A study has been made of the Korean bentonite aqueous suspension contrast with American bentonite by means of XRD IR swelling, gel formation and rheogram at various conditions such as concentration, temperature and pH. The Korean bentonite was identified as montmorillonite clay containig a small proprotion of crystoballite and mordenite, and its swelling power were acceptable for requirements of Korean pharmacopeia regulations though its values were not satisfied. Korean bentonite swelled to 10 times and American one did to 15 times compared to its bulkiness of powder. The rheogram of Korean bentonite suspension reveals bulged pseudoplatic flow with yield value at higher concentration and pseudoplastic flow without yield value at lower concentration. The higher the concentration, the greater were the apparent viscosity and hysteresis loop. Korean bentonite suspension showed insignificant temperature dependence on both apparent viscosity and hysteresis loop and it was more temperature dependent on viscosity but less on hysteresis loop than those of American sample. The pH dependence was so high on viscosity that apparent minimum value was near pH 7 and maximum value at pH 3 or 7. The hysteresis loop appeared minimum over the pH range 5-7 and maximum near pH 3 or 11. The Korean bentonite was inferior to the American bentonite in swelling volume, gel formation, thioxotropy, however, it would be possible to improve the quality of Korean bentonite by developing the method of purification for bentonite clay.
In September 2007, the collapses of slopes and landslides are happened at Jeonlanamdo due to heavy rains accompanied with Typoon "Nari". The study area is the tunnel portal slope in new road construction site. This slope consists of pyroclastic rocks and has lots of faults. Particularly, the residual soils of the slope is deteriorated with yellowish mudstone layer as a results of chemical and physical weathering. This has a variety of swelling clay minerals and might be moved easily down at the gentle terrain. The inner factor of $\bigcirc\bigcirc$tunnel portal slope's collapse is the geological weak zone, the convergent topography, the inferiority of drainage and the heavy rain act on the failure as direct trigger.
하이드로젤은 다양한 분야에 적용가능한 그 잠재성으로 인해 널이 연구되어 왔다. 특히 설파이드와 같은 기능성기의 도입은 그들의 응용성을 넓혀왔다. 본 연구에서 점토/아크릴아미드 하이드로젤에 푸코이단을 도입하는 연구를 수행하였다. 얻어진 semi-IPN 나노복합 하이드로젤에서 선형사슬형 다당류인 푸코이단은 점토와 강한 이온 상호작용을 가졌다. 단순한 혼합실험에서도 푸코이단은 점토와 화학결합 없이 물리적 가교를 이룰 수 있었다. Semi-IPN 하이드로젤에서 평형팽윤비율은 푸코이단의 함량이 증가함에 따라 증가하였다. 탄성계수는 푸코이단의 함량이 증가함 따라 초기엔 증가하였고 더 증가하면 감소하였다. 이러한 하이드로젤의 파괴의 일 값은 강인한 성질을 보여주었다. 본 하이드로젤은 조절 가능한 하이드로젤로서의 성질들과 함께 점막접착성 등의 기능성 특징을 나타낼 수 있다.
This study deals with the distribution of the clay minerals separated from clay fractions of ranch pastures in Korea and their chemical and mineralogical properties. Crystalline phases of the clay minerals were identified by powder X-ray diffraction (XRD) pattern and FT-IR spectra, and their relative chemical compositions were also analyzed by X-ray flourescence spectrometry (XRF). Primary minerals consisted mainly of quartz and mica and chlorite and kaolinite along with a trace of swelling micas were identified as secondary clay minerals. However, the relative content of these clay minerals was different with the locations, which led to significant effects on physical and chemical properties of soils like inorganic elemental composition. In particular, $SiO_2$ content was higher in Gochang ranch pasture than in other ranch pasture. Infrared (IR) spectra did not indicate any significant differences in organic functional groups among the locations. This study clearly showed that ranch pastures had different relative content of clay minerals and chemical properties depending on the location and consequently that those properties are worthy to be taken into account for soil amendment.
본문은 광물학 및 습식야금법의 관점에서, 산성용액내의 점토 광물의 물리적 특성과 화학적 특성을 문헌에 의해 검토한 것이다. 점토광물의 몇가지 중요한 특성은 이들이 산성용액내에서 양이온을 교환하고 흡수팽창하며, 이질광물로 분해(incongruent dissolution)하는 능력을 갖는다는 것이다. 여러 점토광물들은 양이온 교환과정으로 금속 이온들을 용액으로부터 흡착할 수 있다. 일반적으로 이들의 양이온 교환능력은 다음 순서로 증가된다. 즉, kaolinite, halloysite, illite, vermiculite, montmorillonite 산성용액내에서는 점토광물들에 의하여 동과 같은 양이온 흡착은 수소와 알미늄에 의해 크게 방해를 받으므로, 우라늄 및 동 등의 금속을 회수하는데는 점토광물이 중용한 요소가 되지 않는다. 그러나, 염기성용액에서는 양이온 흡착(uptake)이 중요하다. 흡수 팽창성은 낮은 pH에서 최소가 된다. 이는 격자 파괴에 기인할 가능성이 많다. 흡수 팽창은 montmorillonite형 점토에서 조절이 되는데 그것은 내부층의 Na 이온이 리튬 과/또는 수산화된 알미늄 이온과 교환을 하기 때문이다. 점토광물에 대한 산의 효과는 다음과 같다. i) 면적 및 다공성이 증가됨에 따라 보다 작은 판상의 집합체로 분리됨 ii) 점토-산 반응은 다음 순서로 일어난다. (ㄱ) 내부층 양이온들의 $H^+$ 치환 (ㄴ) Al, Fe, Mg 등의 팔면체 양이온의 이동. (ㄷ) 사면체 Al 이온들의 이동. 산의 공격반응(attack)은 점토 입자의 가장자리에서부터 시작되어 내부로 계속되며, 수화된 규소겔을 가장 자리에 남긴다. iii) (ㄴ)과 (ㄷ)의 반응속도는 위-일급($pseudo-1^{st}$ order)이며, 이는 산의 농도에 비례한다. 그리고 그 속도는 온도 매 $10^{\circ}C$ 증가에 따라 배가된다. 산에 의한 동이나 우라늄을 제자리에서 용해시키는 경우 고찰할 문제는 다음과 같다. i) 1년 혹은 그 이상의 오랜 작용으로 산의 반응을 받은 점토광물은 규소겔을 남길 것이다. 그런데 이 겔이 용해(leaching)작용을 받고 있는 유용 광물 표면을 덮게 되면 용해에 의한 회수 속도는 실질적으로 감소된다. ii) 0.5% 점토광물과 동을 함유하는 회수 가능한 동광상에 대해 점토-산 반응에 사용될 값의 상승은 동 1파운드당 1.5c이다. (혹은 구리 1파운드당 $H_2SO_4$ 0.93Ibs) 점토광물에 의한 이러한 산의 소모량이 산화동광상에서 동을 추출하는데 경제적 평가의 한 요소가 될 것이다.
The buffer and backfill are important components of the engineered barrier system in a high-level waste repository, which should be constructed in a hard rock formation at a depth of several hundred meters below the ground surface. The primary function of the buffer and backfill is to seal the underground excavation as a preferred flow path for radionuclide migration from the deposited high-level waste. This study investigates the hydraulic conductivity and swelling pressure of Kyungju Ca-bentonite, which is the candidate material for the buffer and backfill in the Korean reference high-level waste disposal system. The factors that influence the hydraulic conductivity and swelling pressure of the buffer and backfill are analyzed. The factors considered are the dry density, the temperature, the sand content, the salinity and the organic carbon content. The possibility of deterioration in the sealing performance of the buffer and backfill is also assessed.
폐기물 매립장에서 자연점토의 대체물질로서 사용되는 토목합성수지 점토라이너(GCL : Geosynthetic Clay Liner)는 차수능이 우수한 반면, 투수되는 용액의 성상에 따라 투수계수가 증가할 수 있다는 단점이 있다. GCL에서 차수능을 담당하는 벤토나이트는 폐기물 매립지의 침출수 내의 여러 가지 물질에 의해 그 특성이 변할 수 있는데, 특히 침출수의 휴믹물질과 벤토나이트 입자 상호간의 영향에 의하여 수리학적 특성이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 매립년령이 오래된 매립지 (O-매립지)와 신생매립지 (Y-매립지)의 침출수에 대하여 휴믹물질이 매립지의 차수재로 사용되는 GCL의 투수계수에 미치는 영향을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 휴믹물질이 GCL의 수리학적 특성에 미치는 영향을 알아보기 위하여, O-매립지 및 Y-매립지의 침출수로부터 추출 정제한 휴믹산과 펄빅산에 대하여 GCL내부의 벤토나이트의 스웰링 시험과 GCL의 수리학적 전도도 시험을 수행하였다. 스웰링 시험을 통해 휴믹물질의 농도와 전기전도도가 증가할수록 벤토나이트의 스웰링이 감소하며, 이에 따라 휴믹물질은 GCL의 수리학적 전도도를 증가시킬 수 가능성이 있음을 확인하였다. 수리학적 전도도 실험결과, 침출수 및 침출수 내 휴믹물질은 GCL의 수리학적 전도도를 증가시키는 경향을 나타냈다. 특히 O-매립지의 침출수 및 휴믹물질은 Y-매립지의 침출수 및 휴믹물질보다 GCL의 투수계수를 큰 폭으로 증가시켰다.
Geosynthetic Clay Liners(GCLs) have been widely used as hydraulic barrier in landfills and remediation projects of contaminated sites. The aim of this research is to modify GCLs for effective removal of contaminants. We perform the free swell test, hydraulic conductivity test, and contaminants (TCE, hexavalent chromium, and nitrate) removal test on the bentonite-ZVI mixture with various ZVI content. As the ZVI content increased, contaminants removal efficiencies and swell volume increased, and hydraulic conductivity decreased.
The dispersion of organoclay in ethylene propylene diene terpolymer (EPDM) matrix was correlated with the rheological and swelling properties of nanocomposites. X-ray diffraction pattern (XRD) and transmission electron microscopic (TEM) analysis exhibited the disordered-intercalated structure of EPDM/organoclay nanocomposite. The extent of the disordered phase increased with increasing organoclay content up to a limiting value of 3 wt% after which equilibrium tended towards intercalation. The dispersion effect of organoclay in EPDM matrix was clarified by the physicochemical properties like rheological response and swelling thermodynamics in toluene. The increase in viscoelastic properties of EPDM nanocomposite with increasing organoclay content up to 3 wt%, followed by a subsequent decrease up to 4 wt%, was correlated in terms of the disordered and ordered states of the dispersed nano-clay sheets. Swelling measurements revealed that the change in entropy of the swelling increased with the increase in disorder level but decreased with the increase in intercalation level of organoclay in the disordered-intercalated nanocomposite. The increase in solvent uptake was comparable with the free volume in EPDM matrix upon inclusion of silicate particles, whereas the inhibition in solvent uptake for higher organoclay loading was described by bridging flocculation.
Monmorillonite 클레이를 물을 분산제로 이용하여 3-aminopropyltriethoxy 실란 기능화를 실시하였다. 실란의 그라프트 여부는 FT-IR을 이용하여 정성분석하였다. 실란의 농도가 증가함에 따라 흡착/삽입 비가 감소함을 알 수 있었다. X-ray를 이용하여 평균 d-간격을 측정한 결과 초기에는 실란농도가 증가하다 다소 감소하였다. 기능화 공정온도의 영향을 살펴본 결과 온도가 증가함에 따라 화학적인 그라프트가 증가함을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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