• 청정기술
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• 제26권1호
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• pp.30-38
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• 2020

입상 활성탄에 대한 Acid Red 66의 흡착 등온선과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 염료의 초기농도, 접촉시간, 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 흡착평형자료는 Langmuir, Freundlich, Temkin, Redlich-Peterson 및 Temkin 등온흡착식에 적용하였다. Freundlich 등온흡착식이 가장 잘 맞았으며, 계산된 Freundlich 분리계수 값(1/n = 0.125 ~ 0.232)으로부터 입상 활성탄이 Acid Red 66을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin의 흡착열관련상수(B_T = 2.147 ~ 2.562 J mol^-1)는 이 공정이 물리흡착임을 나타냈다. 동력학적 실험으로부터 흡착공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 맞았다. 입자 내 확산식에 대한 결과는 경계층 확산을 나타내는 첫 번째 직선의 기울기보다 입자내 확산을 나타내는 두 번째 직선의 기울기가 작게 나타나서 입자 내 확산이 율속단계인 것을 확인하였다. 열역학 실험으로부터 활성화 에너지는 35.23 kJ mol^-1로 흡착공정이 물리흡착공임을 확인하였다. Gibbs 자유에너지 변화(ΔG = -0.548 ~ -7.802 kJ mol^-1)와 엔탈피 변화(ΔH = +109.112 kJ mol^-1)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타내었다. 등량흡착열은 흡착된 염료분자들의 측면상호작용을 나타내는 표면부하량이 증가함에 따라 증가하였다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.122-130
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• 2020

입상 활성탄에 대한 reactive blue 4 (RB 4) 의 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 활성탄의 양, pH, 초기농도, 접촉시간, 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 RB 4 염료의 흡착은 pH 7을 기점으로 양쪽으로 흡착 백분율이 증가하는 concave 모양을 나타내었다. 등온흡착자료는 Langmuir, Freundlich, Temkin 등온흡착식에 적용하였다. Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞았다. 계산된 Freundlich 분리계수(1/n = 0.125 ~ 0.232)과 Langmuir 분리계수(R_L = 1.53 ~ 1.59) 으로부터 활성탄이 RB 4를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin의 흡착열관련상수(B_T = 17.611 ~ 29.010 J mol^-1)는 이 공정이 물리흡착임을 나타냈다. 동력학적 실험으로부터 흡착공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 맞았다. 입자 내 확산식에 대한 결과는 표면확산을 나타내는 두 번째 직선의 기울기보다 입자내 세공확산을 나타내는 첫 번째 직선의 기울기가 작게 나타나서 입자내 세공확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. Gibbs 자유에너지 변화(ΔG = -3.262 ~ -7.581 kJ mol^-1)와 엔탈피 변화(ΔH = 61.08 kJ mol^-1)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.679-686
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• 2019

수용액으로부터 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착 평형, 동역학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 아닐린 블루의 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 통해 해석하였다. Langmuir 모델이 다른 모델들 보다 등온 데이터에 더 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리계수($R_L=0.036{\sim}0.068$)는 활성탄에 의한 아닐린 블루의 흡착 공정이 효과적인 처리방법이 될 수 있음을 나타냈다. 흡착속도상수는 유사일차속도 모델, 유사이차속도 모델 및 입자내 확산 모델에 적용하여 구하였다. 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착속도실험 결과는 유사이차 반응속도식에 잘 따랐다. 흡착 메카니즘은 입자내 확산 모델에 의해 경막 확산과 입자내 확산의 두 단계로 평가되었다. 흡착공정에 대한 깁스 자유에너지, 엔탈피 및 엔트로피 변화와 같은 열역학 파라미터들이 평가되었다. 엔탈피 변화(48.49 kJ/mol)은 흡착공정이 물리흡착이고 흡열반응임을 알려주었다. 깁스 자유 에너지는 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 더 높아졌다. 등량흡착열은 흡착제 표면의 에너지 불균일성 때문에 흡착제와 흡착질 사이에 상호작용이 있음을 나타내었다.

• 청정기술
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• 제27권1호
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• pp.47-54
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 대한 Acid Fuchsin (AF)의 흡착을 염료의 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 실험하여 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 AF의 흡착은 pH 3과 11에서 모두 흡착이 증가하는 욕조형을 나타냈다. AF의 흡착평형자료는 Freundlich 등온식에 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄이 AF를 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 흡착공정은 유사 이차 반응속도식이 오차율 7.88% 이내로 잘 맞았다. Weber와 Morris 모델의 Polt에 따르면 두 단계의 직선으로 구분되었다. stage 2 (입자내 확산)의 기울기가 stage 1 (경계층 확산)의 기울기 보다 작아서 입자내 확산속도가 느렸다. 따라서 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. AF의 활성화 에너지(13.00 kJ mol-1)는 물리흡착공정(5 ~ 40 kJ mol-1)에 해당하였다. 활성탄에 의한 AF 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 수치를 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. AF 흡착은 흡열반응(ΔH = 22.65 kJ mol-1)으로 나타났다.

• 통합자연과학논문집
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• 제4권2호
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• pp.130-136
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• 2011

This study investigated the adsorption characteristics of nickel, zinc and cadmium ions from the aqueous solution onto the alginate bead. Adsorption equilibrium capacities of the heavy metal ions increased with increasing initial pH of the solution. The adsorption equilibrium isotherm of the heavy metal ions was well represented by Langmuir equation. The magnitude of adsorption capacity of the heavy metal ions onto alginate bead was the order of cadmium > zinc > nickel. Kinetic parameters were measured in a batch adsorber to analyze the adsorption rates of the heavy metal ions. The internal diffusion coefficient of the heavy metal ions in the intraparticle were determined by comparing the experimental concentration curves with those predicted from the surface diffusion model (SDM) and pore diffusion model (PDM). The internal diffusion of the heavy metal ions in the intraparticles was explained by PDM.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.210-218
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• 2019

실로퓨트를 이용한 식물세포 Taxus chinensis 유래 주요 타르성분인 2-피콜린 흡착 실험을 수행하였다. 2-피콜린 초기농도, 흡착 온도 및 시간을 달리한 회분식 흡착 평형 데이터를 Langmuir, Freundlich, Temkin, Dubinin-Radushkevich 등온흡착식에 적용하였다. 실로퓨트를 이용한 2-피콜린의 흡착은 Langmuir 흡착등온식에 가장 적합함을 알 수 있었다. 흡착온도가 증가함에 따라 흡착용량이 감소하는 경향을 보였으며 실로퓨트를 이용한 2-피콜린 흡착 공정이 적합함을 알 수 있었다. 동역학적 해석을 통하여 본 흡착 공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 따름을 알 수 있었으며, 입자 내 확산과 경계층 확산이 율속 단계에 거의 영향을 미치지 않았다. 열역학적 해석을 통해 흡착 과정이 발열이며, 비가역적 비자발적으로 수행되었다. 흡착량이 증가함에 따라 등량흡착열은 감소하는 경향을 보여 흡착제의 표면 에너지가 불균일함을 알 수 있었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권2호
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• pp.219-224
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• 2019

본 연구에서는 흡착공정에 의한 Taxus chinensis 유래 세팔로마닌의 효율적 분리를 위하여, 흡착 온도, 흡착 시간 및 초기 세팔로마닌 농도를 달리하여 상용흡착제 실로퓨트에 의한 세팔로마닌의 흡착 특성을 조사하였다. 흡착 평형 데이터는 Temkin 흡착등온식에 가장 적합하였다. 흡착 온도가 증가함에 따라 흡착 용량은 감소하였으며, 물리적 흡착 공정임을 알 수 있었다. 속도론적 데이터는 유사 이차 반응속도식에 적합하였다. 입자 내 확산 모델에 의하면, 필름 확산과 입자 내 확산은 전체 흡착 속도에 거의 영향을 미치지 않았다. 열역학적 데이터를 통해 흡착 과정은 발열 반응이며 자발적이었다. 또한 흡착량이 증가함에 따라 등량흡착열은 거의 변화가 없었으며 흡착제의 표면 에너지가 균일함을 알 수 있었다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.45-51
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• 2010

본 연구는 hydroxyapatite(HAP) 첨가 활성탄(HAP sorbent)의 카드뮴에 대한 흡착특성을 조사하였다. HAP 첨가량의 변화에 따른 카드뮴의 제거특성은 HAP 첨가량이 증가 할수록 카드뮴의 제거량은 흡착에 의한 영향으로 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 HAP에 의한 이온교환능력의 증가에 의한 것으로 사료된다. 동역학적 흡착과 흡착평형에 관한 연구는 연속적인 회분식 실험을 통하여 조사하였다. 조사된 흡착평형 데이터는 Langmuir와 Freundlich isotherm mode을 사용하여 살펴보았으며, 초기 흡착질의 농도 변화에 따른 HAP 첨가 활성탄의 카드뮴의 흡착은 Freundlich isotherm model에 적합한 것으로 나타났다. Cd의 흡착반응의 동역학적 연구를 위하여 유사 1차 반응속도와 유사 2차 반응속도 모델을 사용하 Cd 흡착반응의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 유사 2차 반응속도를 따르며, 유사 2차 반응속도 상수는 활성탄에 HAP의 첨가량이 증가할수록 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, intraparticle diffusion model을 사용하여 수용액상의 흡착질과 흡착매질과의 흡착 메커니즘을 조사하였다. 수용액상 카드뮴의 흡착 메커니즘은 흡착질과 흡착매질에서 표면흡착반응과 입자내 확산이 동시에 일어나는 것으로 확인되었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제22권1호
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• pp.20-28
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• 1990

처분 안전성 평가를 위해서는 지하매질을 통한 방사성핵종의 이동특성 규명과 신뢰성 있는 지하 핵종이동 모델의 확보가 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 지하핵종이동 모델 개발을 위한 기초연구로서 충전층 실험을 수행하고, 실험결과를 제안된 핵종이동모델과 비교ㆍ검토하였다. 실험에서는 분쇄응회암으로 충전된 칼럼에서의 핵종이동 현상을 규명하고, 모델 시뮬레이션을 통해서는 세공확산을 모델에 고려하여 핵종이동에서 세공확산의 역할을 검토하였다. 충전층 실험에서 수력학적 분산계수는 비흡착성의 iodine을 사용하여 측정하였으며, 이 때 측정한 분산계수는 공극율 $\varepsilon$=0.483, 평균유속 (equation omitted)=0.915$\times$$10^{-2}$ cm/min에서 D$_{L}$=0.11$\times$$10^{-2}$ $\textrm{cm}^2$/min이었다. 그리고 중ㆍ저준위 방사성폐기물의 대표 핵종으로 사용한 Cs-137은 응회암에 대해 높은 지연특성을 보였으며, 파과곡선은 비대칭 형태로서 단말현상이 길게 나타났다. 모델 시뮬레이션 결과, 매질 세공내 확산과정은 다공성의 지하매질을 통한 핵종이동에서 중요한 율속단계 역할을 하였다.다.

• 공업화학
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• 제29권4호
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• pp.388-394
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• 2018

폐감귤박으로 제조한 자성 활성탄(MAC, magnetic activated carbon)을 이용하여 수용액 중의 2,4-디클로로페놀(2,4-dichlorophenol, 2,4-DCP)을 제거하는 연구하였다. 접촉시간, MAC의 투여량, 용액의 온도, pH 및 2,4-DCP 농도를 변화시켜 MAC에 의한 2,4-DCP의 흡착특성을 조사하였다. 등온 흡착 실험결과는 Langmuir 등온 모델식에 의해 잘 설명되었으며, Langmuir 등온식으로부터 구한 최대 흡착량은 312.5 mg/g이었다. 흡착속도는 유사 2차 속도식에 의해 잘 기술되었으며, 입자 내 확산 모델 자료는 흡착 과정 동안 막 확산과 입자 내 확산이 동시에 일어나는 것을 말해 주었다. 열역학적 파라미터인 ${\Delta}H^o$와 ${\Delta}G^o$는 각각 양의 값과 음의 값을 가지므로 MAC에 의한 2,4-DCP의 흡착은 자발적이며 흡열반응으로 일어나는 것을 알 수 있었다. 흡착실험을 완료한 후 사용한 MAC는 외부에서 자석을 이용하여 쉽게 분리할 수 있었다.