• 대한환경공학회지
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• 제30권4호
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• pp.446-452
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• 2008

중금속 제거를 위한 조류 Spirulina platensis의 생물흡착 특성에 관해 연구하기 위하여, 조류 균체와 Ca-alginate를 이용하여 조류를 고정화한 고정체에 대하여 각각 회분식반응기에서 Pb와 Cu의 제거 실험을 하였다. Spirulina platensis 균체에 의한 Pb와 Cu의 생물흡착은 20분 이내에 흡착평형에 도달하였다. Pb와 Cu의 흡착량은 초기 농도가 증가하거나 용액의 pH가 높아짐에 따라 증가하여, pH 4.5$\sim$5.0에서 최적 조건을 나타내었다. Pb 혹은 Cu의 농도가 200 mg/L일 때, Spirulina platensis의 단위 무게당 흡착된 Pb와 Cu의 최대 흡착량은 각각 86.43과 57.02 mg/g이었으며, 이는 같은 조건에서 활성탄보다 1.94와 1.48배 높은 값이다. Spirulina platensis 균체에 의한 Pb와 Cu의 흡착특성은 Freundlich와 Langmuir 흡착등온식에 의해 잘 해석되었으며, Langmuir 흡착등온식에 의해 구한 흡착제 단위 무게당 흡착되는 Pb 혹은 Cu의 최대 흡착량($q_{max}$)은 각각 95.24와 62.50 mg/g이었다. Sp. platensis 균체에 대한 FT-IR 분석결과 여러 가지의 기능기들을 확인하였고, 이러한 기능기들이 수용액상에서 금속 이온과 반응할 수 있다. 조류 Spirulina platensis를 Ca-alginate를 이용하여 고정화한 고정체에 의한 Pb와 Cu의 생물흡착의 경우, 40분 정도에 흡착평형에 도달하여 균체에 의한 경우에 비하여 약간의 확산제한이 관찰되었다.

• 자원환경지질
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• 제51권2호
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• pp.77-85
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• 2018

원전 시설 주변 및 심지층 폐기물 처분장 인근 환경은 우라늄으로 오염될 가능성이 높으며, 오염된 우라늄은 지하수를 따라 먼 곳까지 이동 및 확산될 수 있다. 이러한 오염 우라늄의 이동 및 확산을 효과적으로 제어하기 위해서는 지하 환경에서 우라늄의 생지화학적 거동을 이해할 필요가 있다. 일반적으로 토양 및 지질 매체 내에 다양한 종류의 미생물이 생존하고 있으며, 이들의 활동은 핵종들의 산화 환원 반응 및 그에 따른 용해도 변화와 밀접히 연관되어 있다. 우리는 유기물 대신 수소 가스를 전자공여체로 사용하여 고체 매질에 대한 용존 우라늄의 수착 및 침전 거동을 살펴보았다. 화강암을 고체 매질로 사용한 회분식 실험에서는 수소의 영향이 관찰되지 않았으나, 벤토나이트를 사용한 조건에서는 수소의 영향으로 5~8% 우라늄 농도 감소가 관찰되었다. 이러한 결과는 벤토나이트 토착미생물이 수소를 전자공여체로 활용하여 우라늄 거동(감소)에 영향을 준 것으로 보인다. 또한, 폐기물 처분환경의 고열 및 고방사선 조건에서도 벤토나이트 토착미생물은 강한 내성을 보였으며, 이는 향후 자연산 벤토나이트가 처분장 완충재로 사용될 경우 핵종-생지화학 반응이 주요 기작 중의 하나가 될 것으로 예상된다.

• 한국광물학회지
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• 제17권3호
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• pp.209-220
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• 2004

구리 흡착 실험과 MINTEQA2 및 FITEQL3.2 컴퓨터 프로그램을 이용하여 고성군 판곡리에서 산출되는 황토 현탁액의 구리 흡착 특성을 연구하였다 구리 흡착 실험은 pH, 구리 용액의 양, 전해질의 이온 세기를 변화시키면서 실시하였고, 구리의 농도는 유도결합플라즈마분광분석기를 사용하여 분석하였다. 첨가하는 구리 이온의 양과 pH가 증가할수록 흡착되는 구리 이온의 양도 증가한다. 특히 pH가 5.5에서 6.5로 변할 경우 급격한 흡착률의 증가가 있으며, pH 7.5에서 거의 100% 흡착된다. 배경 전해질의 이온 세기에 영향을 받지 않는 것으로 보아 구리 이온은 황토 표면과 내부권 복합체(inner-sphere complex)로써 아주 강한 화학적 결합을 하고 있는 것으로 판단할 수 있다. MINTEQA2 프로그램을 이용하여 구리의 화학종 분포를 계산한 결과, pH가 증가함에 따라 $Cu^{2+}$ 의 농도는 점점 감소하고 $Cu(OH)_2$ 농도는 점점 증가한다. FITEQL3.2 프로그램을 이용하여 황토의 표면을 규산염 광물 자리와 산화염 광물 자리로 나눈 two sites-three pKas 모델을 적용하여 흡착 양상을 모델링한 결과, 구리 용액의 부피가 2～6 mL인 경우 구리 흡착 평형 상수 값을 도출할 수 있었다. 철산화염 광물 반응 자리에 흡착되는 구리의 앙은 pH 4.5～6.5 범위에서 급격한 흡착 양상을 보이다가 그 이상 pH에서는 흡착되는 양이 조금씩 밖에 증가하지 않는다. 규산염 광물 반응 자리에 흡착되는 구리의 양은 구리 용액의 양이 적을 때는 미약하다가 구리 용액의 양이 커질 경우 그 양이 많아진다. 침전에 의하여 제거되는 구리의 양은 광물 표면 자리에 흡착되는 양과 비교하면 아주 적다. 구리 이온에 대한 흡착 친화도는 규산염 광물보다는 철산화염 광물이 더 큰 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권10호
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• pp.561-567
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• 2017

본 연구는 $NH_4{^+}-N$ 흡착능력을 지닌 제올라이트 여재에 부착성장을 이용하여 저농도 $NH_4{^+}-N$의 생물학적 질산화에 대해 평가하고자 하였다. 대조군으로는 $NH_4{^+}-N$ 흡착능력이 없는 EPP (expanded polypropylene) 여재와 비교하였다. 각 여재는 미생물 접촉을 위해 활성슬러지에 8시간 폭기시킨 후 실험에 사용하였다. 회분식 실험결과 제올라이트에 흡착된 $NH_4{^+}-N$을 부착된 질산화 미생물들이 이용할 수 있기 때문에 EPP 여재보다 질산화가 더 잘 일어남을 확인하였다. 또한 연속운전결과 EBCT (empty bed contact time) 25분의 체류시간, 3 mg $NH_4{^+}-N/L$ 수준의 저농도 조건일 때 제올라이트 여재에서만 생물학적 질산화를 관찰할 수 있었다. 제올라이트 여재를 EBCT 10~60분으로 바꿔가며 운전한 결과 EBCT에 따른 질산화 수준의 차이를 확인할 수 있었으며, EBCT 60분일 때 최대 90% 이상의 $NH_4{^+}-N$처리율을 나타냈다. EBCT에 따라 유입되는 질소($NH_4{^+}-N$)농도대비 유출되는 질소($NH_4{^+}-N+NO_2{^-}-N+NO_3{^-}-N$)농도의 차이가 발생함을 확인할 수 있었으며, EBCT 10분일 때 0.25 mg/L, 25분일 때 0.78 mg/L, 40분일 때 0.59 mg/L, 60분일 때 0.37 mg/L로 나타났다. 이는 $NH_4{^+}-N$의 흡착속도와 질산화속도의 차이로 발생한 것으로, 이 농도의 차이만큼 여재에 $NH_4{^+}-N$이 흡착된 상태로 존재하고 있을 것으로 사료된다.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.377-388
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• 2022

제강슬래그를 이용한 광물탄산화 공정 이후 발생하는 잔사슬래그의 비소(As) 제거 기작 규명을 위해, 전로제강슬래그(blast oxygen furnace slag: BOF)에 직접 및 간접탄산화 공정이 각각 적용된 두 종류의 잔사슬래그를 대상으로 실험실 규모의 실험을 실시하였다. 광물탄산화 공정은 잔사슬래그의 화학적-광물학적 조성변화, 용출수의 pH 저감, 표면 미세공극 형성 등 기존 제강슬래그의 특성을 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 다양한 pH 범위의 As 인공오염수(초기농도: 203.6 mg/L)에 잔사슬래그를 반응시킨 배치실험에서, RDBOF (직접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 감소할수록 As 제거효율이 증가하는 경향을 보이며 초기 pH가 1인 환경에서 99.3%의 As 제거효율을 나타냈다. 이는 RDBOF 표면을 피복하던 CaCO₃가 낮은 초기 pH 환경에서 용해되어 RDBOF 표면에서 철산화물의 노출 면적을 증가시킴으로 인해, 철산화물의 As 음이온 표면 흡착을 촉진한 것에서 기인한 것으로 판단되었다. 반면 RIBOF (간접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 높은 환경일수록 As 제거효율이 증가하며 초기 pH 10의 As 오염수에서 70.0%의 가장 높은 As 제거효율을 보였다. RIBOF의 영전하점(pH 4.5)을 고려할 때, 초기 pH 4-10 조건에서 음전하를 띠는 RIBOF의 표면에 As 음이온의 전기적 인력에 의한 표면 흡착은 발생하기 어려울 것으로 예상되었다. 다만 수용액 내 용존하는 Ca²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺와 같은 2가 양이온들에 의해 As 음이온이 RIBOF 내 철산화물에 간접적으로 고정되는 양이온 가교효과(cation bridge effect)가 발생하였고, 초기 pH가 높은 환경일수록 슬래그 표면이 더 강한 음전하를 띠며 양이온 가교효과가 가속화되어, 결과적으로 많은 As가 흡착된 것으로 판단되었다. 하지만 강알칼리 (pH 10-11 이상) 조건에서는 RIBOF 표면에 생성된 칼슘침전물이 철산화물을 피복함으로써 철산화물에 의한 As 음이온 표면 흡착을 저해하는 현상이 발생하였다. 또한 배치실험 이후 회수된 잔사슬래그에 TCLP 시험을 수행한 결과, RDBOF와 RIBOF 모두 2% 미만의 As 탈착률을 보여 안정적인 형태로 As가 고정되어 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 통해, 잔사슬래그가 기존에 As 제거제로 활용되던 제강슬래그의 단점인 수계의 급격한 pH 상승을 억제하는 동시에, 높은 As 제거효율 및 안정성을 나타내는 저비용-친환경의 As 제거제로서의 활용 가능성을 입증하였다.

• KSBB Journal
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• 제13권1호
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• pp.77-82
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• 1998

미생물 효소에 의해 생산된 생산모액 내의 글루타치온(L-${\gamma}$-glutamyl-L-cysteinylglycine, GSH)을 액체크로마토그래피를 이용하여 분리하였다. GSH와 결합하는 수지를 선택하기 위해 여러 수지와 GSH 수용액을 사용하여 회분식 흡착실험을 한 결과, pH 8.0에서 음이온 교환수지인 Q-sepharose와 QAE- sephadex에 GSH가 결합하였으나, QAE-sephadex는 수지와 결합된 GSH를 이탈시키기 위해 사용된 salt에 의해 부피가 줄어들어 부적합하였다. GSH 분리를 위한 기초실험을 위하여 GSH, cysteine, glutamate, glycine, $\gamma$-glutamylcysteine, ATP, glucose의 혼합액에서 GSH와 $\gamma$-glutamylcysteine를 다른 물질로부터 1차 분리할 수 있었다. NaCl의 농도를 조절하여 두 물질이 중첩되는 현상을 제거하여 분리하고자 하였으며, GSH의 tailing현상을 줄이도록 노력하였다. NaCl(35mM)을 용해시킨 Tris buffer를 사용함으로써 두 물질의 분리가 가능하였고, 생산모액을 사용하여 실험한 결과, 혼합 시료와 유사한 분리결과를 얻을 수 있었다. Standard solution에서의 GSH 분리결과 72.6%의 회수율을 보였으며, 생산 모액에서는 84.4%의 회수율을 각각 보였다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제14권5호
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• pp.191-204
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• 1998

플라이 애쉬의 폐기물 매립장 대용 차수재로서의 적용성을 평가하기 위하여 실내 실험과 모델 연구를 실시하였다. 실제의 매립장 차수층이 불포화 상태일 수 있는 점을 고려하여, 대용 차수재와 기존의 점토 차수재에서의 포화 및 불포화 상태에서의 물 흐름 특성을 비교하였다. 차수층에서의 오염물 이동 특성을 연구하기 위하여 오염물을 이용한 회분실험을 실시하였으며, 이때 폐놀을 대표 오염물질로 사용하였다. 모델은 물질 수지에 기초하였으며, 유한 차분법과 predictor-corrector법을 이용한 수치 해법으로 풀었고, 연립 미분방정식을 다루는테는 sequential method를 이용했다. 연구 결과 대용 차수재는 기존 차수재보다 폐놀 차단 능력이 더 크고 또 불포화대에서의 차수능력도 더 크다는 것을 알 수 있었다. 또한, 본 연구에서 고려된 흐름조건에서는 차수층을 포화대로 해석할 경우 통과하는 물의 양이 약간 과소평가되고 폐놀 차단 능력은 매우 과소평가됨을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권7호
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• pp.541-548
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• 2009

본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(III)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철 함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철 코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II)와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다.

• KSBB Journal
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• 제14권2호
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• pp.141-145
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• 1999

본 연구에서는 농산물의 부산물로 다량 폐기되고 있는 생물질재료 중 건조 밤껍질과, 포르말린 처리한 밤껍질, 인산화 처리한 밤껍질을 이용하여 pH 변화에 따른 중금속 흡착상태를 실험하였다. $Cd^{2+},\;Fe^{2+},\;Cr^{6+},\;Mn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+}$중금속 등에 대한 시간의 영향은 $Mn^{2+}$은 5분 경과 후, $Cd^{2+}$와 $Cr^{6+}$-는 10분 경과 후, $Fe^{2+}와 Cu^{2+}$는 20분 경과 후에 약간의 흡착 경향성을 보였고, $Fe_{2+}$는 5분 경과 후 계속 흡착이 증가하는 것을 보였다. $Cd^{2+},\;Fe^{2+},\;Cr^{6+},\;Mn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+}$중금속 등에 대한 pH의 영향은 $Cr_{6+}$인 경우 pH 2의 범위에서 가장 높은 흡착 결과를 보였으며, 나머지 중금속 이온의 겸우 pH 7.0~9.0에서 높은 흡착 경향성을 보였다. 밤껍질에 의한 중금속 이온의 제거율은 pH 7.0-9.0 에서 $\Fe^{2+},\;Mn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+}$ 들은 70% 이상을, 포르말린 처리한 밤껍질의 경우 $\Fe^{2+},\;Mn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+}$들은 50% 이상을, 인산화 처리한 밤껍질의 경우 $Cd^{2+},\;Fe^{2+},\;Mn^{2+},\;Cu^{2+},\;Pb^{2+}$들은 60% 이상을 보인 것으로 보아 밤껍질을 포르말린과 인산화 처리한 경우 중금속 이용이 제거율 향상에는 큰 효과가 나타나지 않음을 알 수 있었다.

• 한국토양환경학회지
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• 제3권2호
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• pp.89-99
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• 1998

수질 오염중 많은 비중을 차지하는 시안은 독성을 띠는 특정 수질 유해 화합물이다. 이를 함유한 산업폐수가 지표수 및 지하수에 유입되면 동식물 및 수생태계에 커다란 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 제강 공정에서 다량 배출되는 산업 부산물인 제강슬러지와 제강슬래그를 이용하여 수중의 시안에 대한 흡착 제거 실험을 행하였으며 농도, pH, 온도 등의 영향 변수에 대하여 처리 효율과의 상관관계 및 흡착 평형, 가수분해식 등을 통하여 활성화 에너지( Ea )를 산출하였다. 결과를 살펴 보면, 초기 농도가 1 mg/$\ell$에서 5 mg/$\ell$, 10 mg/$\ell$, 20 mg/$\ell$로 증가함에 따라, 흡착제거율이 증가함을 알 수 있고, 또한 pH가 높아짐에 따라, 온도가 증가함에 따라 흡착제거율이 증가함을 알 수 있다. 농도 변화시 흡착제거율 순서는 20 mg/$\ell$> 10 mg/$\ell$> 5 mg/$\ell$> 1 mg/$\ell$이고, pH 변화시 흡착제거율 순서는 pH 11 > pH 7 > pH 3, 온도 변화시 흡착 제거는 흡열반응을 나타내므로 흡착제거율 순서는 $50^{\circ}C$ > $37^{\circ}C$> $25^{\circ}C$로 나타났다. 활성화 에너지( Ea )는 1 mg/$\ell$와 20 mg/$\ell$에서 각각 127.93 J/mol, 59.44 J/mol로 나타나 저농도에서 온도의 변화가 흡착에 매우 민감하게 작용함을 알 수 있다. 위의 실험 결과를 바탕으로 산업 부산물을 이용한 오염물 제거 관점에서 제강슬래그와 제강슬러지는 차수 및 복토재로서의 적용 가능성이 높음을 알 수 있다.