• 대한환경공학회지
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• 제38권10호
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• pp.543-550
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• 2016

비닐벤질클로라이드(VBC)를 PP부직포에 광그라프트 중합시키고 에칠렌디아민을 이용한 아민반응을 통해 음이온 교환기능기를 갖는 아민형 PP-g-VBC-EDA 흡착제를 제조하고, 회분식 흡착실험을 통해 음이온 영양염에 대한 흡착특성을 평가하였다. 흡착평형은 랭뮤어 흡착등온식과 잘 일치하였으며, 그로부터 계산한 단일층 최대흡착량은 $NO_3-N$이 59.9 mg/g, $PO_4-P$가 111.4 mg/g이었다. 흡착에너지는 8 kJ/mol 이상으로 이온교환이 주된 흡착메커니즘임을 나타내었다. 흡착속도는 이차흡착 속도모델식과 일치하였으며 9.8-36.7 kJ/mol의 흡착활성화에너지를 나타내어 화학적 흡착과정에 의해 지배되었음을 시사하였다. 흡착에 대한 열역학 함수 ${\Delta}G^o$, ${\Delta}H^o$와 ${\Delta}S^o$는 음이온 영양염에 대한 PP-g-VBC-EDA의 흡착이 자발적이고 발열적으로 일어남을 나타내었다. PP-g-VBC-EDA 흡착제는 0.1 N HCl 용액을 이용한 세척과정을 통해 재생할 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.303-309
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• 2017

본 연구에서는 제강슬래그와 활성탄의 수중의 인 제거 효율을 비교하였다. 제강슬래그는 0.5~2.0 g/200 mL, 활성탄은 3.0~6.0 g/200 mL를 주입하여 흡착실험을 진행하였다. 제강슬래그의 양에 따른 제거 효율은 60분의 실험 결과 47~99%, 활성탄은 240분의 실험 결과 81~98%를 보였다. 흡착등온식을 적용하였을 때 Langmuir식에 더 적합하였으며 제강슬래그와 활성탄의 흡착능력을 비교하였을 때, 이론적 최대흡착량($Q_0$)은 제강슬래그에서 91 mg/g, 활성탄에서 27 mg/g으로 나타났다. 또한 반응속도는 유사 2차식을 따르며 속도상수($k_2$)는 제강슬래그에서 0.023~0.136 g/mg.min, 활성탄에서 0.025~0.122 g/mg.min으로 나타났고, 평형에서의 흡착량($q_e$)은 제강슬래그가 10.8~18.4 mg/g, 활성탄은 3.30~5.49 mg/g로 나타났다. pH의 경우 초기 pH 2에서 제강슬래그와 활성탄 모두 가장 높은 인 제거효율을 나타내었다. 따라서 폐수 내 인 제거 면에서 제강슬래그가 활성탄에 비해 우수하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제31권8호
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• pp.663-672
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• 2009

본 연구는 조류 Chlorella pyrenoidosa에 의한 Pb 흡착시 고정화 방법이 흡착특성에 미치는 영향에 관한 것으로, 고정화는 Ca-alginate, K-carrageenan, and polyacrylamide를 이용하여 실시하였다. 연구결과, 고정화에 따라 흡착평형 도달시간의 지연이 나타났으며, Pb의 최대 흡착능(mg/g)은 중금속 농도와 pH가 높을수록, 고정체 투입량이 적을수록 높게 나타났다. 고정화 방법별 흡착능은 Ca-alginate로 고정화한 경우 가장 높은 흡착능을 나타낸 반면, 흡착량이 pH에 가장 민감하게 영향을 받았다. Pb 흡착현상은 Freundlich 등온흡착식에 의해 잘 해석되었고, 흡착속도는 2차 모형식을 따르는 것으로 나타났다. FT-IR분석으로 Chlorella pyrenoidosa에 의한 Pb의 생물흡착 메커니즘이 주로 carbo-acid와 amide 그룹에 Pb가 결합되어 일어남을 알 수 있었다. 흡착된 Pb의 탈착은 탈착제 농도가 높을수록 탈착 효율도 높았다. 실험에 사용되어진 여러 탈착제(NTA, HCl, EDTA, $H_2SO_4,\;Na_2CO_3$)중 Ca-alginate과 K-carrageenan로 고정화한 경우 NTA가 가장 높게 나타났으며, polyacrylamide로 고정한 경우 EDTA를 사용한 경우 가장 효과적인 것으로 나타났다. 고정화 방법별 최대 탈착효율은 각각 90.0, 83.0, 80.0% 이었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제27권6호
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• pp.1138-1149
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• 2017

The use of microalgal biomass is an interesting technology for the removal of heavy metals from aqueous solutions owing to its high metal-binding capacity, but the interactions with bacteria as a strategy for the removal of toxic metals have been poorly studied. The goal of the current research was to investigate the potential of Burkholderia tropica co-immobilized with Chlorella sp. in polyurethane discs for the biosorption of Hg(II) from aqueous solutions and to evaluate the influence of different Hg(II) concentrations (0.041, 1.0, and 10 mg/l) and their exposure to different contact times corresponding to intervals of 1, 2, 4, 8, 16, and 32 h. As expected, microalgal bacterial biomass adhered and grew to form a biofilm on the support. The biosorption data followed pseudo-second-order kinetics, and the adsorption equilibrium was well described by either Langmuir or Freundlich adsorption isotherm, reaching equilibrium from 1 h. In both bacterial and microalgal immobilization systems in the co-immobilization of Chlorella sp. and B. tropica to different concentrations of Hg(II), the kinetics of biosorption of Hg(II) was significantly higher before 60 min of contact time. The highest percentage of biosorption of Hg(II) achieved in the co-immobilization system was 95% at pH 6.4, at 3.6 g of biosorbent, $30{\pm}1^{\circ}C$, and a mercury concentration of 1 mg/l before 60 min of contact time. This study showed that co-immobilization with B. tropica has synergistic effects on biosorption of Hg(II) ions and merits consideration in the design of future strategies for the removal of toxic metals.

• Environmental Engineering Research
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• 제20권1호
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• pp.73-78
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• 2015

The aim of this study was to examine the phosphate (P) removal by quintinite from aqueous solutions. Batch experiments were performed to examine the effects of reaction time, temperature, initial phosphate concentration, initial solution pH and stream water on the phosphate adsorption to quintinite. Kinetic, thermodynamic and equilibrium isotherm models were used to analyze the experimental data. Results showed that the maximum P adsorption capacity was 4.77 mgP/g under given conditions (initial P concentration = 2-20 mgP/L; adsorbent dose = 1.2 g/L; reaction time = 4 hr). Kinetic model analysis showed that the pseudo second-order model was the most suitable for describing the kinetic data. Thermodynamic analysis indicated that phosphate sorption to quintinite increased with increasing temperature from 15 to $45^{\circ}C$, indicating the spontaneous and endothermic nature of sorption process (${\Delta}H^0=487.08\;kJ/mol$; ${\Delta}S^0=1,696.12\;J/(K{\cdot}mol)$; ${\Delta}G^0=-1.67$ to -52.56 kJ/mol). Equilibrium isotherm analysis demonstrated that both Freundlich and Redlich-Peterson models were suitable for describing the equilibrium data. In the pH experiments, the phosphate adsorption to quintinite was not varied at pH 3.0-7.1 (1.50-1.55 mgP/g) but decreased considerably at a highly alkaline solution (0.70 mgP/g at pH 11.0). Results also indicated that under given conditions (initial P concentration=2 mgP/L; adsorbent dose=0.8 g/L; reaction time=4 hr), phosphate removal in the stream water (1.88 mgP/g) was lower than that in the synthetic solution (2.07 mgP/g), possibly due to the presence of anions such as (bi)carbonate and sulfate in the stream water.

• 대한환경공학회지
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• 제32권7호
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• pp.714-721
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• 2010

본 연구에서는 수용액 중의 불소이온을 제거할 수 있는 흡착제로서 란탄수산화물의 활용 가능서을 검토하였다. 란탄 수산화물을 대상으로 회분식 흡착실험을 수행하고, 그 결과를 바탕으로 pH 영향, 흡착속도, 흡착등온 및 흡착에너지 등을 살펴보았다. 란탄수산화물은 pH 8.8 이하의 산성영역으로 갈수록 불소 제거율이 증가하는 특성을 나타냈다. 란탄수산화물의 불소 흡착평형은 Langmuir isotherm 보다는 Fruendlich isotherm 모델과 더 일치하였다. D-R 모델로부터 구한 흡착에너지는 9.21 kJ/mol로 이온교환메커니즘을 나타내는 범위에 속하였으며, 흡착속도는 2차 속도모델과 일치하는 거동을 보였다. 열역학적 상수 ${\Delta}Go^{\circ}$, ${\Delta}H^{\circ}$와 ${\Delta}S^{\circ}$는 란탄수산화물의 불소흡착특성이 자발적이고 흡열반응임을 나타냈다. 란탄수산화물은 1N NaOH로 재생 가능하며, 실 지하수에 대한 흡착실험 결과, 란탄수산화물이 PA보다 불소에 대한 이온선택성은 물론 제거율이 높았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권3호
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• pp.458-465
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• 2020

활성탄에 의한 acid fuchsin (AF) 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학 및 열역학적 특성치를 흡착제의 양, pH, 초기 농도, 접촉시간 및 온도를 변수로 하여 수행하였다. 활성탄을 사용한 AF의 흡착에 대한 pH의 영향은 산성(pH 8)에서 흡착백분율이 높은 욕조 현상을 나타냈다. 등온흡착 데이터는 Freundlich, Langmuir, Dubinin-Radushkevich 등온흡착식에 맞춰 보았다. Freundlich 식이 가장 높은 일치도를 나타냈으며, 흡착메카니즘이 다분자층 흡착임을 알았다. 흡착용량은 온도증가와 함께 증가하였다. Freundlich의 분리계수는 이 흡착공정이 적합한 처리공정임을 나타냈다. Dubinin-Radushkevich 등온흡착식에 의해 평가된 흡착 에너지는 활성탄에 의한 AF의 흡착이 물리 흡착임을 확인시켰다. 흡착동력학은 유사이차반응속도식에 잘 맞았다. 입자내 확산 모델에 의해 흡착점에서의 표면 확산이 율속단계로 평가되었다. 흡착공정의 활성화 에너지와 엔탈피 변화는 각각 21.19 kJ/mol, 23.05 kJ/mol 이었다. Gibbs 자유 에너지 변화는 흡착반응이 온도가 높아질수록 자발성이 더 진다는 것을 알려주었다. 양의 엔트로피는 이공정이 비가역적이라는 것을 나타냈다. 등량 흡착열은 본질덕으로 물리흡착임을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제24권3호
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• pp.327-332
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• 2013

입상 활성탄에 대한 bismarck brown R의 흡착평형, 동력학 및 열역학 파라미터들을 회분식 실험을 통해 살펴보았다. 조작변수로서 초기농도, 접촉시간과 흡착온도의 영향을 조사하였다. 흡착평형자료는 선형회귀법을 사용하여 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착평형은 Freundlich 흡착등온식이 더 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 입상 활성탄이 bismarck brown R을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 동력학적 실험으로부터, 흡착공정은 유사이차반응속도식에 잘 맞으며, 속도상수($k_2$) 값은 온도가 증가할수록 증가하였다. 활성화에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 Gibbs 자유에너지변화와 같은 열역학 파라미터들은 흡착공정의 특성을 평가하기 위하여 298~318 K의 온도 범위에서 조사하였다. 활성화 에너지의 계산값은 100 mg/L에서 8.73 kJ/mol로 입상 활성탄에 대한 bismarck brown R의 흡착이 물리적 공정임을 나타냈다. Gibbs 자유에너지변화의 음수값(${\Delta}G$ = -2.59~-4.92 kJ/mol)과 엔탈피변화의 양수값(${\Delta}H$ = +26.34 kJ/mol)은 흡착공정이 자발적이며 흡열과정으로 일어난다는 것을 나타냈다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.7-12
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• 2014

망간산화물이 코팅된 활성탄(MOAC)에 의한 Pb와 Cu 흡착의 동역학적 특성과 등온흡착 특성을 규명하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. MOAC는 화학적 침전법(CP), 수열법(HT)과 초임계법(SC)으로 제조하였으며 제조방법별 중금속 흡착특성을 비교하였다. 실험된 흡착소재에 의한 Pb와 Cu의 흡착은 2차 반응속도 모델과 Langmuir 모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착소재의 단분자층에서 이루어지는 균일한 흡착임을 알 수 있었다. Pb와 Cu 흡착용량은 활성탄(AC)에 망간산화물을 코팅시킴으로써 크게 증가하는 것으로 나타났으며 MOAC의 제조방법에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. CP, HT, SC의 순으로 활성탄 표면에 코팅된 망간산화물의 양과 균일성이 증가하며 그로인해 흡착용량이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 MOAC가 중금속으로 오염된 환경을 정화시키기 위해 적절하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 환경생물
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• 제28권3호
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• pp.115-124
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• 2010

진해만 광역해역에서 하계 식물플랑크톤의 수평적 군집 구조를 파악하기 위해서 16개 정점에서 식물플랑크톤 개체수 밀도와 환경요인을 조사하였다. 식물플랑크톤은 총 66종이 출현하였고, 전체의 80% 이상이 규조류의 점유율을 보였고, 다음으로 와편모조류와 라피도조류순으로 관찰되었다. 규조류의 우점종은 Chaetoceros affinis, C. didymus, C. pseudocurvisetus, Leptocylindrus danicus, Pseudo-nitzchia pungens, Skeletonema costatum으로 나타났고, 와편모조류는 Cochlodinium polykrikoides, Gymnodinium impudicum, Karenia mikimotoi, Prorocentrium minimum, Protoperidium bipes, Scrippsiella trochoidea로 관찰되었다. 각 정점별 식물플랑크톤의 군집구조를 바탕으로 한 MDS와 Cluster 분석에서 하계 진해만 광역해역은 크게 2그룹으로 나누어졌다. 제1그룹은 마산만 내측 정점으로 담수기원으로 높은 영양염 농도와 낮은 염분농도의 영향을 강하게 받은 곳이다. 제2그룹은 나머지 다른 외측 정점으로 구분되었다. 정준대응을 근거로 한 분석(CCA)에서도 만 내측에 우점 출현한 크기가 작은 와편모조류 K. mikimotoi, P. minimum, P. bipes, S. trochoidea와 중심목 규조류 S. costatum, C. pseudocurvisetus는 DIN (암모니윰, 질산염, 아질산염)과 상관관계를 보였다. 이러한 결과는 본 해역에서 만 내측과 외측의 정점으로 식물 플랑크톤의 군집조성이 확연히 구분되고 있고, 특히 만내측에서 높은 Chl.a농도와 더불어 식물플랑크톤의 현존량이 높게 나타나고 있다는 것을 의미한다. 결과적으로 내만의 얇은 수심에서 하계 식물플랑크톤의 대증식을 유발할 수 있었던 것은 높은 질소기원의 영양염과 수온에 의한 영향으로 사료된다.