내었으나 반응 후에는 매우 거칠고 작은 입자 형태를 나타내었다. 반응 후 영가 철의 조성물 분석결과, 영가 철 표면에 비소가 흡착됨을 알 수 있었다. 반응 전 후 영가 철의 결정구조 XRD를 이용하여 조사한 결과, $Fe^0$는 반응 후 $Fe_2O_3$ 및 FeOOH로 변화되었으며 As는 $FeAsO_4{\cdot}2H_2O$의 형태로 불용화 됨을 알 수 있었다. 이상의 결과에서 비소오염에 불용화 적용방법으로 영가 철을 사용 시 pH 및 온도 조건 등을 고려하여 현장에 적용해야 될 것으로 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제14권6호
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• pp.101-107
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• 2009

카르복시메틸 셀룰로즈(carboxymethyl cellulose, CMC)와 같은 안정화제는 오염된 지하대수층에서 영가철 나노입자의 이동을 촉진할 수 있다. 본 연구에서는 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성을 컬럼실험을 통해 조사하였다. CMC로 개질된 100 mg/L 영가철 나노입자는 모래로 이루어진 공극매체에서 이동이 가능하였다. 하지만 비개질된 영가철 나노입자는 제조된 용액에서 쉽게 엉김현상이 나타났고, 모래로 이루어진 공극매체에서 통과하지 못했다. pH가 7일 때 영가철 나노입자 약 80%가 컬럼을 통과하여 흘러나왔다. pH가 5이하로 감소할 때는, 100%의 CMC로 개질 된 영가철 나노입자는 100%가 흘러나왔다. 이온강도세기 실험에서 $Na^+$과 $Ca^{2+}$ 이온의 농도가 증가함에 따라 CMC로 개질된 영가철의 이동성이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 점토과 자연유기물(natural organic matter, NOM) 영향 실험에서는, 1과 5%의 점토와 100과 1000 mg/L의 자연유기물질은 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성에는 크게 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로부터 CMC로 개질된 영가철 나노입자는 다양한 이온세기, 자연유기물농도 및 점토함량을 가진 토양내에서도 효과적으로 이동될 것으로 기대된다.

• Environmental Engineering Research
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• 제10권4호
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• pp.174-180
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• 2005

Nano-sized iron was synthesized using borohydride reduction of $Fe^{3+}$ in aqueous solution. A wide range of synthesis conditions including varying concentrations of reagents, reagent feeding rate, and solution pH was applied in an aqueous system under anaerobic condition. The reactivity of nano-sized iron from each synthesis was evaluated by reacting the iron with TCE in batch systems. Evidence obtained from this study suggest the reactivity of iron is strongly dependent on the synthesis solution pH. The iron reactivity increased as solution pH decreased. More rapid TCE reduction was observed for iron samples synthesized from higher initial $Fe^{3+}$ concentration, which resulted in lower solution pH during the synthesis reaction. Faster feeding of $BH_4^-$ solution to the $Fe^{3+}$ solution resulted in lower synthesis solution pH and the resultant iron samples gave higher TCE reduction rate. Lowering the pH of the solution after completion of the synthesis reaction significantly increased reactivity of iron. It is presumed that the increase in the reactivity of iron synthesized at lower pH is due to less precipitation of iron (hydr)oxides or less surface passivation of iron.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2005년도 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON SOIL & GROUNDWATER ENVIRONMENT
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• pp.123-125
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• 2005

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2003년도 추계학술발표회
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• pp.395-398
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• 2003

Geosynthetic Clay Liners(GCLs) have been widely used as hydraulic barrier in landfills and remediation projects of contaminated sites. The aim of this research is to modify GCLs for effective removal of contaminants. We perform the free swell test, hydraulic conductivity test, and contaminants (TCE, hexavalent chromium, and nitrate) removal test on the bentonite-ZVI mixture with various ZVI content. As the ZVI content increased, contaminants removal efficiencies and swell volume increased, and hydraulic conductivity decreased.

• 대한화학회지
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• 제53권2호
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• pp.218-223
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• 2009

• Environmental Engineering Research
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• 제10권4호
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• pp.165-173
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• 2005

Nano-sized iron particles were synthesized by reduction of $Fe^{3+}$ in aqueous solution under two reaction conditions, aerobic and anaerobic, and the reactivity of iron was tested by reaction with trichloroethene (TCE) using a batch system. Results showed that iron produced under anoxic condition for both synthesis and drying steps gave rise to iron with higher reduction reactivity, indicating the presence of oxygen is not favorable for production of nano-sized iron deemed to accomplish reactivity enhancement from particle sized reduction. Nano-sized iron sample obtained from the anoxic synthesis condition was further characterized using various instrumental measurements to identity particle morphology, composition, surface area, and particle size distribution. The scanning electron microscopic (SEM) image showed that synthesized particles were uniform, spherical particles (< 100 nm), and aggregated into various chain structures. The effects of other synthesis conditions such as solution pH, initial $Fe^{3+}$ concentration, and reductant injection rate on the reactivity of nano-sized iron, along with standardization of the synthesis protocol, are presented in the companion paper.