SiO2-coated magnetic nanoparticles (Fe3O4@SiO2 NPs) were modified by 3-nitrobenzelidenmalononitrile and used as green linkages for removal of Hg2+ form the wastewater. In this research, it has been attempted to refer to the harmful effects of mercury ions for living things and how to remove such ions using very easy and practical technique. This study shows that by optimizing the test conditions, the efficiency of the removal of harmful ions such as mercury from the water contaminated with these ions can be increased. Conditions such as temperature, speed of agitation, pH of solution were tested for removal of mercury ions. The advantages of this method over other methods listed in the article are the rapid and easy nanocry synthesis. The generated and modified Fe3O4@SiO2 nanoparticles were characterized by X-ray diffraction, fourier transform infrared and scanning electron microscopy spectroscopy. The results show that the synthesized magnetic nanoparticles have the excellent performance for the removal of mercury(II) ion from the waste water.
Munde, A. S.;Jagdale, A. N.;Jadhav, S. M.;Chondhekar, T. K.
대한화학회지
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제53권4호
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pp.407-414
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2009
o-phenylenediamine, 3-acetyl-6-methyl-(2H) pyran, 2,4 (3H)-dione (dehydroacetic acid or DHA) 및 살리실 알데히드로부터 유도한 4-hydroxy-3-(1-{2-(2-hydroxy-benzylidene)-amino phenylimino}-ethyl)-6- methy-pyran-2-one (H2L) 의 Cu(II), Ni(II), Co(II), Mn(II) 및 Fe(III) 고체 착물을 합성한 후, 원소분석, 전도 도법, 수자율, 자외선-가시선, 적외선, $^1H$-NMR 스펙트라, X-선 회절, 열분석을 통해 특성을 규명하고 항균 활성을 조사하였다. IR 스펙트럼 데이터로부터 이 리간드가 중심 금속이온에 대해 ONNO 주개원자 배열을 갖는 이염기성 네자리 리간드로 행동함을 제안하였다. 원소분석 데이터로부터 이들 착물의 화학량론이 1:1 (금속:리간드)임을 알았다. 물리-화학적 데이타로부터 Cu(II) 및 Ni(II) 착물이 사각평면 기 하구조, 그리고 Co(II), Mn(II) 및 Fe(III) 착물이 팔면체 기하구조임을 제안하였다. X-선 회절 데이터로 부터 Cu(II) 착물이 사방정계(orthorhombic) 결정계, Ni(II), Co(II) 및 Fe(III) 착물이 단사계(monoclinic) 결정계 그리고 Mn(II) 착물이 정방정계(tetragonal) 결정계임을 제안하였다. 착물의 열적 행동(TG/DTA) 을 연구하였으며 Coats-Redfern 방법으로 반응속도 파라메터를 결정하였다. 리간드와 이들 금속 착물을 이용하여 Staphylococcus aureus 및 Escherichia coli에 대한 향균 활성과 Aspergillus Niger 및 Trichoderma 에 대한 살균 활성을 조사하였다.
8-히드록시퀴놀린, 또는 8-히드록시퀴놀린-살리실산을 모체로 하고, 레졸신을 가교제로 하여 그것들을 포름알데히드와 축중합시켜, 8-히드록퀴놀린-레졸신(8-HQR) 및 8-히드록시퀴놀린-레졸신-살리실산(8-HQRS)킬레이트 수지를 합성하였다. 8-HQR 및 8-HQRS수지의 이온교환용량은 각각 4.1 meq/g 및 5.4 meq/g이었다. 이들 수지에 대한, Fe(III), Cu(II), Pb(II), Co(II) 및 Ni(II)금속이온들의 흡착과 분포계수에 대하여 논의하였다. 이들 킬레이트 수지들에 대한 금속이온들의 흡착은, pH=7에서 가장 크게 나타났다. 그리고 이들 금속이온들의 분포계수는, 염산의 농도가 감소함에 따라 증가하였다.
Amberite XAD-16 다공성 수지에 4,5-dihydroxynaphthalene-2,7-disulfonic acid (chromotropic acid, CTA)를 화학적으로 결합시켜 XAD-16-CTA형 새로운 킬레이트 수지를 합성하고, 적외선분광법과 원소분석법으로 확인하였다. 이 킬레이트 수지에 대한 금속마감 산업과 관련 있는 9개 금속이온을 포함하는 Cr(III) 및 Cr(VI) 이온들의 흡착 및 탈착 특성을 뱃치법과 용리법으로 조사하였다. XAD-16-CTA 킬레이트수지는 1~5 M의 HCl, $HNO_3$ 및 NaOH 등의 산과 염기 용액에서 매우 안정하였다. pH 2에서 Cr(VI) 이온과 Cr(III) 이온이 공존하는 혼합용액으로부터 Cr(VI) 이온만을 선택적으로 분리할 수 있음을 확인하였으며, Cr(VI)의 최대 흡착용량은 1.2 mmol/g 이었다. 또한 Cr(VI) 이온의 흡착에 미치는 공존 음이온의 영향을 검토한 결과 음이온인 $F^-$, $SO{_4}^{2-}$, $CN^-$, $CH_3COO^-$, $NO{_3}^-$ 이온은 흡착율을 감소시켰으며, $PO{_4}^{3-}$와 $Cl^-$는 흡착에 큰 영향을 미치지 않았다. pH 2에서 킬레이트 수지에 의한 돌파점용량과 총괄용량으로부터 얻은 금속이온의 용리순서는 Cr(VI)>Sn(II)>Fe(III)>Cu(II)>Cd(II)${\simeq}Pb(II){\simeq}Cr(III){\simeq}Mn(II){\simeq}Ni(II){\simeq}Al(III)$이었다. 한편 $HNO_3$, HCl 및 $H_2SO_4$ 등의 탈착제에 의한 Cr(VI) 이온의 탈착특성을 조사한 결과 3 M HCl에서 높은 탈착효율을 나타내었다. 결과적으로, XAD-16-CTA 킬레이트 수지는 여러 가지 금속이온이 혼합된 금속마감산업 인공폐액 중 Cr(VI) 이온의 선택적 분리, 농축 및 회수에 매우 유용함을 알 수 있었다.
1. 표고버섯 중 정제된 ATPase는 $Fe^{3+},\;Fe^{2+},\;Cd^{2+},\;Mg^{2+},\;K^{+}$ 및 $Co^{2+}$ 이온에 의하여 활성화 되었으나 $Zn^{2+},\;Ca^{2+},\;Cu^{2+}$ 및 $Ni^{2+}$ 이온에 의하여는 그 활성도가 억제되었다. 2. 5 mM $Fe^{3+}$, 10 mM $Fe^{2+}$, 1 mM $Cd^{2+}$, 5 mM $Mg^{2+}$, 5 mM $K^{+}$ 및 5 mM $Co^{2+}$이온은 이효소의 활성을 각각 130, 65, 65, 68, 105 및 23% 증가시켰다. 3.10 mM $Zn^{2+}$, 10 mM $Ca^{2+}$, 0.5 mM $Cu^{2+}$ 그리고 10 mM $Ni^{2+}$ 이온은 이효소의 활성을 각각 18, 19, 27% 그리고 30%의 억제효과를 보였다. 4. 10 mM ${Co_3}^{2-}$, 20 mM $CN^{-}$, 20 mM ${CH_3COO}^{-}$ 그리고 20 mM ${NO_3}^{-}$의 음이온은 이효소의 활성을각각 98, 95, 70% 그리고 50%를 억제시켰으나,${SO_4}^{2-}$ 이온은 농도증가에 따라 활성화 되었고, 20 mM 용액에서 21%로 활성도 증가의 최대치를 보였다.
염화 제 2철용액에 의한 구리황화광의 침출액을 모사하기 위해 $FeCl_3$-$FeCl_2$-$CuCl_2$-CuCl-NaCl-HCl-$H_2O$의 조성을 지닌 합성용액을 제조하였다. 합성용액에서 염화철과 염화구리의 농도를 0.1에서 1 m까지 변화시키며 성분의 농도변화에 따른 $25^{\circ}C$에서 용액의 pH와 전위의 변화를 측정하였다. 염산의 농도가 일정한 조건에서 CuCl의 농도를 증가시키면 용액의 pH는 증가하였다. 그러나 염산과 CuCl의 농도가 일정한 조건에서 다른 용질의 농도를 증가시키면 수소이온의 활동도계수가 증가하면서 용액의 pH는 감소하였다. CuCl의 농도를 증가시키면 염화 제 1구리이온이 안정해지는 방향으로 반응이 진행하나 $FeCl_3$은 반대의 효과를 나타냈다.
Scanning tunneling microscopy (STM) was used to study the electronic structure of cobalt(II) tetraphenylporphyrin (CoTPP) on the Fe/W(110) substrate. Clover-like conformation of CoTPP was observed and showed bias dependent STM images. The central Co(II) ion of this porphyrin was protruded on the positive biases, but it was depressed on the negative biases. On the positive biases, the phenyl rings of CoTPP appeared to be bright contrary to the invisible pyrrole rings. These results were compared the first-principles calculations using GGA and GGA+U to elucidate the influence of the Fe substrate. GGA+U results agreed well with the experimental results; however, GGA did not. These results show that proper treatment of the on-site Coulomb repulsion of the Fe ions is crucial to describe the electronic structure of this system. By the comparison between the GGA+U calculations on the Fe substrate and the gas phase calculations, it can be noted that chemical potential shift occurred accompanying charge transfer from the Fe ions of the substrate to the pyrrole ligand of the porphyrin.
본 연구에서는 석탄 광산배수에 함유된 중금속을 부유선별로 제거하기에 앞서 부유선별 조건에 영향을 미치는 철, 망간, 알루미늄 이온의 침전특성을 알아보았다. Fe(III), Mn(II), Al(III) 이온을 NaOH와 반응시켜 1 h 동안 침전시키면 Fe(III)은 pH 5.0 이상에서, Mn(II)은 pH 10.0 이상에서 그리고 Al(III)은 pH $6.0{\sim}9.0$의 범위에서 대부분 침전되어 여액에 $1.0mgL^{-1}$ 이하로 잔류되었다. Fe(III), Mn(II), Al(III)의 혼합 용액에 포수제인 올레인산나트륨을 첨가하였을 경우, 각각의 중금속 이온은 올레인산나트륨과 반응하여 불용성 염을 거의 형성하지 않았기 때문에 침전 부선법으로 광산배수에 함유된 중금속을 제거해야 하는 것으로 나타났다.
폐수 중의 6가크롬을 음이온 교환체인 aliquat-336(tri-caprylmethyl ammonium chloride)으로 이온쌍을 형성시켜 유기용매인 p-xylene으로 추출하여 원자흡수분광도법으로 정량하는 방법에 대하여 조사 검토하였다. Toluene을 용매로 사용하여 유기물을 제거한 폐수 100ml를 취하여 염산으로 pH 0.5 되게 산성화시킨 다음 aliquat-336을 0.01M되게 녹인 p-xylene 20ml로 6가크롬을 추출하였다. 표준물첨가법에 의해 air-acetylene 불꽃에서 용매중에 추출된 6가크롬을 정량하였다. Al(III), Fe(III), Cr(III)이온들은 6가크롬의 추출 및 흡광도 측정에 방해 하지 않았으며, Fe(III)이온이 6가크롬을 3가크롬으로 환원시키기 때문이다. 또한 유기물이 존재하면 6가크롬의 흡광도를 감소시키므로 이런 방해유기물을 toluene으로 추출 제거하였다. 최적 조건으로 분석한 결과는 96%이상의 회수율을 보여 주었고 이는 미량 분석에서 정확한 방법이라 할 수 있고, 상대평균편차가 3.95%로서 재현성도 비교적 좋았다.
본 연구에서는 황철석과 흑운모를 이용한 회분식반응조실험(batch reactor experiment)을 통하여 수용성 Cr(Ⅵ)의 제거 및 반응속도를 살펴보았으며 이에 따른 산화환원 반응기작을 고찰하였다. 황철석 실험군이 흑운모실험 군에 비해 산화환원반응속도가 100배정도 빨랐으며, pH 3의 실험군이 pH 4 실험군에 비해 Cr(III)으로의 환원반응속도가 빠르게 나타났다. 황철석 실험군에서 Cr(Ⅵ) 초기농도치 90%이상이 제거되는데 걸리는 시간은 pH가 4일때 4시간, pH가 3일 때 40분 이내였다. 반면에, 흑운모 실험군의 경우 pH가 3인 조건에서도 Cr(Ⅵ) 초기농도의 90%이상이 제거되는데 400시간 이상이 걸렸다. 모든 조건에서 Cr(III)치 농도는 초기에 증가하는 경향을 보이다가 일정시간이 지나면 안정한 농도로 고정되었다. 산성의 반응용액에서 Cr(Ⅵ)의 환원반응속도는 이 두 광물이 포함하고 있는 2가 철의 해리속도와 관련이 있음을 의미한다. pH 4의 조건인 실험군에서는 용액 내 Cr(Ⅵ)이 Cr(III)으로 환원되고 Fe(II)가 Fe(III)로 산화된 후, (Cr, Fe)(OH)$_3$$_{ (s)}$와 같은 침전물을 생성하여 상대적으로 용액내 Cr(III)과 Fe(III)농도가 낮은 것으로 여겨진다. pH 3의 실험군을 화학양론적 고찰하였으며, 흑운모의 실험에서는 수용성 Fe(II)의 감소된 양과 Cr(Ⅵ)의 환원된 양의 이론적인 몰비가 [3Fe(II) : 1Cr(Ⅵ)]임에도 그 몰 비가 약 1:1로서 1 mole의 Cr(Ⅵ)을 환원시키는데 Fe(II)이 적게 소비되었으며, 이는 광물에서 해리되는 Fe(II)에 의한 Cr(Ⅵ)의 환원뿐만 아니라 흑운모 구조 내 Fe(II)이 용액 내 Fe(III) 이온을 Fe(II) 이온으로 환원시키는 불균질산화환원반응이 발생하고 이 반응으로 생성된 Fe(II) 이온이 다시 Cr(Ⅵ)의 환원반응에 기여하였기 때문이다. 그러나 황철석 실험의 경우, 그 몰비가 약 2.90:1 로서 3에 가까우며, 이는 황철석의 빠른 산화를 통하여 급속한 Fe(II) 이온이 공급됨으로서 Cr(Ⅵ)의 환원반응이 이론적 화학양론의 반응 몰비에 부합한 결과를 보인 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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