• Environmental Engineering Research
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• 제17권3호
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• pp.125-132
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• 2012

The removal of Cd(II) and Cu(II) from aqueous solution by an agricultural solid waste biomass prepared from Moringa oleifera bark (MOB) was investigated. The biosorbent was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy and elemental analysis. Furthermore, the effect of initial pH, contact time, biosorbent dosage, initial metal ion concentration and temperature on the biosorption of Cd(II) and Cu(II) were studied using the batch sorption technique. Kinetic studies indicated that the biosorption process of the metal ions followed the pseudo-second order model. The biosorption data was analyzed by the Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich, and Temkin isotherm models. Based on the Langmuir isotherm, the maximum biosorption capacities for Cd(II) and Cu(II) onto MOB were 39.41 and 36.59 mg/g at 323 K, respectively. The thermodynamic parameters, Gibbs free energy (${\Delta}G^o$), enthalpy (${\Delta}H^o$), and entropy (${\Delta}S^o$) changes, were also calculated, and the values indicated that the biosorption process was endothermic, spontaneous and feasible in the temperature range of 303-323 K. It was concluded that MOB powder can be used as an effective, low cost, and environmentally friendly biosorbent for the removal of Cd(II) and Cu(II) ions from aqueous solution.

• 한국환경과학회지
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• 제13권1호
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• pp.61-68
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• 2004

Three kinds of toxic heavy metals, such as lead, copper, and cadmium, existing abundantly in contaminated soils were selected to investigate pH change, electroosmotic flow, and the removal rate in the application of electrokinetic process. In the change of pHs, they reached to about 12 and 2 at each cathodic and anodic region, respectively, and maintained for reaction being proceeded. Electroosmotic flow rates were not influenced by the kind of metal species but by electropotential gradient. On the soils contaminated by each metal, the removal rate of Cd was the fastest among three as in the order of Cd>Pb>Cu. While on the soils contaminated by mixed metal species, Cu was the fastest. Metal species transported by electrokinetic processes were distributed in between 0.9 and 1.0 of normalized region. In the case of soils contaminated by one kind of metal. the relative concentrations of Pb and Cd estimated in between normalized region 0.9 and 1.0 were 5.2 and 5.7, respectively.

• 한국토양환경학회지
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• 제4권2호
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• pp.87-101
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• 1999

토양세척 기법은 금속-리간드 착물형성을 촉진하여 오염토양으로부터 중금속을 제거하는 효과적인 방법으로 알려져 있다. 본 연구는 폐금속광산 광미와 그 후면 농경지토양의 중금속 오염도 저감에 대한 세척기랩의 적용효과를 검토하기 위해 수행되었다. 실험에 사용된 일부시료에서 구리와 납의 오염도는 토양오염 우려기준 및 대책기준을 초과하였으며 또 다른 시료에서는 카드뮴이 대책기준에 근접하는 오염도를 보였다. 토양시료에 단계적 추출법을 적용하여 실험한 결과에 따르면 광미와 주변토양시료에 존재하는 중금속의 절반 이상이 식물이용가능성 있는 흡착된 형태로 존재함이 밝혀졌다. 또한 단계석 추출법으로 조사한 몇 가지 형태의 중금속 농도와 0.1N HCI 용출실험에서 구한 농도 사이에는 비례관계가 성립하였다. 유기산별 세척능력 비친실험에서 구연산은 위의 세 가지 중금속 모두에 대하여 초산이나 옥살산에 비해 월등한 세척효율을 나타내었다. 그리고, 구연산을 사용하여 토양으로부터 중금속을 세척할 때 세척액의 pH를 5.5이하로 하면 보다 나은 세척효율을 얻을 수 있었다. 구연산 세척법을 이용한 중금속 세척시 효율은 세척액 농도, (세척액/토양)혼합비, 그리고 세척액의 초기 pH에 의존하여 달라졌다. 구연산에 SDS를 같이 투입하여 세척하면 세 가지 중금속 중에서 카드뮴의 세척효율이 가장 크게 개선되었으며 구리 제거율은 변화되지 않았다. 이상에서 알 수 있듯이 구연산 세척기법은 광미와 중금속 오염토양으로부터의 중금속 제거에 적용 가능한 정화방법임이 확인되었다.

• 환경정책연구
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• 제12권4호
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• pp.119-132
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• 2013

도시 내 중금속 오염지에 대한 정화방법의 하나인 식물정화재배(phytoremediation)의 효용성을 검증하기 위해 자생 지피식물인 비비추를 대상으로 실험을 수행하였다. 카드뮴(Cd), 납(Pb), 아연(Zn)의 중금속을 중심으로 각각 네가지 농도로(0, 100, 250, $500mg{\cdot}kg^{-1}$) 처리한 무배수용기에 비비추를 식재한 후 7개월간 식물과 토양 내 중금속 변화량을 살펴보았다. 비비추 지상부에서의 카드뮴(Cd)과 납(Pb)은 처리농도가 증가할수록 검출량도 증가하였으나, 아연(Zn)은 감소되었다. 지하부에서는 아연(Zn), 카드뮴(Cd), 납(Pb)처리가 고농도일수록 검출량도 높아지는 경향을 보였다. 식물체 지상부와 지하부간의 축적률인 TF(transportation factor)의 경우, 대부분 중금속 처리에서 80% 이상을 지하부에서 축적하는 것으로 나타났다. 토양 내 중금속의 제거량은 세 가지 중금속 모두 처리농도가 높을수록 비례적으로 증가하였다. 식물체와 토양 내 중금속 농도비인 BF(bioaccumulation factor)의 경우 아연(Zn)이 낮은 반면, 카드뮴(Cd), 납(Pb)의 경우 토양에서 식물체에 의한 축적률이 30% 이상인 것으로 나타났다. 이러한 반응은 오염된 토양에서 식물은 생육이 가능한 한계까지만 활성화할 수 있는 낮은 농도의 중금속을 선택적으로 축적하려는 것으로 판단되며, 지속적인 정화효과를 위해서는 생육과 축적이 가능한 저농도 중금속 오염지를 정화방법으로 적용될 수 있으리라 본다.

• 자원리싸이클링
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• 제19권2호
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• pp.28-34
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• 2010

본 연구에서는 음식업소 등에서 발생하는 폐기물의 일종인 폐 소뼈를 고온인$800^{\circ}C\sim850^{\circ}C$에서 3시간 소결시켜 담체로 제조한 후 중금속 제거제로 이용하여 납(Pb), 카드뮴(Cd), 아연(Zn)등의 중금속에 대한 단일 및 다성분계 흡착제거 관계에 대하여 일련의 실험을 수행하였다. 담체의 납과 카드뮴 그리고 아연의 제거능력을 정량화하여 흡착평형데이터를 해석하였다. 흡착평형데이터를 IAST에 적용하여 해석한 결과, Freundlich식과 Sips식이 Langmuir식보다 중금속 흡착 평형식에 잘 부합됨을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.19-26
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• 2010

본 연구는 석탄회의 카드뮴에 대한 흡착특성을 조사하기 위하여 회분식 실험과 반응표면분석을 실시하였다. Langmuir model과 Chapman-Richards model로 산정된 석탄회의 카드뮴의 최대 제거량은 12.95mg/g와 12.99mg/g로 조사되었다. 또한 초기 pH 4에서 9까지의 카드뮴의 제거특성은 초기 pH에 따라 서로 다른 양상을 나타내었으며, pH가 증가 할수록 카드뮴의 제거량은 흡착과 침전에 의한 영향으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, pH에서 카드뮴의 제거량의 감소에 대한 결과는 $H^+$이온의 증가에 따른 카드뮴이온과의 경쟁적 반응에 의한 것으로 사료된다. 반응표면분석법 중 Box-Behnken법을 이용하여 초기 카드뮴 농도($X_1$), 초기 pH($X_2$), 그리고 초기 석탄회의 주입량($X_3$)을 독립변수로 선정하였으며, 종속변수인 석탄회의 카드뮴의 흡착특성을 수학적 모델로 도출하였다. 경험적 모델인 반응표면분석법을 이용하여 실험적 요인과 반응변수에 대한 관계를 도출하도록 반응모델식을 개발하였다. 통계학적 분석결과, 1차 선형효과(주효과)에서 초기 카드뮴 농도, 초기 pH, 초기 석탄회의 주입량과, 2차 비선형 효과(교호작용, 상호효과)에 대하여 유의한 것으로 조사되었다. 도출된 반응모델은 수정 결정계수가 0.928으로 1에 근사한 값을 갖는 것으로 나타났으며, 도출된 반응모델은 카드뮴 제거율에 매우 근접하게 결과를 도출할 수 있었다. 또한, 통계학적 분석결과 카드뮴 제거에 미치는 영향은 초기 pH > 초기 카드뮴 농도 > 초기 석탄회의 주입량 순으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제35권1호
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• pp.79-86
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• 2016

본 연구는 인 축적능을 갖는 것으로 알려진 미생물인 Alcaligenes sp.의 생장 및 인 축적에 중금속이 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 실시되었다. 미생물의 생장 및 인 제거에 미치는 저해효과를 정량적 평가를 위해 생장저해 정도와 인 제거반응저해 정도를 IC₅₀와 EC₅₀를 이용하여 표현하였고, 중금속 간 교호작용의 평가를 위해 Additive Index Value method (A.I.V) 를 이용하여 중금속 간 혼합효과를 판단하였다. 실험 결과를 통해 Alcaligenes sp.의 생장 및 인 제거에 미치는 저해효과가 가장 큰 중금속은 카드뮴(Cd)이었다. 반면, 상대적으로 저해효과가 약한 중금속은 니켈(Ni)이었다. 모든 중금속은 처리 농도가 증가할수록 미생물의 생장과 인 제거율을 감소시키는 것을 확인할 수 있었다. 단일 중금속 처리시 IC₅₀에 해당하는 농도는 Cd 0.38, Cu 16.43, Zn 12.17, Pb 11.68, Ni 15.35 mg/L 이다. 연구에 사용된 균주 Alcaligenes sp. 의 인 제거율은 88.1%였고, EC₅₀에 해당하는 농도는 Cd 0.31, Cu 10.37, Zn 5.57, Pb 6.74, Ni 12.04 mg/L 이다. 두 종의 중금속을 혼합 처리하였을 때 IC₅₀에 해당하는 농도가 가장 낮은 중금속 처리구는 Cd + Cu 처리구였으며, 가장 높은 처리구는 Zn + Pb 처리구였다. EC₅₀의 농도는 Cd + Cu 처리구에서 가장 낮은 농도를, Cu + Ni 처리구에서 가장 높은 농도를 보였다. 중금속 간 교호작용은 대부분 길항효과(antagonistic effect)를 보였으나, IC₅₀의 경우, Cu + Zn, Cu + Pb, Cu + Ni, Pb + Ni 처리구에서 상승효과(synergistic effect)를 보이는 것을 확인할 수 있었고, EC₅₀에서는 Cu + Zn, Pb + Ni 처리구에서 상가효과(additive effect)를, Cu + Ni 처리구에서 상승효과(synergistic effect)를 보였다. 연구 결과는 중금속을 단일 및 2종 혼합 처리하였을 때 중금속이 인 제거 미생물의 생장 및 기능에 미치는 독성효과에 대한 기초자료를 제공함으로써 추후 진행될 미생물 단백질 동정, 중금속 독성평가에 관한 연구에 활용될 수 있을 것이라 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제25권1호
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• pp.40-46
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• 2006

This study was initiated to evaluate the inhibitory effect of selected heavy metals on the growth of Acinetobacter sp. Down as one of the phosphorus accumulating microorganisms (PAO) involved in the enhanced biological phosphorus removal (EBPR) process of the wastewater treatment plant. Acinetobacter sp. was initially selected as a starting model microorganism and was grown under aerobic condition for this experiment. The heavy metals selected and investigated in this study were cadmium (Cd), copper (Cu), mercury (Hg), nickel (Ni), and zinc (Zn). Median $(IC_{50})$ and threshold $(IC_{10})$ inhibitory concentrations for Cd, Cu, Hg, Ni, and Zn were 2.95 and 1.45, 4.92 and 2.53, 0.03 and 0.02, 1.12 and 0.43, 14.84 and 5.46 mg $L^{-1}$, respectively. We demonstrated that most of heavy metals tested in the experiment inhibited the growth of Acinetobacter sp. in the range of predetermined concentrations. Based on the data obtained from the experiment, Hg was the most sensitive to Acinetobacter sp., then Ni, Cd, Cu, and Zn in order.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.139-145
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• 2021

본 연구의 목적은 건식 공정을 통해 폐전지에서 금속을 회수하는 것이다. 특히, 열처리 온도를 변수로 하여 공정 중에 발생되는 액상 및 기상상태의 생성물과 공정 후에 회수되는 고상상태의 생성물에 대하여 정성 및 정량적으로 분석하여 비교하였다. 폐전지의 커버를 제거한 후, NaCl 용액에 존치하여 방전시켰다. 폐전지를 파쇄과정을 통하여 가루형태로 만들어서 산소 분위기의 튜브 전기로에서 폐전지의 용융실험을 수행하였다. 리튬이온 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 고체상태 생성물의 회수율은 80.1 wt%이었고, 주성분은 27.2 wt%의 코발트이었으며 그 외 리튬, 구리, 알루미늄 등이 미량 존재하였다. 니켈-수소 폐전지는 반응온도 850 ℃에서 회수율이 99.2 wt%로 건식공정으로부터 손실되는 금속이 거의 없었으며 약 37.6 wt%의 니켈이 주성분이었다. 그 외, 철을 포함하여 여러 금속을 가지고 있다. 니켈-카드뮴 폐전지는 온도가 증가할수록 카드뮴이 기화되면서 회수율이 65.4 wt%까지 낮아진다. 반응온도 1050 ℃에서 회수된 고체상태의 주 금속성분은 41 wt%의 니켈과 12.9 wt%의 카드뮴이었다. 또한 니켈-카드뮴 폐전지는 다른 이차 폐전지로부터 검출되지 않은 벤젠과 톨루엔 성분이 기체상태의 생성물에서 검출되었다. 본 연구 결과는 폐 이차전지의 건식 리사이클링 공정 연구에 기초 자료로서 활용 가능하다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제12권4호
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• pp.72-77
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• 2007

중금속으로 인한 토양오염은 인간에게 치명적인 영향을 끼치기 때문에 환경적인 관심사가 된다. 이 연구에서 인산2 수소칼륨$(KH_2PO_4)$은 중금속으로 오염된 토양을 복원하기 위한 소스로 사용하였고 영향인자로서 반응시간, 인산염 용액의 초기농도와 pH, 중금속 종류(납, 카드뮴, 아연), 토양입경을 고려하였다. 중금속은 납 > 아연 > 카드뮴 순으로 제거되었고, 납에서 최대효과를 얻을수 있었다. 납의 제거효율은 95%에서 100%였으며, 반응은 10분동안 신속하게 일어났다. 납의 제거율은 95%에서 100%였고, 반응은 10분 동안 신속하게 일어났다. 납고정화 매커니즘은 인산염의 용해와 매우 낮은 용해도를 갖고 있는 새로운 광물질을 형성한다는 것이다.