• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.27 no.2
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• pp.123-129
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• 2005

In situ permeable reactive barrier (PRB) technologies have been proposed to reductively remove organic contaminants from the subsurface environment. The major reactive material, zero valent iron ($Fe^0$), is oxidized to ferrous iron or ferric iron in the barriers, resulting in the decreased reactivity. Iron-reducing bacteria can reduce ferric iron to ferrous iron and iron reduced by these bacteria can be applied to dechlorinate chlorinated organic contaminants. Iron reduction by iron reducing bacteria, Shewanella algae BrY, was observed both in aqueous and solid phase and the enhancement of TCE removal by reduced iron was examined in this study. S. algae BrY preferentially reduced Fe(III) in ferric citrate medium and secondly used Fe(III) on the surface of iron oxides as an electron acceptor. Reduced iron formed reactive materials such as green rust ferrihydrite, and biochemical precipitation. These reactive materials formed by the bacteria can enhance TCE removal rate and removal capacity of the reactive barrier in the field.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.30 no.11
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• pp.1146-1153
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• 2008

Numerical simulation was carried out to study the trichloroethylene (TCE) degradation by permeable reactive barrier (PRB), and revealed the effect of concentration of TCE, iron medium mass, and concentration of iron-reducing bacteria (IRB). Newly developed model was based on axial dispersion reactor model with chemical and biological reaction terms and was implemented using MATLAB ver R2006A for the numerical solutions of dispersion, convection, and reactions over column length and elapsed time. The reaction terms include reactions of TCE degradation by zero-valent iron (ZVI, Fe$^0$) and ferrous iron (Fe$^{2+}$). TCE concentration in the column inlet was maintained as 10 mg/L. Equation for Fe$^0$ degradation includes only TCE reaction term, while one for Fe$^{2+}$ has chemical and biological reaction terms with TCE and IRB, respectively. Two coupled equations eventually modeled the change of TCE concentration in a column. At Fe$^0$ column, TCE degradation rate was found to be more than 99% from 60 hours to 235 hours, and declined to less than 1% in 1,365 hours. At the Fe$^{2+}$ and IRB mixed column, TCE degradation rate was equilibrated at 85.3% after 210 hours and kept it constant. These results imply that the ferrous iron produced by IRB has lowered the TCE degradation efficiency than ZVI but it can have higher longevity.http://kci.go.kr/kciportal/ci/contents/ciConnReprerSearchPopup.kci#

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.12 no.4
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• pp.37-42
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• 1975

철(II)이온을 안정화 하기위하여, 2산화 규소와, 구상, 입방체상 및 침상의 서로 다른형태의 산화 제2철로부터 규산철을 합성하였다. 메타놀증기로 포화시킨 질소까스를 튜브로에 도입시켜 얻은 환원성 분위기속에서, 114$0^{\circ}C$에서 11$65^{\circ}C$의 온도범위에서, 가스유속을 0.13 및 0.25l/min. 로서, 환원시간 4-150분동안 교상반응을 진행하였다. 반응생성의 동태를 오르자트 가스분석으로 검토하였으며, 생성물의 확인은 X-선 회절시험 및 감량정량에 의하였으며, 결과는 다음과 같다. 1 : 1.1의 몰비로 혼합한 산화제2철과 2산화 규소의 경우, 가스유속이 0.13l/min일 때, 규산철 합성반응시간은 구상, 입방체상 및 침상산화철에 있어서 각기 8-27분, 10-16분 및 6-7분으로 구상의 경우가 범위가 가장 넓었다. 또한, 반응속도는 산화제2철의 표면적의 평방근에 비례하였고 반응시간의 평방근에 역비례하였다.

• Clean Technology
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• v.21 no.2
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• pp.96-101
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• 2015

Hematite reduction using hydrogen was conducted and the various process parameters were closely observed. A lab scale fluidized bed unit was designed especially for this study. The optimal values of the gas velocity, reduction time and temperature were evaluated. The values which indicated the highest reduction rate were set as fixed parameters for the following tests starting with the reduction time of 30 minutes and 750 ℃ of temperature. Among these variables the one with the highest interest was the gas specific consumption. It will tell the amount of the gas which is required to achieve a reduction rate of over 90% at the optimal conditions. This parameter is important for the scale up of the lab scale unit. 1,500 Nm³/ton-ore was found to be the optimal specific gas consumption rate at which the reduction rates exhibit the highest values for hematite.

• Journal of the Korean GEO-environmental Society
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• v.8 no.2
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• pp.41-48
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• 2007

Zevo-valent iron (ZVI) has been widely used in permeable reactive barriers for reducing organic contaminants, such as trichloroethylene (TCE). The rapid reaction time, however, leads to decrease in reactivity and availability of ZVI. Shewanella algae BrY, a strain of dissimilatory iron reducing bacteria, can reduce the oxidized Fe (III) to Fe (II) and reduced Fe (II) can be reused to reduce the contaminant. The effect of Shewanella algae BrY on the reduction of the oxidized ZVI column and further TCE removal in the contaminated groundwater were studied at different flow rates and TCE input concentrations in this study. High input concentration of TCE and flow rate increase the amount of input contaminant and make to lower the effect of reduction by Shewanella algae BrY. Specially, the fast flow rate inhibits the direct contact and implantation on the surface of iron. The reduction of oxidized iron reactive barrier by Shewanella algae BrY can decrease the decreation of duration of PRBs by the precipitation of oxidized iron produced by dechlorination of TCE.

• Journal of the Mineralogical Society of Korea
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• v.29 no.2
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• pp.73-78
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• 2016

The oxidation states of structural Fe in clay minerals often reflect the paleo-redox conditions of the depositional environments. It is inevitable to utilize the high resolution of transmission electron microscopy (TEM) to investigate the mechanism of mineral transformation at nano-scale. The applications of TEM- electron energy loss spectroscopy (EELS) for quantification of $Fe(III)/{\Sigma}Fe$ from the K-nontronite formation associated with structural Fe(III) reduction in nontronite under deep subseafloor environment were demonstrated. In particular, quantification of the changes in Fe-oxidation state at nanoscale is essential to understand the mechanisms of minerals formation. The procedure of EELS acquisition, quantitative determination of Fe-oxidation states, and advantages of EELS techniques were discussed.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.602-607
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• 2009

논에서 수질변화특성에 관한 메카니즘은 매우 복잡하다. 영양물질의 농도특성을 정확히 파악하기 위해서는 영농활동에 따른 체계적인 모니터링을 통한 다양한 측정 자료가 필요하다. 그러나 현재 논에서 토양의 산화환원에 관한 연구 자료는 많지 않기 때문에 그의 특성을 파악하기에는 어려운 실정에 있다. 본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장 필지논에서 2008년 영농기간을 중심으로 논에서의 영양물질인 총인(TP), 인산성 인($PO_4-P$) 및 산화환원전위(Eh)의 변화특성을 파악함으로써, 논으로부터의 영양물질 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2008년 6월부터 10월까지 필지논에서 논 표면수의 TP 와 $PO_4-P$의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 분얼비 직후와 분얼비 1주일 후에 TP농도가 높게 나타났는데 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 산화환원전위(Eh)는 높아지면 산화경향을, 낮아지면 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 산화환원전위(Eh) 값은 비 관개기에 $201^{\sim}405$ mV로 높게 나타났고, 관개기에는 $93^{\sim}195$ mV로 낮게 나타났다. 필지논 표면수의 인농도는 분얼비 직후 1주일후까지 TP 와 $PO_4-P$ 농도는 같이 상승하다가 TP농도는 약 2주일까지 더 상승하여 2008년 최대값을 나타냈고 $PO_4-P$농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에 담수가 끝나는 시점까지 농도는 낮아졌다. 강우량이 적은 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만 강우량이 많은 여름에는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인농도가 낮게 나타나 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 인의 유출특성 및 산화환원전위(Eh)의 변화에 따른 논에서의 유출부하 특성이 규명된다면, 환경부하가 적은 효과적인 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Resources Recycling
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• v.15 no.4 s.72
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• pp.44-51
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• 2006

Most electric arc furnace dust (EAFD) treatment processes to recover zinc from EAFD employ carbon as a reducing agent for the zinc oxide in the EAFD. In the present work, the reduction reaction of zinc oxide with carbon in the present of iron oxide was kinetically studied. The experiments were carried out at temperatures between 1173 K and 1373 K under nitrogen atmosphere using a weight-loss technique. From the experimental results, it was concluded that adding the proper amount of iron oxide to the reactant accelerates the reaction rate of zinc oxide with carbon. This is because iron oxide in the reduction reaction of zinc oxide with carbon promotes the carbon gasification reaction. The spherical shrinking core model for a surface chemical reaction control was found to be useful in describing kinetics of the reaction over the entire temperature range. The reaction has an activation energy of 53 kcal/mol (224 kJ/mol) for ZnO-C reaction system, an activation energy of 42 kcal/mol (175 kJ/mol) for $ZnO-Fe_{2}O_{3}-C$ reaction system, and an activation energy of 44 kcal/mol (184 kJ/mol) for ZnO-mill scale-C reaction system.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1661-1666
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• 2010

본 연구의 목적은 충북대학교 부속농장에서 2009년 영농기간을 중심으로 담수된 논에서의 산화환원전위(Eh)의 변화와 시비에 따라 영양물질인 인(P)의 농도변화 특성을 파악함으로써, 논으로 부터의 인의 유출제어에 관한 기초 자료를 제공하는데 있다. 이 연구는 2009년 5월부터 11월까지 논에서 담수의 총인(T-P)과 인산염 인($PO_4$-P)의 농도변화와 토양의 산화환원전위(Eh)와의 관계 특성을 파악하였다. 관개기의 논에서 인은 분얼비 시기에 인성분이 시비되지 않았는데도 불구하고 T-P농도가 0.68 mg/L로 높게 나타났다. 이는 담수의 영향으로 논이 환원상태로 되어, 논바닥에 침전된 철이온에 흡착되어 있던 인이 철이온의 환원으로 함께 용출하기 때문이라고 생각된다. 높은 Eh는 산화경향을, 낮은 Eh는 환원경향을 나타낸다. 본 연구기간 동안의 Eh 값은 연속적으로 담수되었던 7월 중순까지는 74~112 mV 가량 나타냈고, 그 이후에는 담수상태가 아닌 경우가 많아 179~636 mV로 높게 나타났다. 논 담수의 T-P와 $PO_4$-P 농도는 분얼비 직후 1주일후까지 같이 상승하다가 T-P농도는 약 2주일까지 더 상승한 반면 $PO_4$-P 농도는 하강하였는데 이는 논 토양이 환원상태로 되면서 바닥에 있던 입자성 인이 논 표면으로 떠올랐기 때문으로 사료된다. 그 후에는 담수가 끝나는 시점까지인 농도는 낮아졌다. 관개초기에 인의 농도는 비교적 높게 나타났지만, 7월 이후로는 작물의 생장에 필요한 영양물질 섭취 등으로 인 농도가 낮게 나타났는데 이는 7월 이후의 논은 인의 유출을 억제하고 있는 것으로 추정된다. 또한 논 담수위의 증감에 따른 $PO_4$-P 농도와 Eh 값을 회귀분석 한 결과 각각 정의 상관관계와 부의 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 이와 같이 논 담수 및 시비에 따른 인의 유출부하 특성과 산화환원전위(Eh)의 변화 특성이 규명된다면, 향후 환경부하가 작은 물관리가 가능해 질 것으로 판단된다.

• Tribology and Lubricants
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• v.4 no.1
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• pp.25-29
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• 1988

대부분의 기계장치는 철을 주재료로 하여 만들어진다. 철은 본래 순수 금속으로서는 존재하지 않고 주로 다른 원소와 결합하여 산화물로 존재한다. 철 산화물이나 철광석을 재련하면 순수금속(free metal)이 얻어지는데 성능을 개량하기 위해 소량의 다른 원소를 첨가하게 된다. 그러나 금속철을 철산화물로 되돌리려는 자연의 힘이 막강하여 유용한 금속이 못쓰게 된다. 이는 마치 인간이 철광석에서 유용한 금속을 만들어내는 것을 자연이 다시 환원시켜 인간의 성공에 반항하는 것 같다. 미국에서만 매년 철 종류의 부식에 대처하기 위해 사용되는 물질이 60억달러 이상 소요되는 것으로 추산되고 있으며 철 종류 50톤중 1톤이 매년 산화물인 녹으로 바뀌어 지고 있는 실정이다.