• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.56-62
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• 2019

입상 활성탄에 의한 murexide 흡착의 평형, 동역학 및 열역학 파라미터들에 대해 조사하였다. 실험은 흡착제의 양, 염료의 초기농도, 접촉시간과 온도를 변수로 하여 회분식 실험으로 진행하였다. 등온흡착평형관계는 293 ~ 313 K의 범위에서 Freundlich 식에 가장 잘 적용되었으며, Langmuir 식의 분리계수 $R_L$과 Freundlich 식의 분리계수 ${\beta}$로부터 입상 활성탄에 의한 murexide의 흡착조작이 적절한 처리방법이 될 수 있다는 것을 알았다. 또한 Dubinin- Radushkevich 식에서 얻은 흡착에너지(E)로부터 물리흡착공정임을 알 수 있었다. 흡착공정에 대한 동역학적 해석을 통해 반응속도식의 적용 결과는 유사이차반응식이 유사일차반응식보다 일치도가 높은 것으로 나타났다. Gibbs 자유에너지 변화($-0.1096{\sim}-10.5348kJ\;mol^{-1}$), 엔탈피변화($+151.29kJ\;mol^{-1}$)을 통해 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정으로 진행되었음을 알 수 있었다. 또한 Gibbs 자유에너지 변화는 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 입상 활성탄에 의한 murexide의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아졌다. 엔트로피 변화 ($512.4J\;mol^{-1}\;K^{-1}$)는 활성탄에 의한 murexide의 흡착반응이 일어나는 동안 고-액 계면에서 무질서도가 증가함을 나타냈다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.53-61
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• 2011

본 연구는 E/K 정화기법이 적용된 PRB 공법에 있어서 음식물 쓰레기 재활용 과정에서 발생된 CFW(Carbonized Foods Waste)를 반응물질로 적용하고자 회분식 흡착실험(Batch Test)을 실시하였으며, 유기오염물질에 대한 흡착특성을 평가하였다. 실험에서 사용된 유기오염물질은 Phenanthrene과 Trichloroethylene(TCE)이며, 계면활성제는 음이온성 계면활성제인 SDS와 비이온성 계면활성제인 Brij$^{(R)}$30을 적용하였다. 실험 결과, Phenanthrene과 TCE의 흡착효율은 각각 99%와 26%로 나타났으며, Phenanthrene에 대한 CFW의 흡착효율이 4배 정도 높은 것으로 확인되었다. 이를 바탕으로 Langmuir와 Freundlich 흡착등온 모델에 적용한 결과, Phenanthrene은 Langmuir 모델에 일치하였고, TCE는 그 구분이 불분명하였다. 또한 계면활성제를 사용하여 회분식 흡착실험을 실시한 결과, Phenanthrene의 경우에는 계면활성제가 방해요소로 작용하여 흡착지체현상이 발생했으며, 계면활성제가 적용되지 않은 흡착효율에 비하여 6~8% 정도 감소하였다. 그러나 TCE는 계면활성제가 반응촉매제로 작용하여 최대 81%까지 흡착효율이 증가하였으며, 비이온성 계면활성제를 사용함으로서 보다 높은 흡착효율을 얻을 수 있었다. 따라서 계면활성제의 적용과 관계없이 Phenanthrene에 대한 흡착효율이 TCE보다 우수한 것으로 나타났으며, PRB 공법에 E/K 정화기법을 적용할 경우에는 비이온성 계면활성제를 사용할 경우 보다 높은 흡착효율이 나타날 것으로 판단된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권2호
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• pp.146-154
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• 2017

최근에 구조물의 유지관리 및 보수에 관한 사안이 중요시되면서 콘크리트의 자기치유에 관한 연구가 진행되고 있다. 그러나 현재 진행되는 다수의 자기치유 콘크리트 연구는 콘크리트 유해이온의 침투경로인 내부 균열을 막는 방안에 초점을 맞추고 있다. 이와는 다르게 본 연구에서는 콘크리트 내부의 유해이온을 직접적이며 능동적으로 제어할 수 있는 소재인 이온교환수지의 적용 가능성을 보고자 한다. 이에 따라 이온교환수지를 시멘트 계 재료에 적용하기 이전에 이온교환수지의 성능평가는 배합설계 시 중요한 지표가 되기 때문에, NaCl 및 $Na_2SO_4$가 들어있는 포화 수산화칼슘 수용액 내에서 이온교환수지의 염소이온 및 황산이온 제거특성을 보았다. 본 연구에서는 음이온 교환수지를 사용하였고, 이온교환수지의 염소이온 및 황산이온 제거성능은 반응속도식과 등온흡착식을 적용하여 평가하였다. 결과적으로 포화 수산화칼슘 수용액에서 음이온 교환수지의 특성은 유사 1차 반응식과 Freundlich 등온흡착식보다 유사 2차 반응식과 Langmuir 등온흡착식에 상대적으로 더 적합하였다. 그리고 염소이온은 최대 약 1068 ppm, 황산이온은 최대 약 1314 ppm까지 제거할 수 있는 것으로 계산되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권4호
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• pp.568-576
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• 2018

폐감귤박으로 제조한 활성탄(WCAC, waste citrus peel based activated carbon)에 의한 항생제 trimethoprim (TMP)의 흡착 특성을 조사하기 위해 반응표면법(RSM, response surface methodology)을 사용하여 TMP 흡착에 대한 운전인자들의 영향을 조사하였다. 농도($X_1$: 50-150 mg/L), pH ($X_2$: 4-10), 온도($X_3$: 293-323 K), 흡착제 투여량($X_4$: 0.05-0.15 g)의 4가지 입력 파라미터를 가진 4-요인 Box-Behnken 실험 설계에 따라 회분식 실험을 수행하고, 얻어진 실험 결과를 다중 회귀 분석으로 2차 다항식에 맞추고 통계적 방법을 사용하여 검토하였다. 독립 변수 및 변수들 간의 교호 작용의 유의성은 ANOVA 및 t-검정 통계기법으로 평가하였으며, 통계적 결과는 TMP 농도가 다른 요인들에 비하여 가장 많은 영향을 미치는 운전인자라는 것을 보여 주었다. 흡착공정은 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 등온흡착평형관계는 Langmuir 식이 Freundlich 식 보다 잘 부합하였다. Langmuir 등온식으로 부터 계산한 WCAC에 의한 TMP의 최대 흡착량은 293 K에서 144.9 mg/g이었다.

• 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.

• 자원리싸이클링
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• 제31권6호
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• pp.25-35
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• 2022

본 연구는 겔 타입의 음이온교환 수지를 이용하여 바나듐과 텅스텐 이온의 흡·탈착 거동과 분리조건을 규명하였다. 용액의 초기산도에 따른 흡착실험에서 바나듐은 강산성 및 강염기성에서 흡착률이 현저히 낮아지며, 텅스텐은 강염기성에서 흡착률이 낮게 나타났다. 반응온도의 상승은 흡착반응속도 및 최대흡착량의 증가에 영향을 주었으며, 텅스텐은 최대흡착량에 미치는 영향이 미미하였다. 이온교환 수지에 대한 바나듐과 텅스텐의 흡착등온실험은 두 이온 모두 Langmuir 흡착등온식에 적합하였으며, 텅스텐의 경우 폴리옥소메탈레이트화 되어 이온 간의 결합이 이루어져 다분자층 흡착의 형태가 나타나 Freundlich 흡착등온식에도 적합한 것으로 나타났다. 두 이온교환 수지 모두 유사 2차 반응속도모델에서 잘 모사되었으며, 탈착용액의 종류에 따른 바나듐과 텅스텐의 탈착특성에서 바나듐은 HCl 수용액 및 NaOH 수용액 모두 탈착이 이루어 졌으며, 텅스텐은 HCl 수용액에서 탈착이 전혀 이루어지지 않아 탈착공정을 통한 두 이온의 분리가 가능하였다. 탈착반응은 반응 개시 후 30분 이내에 평형에 도달하였으며, 90% 이상 회수가 가능하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권8호
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• pp.930-937
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• 2007

본 연구에서는 소나무 종류인 Pinus densiflora로부터 채취한 수피를 이용하여 수용액으로부터 구리 제거를 위한 회분식 흡착 실험을 수행하였다. 구리 흡착에 수피의 화학적 처리가 미치는 효과를 알아보기 위해 1 N 수산화나트륨(NaOH)과 1 N 염산(HCl)을 이용하여 전처리하였다. 구리 농도가 100 mg/L이고 pH가 $3\sim6$인 수용액에서 수산화나트륨(NaOH)을 이용한 수피의 화학적 전처리는 구리의 흡착량을 $139\sim184%$ 정도 증가시키는 효과를 나타냈으나, 염산(HCl)을 이용한 수피의 전처리는 구리의 흡착량을 $37\sim42%$ 정도 감소시키는 효과를 나타냈다. 대체적으로 수피에 의한 구리 흡착은 pH $5\sim6$에서 최대 흡착량을 나타내기는 하였으나, 주어진 pH 범위내에서 수용액의 pH가 구리 흡착에 미치는 효과는 크지 않았다. 수피의 구리 흡착은 유사 2차 동역학 모델로 설명이 가능하였으며, 수산화나트륨(NaOH)으로 전처리한 수피의 경우 초기 농도가 100 mg/L에서 2배로 증가함에 따라 유사 2차 동역학 모델식으로부터 계산된 흡착량$(q_e)$은 6.58 mg/g에서 12.77 mg/g로 증가한 반면에 속도 상수$(k_2)$는 0.284 g/mg/min에서 0.014 g/mg/min으로 감소하였다. 수피의 구리 흡착특성은 Langmuir와 Freundlich 등온식에 의해 모두 잘 표현되는 것으로 나타났다. 수피에 존재하는 카르복실산(carboxylic acid, RCOOH)이 구리 이온의 흡착에 관여하는 것이 확인되었으며, 특히 수산화나트륨을 이용하여 전처리한 수피에서 나타나는 구리의 높은 흡착효율은 수피에 존재한 에스테르(ester) 화합물과 카르복실산(carboxylic acid) 화합물이 가수분해되어 생성된 카르복실산 염(sodium carboxylate) 때문인 것으로 판단되었다.

• 대한환경공학회지
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• 제22권6호
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• pp.1045-1053
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• 2000

제초제로 사용되는 napropamide와 pendimethalin의 토양내 흡착 탈착특성을 파악하기 위하여 진탕시간, 유기물함량, pH, 온도 등을 변화시키면서 실험을 수행하였다. Sandy loam, silty clay, loam 토양에 대하여 napropamide 및 pendimethalin이 흡착 탈착 평형에 도달되기 위한 진탕시간은 각각 12시간 및 6시간으로 나타났다. 평형흡착 탈착에 도달되었을 때 각 토양에 대한 napropamide의 흡착율 및 탈착율은 각각 23.35%, 31.57%, 25.95% 및 18.42%, 13.42%, 15.89%, pendimethalin은 각각 59.61%, 77.26%, 64.02% 및 3.23%, 2.93%, 3.07%이었다. 등온흡착은 Langmuir식보다는 Freundlich식에 적합하였다. 유기물함량이 2.0% 이상에서의 흡착은 유기물의 영향을 받고, 그 이하에서는 점토의 영향을 받고 있음을 알 수 있었다. 유기물함량 0.95~7.45(%)의 범위에서 흡착계수($K_{fa}$) 및 탈착 계수($K_{fd}$)는 napropamide의 경우 1.17~2.50 및 5.33~34.06, pendimethalin은 4.74~16.08 및 24.25~134.00로 나타났다. 따라서 유기물은 농약과 흡착친화력이 높기 때문에 유기물함량이 증가하면 흡착율은 증가하고, 탈착율은 감소하는 경향을 나타내었다. Napropamide와 pendimethalin은 비이온성 농약이기 때문에 pH 변화로 인한 흡착 탈착경향은 거의 변화가 없는 것으로 나타났다. 토양의 온도 변화에 따른 제초제의 흡착율은 온도가 낮을수록 증가하는 경향을 나타냈으며, 탈착율은 온도가 높을수록 증가하는 경향을 나타냈다. 이것은 실험에 사용된 제초제가 낮은 온도에서는 용해도가 낮지만, 높은 온도에서 용해도가 높기 때문이다.

• 상하수도학회지
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• 제33권2호
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• pp.131-140
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• 2019

This study used a packed column reactor and a horizontal flow mesh reactor to examine the removal of copper ions from aqueous solutions using pine bark, a natural adsorbent prepared from Korean red pine (Pinus densiflora). Both equilibrium and nonequilibrium adsorption experiments were conducted on copper ion concentrations of 10mg/L, and the removals of copper ions at equilibrium were close to 95%. Adsorption of copper ions could be well described by both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The bark was treated with nitric acid to enhance efficiency of copper removal, and sorption capacity was improved by about 48% at equilibrium; mechanisms such as ion exchange and chelation may have been involved in the sorption process. A pseudo second-order kinetic model described the kinetic behavior of the copper ion adsorption onto the bark. Regeneration with nitric acid resulted in extended use of spent bark in the packed column. The horizontal flow mesh reactor allowed approximately 80% removal efficiency, demonstrating its operational flexibility and the potential for its practical use as a bark filter reactor.

• 자원환경지질
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• 제50권6호
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• pp.509-515
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• 2017

일반적으로 석영은 지각을 구성하는 광물 가운데 가장 많은 부분을 차지하고 있으며, 이러한 석영의 용해와 침전에 대한 이해는 암석의 풍화 매커니즘과 열수작용 및 변성환경에서의 암석과 물의 관계를 규명하는데 매우 중요한 역할을 한다. 본 논문에서는 석영의 용해와 침전에 영향을 미치는 다양한 물리화학적 환경을 수식을 이용해 재정리하였으며, 이전의 연구자들이 발표한 연구결과를 바탕으로 물리화학적 조건하에서의 석영 용해에 대해 이론적 접근을 실시하였다. 본 논문을 통해서 석영의 용해 및 침전이 다양한 환경에 영향을 받으며, 특히 이론적 접근을 통해서 석영에 작용된 압력보다는 주변의 pH 및 온도 조건에 더 큰 영향을 받는다는 것을 확인하였다.