• 한국광물학회지
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• 제29권2호
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• pp.59-71
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• 2016

방사성 폐기물의 주요 성분 중 하나인 Cs의 자연에서 정출되는 제올라이트인 차바자이트(chabazite)에 대한 흡착 특성을 알아보기 위해 XRD, EPMA, EC, pH, ICP 분석방법을 이용하여 동정 및 화학성분 분석을 하였다. 그리고 추가적으로 양이온 교환능력을 확인하였고 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 및 타 양이온($Li^+$, $Na^+$, $K^+$, $Rb^+$, $Sr^{2+}$)에 대한 경쟁흡착 실험을 실시하였다. 본 연구에 사용된 차바자이트의 화학식은 $Ca_{1.15}Na_{0.99}K_{1.20}Mg_{0.01}Ba_{0.16}Al_{4.79}Si_{7.21}O_{24}$였고 Si/Al 비율과 양이온 교환능력은 각각 1.50와 238.1 meq/100 g으로 측정되었다. 시간과 농도에 따른 Cs 흡착 등온 실험결과를 흡착 반응 속도 모델과 등온 흡착 모델에 적용해본 결과 각각 유사 2차 반응과 Freundlich 모델에 부합하였으므로 고체 표면에 흡착 물질이 2개 이상의 다중 흡착 층을 이루는 것을 알 수 있으며 모델로부터 유도되는 상수 값을 통해 차바자이트의 Cs 흡착 능력정도를 평가하였다. 경쟁 흡착 실험 결과 이온의 종류에 따라 이온 교환되어 차바자이트 내에 존재하는 Cs의 몰 분율에서 차이를 보였다. 각 양이온과 세슘과의 액체에서 고체 내로 흡착되는 경쟁 경향이 $Na^+$, $Li^+$, $Sr^{2+}$, $K^+$ 그리고 $Rb^+$ 순으로 선택성이 있었으며 이는 수화 직경의 순서와 유사한 양상을 보였다. Kielland 도시법을 이용하여 Cs과 타 양이온의 교환 평형관계를 도시해 보았을 때에는 $Sr^{2+}$가 가장 선택성이 높았으며 그 다음으로 $Na^+$, $Li^+$, $K^+$, $Rb^+$ 순으로 선택성이 나타났고 모든 타 양이온에 대하여 양의 값을 나타내었다. Kielland 도시법에서 나타나는 평형상수 값의 순서는 열역학 및 반응 속도론적인 의미를 내포하고 있으므로 수용액에서 공극 내로 들어가는 Cs은 $Sr^{2+}$과의 공존 시 선호도가 높다는 것을 알 수 있다. 이는 경쟁하고 있는 수화된 양이온 간의 직경 차이가 원인일 것으로 추측된다. 본 연구 결과는 차바자이트가 높은 Cs 친화력을 가지는 것을 보여줌으로써 방사성 물질로 오염된 물에서 Cs을 선택적으로 교환할 수 있음을 보여주고 있다.

• 청정기술
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• 제9권4호
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• pp.197-206
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• 2003

본 연구에서는 방향족 화합물인 벤젠과 톨루엔을 모래와 제울라이트에 오염시킨 후 초임계 이산화탄소로 오염 물질을 제거하는 실험을 수행하였다. 온도는$50^{\circ}C$, 압력은 27.7 MPa에서 추출을 수행하였으며 오염 정도를 달리하여 결과를 분석 비교하였다. 실험 장치로는 지름 1.27cm, 길이 25 cm의 고압 추출기를 장착하여 흐름법으로 실험하였으며 10분 간격으로 추출된 시료를 취하여 추출된 방향족 화합물의 농도를 CG로 분석하였다. 실험 결과 고농도로 오염시켰을 때에는 용해도 모델을, 저농도로 오염시켰을 때에는 탈착 모델을 따라감을 알 수 있었고 동일조건하에서는 벤젠이 톨루엔보다 추출 효율이 높았다. 제올라이트를 모체로 한 경우가 모래를 사용한 경우보다 추출시간이 오래 소요되었고 이는 흡착력차이에 의한 결과로 해석된다. 간단한 Brady의 고정산 추출기 모렐링을 이용하면 용해도 모델을 따르는 경우에는 비교적 실험 결과를 잘 모사할 수 있었으나 탈착 모델의 지배를 받는 영역에서는 많은 오차를 수반하는 결과를 얻었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제28권1호
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• pp.9-16
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• 2017

Hydrogen forms metal hydrides with some metals and alloys leading to solid-state storage under moderate temperature and pressure that gives them the safety advantage over the gas and liquid storage methods. However, it has disadvantages of slow hydrogen adsorption-desorption time and low thermal conductivity. To improve characteristics of metal hydrides, it is important that activation and thermal conductivity of metal hydrides are improved. In this study, we have been investigated hydrogen storage properties of Hydralloy C among Ti-Mn alloys. Also, the characteristics of activation and thermal conductivity of Hydralloy C were enhanced to improve kinetics of hydrogen adsorption-desorption. As physical activation method, PHEM (planetary high energy mill) was performed in Ar or $H_2$ atmosphere. Hydralloy C was also activated by $TiCl_3$ catalyst. To improve thermal conductivity, various types of ENG (expanded natural graphite) were used. The prepared samples were compacted at pressure of 500 bar. As a result, the activation properties of $H_2$ PHEM treated Hydralloy C was better than the other activation methods. Also, the amounts of hydrogen storage showed up to 1.6 wt%. When flake type ENG was added to Hydralloy C, thermal conductivity and hydrogen storage properties were improved.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.278-282
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• 2018

강원지역 산림에서 수목들의 가지치기로 인하여 발생되는 목재 폐기물의 재활용 처리 기술 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 3종류(낙엽송, 향나무, 소나무) 폐목재를 활용한 흡착 실험에 의하여 수중에 함유된 메틸렌 블루의 제거능력이 우수한 생물흡착제로 향나무를 선별하였다. 그리고, 메틸렌 블루 제거효율을 향상하고자 0.4 g/100 mL의 향나무를 주입하여 반응 4 h 흡착하였을 때, 수중에 용해된 100, 200, 300 mg/L의 메틸렌 블루는 각각 98, 93, 81%의 제거효율을 나타내었다. 흡착제 농도 변화에 의한 흡착평형 자료들은 Freundlich식보다 Langmuir식에 잘 부합됨을 알 수 있었다. 또한, 메틸렌 블루 농도 변화에 의한 동력학적 실험으로부터, 생물흡착 속도식은 유사 2차 반응식에 보다 적합함을 알 수 있었다. 고농도 메틸렌의 블루 제거능력을 증가시키기 위하여, 300과 400 mg/L 메틸렌 블루를 210 rpm 교반속도로 4 h 운전하였을 때, 각각 92, 76% 제거효율을 나타내었다. 따라서 이러한 실험 결과들은 수중에 용해된 메틸렌 블루를 경제적으로 처리하는 새로운 생물흡착 기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권7호
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• pp.714-721
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• 2010

본 연구에서는 수용액 중의 불소이온을 제거할 수 있는 흡착제로서 란탄수산화물의 활용 가능서을 검토하였다. 란탄 수산화물을 대상으로 회분식 흡착실험을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 pH 영향, 흡착속도, 흡착등온 및 흡착에너지 등을 살펴보았다. 란탄수산화물은 pH 8.8 이하의 산성영역으로 갈수록 불소 제거율이 증가하는 특성을 나타냈다. 란탄수산화물의 불소 흡착평형은 Langmuir isotherm 보다는 Fruendlich isotherm 모델과 더 일치하였다. D-R 모델로부터 구한 흡착에너지는 9.21 kJ/mol로 이온교환메커니즘을 나타내는 범위에 속하였으며, 흡착속도는 2차 속도모델과 일치하는 거동을 보였다. 열역학적 상수 ${\Delta}Go^{\circ}$, ${\Delta}H^{\circ}$와 ${\Delta}S^{\circ}$는 란탄수산화물의 불소흡착특성이 자발적이고 흡열반응임을 나타냈다. 란탄수산화물은 1N NaOH로 재생 가능하며, 실 지하수에 대한 흡착실험 결과, 란탄수산화물이 PA보다 불소에 대한 이온선택성은 물론 제거율이 높았다.

• 한국환경농학회지
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• 제12권3호
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• pp.209-218
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• 1993

토양(土壤)중에 있어서 살충제(殺蟲劑) ethoprophos의 행동특성(行動特性)을 조사(調査)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 실내조건(室內條件)중의 토양(土壤)중 ethoprophos분해(分解)는 일차반응식(一次反應式)에 따랐으며, 반감기(半減期)는 10, 18, $25^{\circ}C$ 에서 각각 12.4, 5.5, 2.5일이었고, Arrhenius activation energy는 73.8 KJ/mol이었다. 수분함량(水分含量)이 7, 14, 19%인 토양(土壤)에서 ethoprophos의 반감기(半減期)는 각각 46.4, 17.6, 6.9일이었으며 Empirical방정식에서 수분의존도(水分依存度)(B)값은 1.67이었다. Ethoprophos의 토양(土壤)중 흡착등온선(吸着等溫線)은 Freundlich식(式)에 따랐으며 흡착분배계수(吸着分配係數)(Kd)값은 0.27이었다. Mini-lysimeter를 이용한 실외조건(室外條件)하의 이동실험(移動實驗)에서 ethoprophos는 대부분이 $0{\sim}2cm$층위(層位)에 분포(分布)되었으며 6cm층위(層位)까지 이동(移動)되었다. 실외포장(室外圃場)에서 ethoprophos의 분해(分解)는 기상변화(氣象變化)와 밀접한 관계를 보였으며, 3월과 10월의 처리에서 반감기(半減期)는 각각 17일과 5일 정도이었고, 처리 후 약 37일에는 90%까지 분해(分解) 소실(消失)되었다. 토양(土壤)중 농약(農藥)의 행동(行動) 예측(豫測) computer model에 의한 ethoprophos의 이동성(移動性)과 잔유성(殘留性)의 예측치(豫測値)는 분석치(分析値)와 유사(類似)하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1046-1054
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• 2006

낙동강 매리원수의 경우 HPO가 42.9%, HPI가 39.3% 및 TPI가 17.8%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. HPO를 세분화한 결과에서 HPO-FA와 HPO-HA의 구성비는 62%와 38%로 나타났고, HPO-car과 HPO-phe로 분류하였을 경우는 HPO 중에서는 각각 64%와 36%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, HPI를 세분화하여 조사한 결과, HPI에 대한 함량은 HPI-N이 44%, HPI-C가 56%를 차지하고 있는 것으로 나타났다. 분리된 NOM을 이용한 막 오염 평가에서 공극 크기가 100 kDa 이상인 막에서는 HPI-N이 가장 막 오염을 많이 유발하는 NOM으로 나타났고, 다음으로 HPO-car, HPO-HA, HPO-FA, HPI-C, HPO-phe 순으로 나타났다. 또한, 10 kDa 막에서는 HPI-N, HPI-C, HPO-HA, HPO-car, HPO-FA, HPO-phe 순으로 막 오염을 많이 유발하는 것으로 나타났다. 100 kDa 막의 경우 친수성 NOM에 비하여 소수성 NOM에서 상대적으로 $K_s$, $K_i$, $K_c$ 값이 크게 나타났으며 소수성 NOM의 경우 막 공극 내부와 막 공극 표면에서 막 오염을 유발하는 것으로 나타났다. 특히 HPI-N과 HPO-car가 막의 공극 내부에서 막 오염을 일으키는 주요 NOM으로 작용하고 있었다. 10 kDa 막의 경우 소수성 NOM에 비해 친수성 NOM 중 HPI-N이 상대적으로 주된 막 오염 물질로 나타났다. 100 kDa 이상의 공극이 큰 막에서는 소수성 계열의 NOM이 막의 공극내부에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었으며, 10 kDa 정도의 공극이 작은 막의 경우 친수성 계열의 NOM이 막 표면에서 막 오염을 유발하는 것이 주된 막 오염 메카니즘이었다. 투과 flux 감소에 대한 NOM의 분자량 분포 영향을 살펴본 결과, 전반적으로 2,000 g/mol 이하의 분자량 범위에서 90% 이상의 분포범위를 나타내고 있어 투과 flux 감소에 대한 유기물 분자량 크기분포의 영향은 없는 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제13권5호
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• pp.5-12
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• 2012

항생제는 환경에 지속적인 노출과 저항성으로 인해 우려물질로 간주되고 있다. 항생제의 제한적인 생분해능에 따른 하수처리장에서의 불완전한 제거와 광범위한 사용으로 인해 상대적으로 많은 양이 환경에 방류되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 다양한 촉매(Titanium dioxide; $TiO_2$, Hydroxyapatite; HAP)를 통해 항생제의 하나인 sulfamethoxazole의 동역학적 흡착과 광촉매반응에 대해 연구하였으며, 부가적으로 통계적 분석방법인 반응표면법(RSM)을 이용하여 UV/$TiO_2$/HAP 시스템에서의 운전인자의 영향을 살펴보았다. 동역학적 연구결과로 $TiO_2$/HAP의 흡착반응은 유사 2차 반응을 따르는 것으로 나타났으며, 입자내 확산 모델의 적용 결과, 반응속도 상수는 각각 $TiO_2$=$0.064min^{-1}$, HAP=$0.2866min^{-1}$와 $TiO_2$/HAP=$0.3708min^{-1}$으로 나타났다. RSM의 결과로는 ANOVA에서의 회귀항의 유의성이 나타났으며(P-value<0.05) 높은 결정계수 값($R^2$=96.2%, $R^2_{Adj}$=89.3%)이 나타나 이차 회귀모델의 예측이 만족스러운 것으로 관찰되었다. 그리고 Y(SMX 제거율, %)에 대해 예측된 최적 조건들은 코드화된 인자 기준으로 각각 $x_1$(SMX의 초기농도)=-0.7828, $x_2$(촉매의 양)=0.9974 그리고 $x_3$(반응시간)=0.5738로 나타났다. 입자내 확산 모델과 광촉매 산화 반응의 결과에 따르면 $TiO_2$/HAP 공정이 일반적인 고도산화공정에 비해 효율적인 것으로 관찰되었다.

• 공업화학
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• 제17권2호
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• pp.125-131
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• 2006

디메틸에테르(이하 DME)는 환경에 친화적인 새로운 청정에너지이다. 또한 DME는 다양한 에너지원으로부터 제조 되어지며, 그 에너지원으로는 천연가스, 석탄, 바이오매스, 폐플라스틱 등이 있다. 이런 DME는 LPG와 매우 유사한 성질을 특징으로 가지고 있다. 이러한 결과로 DME는 LPG, 연료전지, 발전연료, 특히 디젤의 대체 연료로 고려되고 있으며, 2010년 대체 에너지로 기대되고 있다. DME 직접합성반응의 반응속도를 측정하기 위하여 서로 다른 조건인 온도 $220{\sim}280^{\circ}C$, 합성가스 비율 1.2~3.0에서 실험을 수행하였다. 모든 실험은 혼성촉매를 사용하여 수행하였으며, 혼성촉매는 메탄올 합성 촉매와 메탄올 탈수촉매가 포함되어 있다. 반응속도는 랭미어-힌쉘우드 타입의 반응 메커니즘을 따르며, 메탄올 합성반응, 메탄올 탈수반응, 수성가스 전환반응, 이 세 가지 반응의 메커니즘을 고려하였다. 각 반응의 반응속도는 촉매상의 표면반응과 수소와 메탄올, 그리고 물의 해리흡작으로 결정하였다.

• 한국환경보건학회지
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• 제38권3호
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• pp.261-268
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• 2012

Objectives: The photocatalytic degradation of toluene in a batch mode photoreactor for the purpose of the hazardous waste treatment was investigated. Methods: Kinetic experiments using a low pressure mercury lamp (Lambda Scientific Pty Ltd, 50 Watt) emitting both UV and visible light were performed at $31^{\circ}C$ over toluene concentrations ranging from 10 to 50 mg/l in water with $50%TiO_2/6%WO_3$ (TW) concentration of 1 g/l at a pH of 6. Results: Kinetic studies showed that $50%TiO_2/6%WO_3$ (TW) photocatalyst was highly active in toluene degradation; we observed that 99% of the pollutant was degraded after six hours under visible irradiation; furthermore, we observed that adsorption onto TW catalyst was responsible for the decrease of toluene with pseudo-first order kinetics. It was also found that oxygen as a radical source in the sol medium played a significant role in affecting the photodegradation of toluene, especially with a two-fold elevation. This increase was achieved by a more than four-fold elevation of the photodegradation of toluene in the presence of acetone than without, presumably via an energy transfer mechanism. Conclusions: We concluded that photodegradation in acetone and oxygen molecules along with TW was an effective method for the removal of toluene from wastewater.