• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.31 no.8
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• pp.619-626
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• 2009

The objective of this study was to evaluate the efficiency of Fe and Mn oxides coated granular activated carbons (FMOCGs) for the removal of arsenite and arsenate by oxidation and adsorption mechanisms using surface characterization and batch adsorption experiments. Within four manufactured adsorbents, Fe and Mn contents of FMOCG-1 was the highest (178.12 mg Fe/g and 11.25 mg Mn/g). In kinetic results, As(III) was removed by oxidation and adsorption with FMOCGs. Removal of arsenic by FMOCGs increased as pH value of the solution decreased. The adsorption isotherm results were well fitted with Langmuir isotherm. Adsorption amount of As(V) onto FMOCGs was higher than that of As(III) and the maximum adsorption capacities of FMOCGs for As(III) and As(V) were 1.38~8.44 mg/g and 2.91~9.63 mg/g, respectively.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.35 no.7
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• pp.457-463
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• 2013

The removal of sulfonamide antibiotics (SAs) by activated carbon was investigated by using granular activated carbon (GAC) tests and density functional theory (DFT) simulations. The GAC absorption tests show the removal efficiency of 68.4~90.7% and 99.0~99.9% in 1 and 24 hours, respectively. In both GAC tests, the removal efficiency of sulfamethazine (SMZ) was the highest followed by those of sulfathiazole (STZ) and sulfamethoxazole (SMTZ): SMZ > STZ > SMTZ. In DFT adsorption simulations, we found that the 4-aminobenzenesulfonamide parts of SMZ and STZ and the 3-methyl-1,2-oxazol-5-amine part of SMTZ are preferentially adsorbed on the edges of graphene model, provided that the adsorbates keep their structures without dissociation upon adsorption process. The adsorption energies of SMZ, STZ, and SMTZ are -4.91, -4.64, and -4.62 eV, respectively. This adsorption strength (SMZ > STZ > STMZ) agrees with the trend of the removal efficiency of SAs by GAC. In addition, dissociative adsorption configurations of SAs are discussed.

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 2008.11a
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• pp.423-427
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• 2008

지하수 중에 함유된 불소이온을 제거하기 위한 흡착제로 상용의 음이온교환수지(PA), 란탄산화물(La) 및 수산화아파타이트(HAp)를 선정하고 각각의 흡착특성을 회분식 실험을 통해 검토하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) PA, La 및 HAp의 불소흡착은 Fruendlich isodtherm model 및 Pseudo-second-order kinetics model과 일치하는 거동을 보였다. 2) D-R model로부터 구한 흡착에너지는 9.66$\sim$12.90 kJ/mol로 이온교환메커니즘을 나타내는 흡착에너지 6$\sim$16 kJ/mol의 범위에 속하였다. 3) Van't Hoff 식에 이용하여 구한 ${\Delta}H^{\circ}$ 및 ${\Delta}G^{\circ}$값은 각각 3.40$\sim$89.28 kJ/mol과 -12.26$\sim$-13.76 kJ/mol의 범위를 보여 모두 흡착과정이 발열반응이며 자발적으로 일어나는 조건임을 알 수 있었다. 4) PA는 pH 6$\sim$8인 중성영역에서 가장 높은 불소 제거율을 보였으며, La과 HAp는 산성영역으로 갈수록 불소 제거율이 증가하는 특성을 나타내었다. 5) 불소에 대한 흡착선택성은 La$\geq$HAp>PA 순으로 높았으며, La의 경우 불소를 제외한 모든 음이온에 대한 흡착능이 없을 정도로 불소에 대한 흡착 특이성을 보였다.

• Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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• 1996.11a
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• pp.97-101
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• 1996

산림부산물인 수피에 의한 카드뮴 이온의 선택적 흡착 현상을 이용하여 인공폐수로부터 카드뮴이온의 제거를 시도하였다. 카드뮴 이온 선택성이 우수한 소나무와 상수리 나무의 수피를 이용한 효율적인 연속식 대량 수처리 시스템의 개발을 위한 기초 실험으로 카드뮴 이온흡착 등온선을 조사하였고, batch stirred reactor, airlift reactor, packed bed column 등 여러 접촉시스템에서의 카드뮴 이온의 제거 효율을 검토하였다. 카드뮴 흡착등온선은 두 수피 모두 Langmuir 형식으로 나타났으며 소나무 수피의 최대흡착용량은 약 7 mg/g, 상수리나무 수피의 경우에는 약 8 mg/g 정도로 나타났다. Batch stirred reactor를 이용한 시스템에서 초기농도 13 ppm의 카드뮴용액 100 $m\ell$ 을 수피 10 g 과 접촉시킨 결과 30분 이내에 95% 이상 제거되는 효율성을 보여주었다. Airlift reactor를 이용한 시스템에서는 수피 30 g 을 포기농도 10 ppm 카드뮴 용액 1 liter와 접촉시킨 결과 15분 이내에 93 % 이상 제거되었으며 4 cycle 반복 운전에서도 거의 같은 성능을 유지하였고 그 이상의 cycle에서는 점점 성능이 떨어짐을 보여주었다. Packed bed column을 이용한 시스템에서는 20 g의 수피를 충전시켰을 경우 초기농도 20 ppm에서 effluent 2.5 liter 까지는 95% 정도의 제거효율을 보여주었다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• v.36 no.3
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• pp.93-100
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• 2008

For investigation of adsoption properties of cadmium elimination by wood charcoal, $25m{\ell}$ aqueous cadmium solutions in various concentrations were treated with 0.2 g wood charcoal of Red Oak (Quercus mongolica) for 280 minutes. Almost 100% of cadmium elimination ratio was obtained in the solutions with initial concentration of 20 and 40 ppm in the treatment, whereas they were 75 and 50% in those of 80 and 160 ppm. In the effect of treatment time, the highest amount of cadmium ions was eliminated during the first ten minutes in each solution so that the elimination ratio of each case was over 70% of the maximum elimination value. From the analysis of adsorptive cadmium adsorption mechanism using the Langmuir adsorption isotherm, it was suggested that cadmium ion molecules were adsorbed at the active sites on the charcoal particle in form of one layer. The Gibbs free energy of the adsorption process was calculated in negative value for each solution. This means the adsorption processes are spontaneous which do not require the extra input energy.

• Journal of Korea Soil Environment Society
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• v.3 no.2
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• pp.89-99
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• 1998

Sorption of the aqueous cyanide onto steel mill sludge and steel mill slag, both of which are the by-products from the converter furnace, was studied. In the study, the influence of temperature, activation energy, concentration and pH on sorption of cyanide was investigated. Three different temperature($25^{\circ}C$ > $37^{\circ}C$> $50^{\circ}C$) was chosen to represent that of landfill leachate. Initial concentration was 1 mg/$\ell$ 5 mg/$\ell$, 10 mg/$\ell$, and 20 mg/$\ell$. In addition, pH was set to three different level, that is, 3, 7, and 11 respectively. As the result of batch mode experiment for cyanide adsorption, the removal rate was found to be proportional to the initial concentration of cyanide. The order of removal rate was 20 mg/$\ell$> 10 mg/$\ell$> 5 mg/$\ell$> 1 mg/$\ell$. Similarly the influence of pH was proportional because of the change in solubility of cyanide. The order of removal rate was pH 11 > pH 7 > pH 3. As the temperature increased, so did the removal rate. The reaction was endothermic and the value of activation energy(Ea) was 127.93 J/mole and 59.44 J/mole respectively at 1 mg/ιand 20 mg/ιof initial concentration. From the experiment, it can be postulated that the capability of steel mill by-products to attenuate aqueous cyanide is enough to be used as substitute for clay liner of landfill site in the aspect of pollutant removal.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.15 no.4
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• pp.107-114
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• 2007

A study on the removal of heavy metals using alginic acid, a kind of polysaccharides, was performed. Alginic acid adsorbed 480 mg Pb/g dry mass at pH 4, which was about twice as high as uptake capacity of other biosorbents. Isothermal adsorption curve for lead ions was described by the Langmuir model equation and the experimental data well fitted to model equation. The adsorption of lead ions was an endothermic process since binding strength increased with temperature. The effect of alkali metal ions ($Ca^{2+}$ and $Mg^{2+}$) on lead sorption capacity was negligible and most adsorption process was completed in 30min. The uptake capacity of other metals such as, copper, mercury, strontium, and cesium ions using alginic acid was also investigated.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2000.04a
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• pp.261-264
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• 2000

악취가스제거용으로 흔히 파쇄상 활성탄소를 사용하고 있는데 조립상 침착 활성탄소를 사용하면 경도가 높고 입도가 균일하여 흡착탑 내에서 일정한 가스 유속분포를 얻을 수 있고 Life Time을 연장할 수 있기 때문에 여러 장점이 있다. 일반 활성탄소의 표면은 비극성이며 흡착력이 본질적으로 단순히 반델발스 힘에 의한 물리흡착이기 때문에 황화수소나 $NH_3$ 등 비점이 낮은 성분에 대해서는 충분한 흡착성을 갖지 못한다. (중략)

• Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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• 1997.10a
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• pp.65-66
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• 1997

우리나라의 대부분 하천과 인공댐의 경우 조류발생에 기여하는 영양염은 질소, 인 그리고 규소 등인데 특히 인이 생산제한 인자로 작용하고 있다. 따라서 인을 적절히 제거할 경우에는 조류 발생에 의한 수질의 악화와 수이용의 저해요인을 배제할 수 있어 이에 대한 연구가 많이 진행되어 왔다. 지금까지와 연구는 인의 화학적 응집 침전법, 생물학적 처리법에 대하여 수행되어 왔으나 설비자금, 운영비, 운전기술, 슬러지 생성 그리고 제거효율 등에서 만족스런 결과가 도출되지 못하여 현장 적용을 하지 못하고 있는 실정이다. 이러한 현실을 감안하여 우리의 자연 환경에서 쉽게 자할 수 있는 황토를 모재로하여 Al3-과 Fe3-, Ca2-을 적절히 배합하여, 주로 인을 선택적으로 제거하 고자 개발된 황토의 흡착능력 그리고 흡착 메카니즘에 대한 기본적인 연구를 하고자 (1) 등온흡착실험을 통하여 흡착용량을 평가하고 (2) 흡착제거속도를 평 가하였고 (3)파과시간 및 흡착특성을 파악하기 위해 column 흡착실험을 하였다 또한 (4) 황토내의 Al3-, Fe3-과 Ca2- 등이 인의 화학적 흡착에 기여하는 정도를 파악하여 흡착메카니즘을 규명하고자 하였다. 먼저 흡착용량실험을 위하여 PO3-4-P 농도 3ppm의 용액 200mf에 황토 0.2g, 0.5g, 1.0g, 2.0g을 각각 투여한 후 충분한 흡착평형이 일어나게 24시간 동 안 130rpm으로 $25^{\circ}C$ 등온반웅조에서 저어주어 흡착평형에 도달하면 상등액을 GF/C Filter로 여과한 후, 여액에 대해 PO3-4-P의 농도를 Ascrobic he건법으로 측정한 결파, Freundlich 등온흡착식에 의하면 K값은 17.34와 16.28이었으며 1/n 값은 1.32와 1.42로 인흡착 성능이 뛰어난 것으로 평가되었다. 둘째, 흡착속도 실험은 PO3-4-P 농도 1.5ppm의 용액 2f에 259의 황토를 투여하고 충분한 혼합이 일어날 수 있도록 170rpm으로 교반하면서 시간별 용액 의 농도 변화를 측정한 결과, 0.45mg/g/m교의 속도로 15분만에 94.3%의 인 제거 효율을 보였다. 셋째, 직경 12mm의 glass column에 황토를 209 채우고 1.5ppm의 PO34P 용액을 2.Sne11in의 유량으로 통수 시킨 후, 시간에 따른 농도 변화를 측정한 결과, 원수 농도의 50%에 해당하는 파과점까지 약 70시간 만에 도달하였다. 넷째, Al3-, Fe3-과 Ca2- 등이 화학적 흡착에 기여하는 정도를 파악하기 위 하여 황토 2g에 대하여 Hieltijes and Lijklema 방법에 의해 Adsorbed-p, Nonapatite inorganic-P(NAI-P), Apatite-p, Organic-P로 구분하여 분석하고, 총인(Total Phosphorus)을 Standard Methods에 따라 Persulfate digestion후 0.45 m membrane 여지 여과하여 여액에 대해 PO3-4-P의 농도를 Ascorbic Acid 법으로 측정한 결과, NAI-P가 가장 큰 비율을 차지하였고, 부원료로 첨가된 금속 양이온 중 Fe3-이온이 흡착에 기여하는 정도가 가장 큰 것으로 평가되었다.

• Clean Technology
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• v.13 no.3
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• pp.215-221
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• 2007

Biosorption is considered to be a promising alternative to replace the present methods for the treatment of dye-containing wastewater. In this study, sewage sludge was used as a biosorbent which could be one of the cheapest and most abundant biomaterials. The objective of this work is to develop a surface-modified biosorbent with enhanced sorption capacity and binding affinity. The FT-IR and potentiometric titration studies revealed that carboxyl, phosphateand amine groups played a role in binding of dye molecules. The binding sites for reactive dye Reactive Red 4 (RR 4) were identified to be amino groups present in the biomass. In this work, based on the biosorption mechanism, the performance of biosorbentcould be enhanced by the removal of inhibitory carboxyl groups from the biomass for practical application of the biosorbents. As a result, the maximum capacity of biomass was increased up to 130% and 210% of the increment of sorption capacity at pH 2 and 4, respectively. Therefore, chemically modified sewage sludge can be used as an effective and low-cost biosorbent for the removal of dyes from industrial discharges.