• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.96-102
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• 2018

본 연구에서는 Basic Blue 3 (BB3)에 대한 야자계 입상활성탄의 흡착특성을 평가하였다. 입상활성탄의 투여량이 증가함에 따라 BB3의 제거율은 증가하는 경향을 보였고, 0.2 g 투여량에서 초기농도 50 mg/L의 BB3가 완전히 제거되었다. 흡착평형은 초기농도 25 mg/L와 50 mg/L에서 각각 270분과 420분이 소요되었으며, 실험데이터는 유사 2차 속도식으로 잘 묘사되었다. Langmuir 식에서 예측된 최대흡착량은 298, 308, 318 K에서 34.45, 46.63, 53.10 mg/g으로 온도가 증가할수록 증가하였다. 또한, Gibbs 자유에너지 변화(${\Delta}G$)는 온도 증가에 따라 -7.37, -8.19, -10.40 kJ/mol으로 변화하였고, 엔탈피 변화(${\Delta}H$) 및 엔트로피 변화(${\Delta}S$)는 34.47 kJ/mol과 0.15 J/mol K로 계산되었다. 따라서 야자계 입상활성탄에 의한 BB3 흡착은 자발적이고 흡열적이었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.112-118
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• 2018

제올라이트에 대한 수용액으로부터 brilliant green의 흡착 평형과 동역학 및 열역학 파라미터들을 다양한 초기농도(10-30 mg/L), 접촉시간(1-24 h) 및 흡착온도(298-318 K)를 변수로 하여 회분식 실험을 통하여 연구하였다. 흡착평형 값들은 Langmuir, Freundlich 및 Dubinin-Radushkevich 식으로 해석하였다. 그 결과는 Langmuir 식과 Freundlich 식에 잘 맞았으며, 평가된 Langmuir 무차원 분리계수 값($R_L=0.041{\sim}0.057$)와 Freundlich 상수값(1/n=0.30~0.47)은 제올라이트에 의한 brilliant green의 흡착이 효과적인 공정이 될 수 있음을 나타냈다. Dubinin-Radushkevich 식에 의해 평가된 흡착 에너지값(1.564~1.857 kJ/mol)은 물리흡착에 해당하였다. Brilliant green의 흡착 동력학은 유사이차반응속도식에 잘 맞았으며, 입자내 확산식에 잘 따랐다. 흡착 특성을 평가하기 위하여 주로 활성화에너지, Gibbs 자유에너지, 엔탈피 및 엔트로피와 같은 열역학 파라미터가 계산되었다. Gibbs 자유에너지-10.3~-11.4 kJ/mol), 엔탈피(49.48 kJ/mol) 및 활성화에너지(27.05 kJ/mol)는 흡착이 자발적이고, 흡열 및 물리흡착 공정임을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제25권1호
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• pp.96-102
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• 2014

입상활성탄에 대한 metanil yellow의 흡착은 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간과 흡착온도를 조작변수로 선택하여 회분식 실험으로 연구되었다. 흡착평형자료는 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식에 대한 적합성을 평가하였다. 흡착평형은 Freundlich 흡착등온식이 더 잘 맞았으며, 계산된 분리계수 값으로부터 입상활성탄이 metanil yellow를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 동력학적 실험으로부터, 흡착공정은 유사이차반응속도식에 잘 맞으며, 속도상수($k^2$) 값은 초기농도가 증가할수록 감소하였다. 활성화 에너지, 엔탈피, 엔트로피 및 Gibbs 자유에너지 변화와 같은 열역학 파라미터들은 흡착공정의 특성을 평가하기 위하여 298~318 K의 온도 범위에서 조사하였다. 활성화 에너지의 계산 값은 23.90 kJ/mol로 입상활성탄에 대한 metanil yellow의 흡착이 물리적 공정임을 나타냈다. Gibbs 자유에너지 변화의 음수값(${\Delta}G=-2.16{\sim}-6.55kJ/mol$)과 엔탈피 변화의 양수값(${\Delta}H=+23.29kJ/mol$)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.198-205
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• 2019

야자계 입상활성탄에 대한 Brilliant Green의 흡착 평형과 동역학 및 열역학 파라미터들을 다양한 초기농도($300{\sim}500mg\;L^{-1}$), 접촉시간(1 ~ 12 h) 및 흡착온도(303 ~ 323 K)를 변수로 하여 회분식 실험을 통하여 연구하였다. 흡착평형 값들은 Langmuir, Freundlich, Temkin, Harkins-Jura 및 Elovich 식으로 해석하였다. 그 결과는 Langmuir 식에 가장 잘 맞았으며, 평가된 Langmuir 무차원 분리계수 값($R_L=0.018{\sim}0.040$)과 Freundlich 상수값(1/n = 0.176 ~ 0.206)은 활성탄에 의한 Brilliant Green의 흡착이 효과적인 공정임을 보여주었다. Temkin 식에 의해 평가된 흡착열 관련상수($B=12.43{\sim}17.15J\;mol^{-1}$)는 물리흡착에 해당하였다. Harkins-Jura 식에 의한 등온선 매개변수($A_{HJ}$)는 온도가 증가할수록 이종 기공 분포도 증가함을 나타내었고, Elovich 식에 의한 최대흡착용량은 실험값보다 매우 적은 것으로 나타났다. 흡착공정은 유사이차반응속도식에 더 잘 맞았으며, 흡착과정은 입자내 확산이 율속단계였다. 입자내 확산속도 상수는 초기 농도가 커질수록 염료의 운동이 활발해졌기 때문에 증가하였다. 그리고 초기농도가 커질수록 경계층의 영향이 커졌다. Gibbs 자유에너지($-3.46{\sim}-11.35kJ\;mol^{-1}$), 엔탈피($18.63kJ\;mol^{-1}$) 및 활성화에너지($26.28kJ\;mol^{-1}$)는 흡착공정이 자발적이고, 흡열 및 물리흡착임을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.261-268
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• 2021

석탄계 입상 활성탄(CGAC)에 의한 acid black 1 (AB1) 염료의 평형, 동력학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 AB1의 흡착반응은 산성에서는 활성탄의 표면(H⁺)과 AB1이 가지고 있는 sulfite ion (SO₃^-), nitrite ion (NO₂^-) 사이의 정전기적 인력에 의해 일어났고, 최고 흡착률은 pH 3에서 97.7%였다. AB1의 등온 데이터는 Freundlich 등온식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄에 의한 AB1의 흡착이 효과적인 처리과정이 될 수 있음을 알았다. Temkin 식의 흡착열 관련상수의 값은 물리 흡착 공정(< 20 J mol^-1)임을 나타냈다. 동역학 실험에서는 유사 2차 모델이 유사 1차 모델보다 더 일관성이 있었으며 추정된 평형 흡착량은 오차 백분율의 9.73% 이내에서 잘 일치하였다. 입자내 확산이 흡착 과정에서 속도 조절 단계였다. 활성화 에너지와 엔탈피 변화값으로부터 흡착반응이 물리흡착으로 진행되는 흡열반응임을 확인하였다. 엔트로피 변화는 활성탄 표면에서 AB1의 흡착이 일어나는 동안 고-액 계면에서 활발한 반응에 의해 엔트로피가 증가하는 것으로 나타났다. 자유에너지 변화는 온도증가와 함께 흡착반응의 자발성이 더 커지는 것을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.182-189
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 의한 disperse yellow 3(DY 3) 염료의 흡착을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH를 흡착변수로 하는 실험을 통해 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 DY 3의 흡착은 산성영역인 pH 3에서 흡착률이 가장 높았다. 이는 양(+)으로 하전된 활성탄 표면과 DY 3의 음이온(OH^-) 사이의 정전기적 인력에 기인한 것으로 판단되었다. DY 3의 흡착평형자료로부터 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(R_L) 값으로부터 활성탄이 DY 3을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 또한, Temkin 식의 흡착열 관련 상수의 값이 20 J mol^-1을 넘지 않아 물리 흡착 공정임을 알 수 있었다. 동력학 실험은 농도별 실험과 온도별 실험 모두 유사 이차 속도식이 오차율 10.72% 이내였다. Weber와 Morris의 입자내 확산 모델의 플로트는 두 단계의 직선으로 나타났다. Stage 2(입자내 확산)의 기울기가 stage 1(경계층 확산)의 기울기보다 작게 나타나 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. 활성탄에 의한 DY 3 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 값을 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. 활성탄에 대한 DY 3의 흡착반응의 엔탈피 변화는 0.65 kJ mol^-1 로 흡열반응이었으며, 엔트로피 변화는 2.14 J mol^-1 K^-1로 양의 값(positive value)을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제32권3호
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• pp.283-289
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• 2021

석탄계 활성탄(CAC)에 의한 carbol fuchsin (CF) 염료의 흡착 특성을 pH, 초기농도, 온도 및 접촉시간을 흡착변수로 사용하여 조사하였다. CF는 수중에서 해리하여 양이온인 NH₂⁺를 가지게 되는데, 염기성 영역에서 음전하를 가진 활성탄의 표면과 정전기적 인력으로 결합하였으며 최적조건인 pH 11에서 96.6%를 흡착하였다. 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 사용하여 해석하였다. 실험결과는 Langmuir 식이 더 잘 맞았다. 따라서 흡착 메카니즘은 균일한 에너지 분포를 가진 활성탄 표면에서 단분자층으로 흡착된다고 예상되었다. 평가된 Langmuir의 무차원 분리계수 값들(R_L = 0.503~0.672)로부터 활성탄에 의해 CF를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알았다. Temkin 식과 Dubinin-Radushkevich 식에 의해 구한 흡착에너지는 각각 B_T = 4.397~6.281 kJ/mol과 E = 1.456~2.319 J/mol이었다. 따라서 흡착공정은 물리흡착(B_T < 20 J/mol, E < 8 kJ/mol)으로 나타났다. 흡착속도실험결과는 유사 2차 속도식에 더 잘 맞았다. CAC에 대한 CF 염료의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자유에너지 변화의 음수값이 증가하였기 때문에 온도 증가와 함께 자발성도 높아지는 것으로 나타났다. 양수 값의 엔탈피 변화(12.747 kJ/mol)는 흡열반응임을 알려주었다.

• 한국환경농학회지
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• 제40권1호
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• pp.40-48
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• 2021

BACKGROUND: Although the calcined oyster shell can be used as a calcium-rich adsorbent for phosphate removal, information about it is limited. The purpose of this study was to evaluate the phosphate adsorption characteristics and its mechanism using calcined oyster shells. METHODS AND RESULTS: In this study, calcined oyster shell (C-OS600) was prepared by calcining oyster shells (P-OS) at 600℃ for 20 min. Phosphate adsorption by C-OS600 was performed under various environmental conditions. Phosphate adsorption by C-OS600 occurred rapidly at the beginning of the reaction, and the time to reach equilibrium was less than 1 h. The optimal isotherm and kinetic models for predicting the adsorption of phosphate by C-OS600 were the Langmuir isotherm and pseudo-second order kinetic model, respectively, and the maximum adsorption capacity derived from the Langmuir isotherm was 68.0 mg/g. The adsorption properties of phosphate by C-OS600 were dominantly influenced by the initial pH and C-OS600 dose. In addition, SEM-EDS and FTIR analysis clearly showed a difference in C-OS600 before and after phosphate adsorption, which proved that phosphate was adsorbed on the surface of C-OS600. CONCLUSION: Overall, the calcined oyster shell can be considered as an useful and effective adsorbent to treat wastewater containing phosphate.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.47-54
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 대한 Acid Fuchsin (AF)의 흡착을 염료의 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 실험하여 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 AF의 흡착은 pH 3과 11에서 모두 흡착이 증가하는 욕조형을 나타냈다. AF의 흡착평형자료는 Freundlich 등온식에 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄이 AF를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 흡착공정은 유사 이차 반응속도식이 오차율 7.88% 이내로 잘 맞았다. Weber와 Morris 모델의 Polt에 따르면 두 단계의 직선으로 구분되었다. stage 2 (입자내 확산)의 기울기가 stage 1 (경계층 확산)의 기울기 보다 작아서 입자내 확산속도가 느렸다. 따라서 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. AF의 활성화 에너지(13.00 kJ mol-1)는 물리흡착공정(5 ~ 40 kJ mol-1)에 해당하였다. 활성탄에 의한 AF 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 수치를 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. AF 흡착은 흡열반응(ΔH = 22.65 kJ mol-1)으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제33권2호
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• pp.151-158
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• 2022

본 논문은 활성탄에 의해 작용기가 다른 말라카이트 그린(MG), 다이렉트 레드 81 (DR 81) 및 티오플라빈 S (TS)의 흡착에 대한 파라미터 특성(PH 효과, 등온선, 동역학 및 열역학 파라미터) 및 염료의 경쟁 흡착에 대해 조사하였다. Langmuir, Freundlich 및 Temkin 등온선 모델을 사용하여 염료의 흡착 메커니즘 및 활성탄에 의한 흡착 처리의 적합성을 평가했다. Langmuir 무차원 분리 계수 값은 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 처리가 효과적인 방법임을 나타내었다. 활성탄에 대한 세 가지 염료의 흡착 메커니즘은 Temkin 식에서 계산된 흡착열로부터 물리 흡착임을 확인하였다. 세 가지 염료의 흡착 동역학은 유사 2차 모델에 가까웠으며 잘 일치함을 보여주었다. 활성탄에 의한 세 가지 염료의 흡착 과정의 속도 지배 단계는 입자내 확산이었다. 양의 엔탈피와 엔트로피 변화는 각각 흡열 반응과 고액계면에서 흡착에 의한 무질서도가 증가함을 나타내었다. 세 가지 염료의 음의 Gibbs 자유 에너지 값은 온도가 증가함에 따라 자발성이 높아지는 것을 나타냈다. 삼성분 경쟁흡착에서 흡착능력이 높은 MG는 혼합용액에서 DR 81과 TS에 의해 약간의 방해를 받았으나, 흡착능력이 낮은 DR 81과 TS는 흡착력이 좋은 MG의 영향을 받아 흡착률이 크게 증가하였다.