본 연구는 천연 zeolite를 파쇄하여 일정크기의 입제를 생산하는 과정에서 부산물로 생산되는 다량의 미분을 이용하여 양이온치환용량이 높은 입상의 흡착제를 개발할 목적으로 수행하였다. 천연 zeolite를 알카리 용액의 열수합성법을 활용하여 Na-P zeolite로 전환시켰다. 반응시간별 합성과정 중 광물학적 특성 변화를 X-선회절, 주사전자현미경, 화학조성 및 CEC의 변화를 통하여 구명하였다. 주상 Na-P zeolite의 입단은 천연 zeolite-숯혼합물을 약 3 mm 두께로 압축성형한 후 열처리하였으며, 연속적인 3 M NaOH 처리로 천연 zeolite의 주요구성광물인 climoptile, moderite, 장석 등의 광물이 파괴되고 새로이 구형의 Na-P zeolite가 24시간 처리에서 관찰되었다. 반응시간이 증가함에 따라 잔류용액 중 Si/AI비는 감소하였으며, 입단 크기의 증가에도 불구하고 Na-P zeolite의 CEC는 출발물질로 사용된 미분의 천연 zeolite에 비하여 2배 이상 증가하였다.
The physico-chemical properties and characteristics after thermal treatment of natural zeolite from Kampo area were studied. The physico-chemical properties of natural zeolite were studied by investigating chemical composition, x-ray diffraction pattern(XRD), scanning electronic microscope(SEM), infrared spec-tra(IR), thermal analysis(TA), and cation exchange capacity(C.E.C.), and the characteristics of natural zeo-lite after thermal treatment from $400^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ were compared with the natural zeolite. This study showed that clinoptilolite was the predominant costituent in natural zeolite, and the natural zeolite contained a little amount of quartz and feldspar as impurities. Zeolite mineral was seen to develop slowly by the natural alternation of volcanic ash considering the almost amorphous crystal structure. The more temperature of ther-mal treatment increased, the more adsorption capacity decreased, considering the fact that the hydroxy peak diminished on infrared spectra, and that cation exchange capacity also decreased distinctly.
한국산(韓國産) 천연(天然) zeolite에 양이온 계면활성제(界面活性劑)인 TMA(Tetrametyl ammonium)를 흡착시킨 TMA-zeolite complex로 수용액 중의 휘발성 유기화합물인 benzene을 흡착시켜 제거하는 실험을 행하였다. 천연 zeolite의 CEC는 95.9 cmol/kg이었고, X-선 회절분석과 IR분석 결과 clinoptilolite와 mordenite가 주성분이었다. TMA는 zeolite표면에 CEC의 약 8% 정도가 신속히 흡착되었으며 이와 같이 TMA를 흡착한 TMA-zeolite complex에 의하여 수용액중의 benzene이 효과적으로 제거(除去)되었다.
In order to improve organic vapor separation efficiency of polydimethylsiloxane (PDMS) membrane, various zeolites (zeolite 4A, zeolite 13X and natural zeolite) were introduced into a thin PDMS film. The measurements of permeability and selectivity of zeolite-filled PDMS membranes were carried out with a CO$_2$gas and a CO$_2$gas/acetic acid vapor mixture, respectively. The CO$_2$permeability of zeolite-filled membranes decreased with increasing zeolite content and then recovered up to 30 wt% content. The effect of zeolite type on the improvement of CO$_2$permeability was found to be in the order of zeolite 13X > natural zeolite > 4A. The CO$_2$selectivity of zeolite-filled membranes was enhanced up to 9 times compared with the selectivity of a pure (unfilled) PDMS membrane. The effect of zeolite type on the improvement of CO$_2$selectivity was found to be in the order of natural zeolite > zeolite 13X > zeolite 4A.
The purpose of this study is to remove the ammonia by using the ion exchange effect of natural zeolite (clinoptilolite in this system) and artificial zeolite and remove the organic material by using the Absorbent Biofilter. On the removal of ammonia, natural zeolite is the more effective than artificial zeolite But on the simultaneous removal of ammonia and phosphorus, artificial zeolite is the more effective than natural zeolite.
The ammonium ion exchange characteristics of natural zeolite were investigated to remove ${NH_4}^+-N$. The effect of water temperature, particle size and competitive cation on the exchange capacity was examined. Ammonium ion exchange capacity tended to decrease when the temperature increased from $25^{\circ}C$ to $40^{\circ}C$. Exchange capacity was increased according to the particle size of natural zeolite comes to be small. Batch isotherm experiments were conducted for measuring ammonium ion exchange capacity. The ion exchange capacity was well described either by the Langmuir isotherm model or by the Freundlich isotherm model. The ammonium ion exchange capacity ($q_m$) of zeolite carrier can be calculated $11.744mg-{NH_4}^+/g$-carrier. The ion exchange capacity of manufactured zeolite carrier was showed a similar tendency as ion exchange capacity of powder-sized natural zeolite. Therefore, zeolite carrier can be used for increasing of nitrogen removal efficiency in the wastewater treatment plants.
A study on the synthesis of zeolite from coal fly ash from power plant was carried out to reduce environmental problems and reuse industrial waste. The synthesized zeolite was proved to be Zeolite 4A type by means of the XRD and SEM analysis, and then the synthesized zeolite was used as an absorbent to remove the $NH_4^+$ ions in the wastewater and water. In the ion exchange of single $NH_4^+$ ions by the natural zeolite and the synthesized zeolite, the ion exchange reached equilibrium within 10 min. and 1hr, respectively. The amount of ion exchanged $NH_4^+$ to the unit weight of natural zeolite and zeolite 4A were 1.09 and 3.54 meq/g respectively, and the amount of $NH_4$ ion exchanged by the synthesized zeolite was higher than by the natural zeolite. The ion exchange kinetics fitted very well to the Feundlich and Langmuir isotherm. The effects of coexisting cations on the ion-exchange properties of zeolites were studied in order to apply them to water treatment. In the bisolute-system of the $NH_4^+-K^+$ and $NH_4^+-Na^+$ systems, the ion exchange capacity was smaller than the single $NH_4^+$ ion system. The effects of coexisting cations on the ion exchange system by the natural zeolite and the synthesized zeolite were found to be $K^+>Na^+$ and $Na^+>K^+>>Mg^{2+}>Ca^{2+}$, respectively.
To develop a Mg-Zeolite for simultaneous recovery of the N and the P from sewage water, the natural zeolite was treated with 20% $MgCl_2$ solution by changing the pH the temperature and the treating time of the solution. And the contents of Ca Fe Na K Mg of Mg-Zeolite were analyzed by ICP. The optimum treatment condition for Mg-Zeolite was induced to pH 7.0 $50^{\circ}C$ in 20% $MgCl_2$ solution and for 80min treatment. And the Na and the K ions in natural zeolite are significant factors for Mg exchange in the zeolite.
Concrete is one of the most widely used construction materials in the world. Producing economical and durable concrete is possible by employing pozzolanic materials. The aim of this study is to underline the possibility of the utilization of natural zeolite in producing concrete and investigate its effects basically on the strength and durability of concrete. In the production of concrete mixes, Portland cement was replaced by the natural zeolite at ratios of 0%, 10%, 15%, and 20% by weight. Concretes were produced with total binder contents of $300kg/m^3$ and $400kg/m^3$, but with a constant water to cement ratio of 0.60. In addition to compressive and flexural strength measurements, freeze-thaw and high temperature resistance measurements, rapid chloride permeability, and capillary water absorption tests were performed on the concrete mixes. Compared to the rest mixes, concrete mixes containing 10% zeolite yielded in with the highest compressive and flexural strengths. The rapid chloride permeability and the capillary measurements were decreased as the natural zeolite replacement was increased. Freeze-thaw resistance also improved significantly as the replacement ratio of zeolite was increased. Under the effect of elevated temperature, natural zeolite incorporated concretes with lower binder content yielded higher compressive strength. However, the compressive strengths of concretes with higher binder content after elevated temperature effect were found to be lower than the reference concrete.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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