• 한국토양비료학회지
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• 제40권4호
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• pp.311-325
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• 2007

오늘날 중금속으로 오염된 토양의 위해도 평가 및 오염토양 복원을 위한 기술의 적용에 있어서 점차 중금속의 생물유효도(bioavailability)가 총함량보다 중요하게 생각되고 있다. 그 결과 많은 연구자들은 토양과 토양수 내의 생물에 유효한 중금속의 함량을 조사함과 더불어 이 유효도에 영향을 미치는 주요 토양환경인자를 연구하고 있다. 따라서 본 총설은 일반적으로 유효도 평가에 이용되는 기존의 여러 방법들을 비교평가하고 중금속 유효도의 중요성을 이에 영향을 미치는 토양 인자와 함께기술하였다. 현재까지 다양한 유효도 측정 방법이 개발되어 많은 연구에 적용되고 있는데, 이에는 화학적 침출 방법 (chemical based extraction)과 이온 선택성 전극 (ion selective electrode, ISE) 및 확산구배막(diffusive gradient in the thin film, DGT)을 이용한 중금속 화학종 분리방법 등을 들 수 있다. 그러나 이와 같이 개발된 다양한 기술이 유효도 측정에 있어서 괄목할 만한 성과를 내고 있음에도 아직 국제적으로 인증되고 있는 기술이 있는 것은 아니다. 게다가 토양 중 중금속의 유효도는 토양의 종류 및 특성 그리고 측정 대상인 중금속의 종류에 따라 매우 다양한 양상을 보여준다. 토양 중 중금속의 유효도 변화는 주로 토양과 토양수 사이에서 일어나는 이온교환 반응을 통한 중금속 흡착(adsorption)과 탈착(desorption)에 의하여 일어나며 이 반응은 토양 pH, 유기물, 토양수 중 유기탄소(dissolved organic carbon, DOC), 유기산(low-molecular weight organic acids, LMWOAs) 및 주요 양이온과 같은 토양환경인자의 변화에 영향을 받는다. 예를들어 토양 pH의 증가는 탈수소화(deprotonation) 작용을 통해서 토양표면의 중금속 흡착능력을 높여 결과적으로 유효도를 감소시킨다. 토양중 유기물은 중금속 유효도를 감소시킴과 동시에 유기탄소 및 유기산의 원천으로서 유효도를 증가시키기도 한다. 즉, 유기물은 주로 음으로 하전된 표면을 가지고 있어 중금속을 고상으로 흡착시켜 유효도를 감소시킨다. 반면에 유기물에서 녹아 나온 토양수중 유기탄소 및 유기산은 강한 킬레이트(chelate)로서 토양표면으로부터 중금속을 떨어져 나오게 하여 유효한 중금속 함량을 높여준다. 이와 같은 중금속 이온과 토양인자 사이의 상호반응은 토양의 종류 및 중금속의 종류에 따라 매우 다양하다.

• 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.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제20권2호
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• pp.22-31
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• 2015

In the present study, surface of laccase producing Ceriporia lacerata was modified using 4-bromobutyryl chloride and polyethylenimine. The modified biomass was freeze dried and utilized as a biosorbent for the removal of Ni(II) from aqueous solution. The physicochemical properties of the biosorbent were analyzed using scanning electron microscopy and Fourier transform infrared spectroscopy. Batch experiments were carried out as a function of contact time (0-60 min), pH (2 to 8), adsorbent dosage (25-150 mg), and initial Ni(II) concentration (25-125 mg/L). The results indicate that surface modified biosorbent effectively adsorbed (9.5 mg/0.1 g biomass) Ni(II) present in the solution. The equilibrium adsorption data were modeled with different kinetic and isotherm models. The Ni(II) adsorption followed pseudo-first-order kinetics (R² = 0.998) and Langmuir isotherm (R² = 0.994) model. Hydroxyl and carbonyl functional groups present in biomass play a major role in the adsorption of Ni(II). The adsorbed Ni(II) from the biosorbent was successfully desorbed (85%) by 1M HCl. The results of the study indicate that the surface modified C. lacerate biomass could be used for the treatment of Ni(II) contaminated ground waters.

• 분석과학
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• 제19권4호
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• pp.285-289
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• 2006

본 연구에서는 산 표면 처리한 입상 활성탄(GAC)과 활성 탄소섬유(ACF)에 의한 $Pb^{2+}$와 $Ni^{2+}$ 이온의 흡착 특성을 고찰하였다. 산 표면 처리용액으로는 1.0 M 질산 용액을 사용하였다. GAC와 ACF의 표면특성분석은 pH, 등전점(pHpzc), 그리고 원소분석기를 사용하였으며, 비표면적과 기공구조는 77K에서 $N_2$ 등온흡착 방법으로 측정하였다. 본 실험결과 GAC 와 ACF를 산으로 표면 처리한 경우 산소를 포함한 작용기가 증가하였다. 이처럼 산 표면 처리에 의해 증가된 표면 작용기에 따른 GAC 및 ACF의 기공이 막힘에도 불구하고, acidic-ACF > untreated-ACF > acdic-GAC > untreated-GAC 순으로 중금속 흡착능이 증가하였다.

• KSBB Journal
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• 제8권4호
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• pp.336-340
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• 1993

생물고분자 생산을 위하여 오니에서 slime을 생산하는 Zoogloea ramigera 115를 선택하였다. 추출한 생물고분자는 카드뮴, 아연 같은 금속에 대해서 높은 흡착성능을 나타냈다. 특히 발효조 broth는 높은 흡착성능을 나타냄으로써 부가적인 분리공정없이 생물흡착제로서 사용 가능할 것이다. 생물고분자는 calcium alginate bead 형태로 고정화되어 유가금속 회수를 위하여 충전층 반응기에 사용되었다. 생물흡착제는 구리, 카드뮴, 망간, 아연에 대하여 80% 또는 그이상의 높은 제거율을 나타냈으며 흡착-탈착-재흡착 실험에서 높은 안정성을 나타냈다. 고정화된 생물고분자 시스템은 이온교환수지와 같은 다른 중금속 제거 시스템과 경쟁력 및 잠재적인 산업상 응용 가능성을 보였다.

• 청정기술
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• 제26권4호
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• pp.263-269
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• 2020

정수슬러지를 이용하여 제올라이트(zeolite)를 수열합성하고, 제올라이트의 결정화에 대한 반응온도, 반응시간, Na2O/SiO2 몰비의 영향을 살펴보았다. 제조한 제올라이트의 결정구조, 물성 및 열적 특성은 각각 X-선 회절분석, FTIR, BET 질소흡착 및 TGA로 분석하였다. 제올라이트의 흡착성능을 조사하기 위해 암모니아성 질소, 중금속이온 및 TOC 제거효율을 측정하였다. 정수슬러지의 주성분은 Al2O3와 SiO2로서 각각 28.79%와 27.06%을 나타내었으며, 제올라이트 합성을 위한 실리카 및 알루미나 원료는 정수슬러지 이외에 어떠한 화학원료도 추가로 첨가하지 않고 합성을 진행하였다. 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트는 A형 제올라이트의 구조를 나타내었으며, 반응기질의 조성을 2.1Na2O-Al2O3-1.6SiO2-65H2O으로 하고, 반응온도 90 ℃, 반응시간 5시간, Na2O/SiO2 몰비가 1.3인 경우에 가장 높은 결정성을 나타내었다. 합성 제올라이트의 비표면적은 55 ㎡ g-1로서 상업용 제올라이트 A 보다 높게 나타났다. 합성 제올라이트의 암모니아성 질소(NH4+) 제거율은 3시간 반응한 경우 68%를 나타내었으며, 제올라이트의 Pb2+ 및 Cd2+ 이온에 대한 흡착실험 결과 제거율은 각각 99.1% 및 99.3%를 나타내었다. 이는 제올라이트의 격자 내에 존재하는 Na+ 이온과 Pb2+ 및 Cd2+ 이온 간의 원활한 이온교환이 이루어졌음을 나타낸다. 300 ppm 부식산 용액에 제올라이트의 첨가량을 변화시켜 3시간 동안 흡착실험을 수행한 결과 제올라이트 5 g을 첨가한 경우 TOC 제거율이 83%로서 가장 높게 나타났다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.521-528
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• 2017

폐 LCD 패널유리의 재활용방안을 찾고자, 폐 LCD 패널유리를 원료로 사용하여 수열반응에 의해 이온교환성능을 갖는 제올라이트 합성공정을 조사하였다. 폐 LCD 패널유리는 이온교환성능을 갖는 제올라이트의 제조 원료로 사용될 수 있음을 보여주었다. 이온교환능력을 갖는 제올라이트의 제조를 위한 조건은 폐 LCD 패널유리의 Al성분에 대한 Si성분의 몰비 2.0~2.8, 수열반응온도 $100^{\circ}C$, 수열반응시간 12 h이다. 상기조건에서 Al성분에 대한 Si성분의 몰비(Si/Al mole ratio)를 2.0으로 하는 경우 A형 제올라이트가 합성되며, 몰비를 2.8의 조건으로 유지하는 경우 P형 제올라이트의 생성된다. 폐 LCD 패널유리를 이용하여 제조된 A형 제올라이트는 양호한 이온교환능력 및 중금속 흡착능력을 보여 주었으며, 결정상이 큐빅상으로 안정적으로 성장할수록 이온 교환능력은 우수하다.

• Composites Research
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• 제32권6호
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• pp.335-341
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• 2019

본 연구는 전자선 조사를 이용하여 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 부직포에 아크릴산(acrylic acid, AAc)을 그라프트 한 후 납 이온에 대한 흡착성능을 평가하였다. 다양한 조건에서 그라프트를 실시하여 조사량 100 kGy, 단량체 농도 60%에서 약 50%의 그라프트율을 갖는 아크릴산이 그라프트 된 폴리프로필렌(PP-g-AAc) 부직포를 제조하였다. 제조된 PP-g-AAc 부직포의 물리/화학적 특성을 SEM, ATRIR, 열분석, 인장강도 등의 분석을 통해 평가하였다. SEM으로 확인한 PP와 PP-g-AAc 부직포의 형태에는 큰 변화가 없었으며, ATR-FTIR 결과로부터 PP 부직포에 AAc가 도입되었다고 판단하였다. PP-g-AAc 부직포는 PP 부직포와 비교하여 인장강도는 증가하고 인장변형률은 감소하였다. 하지만 그 변화의 값이 크지 않아 물리적 특성에 큰 영향력은 없을 것이라 판단된다. 다양한 이온들에 대한 PP-g-AAc 부직포의 흡착특성을 평가한 결과 납에 대해 선택적 흡착 거동을 보였다. 결론적으로, 본 연구에서 제조된 PP-g-AAc는 납 이온 흡착을 위한 흡착제로서 응용이 기대된다.

• Advances in environmental research
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• 제9권1호
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• pp.65-84
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• 2020

The potential use of Sargassum boveanum algae for the removal of uranium from aqueous solution has been studied by varying three independent parameters (pH, initial uranium ion concentration, S. boveanum dosage) using a central composite design (CCD) under response surface methodology (RSM). Batch mode experiments were performed in 20 experimental runs to determine the maximum metal adsorption capacity. In CCD design, the quantitative relationship between different levels of these parameters and heavy metal uptake (q) were used to work out the optimized levels of these parameters. The analysis of variance (ANOVA) of the proposed quadratic model revealed that this model was highly significant (R² = 0.9940). The best set required 2.81 as initial pH(on the base of design of experiments method), 1.01 g/L S. boveanum and 418.92 mg/L uranium ion concentration within 180 min of contact time to show an optimum uranium uptake of 255 mg/g biomass. The biosorption process was also evaluated by Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin-Radushkevich isotherm models represented that the experimental data fitted to the Langmuir isotherm model of a suitable degree and showed the maximum uptake capacity of 500 mg/g. FTIR and scanning electron microscopy were used to characterize the biosorbent and implied that the functional groups (carboxyl, sulfate, carbonyl and amine) were responsible for the biosorption of uranium from aqueous solution. In conclusion, the present study showed that S. boveanum could be a promising biosorbent for the removal of uranium pollutants from aqueous solutions.

• Nano
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• 제13권12호
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• pp.1850140.1-1850140.9
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• 2018

An electrochemical sensor ($Cu^{2+}$-IIPs/GCE) was developed for detection of $Cu^{2+}$ in water. $Cu^{2+}$-IIPs/GCE was prepared by dispersing $Cu^{2+}$ imprinted polymers ($Cu^{2+}$-IIPs) on a preprocessed glassy carbon electrode. $Cu^{2+}$-IIPs were synthesized on the surface of modified carbon spheres by ion imprinting technology. The electrochemical performance of $Cu^{2+}$-IIPs/GCE was evaluated by differential pulse voltammetry method. The response of $Cu^{2+}$-IIPs/GCE to $Cu^{2+}$ was linear in $1.0{\times}10^{-5}mol/L$ to $1.0{\times}10^{-3}mol/L$. The detection limit was $5.99{\times}10^{-6}mol/L$ (S=N = 3). The current response value of $Cu^{2+}$-IIPs/GCE was 2.14 times that of the nonimprinted electrode. These results suggest that $Cu^{2+}$-IIPs/GCE can detect the concentration of $Cu^{2+}$ in water, providing a new way for heavy metal ions adsorption and testing.