Mackinawite (FeS), as a ubiquitous reduced iron mineral, is known as a key controller of redox reactions in anaerobic subsurface environment. The reaction of FeS with redox-sensitive toxic element such as arsenic is substantially affected by pH conditions of the given environments. In this study, the interaction of As(V) with FeS was studied under strict anaerobic conditions with various pH conditions. The pH-dependent arsenic removal tests were conducted under wide ranges of pH conditions and X-ray absorption spectroscopy (XAS) was applied to investigate the reaction mechanisms under pH 5, 7, and 9. The removal efficiency of FeS for As(V) showed the higher removal of As(V) under low pH conditions and its removal efficiency decreased with increasing pH, and no As(V) reduction was observed in 1 g/L FeS solution. However, XAS analysis indicated the reduction of As(V) to As(III) occurred during reaction between FeS and As(V). The reduced form of As(III) was particularly identified as an arsenic sulfide mineral (As2S3) in all pH conditions (pH 5, 7, and 9). As2S3 precipitation was more pronounced in pH 5 where the solubility of FeS is higher than in other pH conditions. The linear combination fitting results of XAS demonstrated that As(V) removal mechanism is concerted processes of As2S3 precipitation and surface complexation of both arsenic species.
With the recent development of ICT, diverse ICT-related fields are being developed and undergoing changes. Numerous researches are being actively conducted on the interactions between users, devices, and computers. Such interaction is now being applied to furniture; interactive furniture are on the rise with which humans can interact with their furniture. This study focused on such interactive furniture and purported to give some pointers to future research on the interaction between users and furniture. This study implemented a user diary on furniture use to analyze user tasks. By using affinity diagram analysis ideation workshop, user tasks were identified and analyzed. The analysis revealed that the future direction for interactive furniture should be automation an complexation. This study is significant in the following two aspects: 1) having suggested future directions for interactive furniture, and 2) serving as foundational data for future research on interactive furniture.
Kim, Jeong-Hwan;Choi, Won-Ho;Kim, Jung-Hwan;Park, Joo-Yang
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.2B
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pp.207-212
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2009
Surfactants were used as representative anionic and non ionic surfactants to investigate the effect of mass transfer on the mineral-catalyzed Fenton-like oxidation of sorbed phenanthrene. Mass transfer of phenanthrene on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phases was generated by surfactant addition. Apparent solubility of phenanthrene was increased as surfactant concentration increasesd. In tests using Tween 80, oxidation of phenanthrene decreased as apparent solubility increased. High apparent solubility was not responsible for oxidation of sorbed phenanthrene in the sand due to the surfactant acted as a scavenger of degradation. In tests with SDS, $H_{2}O_{2}$ decomposition rate in Fenton-like oxidation was decreased by complexation between goethite and SDS. However, in tests using 32 mM of SDS, efficiency of phenanthrene treatment increased compared to the test without SDS addition. Therefore, suitable amount of SDS addition could provide optimum condition for phenanthrene oxidation on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phase, and decrease $H_{2}O_{2}$ decomposition, and as a result, phenanthrene removal efficiency can be improved.
Fast industrial and agricultural expansion result in the production of heavy metal ions (HMIs). These are exceedingly hazardous to both humans and the environment, and the necessity to eliminate them from aqueous systems prompts the development of novel materials. In the present study, a UIO-66 (COOH)2 metal-organic framework (MOF) containing free carboxylic acid groups was post-synthetically modified with L-glutamic acid via the solid-solid reaction route. Pristine and glutamic acid-treated MOF materials were characterized in detail using several physicochemical techniques. Single-ion batch adsorption studies of Pb(II) and Hg(II) ions were carried out using pristine as well as amino acid-modified MOFs. We further examined parameters that influence removal efficiency, such as the initial concentration and contact time. The bare MOF had a higher ion adsorption capacity for Pb(II) (261.87 mg/g) than for Hg(II) ions (10.54 mg/g) at an initial concentration of 150 ppm. In contrast, an increased Hg(II) ion adsorption capacity was observed for the glutamic acid-modified MOF (80.6 mg/g) as compared to the bare MOF. The Hg(II) ion adsorption capacity increased by almost 87% after modification with glutamic acid. Fitting results of isotherm and kinetic data models indicated that the adsorption of Pb(II) on both pristine and glutamic acid-modified MOFs was due to surface complexation of Pb(II) ions with available -COOH groups (pyromellitic acid). Adsorption of Hg(II) on the glutamic acid-modified MOF was attributed to chelation, in which glutamic acid grafted onto the surface of the MOF formed chelates with Hg(II) ions.
In this study, ZIF67/rGO was used to minimize the battery life degradation due to the insulating properties of sulfur and the elution of lithium polysulfide. ZIF67 wrapped in rGO creates more space within the carbon sponge and can hold a large amount of sulfur. The sulfur@ZIF67/rGO composite was synthesized and prepared as a sponge to enhance the sulfur retention capacity. The result showed a high initial capacity, with a value of about 1093 mAh g-1 and a capacity retention rate of 84% after 100 cycles. The high interaction with sulfur through the complexation of cobalt and carbon confirmed that ZIF67/rGO exhibits high performance as a carrier for sulfur, the anode active material of lithium-sulfur batteries, and the high initial capacity and improved capacity retention rate were confirmed.
This work presents experimental data and modelling of the release of Mo from high-burnup spent nuclear fuel (63 MWd/kgU) at two different pH values, 8.4 and 13.2 in air. The release of Mo from SF to the solution is around two orders of magnitude higher at pH = 13.2 than at pH = 8.4. The high Mo release at high pH would indicate that Mo would not be congruently released with uranium and would have an important contribution to the Instant Release Fraction, with a value of 5.3%. Parallel experiments with pure non irradiated Mo(s) and XPS determinations indicated that the faster dissolution at pH = 13.2 could be the consequence of the higher releases from metallic Mo in the fuel through a surface complexation mechanism promoted by the OH- and the oxidation of the metal to Mo(VI) via the formation of intermediate Mo(IV) and Mo(V) species.
Environmental pollution from heavy metal ions (HMIs) is a global concern. Recently, biosorption methods using cellulose sorbents have gained popularity. The objective of this study was to assess the removal efficiency of Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions at low concentration levels (100-700 ppb) from aqueous solutions using three different cellulose fiber-based filter media. Sample A was pure cellulose fiber, Sample B was 10% activated carbon-cellulose fiber, and Sample C was cellulose fiber-glass fiber-30% activated carbon-20% amorphous titanium silicate (ATS). The samples were characterized by several physicochemical techniques. The porosity measurements using N2 sorption isotherms revealed that Samples A and B are nonporous or macroporous materials, whereas the addition of 50% filler materials into the cellulose resulted in a microporous material. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) surface area and pore volume of Sample C were found to be 320.34 m2/g and 0.162 cm3/g, respectively. The single ion batch adsorption experiments reveal that at 700 ppb initial metal ion concentration, Sample A had removal efficiencies of 7.5, 11.5, and 13.7% for Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions, respectively. Sample B effectively eliminated 99.6% of Cu(II) ions compared to Pb(II) (14.2%) and Hg(II) (31.9%) ions. Cu(II) (99.37%) and Pb(II) (96.3%) ions are more efficiently removed by Sample C than Hg(II) (68.2%) ions. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) wild survey spectrum revealed the presence of Cu(II), Pb(II), and Hg(II) ions in HMI-adsorbed filter media. The high-resolution C1s spectra of Samples A and B reveal the presence of -C-OH and -COOH groups on their surface, which are essential for HMIs adsorption via complexation reactions. Additionally, the ATS in Sample C facilitates the adsorption of Pb(II) and Hg(II) ions through ion exchange.
The protonation and the metal ion complexation of 15 to 18 membered diaza crown ether such as 1,12-diaza-3, 4 : 9, 10-dibenzo-5, 8-dioxacyclopentadecane(NtnOenH$_4$), 1,13-diaza-3,4 : 10,11-dibenzo-hydroxy-5,9-dioxacyclohexadecane(NtnOtnH$_4$), 1,13-diaza-3,4 : 10,11-dibenzo-15-hydroxy-5,9-dioxacyclohexadecane(Ntn(OH)OtnH$_4$), 1,15-diaza-3,4 : 12,13-dibenzo-5,8,11-trioxacycloheptadecane (NenOdienH$_4$) and 1,15-diaza-3,4 : 12,13-dibenzo-5,8,11-trioxacyclooctadecane(NtnOdienH$_4$) were studlied by potentiometry and NMR spectroscopy. The protonation constants were used to predict basicity of crown ethers. The sequence of the basicity was NenOdienH$_4$ < Ntn(OH)OtnH$_4$ < NtnOenH$_4$ < NtnOtnH$_4$ < NtnOdienH$_4$. Changes on the basicity were explained in terms of the effects of substituents and the degree of twistness of the macrocyclic ring. The sequence of the complex stabilities were Co(II) < Ni(II) < Cu(II) < Zn(II) for the transition metal complexes and Cd(II) < pb(II) < Hg(II) for the post-transition metal complexes. These changes on the stabilities were dependent on the basicity of the ligand and cavity size of the ring. For the heavy post-transiton metal complexes and Zn(Ⅱ) complex, the former factor was predominent and for the other transition metal complexes, the latter was affected on the stabilities. $^1$H and $^{13}$C-NMR studies for heavy post-transition metal complexes indicated that the nitrogen atom has greater affinity on metal ions than oxygen atom and the planarity of the rings was losed by the complexation with metal ions.
Lee, Seungyeol;Kang, Jung Chun;Park, Minji;Yang, Kyounghee;Jeong, Hoon Young
Journal of the Mineralogical Society of Korea
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v.25
no.4
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pp.185-195
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2012
Due to the high reduction and sorption capacity as well as the large specific surface area, nanosized mackinawite (FeS) is useful in reductively transforming chlorinated organic pollutants and sequestering toxic metals and metalloids. Due to the dynamic nature in its colloid stability, however, nanosized FeS may be washed out with the groundwater flow or result in aquifer clogging via particle aggregation. Thus, these nanoparticles should be modified such as to be built into permeable reactive barriers. This study employed coating methods in efforts to facilitate the installation of permeable reactive barriers of nanosized mackinawite. In applying the methods, nanosized mackinawite was coated on non-treated silica sand (NTS) and chemically treated silica sand (CTS). For both silica sands, the maximum coating of mackinawite occurred around pH 5.4, the condition of which was governed by (1) the solubility of mackinawite and (2) the surface charge of both silica and mackinawite. Under this pH condition, the maximum coating by NTS and CTS were found to be 0.101 mmol FeS/g and 0.043 mmol FeS/g respectively, with such elevated coatings by NTS likely linked with impurities (e.g., iron oxides) on its surface. Arsenite sorption experiments were performed under anoxic conditions using uncoated silica sands and those coated with mackinawite at the optimal pH to compare their reactivity. At pH 7, the relative sorption efficiency between uncoated NTS and coated NTS changed with the initial concentration of arsenite. At the lower initial concentration, uncoated NTS showed the higher sorption efficiency, whereas at the higher concentration, coated NTS exhibited the higher sorption efficiency. This could be attributed to different sorption mechanisms as a function of arsenite concentration: the surface complexation of arsenite with the iron oxide impurity on silica sand at the low concentration and the precipitation as arsenic sulfides by reaction with mackinawite coating at the high concentration. Compared to coated NTS, coated CTS showed the lower arsenite removal at pH 7 due to its relatively lower mackinawite coating. Taken together, our results indicate that NTS is a more effective material than CTS for the coating of nanosized mackinawite.
X-ray absorption spectroscopy (XAS) study was conducted using arsenite-sorbed two-line ferrihydrite to investigate the mechanism of surface interactions between two-line ferrihydrite and As(III) (arsenite) which are ubiquitous in nature. The two-line ferrihydrite used was synthesized in the laboratory and the study was undertaken at pHs 4 and 10 to compare the difference in mechanisms of surface interaction between acidic and alkaline environments. The effect of arsenite-adsorbed concentrations on surface complexation was investigated at each pH condition as well. From the results of XAS analyses, the structural parameters of arsenite in the EXAFS revealed that the coordination number and distanceof As-O were 3.1~3.3 and 1.74~1.79 ${\AA}$, respectively, which indicate that the unit structure of arsenite complex formed on the surface of two-line ferrihydrite is $AsO_3$. The dominant structures of As(III)-Fe complex were examined to be bidentate binuclear comer-sharing ($^2C$) and the mixture of bidentate mononuclear edge sharing ($^2E$) and $^2C$ appeared as well. At pH 4, arsenite complex showed different structures on the surface of two-line ferrihydrite, depending on the adsorbed concentrations. At pH 10, on the contrary, the surface structures of arsenite complexes were interpreted to be almost identical, irrespective of the adsorbed concentrations of arsenite. Consequently, this microscopic XAS results support the results of macroscopic adsorption experiments in which the surface interaction between arsenite and two-line ferrihydrite is significantly influenced by pH conditions as well as arsenite concentrations.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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