• 광물과 암석
• /
• 제36권1호
• /
• pp.33-40
• /
• 2023

토도로카이트(todorokite)는 MnO6 팔면체가 모서리를 공유하는 터널구조에 Mg²⁺가 포함된 망간산화광물로, 이의 Cs 흡착 및 고정물질로의 적합성과 효율성을 알아보기 위해 합성된 토도로카이트에 Cs을 이온교환시킨 후 고온 처리 및 용출 실험을 통해 Cs의 용출양을 측정하였다. 본 연구에 사용된 토도로카이트는 Na-버네사이트(birnessite)를 Mg-부저라이트(buserite)상태로 조성 후 이를 전구물질로 이용하여 합성하였다. Cs을 이온교환시킨 토도로카이트를 고온 처리한 결과, 온도가 증가함에 따라 버네사이트, 하우스마나이트(hausmannite)로 광물상의 변화가 나타났다. Cs이 이온교환된 토도로카이트는 증류수와 1 M NaCl 용액과 반응 시간을 달리하여 용출량을 측정하였는데 용출량 변화는 온도구간에 따른 광물상 변화, 반응시간, 반응 용액의 종류에 따라 상이한 용출량을 보였다. 전반적으로 1 M NaCl과 반응한 시료에서 Na와의 이온교환 반응에 의하여 용출이 더 컸으나 어느정도 Cs의 고정 효과가 있는 것으로 나타났다. 처리 온도가 높을수록 Cs의 용출량은 증가하다 다시 감소하였는데 이는 각 온도에서 형성된 광물상과 밀접한 관련이 있으며 버네사이트가 형성되면서 용출량은 증가하나 버네사이트가 감소함에 따라 용출량은 다시 감소하고 고온에서 하우스마나이트로 상변화되면서 Cs의 용출량은 급격히 줄어들었다. 이러한 연구 결과는 Cs을 이온교환시킨 토도로카이트의 고온 처리를 통하여 Cs을 효과적으로 고정하고, 확산을 막는 물질로 활용할 수 있음을 보여준다.

• Environmental Engineering Research
• /
• 제25권1호
• /
• pp.88-95
• /
• 2020

An investigation of rare metals recovery from LiNi_xCo_yMn_zO₂ cathode material of the end-of-life lithium-ion batteries is presented. To determine the influence of reductant on the leach process, the cathode material (containing Li 7.6%, Co 20.4%, Mn 19.4%, and Ni 19.3%) was leached in H₂SO₄ solutions either with or without H₂O₂. The optimal process parameters with respect to acid concentration, addition dosage of H₂O₂, temperature, and the leaching time were found to be 2.0 M H₂SO₄, 4 vol.% H₂O₂, 70℃, and 150 min, respectively. The yield of metal values in the leach liquor was > 99%. The leach liquor was subsequently treated by precipitation techniques to recover nickel as Ni(C₄H₇N₂O₂)₂ and lithium as Li₂CO₃ with stoichiometric ratios of 2:1 and 1.2:1 of dimethylglyoxime:Ni and Na₂CO₃:Li, respectively. Cobalt was recovered by solvent extraction following a 3-stage process using Na-Cyanex 272 at pH_eq ~5.0 with an organic-to-aqueous phase ratio (O/A) of 2/3. The loaded organic phase was stripped with 2.0 M H₂SO₄ at an O/A ratio of 8/1 to yield a solution of 114 g/L CoSO₄; finally recovered CoSO₄.xH₂O by crystallization. The process economics were analyzed and found to be viable with a margin of $476 per ton of the cathode material.

• KSBB Journal
• /
• 제20권4호
• /
• pp.317-322
• /
• 2005

섬유성 기질을 물 가수분해하여 생긴 당을 최대한 회수하는 여러 회수방법을 조사하였다. 사용한 전처리 조건은 반응온도가 $170\~180^{\circ}C$, 반응시간이 1시간이었다. 반응 온도가 170에서 $180^{\circ}C$로 증가함에 따라 xylan의 용해율은 증가하지만 $180^{\circ}C$ 이상에서는 상당양의 당이 분해됨을 알 수 있었다. 가수분해 결과로부터 남은 고체기질과 당화액에서 얻은 당의 물질수지를 조사하였는데 glucan의 경우는 비교적 잘 맞으나, 헤미셀룰로오스는 처리되지 않은 기질에 포함된 초기양과 비교할 때 상당한 차이가 났다. 그래서 여러가지 회수방법을 고안하여 당의 물질수지를 조사한 결과 회수기간동안 열을 가하거나 초음파를 조사하는 방법과 같은 물리적인 자극을 주면 액상에서 헤미셀룰로오스 회수율이 증가되는 것이 확인되었다. 이런 사실로부터 당 회수시 기질이 크고 전처리 후 침출용매를 많이 사용할 수 없는 상업적인 공정의 경우 상당양의 올리고당이 고체기공내 갇혀 액상으로 회수되지 못할 것으로 생각된다.

• 한국습지학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.471-478
• /
• 2012

본 연구의 목적은 폐기물에서 발생되는 소각재 용융슬래그의 여과재 활용가능성을 검증하는데 있다. 이를 위하여 소각재 용융슬래그의 여과재 기능을 수행할 수 있는지 안전성 검토를 수행하고, 일반적인 여과재로 사용되는 주문진 표준사를 대조군으로 하여 실제 여과실험을 수행함으로서 그 여과능을 분석하였다. 연구결과에 따르면 용융슬래그 여과재는 중금속 용출율이 지정폐기물 허용기준 내로 사용이 가능한 수준이며, 여과 실험 결과 SS와 COD의 경우 표준여과사와 유사한 수준의 여과능을 나타내었으며, T-N, T-P의 경우는 표준여과사 보다 소각용융슬래그가 T-N은 26.96%, T-P는 6.55% 더 높은 처리율을 보였다. 또한, 소각용융슬래그의 입경에 따른 제거율 비교를 수행한 결과 No.40#(0.43mm)와 혼입경의 경우 표준여과사와 동등 또는 그 이상의 여과능을 보였다. 따라서, 용융슬래그를 여과사로 활용할 경우 주문진 표준사에 비하여 자원절약과 자원재활용의 효과를 가져 올 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반신소재학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.29-39
• /
• 2022

본 연구에서는 용탈 저감 효과가 있는 합성폴리머 실리카졸의 그라우트 성능을 평가하고, 기존 물유리계 SGR 주입재와 비교한 내용을 다루었다. 강도 및 내구성에 대한 실내실험 결과 합성폴리머 실리카졸는 물유리계 주입재 대비 2배 이상 높은 일축압축강도, 수축률 및 투수성에서 현저히 낮은 값을 보여주었고, pH는 먹는 물 수질기준인 8.5 이하였다. 용탈시험결과 합성폴리머 실리카졸의 Na₂O 용출량은 물유리계 주입재 대비 3~4배 작게 측정되었다. 이러한 결과로 보아 합성폴리머 실리카졸은 기존 물유리계 주입재보다 더 우수한 내구성 및 차수성을 가지는 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제14권2호
• /
• pp.10-18
• /
• 2005

화력발전소의 배연탈황공정에서 발생된 탈황석고의 용도확대 및 천연 무수석고의 대체 가능성을 조사하기 위하여 탈황석고로부터 건식 열처리법에 의한 무수석고의 제조특성 및 탈황 무수석고에 대하여 시멘트 및 콘크리트 2차 제품으로의 적용 특성을 조사하였다. 탈황석고로부터 Ⅱ형 무수석고의 상전이는 700$^{\circ}C$ 부근에서 완전히 종료되었고, 이러한 Ⅱ형 무수석고의 상전이 과정에서 입자크기의 변화 등을 확인할 수 있었다. 천연 무수석고와 탈황 이수석고로부터 제조된 무수석고는 화학성분 조성, 입자크기, 열적특성 등의 물성이 유사하였다. 무수석고를 시멘트나 콘크리트 2차 제품에 적용시킬 때 부식문제를 발생시킬 수 있는 황산기(SO$_4^{2-}$)의 용출실험 결과, 700$^{\circ}C$에서 1시간 열처리로 제조된 탈황 무수석고는 천연 무수석고에 비하여 황산기의 용출량이 약 50 wt.% 감소됨을 확인할 수 있었고, 소석회(Ca(OH)$_2$) 3 wt.%의 첨가에 의해 황산기의 용출량이 천연 무수석고에 비하여 약 70 wt.% 감소시킬 수 있었다. 탈황 무수석고를 시멘트 및 콘크리트 2차 제품에 적용시킨 결과, 압축강도 등의 물성이 천연무수석고에 비하여 동등 또는 우수함을 확인할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제38권11호
• /
• pp.603-610
• /
• 2016

본 연구에서는 폐 알칼리망간전지 분말(spent alkaline manganese battery powder, SABP <8 mesh)의 산 침출액으로부터 분리한 망간이온을 이용하여 산화-중합반응 촉매인 버네사이트를 제조하였고, 1-naphthol (1-NP)을 대상으로 페놀계 화합물의 제거 반응성을 조사하였다. 망간산화물의 결정상과 반응성은 순수 망간시약($MnSO_4$, $MnCl_2$)을 사용하여 합성한 망간산화물(manganese oxide, MOs) 및 기존의 McKenzie 합성방법에 의한 Acid birnessite (A-Bir)의 결과와도 비교 평가하였다. SABP에 존재하는 망간과 아연이온은 과산화수소 존재 하에서의 황산 침출($1.0M\;H_2SO_4+10.5%\;H_2O_2$, solid/liquid (S/L)비=1/10 g/mL, $60^{\circ}C$)을 통해 각각 약 96%와 98% 회수하였다. 산 침출액으로부터 망간이온은 수산화물(NaOH) 침전을 통해 pH 8과 pH>13 조건에서 각각 69.0%와 94.3% 분리하였다. 1-NP 제거능을 토대로 SABP 산 침출액으로부터 알칼리(NaOH) 수열합성법에 의한 망간산화물의 제조를 위한 적정 OH/Mn 혼합비(M/M)는 6.0이었고, XRD 분석을 통해 버네사이트(${\delta}-MnO_2$) 결정상을 가짐을 확인하였다. pH 8 (${Mn^{2+}}_{(aq)}$)과 pH>13 ($Mn(OH)_{2(s)}$)에서 회수한 망간을 사용하여 얻은 망간산화물의 1-NP 제거 반응속도(k, at pH 6)는 각각 0.112, $0106min^{-1}$으로서 $MnSO_4$ 시약을 사용하여 얻은 망간산화물의 결과($0.117min^{-1}$)와 유사하였다. 이상의 연구를 통해 폐 알칼리망간전지 분말로부터 얻은 버네사이트는 미량 유해물질 제거를 위한 산화-중합 반응 촉매로 활용 가능함을 알 수 있었으며, 버네사이트 제조를 위한 폐 알칼리망간전지의 재활용 흐름도를 제시하였다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제28권3호
• /
• pp.329-336
• /
• 2006

제철부산물은 슬래그, 슬러지 및 분진 등의 다양한 부산물을 함유하며 이중 제강분진은 중금속 함량이 높아 지정폐기물로 버려지고 있다. 그러나 제강분진의 경우 Fe(0), Fe(II) 함량이 60% 이상으로 이의 활용에 대한 많은 연구가 있어왔다. 이중 최근에 제안되는 것이 제강분진을 이용한 독성 물질 함유 침출수의 처리이다. 이는 투수성 반응벽을 매립장 바닥차수재에 적용한 개념으로 침출수와 제강분진을 반응시켜 침출수의 TCE, PCE, 다이옥신 및 $Cr^{6+}$ 등의 독성물질을 환원, 무독화 시키고자 하는 것이다. 이를 위해 제강분진의 원소용출 특성규명이 선결되어야 하며 특히 제강분진의 장기적이고 다양한 환경에서의 용출특성을 알아보고자 다양한 용출방법을 택하였다. 즉, 가용용출시험, pH 고정 시험 및 연속주상시험 등을 이용하여 제강분진의 중금속 용출특성을 밝히고자 하였다. 중금속 항목 중 Cr과 Zn가 특정 pH 환경에서 우려수준 이상으로 용출되었으나 다른 원소들의 경우 위해성을 나타내는 농도 이하로 용출된다. 이중 Zn의 경우 제강분진 침출수의 pH가 12내외인 점을 고려할 경우 용출 가능성은 매우 낮을 것으로 판단된다. 그러나 Cr의 경우 반대로 알칼리 환경에서 더 용출된다. 따라서 제강분진 재활용에 앞서 Cr 용출을 제어할 수 있는 방법이 선행되어야 할 것이다. 주상시험에서 Cr 농도는 시간이 경과하면서 빠르게 감소하는 것이 관찰되었으며 이는 입자표면에 주로 분포한 Cr이 용출되거나 환원철과 반응하여 $Cr(OH)_3$ 등으로 공침, 제거되는 두 가지 가능성을 시사한다. Cr과 다른 중금속들의 용출제어 방법의 선행이 가능하다는 전제에서 중금속 농도가 매우 높은 폐수나 침출수에 제강분진을 제한적으로 적용이 가능하다고 판단된다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제7권4호
• /
• pp.25-34
• /
• 2006

차수 및 지반보강용 주입재의 주류를 이루고 있는 보통포틀랜드시멘트와 규산나트륨(3호)는 겔화 반응 후에 규산나트륨(3호)에 포함 되어있는 산화나트륨이 시멘트수화 경화물과 반응하지 않은 미반응 규산과 함께 수중에 용탈되며, 내구성이 결여되는 주입재로 인식되고 있다. 본 연구에서는 시멘트 수화 지연제가 규산나트륨-시멘트 겔의 일축압축강도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 전자현미경촬영, X-선회절분석, 핵자기공명스펙트럼, 일축압축강도시험 등을 실시하였다. 시멘트 수화지연제인 소디움트리포리포스페이트가 포함된 규산나트륨(3호)-시멘트 그라우트의 초기강도가 고강도임을 확인하였다.

• 폴리머
• /
• 제38권4호
• /
• pp.449-456
• /
• 2014

Ternary blends of poly(L-lactic acid) (PLLA), poly(${\varepsilon}$-caprolactone) (PCL) and polyethylene oxide (PEO) were produced with different concentrations of components via melt blending. By leaching the PEO from the samples by water, porous materials were obtained with potential application for bio scaffolds. Sample porosity was evaluated by calculating the ratio of porous scaffold density (${\rho}^*$) to the non-porous material density (${\rho}_s$). Highest porosity (51.42%) was related to the samples containing 50 wt%. of PEO. Scanning electron microscopy (SEM) studies showed the best porosity resulted by decreasing PLLA/PCL ratio at constant concentration of PEO. Crystallization behavior of the ternary blend samples was studied using differential scanning calorimetry (DSC). Results revealed that the crystallinity of PLLA was improved by addition of PEO and PCL to the samples. The porosity plays a key role in governing the compression properties. Mechanical properties are presented by Gibson-Ashby model.