• 대한화학회지
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• 제55권2호
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• pp.208-217
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• 2011

Maghnia montmorillonite clay를 이용하여, 두 가지 염료(neutral red; NR과 malachite green oxalates; MG)에 대한 pH 및 온도 효과를 측정하였다. 수용액 속에서 MG는 pH 3-9에서 흡수가 나타나는 반면에, 양이온 NR은 pH 3-5에서 red shift 흡수피크가 나타났으며, 중성 NR은 pH 8-12에서 흡수피크가 얻어졌다. NR에 대해서는 465.13 mg/g, MG에 대해서는 459.89 mg/g의 최대 흡수 피크가 각각 298와 318 K에서 얻어졌으며, 자유에너지 Ea 값은 각각 4.472-5.559 kJ/mol과 2.000-2.886 kJ/mol로 얻어졌다. 도한, as ${\Delta}H^{\circ}$, ${\Delta}S^{\circ}$, ${\Delta}G^{\circ}$ and Ea과 같은 다양한 열역학적인 변수들을 계산했으며, 전체적인 반응의 흡수과정은 자발적이고, 흡열반응으로 진행됨을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.112-118
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• 2018

제올라이트에 대한 수용액으로부터 brilliant green의 흡착 평형과 동역학 및 열역학 파라미터들을 다양한 초기농도(10-30 mg/L), 접촉시간(1-24 h) 및 흡착온도(298-318 K)를 변수로 하여 회분식 실험을 통하여 연구하였다. 흡착평형 값들은 Langmuir, Freundlich 및 Dubinin-Radushkevich 식으로 해석하였다. 그 결과는 Langmuir 식과 Freundlich 식에 잘 맞았으며, 평가된 Langmuir 무차원 분리계수 값($R_L=0.041{\sim}0.057$)와 Freundlich 상수값(1/n=0.30~0.47)은 제올라이트에 의한 brilliant green의 흡착이 효과적인 공정이 될 수 있음을 나타냈다. Dubinin-Radushkevich 식에 의해 평가된 흡착 에너지값(1.564~1.857 kJ/mol)은 물리흡착에 해당하였다. Brilliant green의 흡착 동력학은 유사이차반응속도식에 잘 맞았으며, 입자내 확산식에 잘 따랐다. 흡착 특성을 평가하기 위하여 주로 활성화에너지, Gibbs 자유에너지, 엔탈피 및 엔트로피와 같은 열역학 파라미터가 계산되었다. Gibbs 자유에너지-10.3~-11.4 kJ/mol), 엔탈피(49.48 kJ/mol) 및 활성화에너지(27.05 kJ/mol)는 흡착이 자발적이고, 흡열 및 물리흡착 공정임을 나타냈다.

• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.636-645
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• 2022

이 연구에서는 은행껍질기반 활성탄으로 음이온성 염료인 메틸오렌지(MO)의 흡착 특성을 조사하였다. 이를 위해 은행껍질과 대표적인 화학활성화제인 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 기공 특성을 지닌 다공성 활성탄(GS-1, GS-2, GS-4)을 제조하였다. 제조한 활성탄의 구조적 특성값과 KOH 혼합비율과의 상관관계는 질소 흡/탈착등온선으로 조사하였다. 활성탄에 대한 MO 흡착 평형 실험은 서로 다른 pH (pH 3~11) 및 온도(298~318 K) 조건에서 실시하였으며 그 결과를 Langmuir, Freundlich, Sips 및 온도 의존 Sips식으로 살펴보았다. 그리고 Langmuir 무차원 분리계수값으로 제조한 활성탄의 MO 흡착처리공정의 타당성을 조사하였다. 흡착에너지분포함수(AED)로 비교 분석한 활성탄에 대한 MO의 불균일 흡착 특성은 온도와 활성탄의 구조적 특성과 밀접한 관련이 있었다. 서로 다른 온도에서 수행한 회분식 흡착 속도 실험 결과는 외부물질전달, 입자 내 확산 및 활성사이트의 흡착을 고려한 균일표면확산모델(HSDM)로 만족스럽게 설명할 수 있었다. 또한 표면확산계수값을 Arrhenius 플롯으로 나타내어 구한 활성화에너지와 흡착에너지분포 함수값과의 상관관계를 살펴보았다. 그리고 Biot 수를 이용하여 제조한 활성탄에 대한 MO의 흡착 공정 메커니즘을 평가하였다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제38권2호
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• pp.497-510
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• 2021

본 연구의 목적은 장애아동 양육자의 물리적·정서적 웰니스 사이에서 지적 웰니스의 매개효과를 조사하여 효율적인 관리 방안 제시에 필요한 기초자료를 제공하기 위함이다. 연구 대상자는 장애아동 양육자 177명이며, 자료수집은 2019년 06월부터 2019년 11월까지 하였다. 자료분석은 PROCESS macro를 이용하였다. 일반적인 특성과 변수간 분석은 Independent t-test 및 ANOVA를 통해 통계적으로 유의한 차이가 있는 변수에 대하여는 Scheffé 사후검증을 실시하였다. 변수간 관련성 분석은 Pearson 상관관계 및 위계 다중회귀분석을 하였다. 연구결과, 장애아동 주양육자의 물리적 웰니스와 지적 웰니스는 장애아동 양육자의 정서적 웰니스에 직접적인 영향을 미치며, 또한 물리적 웰니스와 정서적 웰니스 사이에서 지적 웰니스가 매개효과를 제공하고 있다. 이는 장애아동이 가진 물리적 환경의 영향도 중요하지만, 주양육자에게 적절하고 충분한 지적 교육이 동반되어야 정서적 웰니스 증진이 이루어질 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서 다양한 교육 프로그램의 확대는 장애아동 양육자의 웰니스 증진에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권4호
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• pp.49-62
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• 2022

The magnesium and iron-based layered double hydroxide (Mg-Fe LDH) was synthesized by the co-precipitation process and the bead type LDH (BLDH, 5~6 mm in diameter) was manufactured by using the Mg-Fe LDH and the starch as a binder. To evaluate the feasibility of the BLDH as the As stabilizer in the soil, various experiments were performed and the As stabilization efficiency of the BLDH was compared to that of powdered type LDH (PLDH, <149 ㎛ in diameter). For the As sorption batch experiment, the As sorption efficiency of both of the PLDH and the BLDH showed higher than 99%. For the stabilization experiment with soil, the As extraction reducing efficiency of the PLDH was higher than 87%, and for the BLDH, it was higher than 80%, suggesting that the BLDH has similar the feasibility of As stabilization for the contaminated soil, compared to the PLDH. From the continuous column experiments, when more than 7% BLDH was added into the soil, the As stabilization efficiency of the column maintained at over 91% for 7 pore volume flushing (simulating about 21 months of rainfall) and slowly decreased down to 64% after that time (to 36 months) under the non-equilibrium conditions. Results suggested that more than 7% of BLDH added in As-contaminated soil could be enough to stabilize As in soil for a long time. The main As fixation mechanisms on the LDH were also identified through the X-ray fluorescence (XRF), the X-ray diffraction (XRD), and the Fourier transform infrared (FT-IR) analyses. Results showed that the LDH has enough of an external surface adsorption capacity and an anion exchange capability at the interlayer spaces. Results of SEM/EDS and BET analyses also supported that the Mg-Fe LDH used in this study has sufficient porous structures and outer surfaces to fix the As. The reduction of carbonate (CO₃^2-) and sulfate (SO₄^2-) anions in the LDH after the reaction between As and the LDH was observed through the FT-IR, the XRF, and the XRD analyses, suggesting that the exchange of some of these anions with the arsenate (H₂AsO₄^- or HAsO₄^2-) occurs at the LDH interlayers during the stabilization process in soil.

• 자원환경지질
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• 제55권4호
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• pp.377-388
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• 2022

제강슬래그를 이용한 광물탄산화 공정 이후 발생하는 잔사슬래그의 비소(As) 제거 기작 규명을 위해, 전로제강슬래그(blast oxygen furnace slag: BOF)에 직접 및 간접탄산화 공정이 각각 적용된 두 종류의 잔사슬래그를 대상으로 실험실 규모의 실험을 실시하였다. 광물탄산화 공정은 잔사슬래그의 화학적-광물학적 조성변화, 용출수의 pH 저감, 표면 미세공극 형성 등 기존 제강슬래그의 특성을 변화시키는 것으로 밝혀졌다. 다양한 pH 범위의 As 인공오염수(초기농도: 203.6 mg/L)에 잔사슬래그를 반응시킨 배치실험에서, RDBOF (직접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 감소할수록 As 제거효율이 증가하는 경향을 보이며 초기 pH가 1인 환경에서 99.3%의 As 제거효율을 나타냈다. 이는 RDBOF 표면을 피복하던 CaCO₃가 낮은 초기 pH 환경에서 용해되어 RDBOF 표면에서 철산화물의 노출 면적을 증가시킴으로 인해, 철산화물의 As 음이온 표면 흡착을 촉진한 것에서 기인한 것으로 판단되었다. 반면 RIBOF (간접탄산화 후 BOF)는 초기 pH가 높은 환경일수록 As 제거효율이 증가하며 초기 pH 10의 As 오염수에서 70.0%의 가장 높은 As 제거효율을 보였다. RIBOF의 영전하점(pH 4.5)을 고려할 때, 초기 pH 4-10 조건에서 음전하를 띠는 RIBOF의 표면에 As 음이온의 전기적 인력에 의한 표면 흡착은 발생하기 어려울 것으로 예상되었다. 다만 수용액 내 용존하는 Ca²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺와 같은 2가 양이온들에 의해 As 음이온이 RIBOF 내 철산화물에 간접적으로 고정되는 양이온 가교효과(cation bridge effect)가 발생하였고, 초기 pH가 높은 환경일수록 슬래그 표면이 더 강한 음전하를 띠며 양이온 가교효과가 가속화되어, 결과적으로 많은 As가 흡착된 것으로 판단되었다. 하지만 강알칼리 (pH 10-11 이상) 조건에서는 RIBOF 표면에 생성된 칼슘침전물이 철산화물을 피복함으로써 철산화물에 의한 As 음이온 표면 흡착을 저해하는 현상이 발생하였다. 또한 배치실험 이후 회수된 잔사슬래그에 TCLP 시험을 수행한 결과, RDBOF와 RIBOF 모두 2% 미만의 As 탈착률을 보여 안정적인 형태로 As가 고정되어 있음이 확인되었다. 본 연구 결과를 통해, 잔사슬래그가 기존에 As 제거제로 활용되던 제강슬래그의 단점인 수계의 급격한 pH 상승을 억제하는 동시에, 높은 As 제거효율 및 안정성을 나타내는 저비용-친환경의 As 제거제로서의 활용 가능성을 입증하였다.

• 자원환경지질
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• 제52권1호
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• pp.1-12
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• 2019

금속 폐기물과 TPH(total petroleum hydrocarbon: 석유계 총탄화수소)로 복합 오염된 토양을 정화하기 위하여 자력선별법을 연계한 토양세척 배치실험을 실시하였다. 오염토양의 아연과 TPH 농도는 각각 1743.3 mg/kg과 3558.9 mg/kg으로 심하게 오염되어 있었으며, 아연, 납, 구리, TPH 항목들이 '2지역 토양오염우려기준'(정화목표)을 초과하였다. 중금속 제거를 위해 1차 산세척을 실시하였으나 납과 아연은 산세척 후에도 '2지역 토양오염우려기준'을 초과하였으며, 2차 연속 세척에 의해서 아연과 납의 제거효율은 각각 8 %와 5 % 증가에 그쳐, 정화목표에 도달하지 못하였다. 오염토양의 중금속 초기농도를 줄이고 세척 효과를 높이기 위하여 세척 전 미세입자(직경 < 0.075 mm)를 선별하였으며, 오염토양의 4.1 %가 분리되었다. 미세입자 선별만으로 오염토양의 초기 아연과 납 농도는 1256. 3 mg/kg(27.9 % 감소)과 325.8 mg/kg(56.3 % 감소)으로 감소하였으나, 미세입자 선별 후 오염토양을 1차 세척한 결과 아연 농도가 '2지역 토양오염우려기준'보다 높게 나타나, 이를 만족시킬 수 있는 추가 제거방법이 필요하였다. 본 토양이 무분별한 금속폐기물 투기에 의해 오염되었다는 사실로부터, 미세입자 선별의 대안으로 자력선별법을 적용하였으며, 토양의 16.4 %가 자력선별에 의해 제거되었다. 자력선별 후 오염토양의 아연과 납 농도는 637.2 mg/kg (63.4 % 감소)과 139.6 mg/kg (81.5 % 감소)로 감소하여, 1회 토양세척과 미세입자 선별에 의한 중금속 제거 효과보다 높았다. 자력선별 후 오염토양을 산용액으로 1차 세척한 결과, 오염토양 내 모든 중금속과 TPH농도가 '2지역 토양오염우려기준'이하로 낮게 유지되어, 본 오염토양과 같이 금속폐기물을 많이 함유하고 있는 토양의 경우 자력선별법을 연계한 토양세척에 의해 중금속과 TPH를 동시에 효과적으로 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

• 자원환경지질
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• 제45권3호
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• pp.255-264
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• 2012

제강슬래그와 석회석을 이용하여 구리와 납으로 오염된 농경지를 대상으로 안정화 배치 및 칼럼실험을 실시하였으며, 파일럿 규모의 현장 시험구(testing ground: 가로 2 m ${\times}$ 세로 2 m ${\times}$ 깊이 0.5 m)를 4 개 제작하여 실증시험을 실시하였다. 안정화제 종류별 구리와 납의 용출 저감 효과를 규명하기위한 배치실험 결과, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 혼합한 경우, 구리와 납 모두 85% 이상의 높은 용출 저감 효과를 나타내었다. 오염 토양의 장기적 안정화를 예측하고자 인공강우에 의한 연속 용출 칼럼실험을 실시하였다. 배수시스템이 설치된 직경 15 cm, 높이 100 cm의 대형 아크릴 칼럼을 제작하였으며, 배치실험 결과로부터 중금속 용출 저감 효과가 뛰어난 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용하였다. 안정화제를 첨가하지 않은 경우 칼럼 용출수의 납농도는 시간에 따른 저감이 발생하지 않아 지하수 생활용수 기준치(0.1 mg/L)를 초과하였으나, 안정화제를 첨가한 경우 실험진행 1년부터 0.04 mg/L 이하를 유지하여 용출 저감 효과가 뚜렷하게 나타났다. 안정화제를 첨가하지 않은 시험구의 경우, 60 일 이후에도 토양수의 납 농도는 지하수 생활용수 기준치보다 높은 0.38 mg/L이었으며, 구리의 농도는 0.69 mg/L를 나타내어 오염토양으로부터 지속적인 중금속 용출이 일어나고 있었다. 안정화제를 첨가한 3 개의 시험구 중, 석회석 3% + 제강슬래그 2%를 안정화제로 사용한 시험구의 용출 저감효과가 가장 뛰어나 20 일 이후부터는 구리와 납 모두 용출되지 않았다. 시험구에 벼를 재배하여 부위별 중금속 농도를 분석한 결과, 벼의 성장에 따른 토양으로부터 구리와 납의 식물전이는 뿌리가 가장 높았고, 잎(줄기포함), 쌀알 순이었다. 안정화제를 첨가한 시험구의 경우, 무처리 시험구보다 단위중량당 구리, 납의 식물전이량이 75% 이상 감소하였다. 연구 결과 석회석과 제강슬래그를 혼합한 안정화제 첨가에 의해 오염토양으로부터 구리, 납의 용출이 감소할 뿐 아니라, 재배하는 식물로의 전이량도 대폭 저감하는 것으로 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제26권5호
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• pp.435-441
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• 1998

Red beet(Beta vulagris L.) 모상근의 회분배양을 이용한 천연색소인 betacyanin 생산 최적화를 위해 광도, C/N ratio, 인산의 농도를 각각 변화시켜 세포생육과 색소 생산성에 관한 동력학적 분석을 실시했다. 광도변화에 따른 배양 결과 3 klux의 경우 0.3(1/day)의 최대 비 생육속도와 0.11(mg/g-dry cell/day)의 최대 비 생산속도 그리고 14 k1ux에서 0.242(1/day)의 최대 비 생육속도와 0.125(mg/g-dry cell/day)의 최대 비 생산속도를 나타냈다. 광도와 균체의 생육관계를 검토한 결과 광도에 따른 세포 생육은 photoinhibition model이 적용됨이 확인되었다. Red beet 모상근으로부터 betacyanin의 생산은 partially growth related process임이 입증됐다. 이에 따른 세포당 최대 betacyanin 생산을 나타내는 $\alpha$는 0.3756 (mg/cell)이며, 최대 생산속도를 나타내는 $\beta$는 0.001 (mg/g-cel1/day)로 측정됐다. C/N ratio에 따른 실험결과 42.1(w/w)에서 0.26(1/day)의 최대 비생육 속도를 나타내었으나 최대 비 생산속도는 31.6(w/w)에서 0.075(mg/g-cell/day)를 나타냈다. 인 농도에 대한 균체의 생육 및 물질 생산성의 관계를 검토한 결과 1.25mM에서 0.31(1/day)의 비생육 속도와 0.134(mg/g-dry cell/day) 비생산 속도를 나타내었다. 최적 조건을 결정하기 위한 response surface methodology(RSM)결과 세포 생육과 betacyanin의 최대 생산을 위한 최적 광도는 5.5 (klux),최적 C/N ratio와 인의 농도는 27(w/w), 1.25 (mM)로 결정됐다. 그리고 0.1 $\mu$M kinetin 첨가시 대조구에 비해 비생산성이 0.085(mg/g-dry cell/day)로 증가함이 입증됐다. Normal조건과 optimum조건의 비교결과 세포의 농도인 X(g-dry wt./L)가 8와 16, betacyanin의 생산량인 P(mg/L)가 4.48과 12.5, 그리고 optimum 조건에서 최대비 생육속도인 $\mu$$_{max}$ 가 0.375와 그리고 최대비 생산속도인 q$^{max}$ $_{p}$ 는 0.134로 약 2배로서 최적화가 되었다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제35권1호
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• pp.235-246
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• 2018

모란은 항염증작용, 항알레르기작용, 항균작용, 중추억제, 위액분비억제, 진경작용 등의 약리활성이 있을 뿐 아니라 항산화작용, 미백작용 등이 보고되면서 화장품 원료, 미용식품으로 다양하게 활용 가능성이 탐색되고 있다. 모란의 뿌리, 잎 및 꽃에서 추출용매와 온도, 시간에 따른 추출액 중 성분의 함량 변화를 비교하였다. Paeoniflorin과 paeonol을 지표성분으로 하여 두 성분의 함량을 동시에 정량분석하기 위한 HPLC 분석법을 설정하고 분석 배치마다 검량선과 QC용 검체를 사용하여 시스템적합성을 확인하면서 시료 분석을 실시하였다. Paeonol은 뿌리에서만 검출되었고 잎과 꽃에서는 검출되지 않았으며, paeoniflorin은 잎, 꽃에서의 농도가 뿌리에서보다 높았다. 추출용매와 섞을 때 뿌리의 절도는 구입 당시의 조각을 그대로 사용할 때보다 적당한 크기로 분쇄한 후 사용할 때 두 성분 모두 높은 농도로 추출되었다. 추출용매로는 30% 1,3-butylene glycol을 사용할 때 농도가 가장 높았다. 추출온도와 시간은 고온, 장시간 일수록 농도가 높아지는 경향을 보였으나 $75^{\circ}C$, 4 h 이상에서는 농도 상승이 완만했으며, paeonol은 8 h까지 지속적으로 농도가 상승하는 경향을 보였다. 뿌리, 잎, 꽃의 배합 비율은 2+2+1g/0.5kg로 할 때 두 지표성분의 함량 기준에 도달 가능하다고 판단하였다. 최종적으로 원재료를 2+2+1g/0.5kg로 배합하고 30% 1,3-butylene glycol을 추출용매로 사용하여 $75^{\circ}C$에서 4 h 동안 추출하는 방법이 두 지표성분의 활성 농도 기준과 원재료 및 제조공정상의 비용을 함께 고려할 때 적절한 조건이라고 판단하였고, 이 조건에서 10 kg 규모까지 추출액 제조 단위를 스케일업 하였다.