• 제목/요약/키워드: ${SO_4}^{2-}$ 이온농도

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황산용액서 $LiCoO_2$의 환원침출 (Reductive Leaching of $LiCoO_2$in a Sulfuric Acid Solution)

  • 이철경;김낙형
    • 자원리싸이클링
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    • 제10권6호
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    • pp.9-14
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    • 2001
  • 폐리튬이온전지의 재활용 일환으로 양극활물질인 $LiCoO_2$로부터 Co와 Li을 회수하기 위하여 황산침출거동을 조사하였다. 황산 2M용액, $75^{\circ}C$ 조건에서 환원제를 첨가하지 않은 경우, $LiCoO_2$로부터 Li가 거의 100% 침출되는 반면에 Co는 같은 조건에서 40% 이하의 침출율을 보였다. Co의 침출율을 향상시키기 위하여 과산화수소를 환원제로 2~20 vol%범위에서 사용하였다 10 vol% 이상의 과산화수소를 첨가하였을 때, Co와 L거 침출율은 모두 95% 이상 이었다. 이는 환원제로서 과산화수소가 Co(III)를 Co(II)로 환원시켜 침출이 용이해졌기 때문으로 생각된다. 황산농도, 온도, 과산화수소 첨가량이 증가함에 따라 Co와 L리 침출율은 증가한 반면에 초기 광액농도가 증가할수록 Co와 L긴 침출율은 감소하였다. 이상의 조업변수 실험을 통하여 코발트계 리튬이온전지의 양극활물질인 $LiCoO_2$의 황산침출에서 황산농도 2 M, 침출온도 $75^{\circ}C$,초기광액농도 100 g/L, 과산화수소 첨가량 20 vol%에서 30분의반응시간이 침출 최적조건으로 생각된다.

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전기투석 시스템에서 고농도 수용액의 한계 농축에 대한 연구 (Experimental Studies on Limiting Concentration of High Saline Feed Solution in Electrodialysis)

  • 장준수;김범주
    • 공업화학
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    • 제34권1호
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    • pp.64-68
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    • 2023
  • 전기투석에서 농축 공정은 전기 에너지를 이용하여 전해질 수용액 상의 이온의 농도를 증가시키는 기술로, 이온교환막에서 일어나는 이온과 물 분자의 전달 현상에 대해 많은 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 전기투석 시스템에서 고농도 전해질 수용액의 전기 삼투에 의한 농축 현상에 대한 실험을 통해 한계 농축 현상에 대한 변수를 분석한다. 두 가지 전해질 수용액(NaCl 2M / 4M)에 대해 이온과 물 분자의 투과량을 측정해 전기 삼투 현상을 분석하였고, 농축조 대비 탈염조의 부피 비에 따른 한계 농축 현상을 관찰하였다. 실험 결과, 전해질 수용액의 농도가 높을수록 전기 삼투가 감소하였고, 부피 비가 클수록 탈염수의 농도가 높게 유지되기 때문에 한계 농축 농도가 증가하고 비에너지 소모가 감소됨을 확인하였다.

Hydroxyapatite-collagen 나노복합재료에서의 불균질 핵생성 (Heterogeneous Nucleation of Hydroxyapatite-collagen Nanocomposite)

  • 장명철
    • 한국세라믹학회지
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    • 제38권11호
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    • pp.1030-1036
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    • 2001
  • 공침법을 이용하여 수산화아파타이트[HAP]-콜라겐[COL] 나노복합재료를 제조하였다. HAP 결정과 COL 분자 사이의 화학결합형성을 확산반사법 FT-IR 및 투과전자현미경(TEM) 관찰로부터 확인하였다. 제조 시에 첨가되는 콜라겐 단백질의 농도가 높으면 미세한 아파타이트 나노결정의 콜라겐 복합체가 만들어지고 첨가되는 단백질의 농도가 낮으면 아파타이트 결정이 비교적 크게 발달하였다. FT-IR과 전자선 회절(electron diffraction)로부터 콜라겐 매체에 발달된 아파타이트 결정입자 들은 콜라겐 분자의 c 축을 따라 정렬하는 것임을 알 수 있었다. 칼슘이온 농도와 인산이온 농도를 일정하게 유지하는 수용액 계에 용해되어 있는 콜라겐 단백질의 농도는 아파타이트 결정의 발달을 위한 불균질 핵생성 위치를 제공하는 중요한 역할을 하고 있다. 콜라겐의 농도가 높으면 칼슘이온(Ca$^{2+}$)에 대한 핵생성을 위한 활성화 위치를 많이 제공하게 되며, 이는 핵생성 위치에 대한 칼슘이온 농도가 상대적으로 낮아지는 것에 대응하게 된다.

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제주시 대기부유분진 중 수용성 이온성분의 입경별 분포특성

  • 송정화;박용이;허철구
    • 한국환경과학회:학술대회논문집
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    • 한국환경과학회 2004년도 가을 학술발표회지 제13권(제2호)
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    • pp.115-117
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    • 2004
  • 제주시 지역 대기부유분진의 입경별 조성특성을 살펴보기 위하여 제주시청 별관 옥상에서 다단계 분진 포집기(8-stage non viable cascade impactor)를 사용하여 대기부유분진을 채취하여 분진의 질량농도 및 수용성 이온성분의 입경분포를 조사하였다. 조사결과 제주시 지역의 대기부유분진은 0.9, 5, $9.5{\mu}m$부근에서 peak를 보이는 삼산형분포(tri-modal distribution)를 나타내었고 $Na^+,\;Ca^{2+},\;Mg^{2+}$$Cl^-$와 같이 주로 해염에 기인하는 이온 성분들은 $2.1{\mu}m$이상의 조대입자 영역에 존재하고 있었으며 주로 $4{\mu}m$$9.5{\mu}m$부근에서 peak를 보였다. $NH_4^+,\;K^+,\;SO_4^{2-}$$2.1{\mu}m$이하의 미세입자 영역에 존재하고 있으며 $NO_3^-$의 경우는 계절에 따라 약간의 차이가 있긴 하지만 주로 0.9, 4, $9.5{\mu}m$에서 peak를 나타내고 있다.

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0.1M $Na_2SO_4+ NaCl$ 수용액에서 마멸 전극 기법을 이용한 Fe-Cr강의 재부동태 특성 (Repassivation Characteristics of Fe-Cr Steels Using the Abrading Electrode Technique in Aqueous 0.1M $Na_2SO_4+ NaCl$ Solutions)

  • 함동호;이재봉
    • 전기화학회지
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    • 제2권4호
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    • pp.195-201
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    • 1999
  • 탈기된 0.1 M $Na_2SO_4$ 수용액에서 Fe-Cr강의 재부동태 특성을 Cr함량, 인가전위 그리고 염소이온의 농도를 변화시키면서 관찰하였다. 염소이온이 없는 경우 재부동태 속도를 나타내는 식 log i=k-n log t에서 -n값은 Cr함량에 관계없이 -1에 수렴하였으나 Cr함량이 증가할수록 재부동태 전류밀도는 낮아졌다. A. C. impedance spectroscopy측정 결과, Cr 함량과 인가전위가 증가할수록 형성된 재부동태 피막의 charge transfer resistance$(R_{ct})$ 값은 상승하였다. 또한 재부동태 동안 흐르는 전류밀도를 Faraday식을 이용하여 피막의 두께를 계산해보면 Cr함량이 증가할수록 얇은 부동태 피막이 형성된다는 것을 알 수 있었다. 그러나 염소이온이 존재하는 경우, 염소이온이 Fe-Cr강의 재부동태를 방해하는 효과는 인가전위가 증가할수록 상승하였다.

보은제일폐탄광 주변 하천수의 지구화학적 특징 (Geochemistry of Stream Water around the Abandoned Boeun Coal Mine, Hoenam Area)

  • 전서령;신익종;이규승
    • 한국환경농학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.20-27
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    • 2001
  • 보은광산지역 하천수의 pH는 $6.8{\sim}8.2$로 약산성에서 약 알카리성에 걸친 수질변화를 보여주며, 건기보다는 우기의 하천수가 산성우의 영향으로 인해 다소 pH가 낮게 나타났다. 방치된 폐석 등의 영향으로 Mg, Ca, $HCO_3$, $SO_4$, Al, Fe, Zn, Ni, Co, Cr, Cd, Sr, U 이 하천수내에 부화되어 나타나며, Na, K, As, Cu, $NO_3$, Cl 등은 낮은 농도함량을 보여 이들 원소에 대해 폐광석으로부터의 영향이 거의 없는 것으로 보인다. 주요 양이온 농도는 Mg>Ca>Na>K의 순서로 함량변화를 보이며, 음이온의 함량변화는 $SO_4>HCO_3>Cl>NO_3$의 순서로 나타나 본 하천수는 $Mg-SO_4$ 타입을 보인다. 하천수의 우기와 건기의 이온의 농도변화는 ${\pm}30$ % 이내에서 나타나며, Na, K, $HCO_3$, U, Sr, Cr은 우기 중에 낮은 농도를 보여 우수에 의해 희석되어졌을 가능성이 크다. 우기중에 높은 농도를 보이는 Ca, Mg, $NO_3$, Cd, Co는 약산성의 우수에 의해 기반암이나 폐석으로부터 쉽게 용출되는 원소들이라 판단되었다. TDS, EC 및 Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$, Fe, Ni, Sr, U등의 원소는 광산으로부터 멀어질수록 하류를 향해 농도가 감소하는 경향을 보여, 이들 원소에 대해서 광폐석이 특히 주요한 오염원으로 작용하고 있으며, 이들 원소의 농도를 컨트롤하는 인자는 희석작용이나 흡착작용 등이 복합적으로 관여하고 있을 것으로 생각된다. 본 광산지역의 하천수내에 일어나는 화학적 현상은 크게 두 가지로 얘기할 수 있다. 철을 함유한 황화광물(황철석 등)의 산화로 인한 Fe과 $SO_4$의 하천수내에 부화현상과 풍화된 기반암에서 탄산의 용출이나 이온교환작용에 의한 중화작용으로 하천은 산성을 띠기보다 오히려 약 알카리성을 띠는 특징을 보인다. 기반암의 영향으로 하천의 지나친 산성화는 일어나지 않을 것으로 보이나 하천내의 이온함량은 비오염수에 비해 극히 높은 값을 보여 방치된 폐석이 잠재적인 위험성을 내포하고 있음을 시사한다. 또한 알카리상태에서 부화된 철은 철수산화물의 형태로 침전되어 하천의 적화현상을 일으키는 주원인 물질로 작용한다. 이들 철산화물은 침전되면서 동시에 하천내의 용존 중금속을 흡착이나 공침에 의해 동시에 침전시키는 역할을 하는 것으로 방치될 경우 2차적 오염원으로 작용할 우려가 있어, 이들 철산화물에 대한 보다 상세한 연구가 필요하다고 사려된다.

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서울시 대기 중 초미세먼지 (PM2.5) 질량과 화학성분 농도의 장기 변동 추이 (Long-term Trends of the Concentrations of Mass and Chemical Composition in PM2.5 over Seoul)

  • 한상희;김용표
    • 한국대기환경학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.143-156
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    • 2015
  • 본 연구에서는 문헌조사를 중점으로 1984년부터 2013년까지의 TSP, $PM_{10}$, $PM_{2.5}$$PM_{2.5}$의 이온성분 그리고 원소상탄소의 농도변화 추이에 대해 살펴보았다. TSP와 $PM_{10}$은 비슷한 추이를 보이고 있으며 1998년부터 2003년까지를 제외하고는 지속적으로 감소하고 있다. $PM_{2.5}$는 정부 자료와 학술대회나 학술지에서 파악한 자료의 질량농도는 다르지만 두 자료 모두 지속적으로 감소하고 있다. 2010년 이후에는 2015년부터 적용될 연평균 기준농도보다 낮은 값을 보이고 있다. 그러나 2013년에는 다시 증가했고 안정적으로 기준을 만족시키지 못하기 때문에 $PM_{2.5}$에 대한 보다 적절한 대책이 필요할 것으로 보인다. $PM_{2.5}$의 이온성분의 경우 $NH{_4}^+$$NO{_3}^-$의 농도는 증가하고 $SO{_4}^{2-}$농도는 감소하는 경향을 보이고 있다. $SO{_4}^{2-}$ 농도의 감소는 중국에서의 장거리 이동 영향과 정책의 적용이 원인으로 보인다. 또한 이온성분들 간의 반응도 이온성분의 농도에 영향을 미친 것으로 보인다. $NO{_3}^-$의 경우 $SO{_4}^{2-}$와는 다르게 $NO_x$의 농도는 감소하고 있지만 저감 대책에 따른 $NO_2$의 뚜렷한 농도변화를 보이지 않고 $NO{_3}^-$의 농도가 증가하고 있기 때문에 적절한 대책이 필요할 것으로 보인다. $PM_{2.5}$의 원소상 탄소의 추이를 통해 1차 오염과 2차 오염의 영향을 볼 수 있다. OC는 2000년대 초반까지는 감소하였으나 2000년대 후반에는 뚜렷한 경향이 없으며, EC는 감소하는 추이를 보이고 있다. OC와 EC의 추이뿐만 아니라 두 성분의 비를 통해 1차 오염보다는 2차 오염에 의한 영향이 크다는 것을 파악할 수 있다. 본 연구에서는 문헌조사를 통해 1986년부터 2013년까지 장기간의 $PM_{2.5}$와 그 화학성분들의 연평균 농도 추이를 파악하였다. $PM_{2.5}$와 그 성분의 농도 변화 추이를 통해 대기오염원의 기여도에 대해 파악할 수 있다. 따라서 $PM_{2.5}$와 그 화학조성은 대기질 개선을 위한 대책 수립에 중요한 기초자료가 된다. 이 연구가 정확성을 갖기 위해서는 더 많은 연평균 농도파악을 통해 구체적인 추이를 살펴볼 필요가 있다. 지속적인 측정과 분석이 필요하며 이를 통해 적절한 대책을 수립할 수 있을 것이다.

태안지역 강우의 이온 조성 (Characteristics of Ionic Composition of Rainwater in Taean)

  • 이종식;김건엽;이정택;이관용;박병용
    • 한국농림기상학회지
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    • 제9권1호
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    • pp.49-54
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    • 2007
  • 태안지역에서 영농기간중 강우의 화학적 특성을 알아보기 위하여 2005년 4월부터 10월까지 26점의 강우를 채수하여 pH 및 화학적 성분조성을 조사하였다. 강우량을 고려한 가중평균(volume-weighted mean)이온농도 변화와 알카리성 물질들에 의한 강우의 산성도 중화를 평가한 결과는 다음과 같다. 시료분석의 신뢰성을 검토한 전기전도도 수지 평가에서는 높은 상관을 나타내어 분석 이온들에 대한 신뢰가 인정되었다. 조사기간 중 태안지역에 내린 강우의 pH별 분포는 pH $4.5{\sim}5.0$ 범위가 가장 많았으며, 월별로는 6월이 다른 조사기간에 비해 산성도가 낮았다. 강우량과 강우의 EC 관계에서는 강우기가 비강우기인 6월 이전에 비해 EC가 낮은 계절적 특성을 보였다. 강우의 조성에서 양이온 구성은 $Na^+>H^+>Ca^{2+}>NH_4^+>K^+>Mg^{2+}$의 순이었으며, $Na^+,\;NH_4^+,\;Ca^{2+}$$H^+$가 전체 양이온 함량의 94% 이상을 차지하였다. 음이온은 $SO_4^{2-}>NO_3^->Cl^-$ 순으로 $SO_4^{2-}$$NO_3^-$가 약 80%를 차지하였다. 조사기간 중 강우산성도 중화는 6월이 다른 기간에 비해 높았음을 보였다. 총 sulfate 함량 중 nss-$SO_4^{2-}$ 함량은 78%로 강우 중에 함유된 sulfate의 대부분이 인위적인 발생원에서 기인되었으며, 월별로는 9월까지 점차 낮아지다. 10월에 다시 높아지는 계절적 변이를 보였다.

페닐히드라진과 브롬의 반응메카니즘에 관한 연구 (Kinetics Study of the Reaction of Bromine with Phenylhydrazine in Sulfuric Acid Media)

  • Park Byoung Bin;Park Il H.;Kong Young Kun;Choi Q. Won
    • 대한화학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.227-234
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    • 1977
  • 황산산성에서 페닐히드라진과 브롬의 반응을 속도론적으로 검토하였다. 겉보기 2차 반응속도상수는 1M 이하의 황산농도에서는 수소이온 농도에 대략 역비례한다. KBr 첨가의 영향을 검토하여 $Br_2\;및\;Br_3^-$가 반응화학종이고, 이들의 속도상수는 $20^{\circ}C$의 0.01M $H_2SO_4$용액에서 각각 $5{\times}10^5M^{-1},sec^{-1}\;및\;0. 7{\times}10^5M^{-1},sec^{-1}$임을 밝혔다. 2,4-디니트로 페닐히드라진의 브롬과의 반응속도상수는 수소이온 농도에 거의 무관계하며 $Br_2\;및\;Br_3^-$에 대하여 각각 $1.2{\times}10^5M^{-1},sec^{-1}\;및\;2.0{\times}10^4M^{-1},sec^{-1}$이다.

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만경강 하천변 충적 지하수의 용존 Fe와 Mn 거동에 대한 산화-환원 과정과 용해 평형의 효과 (Effect of Redox Processes and Solubility Equilibria on the Behavior of Dissolved Iron and Manganese in Groundwater from a Riverine Alluvial Aquifer)

  • 최범규;고동찬;하규철;전수현
    • 자원환경지질
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    • 제40권1호
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    • pp.29-45
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    • 2007
  • 전라북도 전주시 지역의 만경강 하천변 충적 대수층에 심도 30m까지 설치된 다중 심도 관정을 이용하여 산화-환원 환경과 관련된 지하수의 생물지구화학적 특성을 조사하였다. 대체로 용존 산소(DO)가 1 mg/L이하의 혐기성 환경이 지배적이었으며, 10-20m 구간에서는 높은 농도의 Fe($14{\sim}37mg/L$)와 Mn($1{\sim}4mg/L$)이 나타나고 그 하부에서는 S(-II) 이온이 검출되었다. 용존 Fe와 Mn이 높은 구간에서는 $O_2,\;NO_3$가 거의 없고, 퇴적물내의 Fe와 Mn의 함량은 심도에 따라 큰 차이 없이 분포하고 있어 전자수용체로서 이용된 Fe(III), Mn(IV)의 환원에 의해 지하수내의 용존 Fe와 Mn의 농도가 높아진 것으로 볼 수 있다. 용존 농도에서 Mn이 Fe에 비해 상대적으로 농도가 높게 나타나는 구간이 더 넓다. 환원 과정에서 전자공여체(electron donor)로 이용될 수 있는 유기 탄소(DOC) 농도가 지하수면 부근에서 급격히 감소하는 것으로 보아 지하수내 유기물은 상부에서 유입되는 것으로 보인다. 20m 하부에서는 $SO_4$가 감소하고 S(-II) 이온이 검출되는 것으로 보아 상부 구간보다는 하부구간에서 $SO_4$ 환원작용이 활발함을 지시한다. 여러 산화-환원쌍으로부터 계산된 산화-환원 전위는 Fe를 포함하는 쌍들간을 제외하고는 모두 일치하지 않아 전체적으로 산화-환원적으로 비평형 상태에 있다고 볼 수 있다. 지하수면 부근을 제외하고는 siderite, rhodochrosite 등의 탄산염 광물의 포화지수가 -2에서 +1의 범위를 보여 이들 광물에 의해 각각 Fe(II), Mn(II) 이온의 농도가 지하수내에서 조절될 수 있음을 보여주며, 20m 하부 심도 구간에서 S(-II) 이온이 검출되는 지점에서는 Fe(II)의 경우 FeS 광물에 의해서도 농도가 조절될 수 있다.