• 한국토양비료학회지
• /
• 제38권5호
• /
• pp.238-246
• /
• 2005

두 가지 이상의 중금속이온이 토양에 존재할 때 토양입자표면에 흡착되는 중금속 이온은 복합적인 경쟁이온치환과 특정결합기작에 따라 흡착량이 결정된다. 본 연구는 충남 논산과 대전시 유성에 소재하는 밭토양에서 채취한 사질식양토와 식토를 공시토양으로 하여 중금속의 다중경쟁흡착특성을 조사하였다. 경쟁흡착은 조사 대상 중금속인 Cr, Cd, 및 Pb를 토양용액에 처리 농도를 달리하여 단일, 이중, 삼중체계로 처리하였다. 등온흡착은 평형농도가 증가함에 따라 흡착이 증가하는 경향을 보여주었으며 이중과 삼중체계에서는 동일 평형농도에서 흡착량은 각각의 중금속이온의 농도와 중금속 전하에 의해 영향을 받는 것으로 조사되었다. 3가지 중금속이온의 이중경쟁 흡착특성은 전기음성도는 낮으나 이온포텐셜이 높은 Cr 이온이 경쟁이온 보다 선택적 흡착특성을 보여주고 있으며 Cd와 Pb가 Cr 흡착에 미치는 영향은 유사한 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구 결과 3중 경쟁 흡착 시 중금속 이온의 흡착량이 단일과 이중 경쟁흡착보다 증가하는 특성을 구명하기 위해서는 다중 형태로 존재하는 중금속이온의 흡착기작과 다중 형태상의 중금속이온의 반응식, 그리고 반응식에 따른 가수분해상수를 구하여 흡착정도와 경쟁 상태에 대한 추가 연구가 필요하다. 결론적으로 다중 중금속이온이 존재하는 상태 하에서 흡착친화도는 토양 내 중금속이온의 이동성과 불용화 및 가용화 사이의 분배특성에 영향을 주는 것으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제57권3호
• /
• pp.358-367
• /
• 2019

본 연구에서는 활성탄과 제올라이트 13X에 대한 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 증기의 기체 흡착평형과 입자내부의 확산 특성을 조사하였다. 압력 범위 0.01~0.07 bar 사이에서 흡착온도를 각각 293.15 K, 303.15 K, 313.15 K로 변화시키면서 정적흡착실험을 수행하였다. 흡착평형은 Langmuir, Freundlich 및 Toth 흡착등온식을 적용하여 해석하였다. 그 결과 표준편차는 Langmuir 식과 Toth 식에서 낮았으며, Freundlich 식에서 표준편차가 가장 컸다. Langmuir 상수를 Arrhenius 식의 형태로 표현하여 구한 흡착에너지는 5.26~31.0 kJ/mol 정도로 물리흡착의 특성을 나타냈다. 흡착제에 따른 흡착질의 최대 흡착량은 활성탄의 경우 벤젠, 톨루엔, 자일렌으로 갈수록 최대 흡착량이 감소했으며, 제올라이트 13X의 경우 활성탄과는 반대로 최대 흡착량이 자일렌에서 가장 크고 벤젠에서 가장 작게 나타났다. 벤젠, 톨루엔 및 자일렌 증기의 유효확산계수는 약 $10^{-5}{\sim}10^{-4}cm^2/s$ 정도로 나타났으며, 압력이 증가함에 따라 값이 작아지고 온도가 증가함에 따라 값이 커지는 경향을 보였다. 온도와 압력의 변화에 따른 유효확산계수의 변화는 활성탄보다 제올라이트 13X에서 민감하게 나타났다. 따라서 압력 변동이 급격하게 발생하는 흡착공정에서 제올라이트 13X를 사용할 경우 정밀한 동적거동 예측을 위해서는 확산계수를 압력에 대한 함수로 표현하는 것이 필요하다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제22권1호
• /
• pp.55-63
• /
• 2013

SCR 탈질 폐촉매 내에는 바나듐, 텅스텐 등 고가의 희유금속이 포함되어 있어 분리 및 회수가 필요하다. 본 연구에서는 바나듐 및 텅스텐 등의 희유금속을 함유하고 있는 SCR 탈질 폐촉매에서 바나듐을 회수하기 위하여 ammonium metavanadate를 사용하여 상용 음이온교환수지인 MP600에 의한 흡탈착실험을 실시하였다. 실험결과 초기 pH의 영향에 대해 pH 2 ~ 6에서 음이온화가 활발하여 높은 흡착율을 보였으며, 반응온도가 높아짐에 따라 흡착속도가 향상되는 경향을 보였으나 최대흡착량은 온도의 영향을 받지 않았다. 탈착에 대한 pH의 영향은 pH 1.0 이하의 강산성 및 pH 13.0 이상의 강염기성에서 높은 탈착율을 보였으나 pH 3.0 ~ 11.0 에서는 탈착율이 낮거나 거의 이루어지지 않았다. 흡착평형실험에 따른 흡착등온식은 Freundlich 흡착등온식에 적합하였으며, 반응 시간에 따른 흡착반응속도는 pseudo-second-order로 잘 모사되었다. 또한 Dubinin-Radushkevich, Temkin 흡착등온식을 통하여 흡착 에너지를 평가하였다.

• 청정기술
• /
• 제17권4호
• /
• pp.346-352
• /
• 2011

활성탄에 의한 프로피네브 농약의 흡착특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 고려한 회분식 실험을 통해 조사하였다. Langmuir 식과 Freundlich 식을 사용하여 흡착등온선과 상수값을 구하였다. 흡착평형관계는 Freundlich 등온식이 잘 맞았으며, 흡착등온선의 기울기 값으로부터 활성탄에 의한 프로피네브의 효과적인 처리가 가능하다는 것을 알 수 있었다. 유사일차반응속도식과 유사이차반응속도식을 사용하여 동력학적 실험값을 평가한 결과, 유사이차반응속도식이 더 잘 맞았으며, 속도상수 ($k_2$) 값은 프로피네브의 초기농도가 증가할수록 감소하였다. 활성화에너지, 표준엔탈피, 표준엔트로피 및 표준자유에너지를 평가하였는데, 조사된 표준자유에너지값은 298, 308 및 318 K에서 각각 -7.28, -8.27 및 -11.66 kJ/mol로 나타나 흡착공정이 자발적임을 알 수 있었다. 엔탈피변화량은 54.46 kJ/mol 로 양의 값을 나타내어 활성탄에 대한 프로피네브의 흡착이 흡열반응으로 일어난다는 것을 알 수 있었다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제18권1호
• /
• pp.48-53
• /
• 1999

본 연구에서는 폐기물의 재활용 측면에서 폐굴껍질을 이용하여 축산폐수에 함유되어 있는 $PO_4^{3-}-P$의 제거특성을 검토해본 결가, 다음과 같은 결론을 얻었다. 입경이 작을수록 흡착속도가 빠르게 진행되어 흡착평형에 도달하는 시간이 빠른 것을 알 수 있다. 주입량과 수온이 증가할수록 평형상태에 도달하는데 다소 더 긴시간을 요하는 것을 알 수 있다. 반응초기 낮은 pH에서는 흡착현상에 지배적으로 영향을 받는 것으로 추정되지만, 시간이 경과함에 따라 pH상승과 더불어 정석반응이 우세하게 진행되고 있는 것을 알 수 있다. 등온흡착식을 적용해본 결과에서도, 폐굴껍질은 $PO_4^{3-}-P$의 제거는 흡착현상 보다는 오히려 정석반응에 더 많은 영향을 받는 것으로 여겨진다. SEM 관측결과에 의하면 폐굴껍질 표면에서 뚜렷한 변화는 거의 볼 수 없으나 반응전에 비하여 폐굴껍질의 입경이 비교적 크고 조그만 판상의 형태를 간헐적으로 보이고 있다.

• 공업화학
• /
• 제22권2호
• /
• pp.224-229
• /
• 2011

입상활성탄에 대한 erythrosine의 흡착특성을 초기농도, 접촉시간 및 흡착온도를 변수로 하여 회분식실험을 통하여 조사하였다. Erythrosine에 대한 흡착동력학적 연구는 298 K에서 초기농도가 100, 250, 500 mg/L인 에리스로신 수용액에 대해 수행하였다. 흡착공정은 유사이차속도식에 잘 맞았으며 유사이차속도상수(k2)는 에리스로신의 초기농도가 높을수록 감소하였다. 에리스로신의 평형흡착관계는 298~318 K의 온도범위에서 Freundlich 등온식이 잘 적용되었다. 흡착자유에너지변화(${\Delta}G^o$), 엔탈피변화(${\Delta}H^o$), 엔트로피변화(${\Delta}S^o$)를 계산하여 본 결과, 표준자유에너지 변화량이 -3.72~-9.62 kJ/mol로 자발적인 공정임을 알았다. 엔탈피변화량이 양의 값을 나타내어 활성탄에 대한 에리스로신 염료의 흡착이 흡열반응임을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
• /
• 제46권6호
• /
• pp.521-533
• /
• 2013

본 연구는 규소슬래그의 흡착제로서의 주요한 특성을 분석하고 규소슬래그와 수용상 비소와의 흡착특성을 규명하여 규소슬래그의 비소 흡착제로서의 활용가능성을 평가하고자 수행되었다. 규소슬래그의 비표면적은 6.71 $m^2/g$으로 다른 슬래그들에 비해 다소 높았으나, 비소 제어에 널리 이용되고 있는 철 (산수)산화물들에 비해서는 상대적으로 낮았다. 전위차 적정법(potentiometric titration)에 의해 측정된 영전하점(point of zero salt effect, PZSE)은 7.3으로 비교적 높아 주로 음이온으로 존재하는 비소의 흡착에 유리한 특성인 것으로 조사되었다. 흡착등온식을 알아보기 위한 실험결과, 두 비소 종 모두 Langmuir 등온식이 규소슬래그와의 흡착특성을 가장 잘 모사한 것으로 평가되었다. pH에 따른 흡착특성은 3가 비소는 pH 7에서 최대 흡착량을 보였고, 그 외 pH 조건에서는 흡착량이 현저하게 감소하였다. 5가 비소의 최대 흡착량은 가장 낮은 pH 조건(pH 4)에서 나타났으며, pH가 증가함에 따라 흡착량이 지속적으로 감소하는 것으로 조사되었다. 흡착반응속도를 알아보기 위한 실험결과, 3가 비소의 흡착은 2시간 이내에 평형에 도달하였으며, 5가 비소의 경우에는 8시간 이내에 평형에 도달하였다. 그리고 비소의 화학종과 관계없이 규소슬래그와의 흡착반응속도는 유사이차 반응속도모델이 가장 적합한 것으로 나타났다. 동일한 실험 조건에서 5가 비소가 3가 비소 보다 약 6배가량 큰 규소슬래그와의 친화력을 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제13권5호
• /
• pp.35-40
• /
• 2012

본 연구에서는 지하수내에 존재하는 휘발성 유기물 제거를 위한 탄소계 나노물질인 팽창흑연의 흡착제 가능성을 평가하기 위해 일련의 흡착실험을 수행하였다. 황산처리 후 $600^{\circ}C-1,000^{\circ}C$에서 1분동안 팽창시킨 팽창흑연의 최적 팽창조건은 $800^{\circ}C$였으며, 팽창부피는 195배에 이르렀다. 입상 활성탄과의 흡착능력을 비교한 실험결과, 팽창흑연의 비표면적은 $92.4m^2/g$으로 나타나 활성탄의 1/10에 불과하였으나, 대상 오염물질인 p-Xylene 흡착은 5분 이내에 평형농도에 도달한 반면 입상 활성탄의 경우 평형농도에 이르는 시간이 7일 이내로 나타났다. 이는 팽창흑연의 공극구조가 주로 중간공극 및 거대공극으로 이루어져 물의 혼합에 의한 대류현상으로 흡착이 일어난 반면, 활성탄에 존재하는 공극은 대부분이 미세공극으로 이루어져 확산을 통한 느린 흡착이 진행되었기 때문으로 사료된다. 팽창흑연의 등온흡착 실험결과는 langmuir식과 일치하였으며, 최대 흡착량은 24.0mg/g, 흡착상수는 7.94로 나타났다. 결론적으로 휘발성 유기오염물에 대한 활성탄과의 비교 실험결과, 팽창흑연은 작은 비표면적으로 인해 활성탄에 비해 비흡착량은 작았으나 흡착속도는 1차속도식 기준으로 500여배가 큰 것으로 나타나 빠른 흡착제거가 필요한 공정에서 유용할 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.72-79
• /
• 1997

신규 활성물질인 Flupyrazofos(KH-502)의 토양에서의 흡착성, 용탈성 및 잔류성을 실내조건과 포장조건하에서 연구하여 본 공시약제의 안전사용을 위한 기초자료를 제공하고 토양-수질환경에 미칠 영향을 예측 평가하기 위한 목적으로 수행한 연구결과는 다음과 같다. 1. Flupyrazofos의 흡착량과 시간과의 사이에는 유의성있는 power function 관계가 있어서, 흡착이 빨리 일어나서 반응 30분 후에 45%가 흡착되고, $6{\sim}12$시간 이후에는 의사(疑似)평형에 도달했다. 2. Flupyrazofos의 흡착은 First-order kinetic model에 유의성있게 따랐고, 가해준 Flupyrazofos의 50%가 흡착되는 시간은 사양토의 경우 5.8시간이었다. 3. Flupyrazofos의 농도에 따른 흡착양상은 Freundlich 등온식으로 설명될 수 있었고, 등온식은 S-형(型)으로 분류될 수 있었다. 4. 토양 column을 통해 용탈된 Flupyrazofos의 농도는 가해준 농도에 비해 매우 낮았다. 용탈된 Flupyrazofos의 농도는 사양토가 식양토보다 약간 높았다. 사양토(砂壤土)에서 용탈된 최대 $C/C_0$ 값이 0.073, 식양토(埴壤土)에서는 0.017에 불과했다. 5. 표토에서 Flupyrazofos의 잔류량은 낮은편이며 시간이 경과할 수록 현저히 감소했다. 반감기는 사양토의 경우 20일, 식양토는 18일이었다. 심토로 이동${\cdot}$잔류된 농도는 매우 낮았다. 6. Flupyrazofos의 흡착시험, 용탈시험, 포장시험 결과와 약제의 물리화학적 특성을 근거로 판단할 때 공시농약은 토양에서 잘 흡착되고 이동${\cdot}$잔류성이 낮기 때문에, 상용농도를 시용할 경우 주변 환경에 미칠 수 있는 위해성은 낮은 것으로 판단된다.

• 방사성폐기물학회지
• /
• 제14권3호
• /
• pp.223-234
• /
• 2016

본 연구는 AgX (Ag-함침 X zeolite)에 의해 고방사성해수폐액 (HSW)의 발생초기에 함유되어 있는 고방사성 요오드($^{131}I$)의 흡착, 제거를 목표로 수행하였다. AgX에 의한 I의 흡착 (AgX-I 흡착)은 AgX 내 Ag-함침농도가 증가할수록 증가하며, 함침농도 30wt% 정도가 적당하였다. AgX (Ag-함침 약 30~35wt%)로부터 Ag의 침출농도는 해수폐액에 함유되어 있는 chloride 이온에 의한 AgCl 침전 등으로 증류수보다 덜 침출 (<1 mg/L) 되었다. AgX-I 흡착은 초기 I 농도 0.01~10 mg/L의 경우 m/V(흡착제량/용액부피의 비)=2.5 g/L에서 99% 이상 흡착제거 되어 I의 효율적 제거가 가능함을 알 수 있다. AgX-I 흡착제거는 해수폐액 보다는 증류수에서 수행하는 것이 효과적이고, 온도의 영향은 미미한 것 같으며, 흡착평형등온선은 Languir 보다는 Freundlich 등온선으로 표현하는 것이 양호하였다. 한편 AgX-I 흡착속도는 유사 2차 속도식을 만족하고 있으며, 속도상수 ($k_2$)는 $C_i$ 증가에 따라 감소하고 있지만, m/V 비 및 온도 증가에 따라서는 증가하고 있다. 이때 흡착 활성화에너지는 약 6.3 kJ/mol 로 AgX-I 흡착은 약한 결합형태의 물리적흡착이 지배적일 것으로 보인다. 그리고 열역학적 매개변수를 평가(음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 양수 값의 엔탈피)에 의해 AgX-I 흡착이 자발반응(정반응)의 흡열반응이며, 고온에서 반응이 양호함을 나타내었다.