Arcella, V.;Colaianna, P.;Brinati, G.;Gordano, A.;Clarizia, G.;Tocci, E.;Drioli, E.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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1999.07a
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pp.39-42
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1999
Perfluoropolymers represent the ultimate resistance to hostile chemical environments and high service temperature, attributed to the presence of fluorine in the polymer backbone, i.e. to the high bond energy of C-F and C-C bonds of fluorocarbons. Copolymers of Tetrafluoroethylene (TEE) and 2, 2, 4Trifluoro-5Trifluorometoxy- 1, 3Dioxole (TTD), commercially known as HYFLON AD, are amorphous perfluoropolymers with glass transition temperature (Tg)higher than room temperature, showing a thermal decomposition temperature exceeding 40$0^{\circ}C$. These polymer systems are highly soluble in fluorinated solvents, with low solution viscosities. This property allows the preparation of self-supported and composite membranes with desired membrane thickness. Symmetric and asymmetric perfluoropolymer membranes, made with HYFLON AD, have been prepared and evaluated. Porous and not porous symmetric membranes have been obtained by solvent evaporation with various processing conditions. Asymmetric membranes have been prepared by th wet phase inversion method. Measure of contact angle to distilled water have been carried out. Figure 1 compares experimental results with those of other commercial membranes. Contact angles of about 120$^{\circ}$for our amorphous perfluoropolymer membranes demonstrate that they posses a high hydrophobic character. Measure of contact angles to hexandecane have been also carried out to evaluate the organophobic character. Rsults are reported in Figure 2. The observed strong organophobicity leads to excellent fouling resistance and inertness. Porous membranes with pore size between 30 and 80 nanometers have shown no permeation to water at pressures as high as 10 bars. However high permeation to gases, such as O2, N2 and CO2, and no selectivities were observed. Considering the porous structure of the membrane, this behavior was expected. In consideration of the above properties, possible useful uses in th field of gas- liquid separations are envisaged for these membranes. A particularly promising application is in the field of membrane contactors, equipments in which membranes are used to improve mass transfer coefficients in respect to traditional extraction and absorption processes. Gas permeation properties have been evaluated for asymmetric membranes and composite symmetric ones. Experimental permselectivity values, obtained at different pressure differences, to various single gases are reported in Tab. 1, 2 and 3. Experimental data have been compared with literature data obtained with membranes made with different amorphous perfluoropolymer systems, such as copolymers of Perfluoro2, 2dimethyl dioxole (PDD) and Tetrafluorethylene, commercialized by the Du Pont Company with the trade name of Teflon AF. An interesting linear relationship between permeability and the glass transition temperature of the polymer constituting the membrane has been observed. Results are descussed in terms of polymer chain structure, which affects the presence of voids at molecular scale and their size distribution. Molecular Dyanmics studies are in progress in order to support the understanding of these results. A modified Theodoru- Suter method provided by the Amorphous Cell module of InsightII/Discover was used to determine the chain packing. A completely amorphous polymer box of about 3.5 nm was considered. Last but not least the use of amorphous perfluoropolymer membranes appears to be ideal when separation processes have to be performed in hostile environments, i.e. high temperatures and aggressive non-aqueous media, such as chemicals and solvents. In these cases Hyflon AD membranes can exploit the outstanding resistance of perfluoropolymers.
The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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v.8
no.4
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pp.401-410
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2003
Three beaches of the Seogwang-ri coast in the western part of Wu Island, Jeju-do, are solely composed of rhodoliths (red algal nodules). The beach sediments are coarse sand to granule in size and they show the banded distribution according to size. Commonly the larger pebble-sized rhodoliths are concentrated near the rocky coast, resulting from the transportation of the nodules from shallow marine environments by intermittent typhoons. Based on the internal texture of the rhodoliths, it appears that crustose red algae, Lithophyllum sp., is the main contributor for the formation of the rhodolith. The coarse sand to granule-sized grains show that they started to grow from the nucleus as rhodoliths, but the surface was severely eroded by waves. However, the pebble to cobble-sized grains exhibit the complete growth pattern of rhodoliths and sometimes contain other calcareous skeletons. It is common that encrusting red algae are intergrown with encrusting bryozoan. The surface morphology of rhodolith tends to change from the concentric to domal shape towards the outer part. This suggests that the rhodolith grew to a certain stage by rolling, but it grew in more quiet condition without rolling as it became larger. Aragonite and calcite cements can be found in the pores within rhodoliths (conceptacle, intraskeletal pore in bryozoan, and boring), and this means that shallow marine cementation has occurred during their growth. Growth of numerous rhodoliths in shallow marine environment near the Seogwang-ri coast indicates that this area has suitable oceanographic conditions for their growth such as warm water temperature (about 19$^{\circ}C$ in average) and clear water condition due to the lack of terrestrial input of volcanoclastic sediments. Fast tidal current and high wave energy in the shallow water setting can provide suitable conditions enough for their rolling and growth. Typhoons passing this area every summer also influence on the growth of rhodoliths.
Journal of the Korean Society of Groundwater Environment
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v.7
no.3
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pp.103-115
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2000
The formation of brown-colored precipitates is one of the serious problems frequently encountered in the development and supply of groundwater in Korea, because by it the water exceeds the drinking water standard in terms of color. taste. turbidity and dissolved iron concentration and of often results in scaling problem within the water supplying system. In groundwaters from the Pajoo area, brown precipitates are typically formed in a few hours after pumping-out. In this paper we examine the process of the brown precipitates' formation using the equilibrium thermodynamic and kinetic approaches, in order to understand the origin and geochemical pathway of the generation of turbidity in groundwater. The results of this study are used to suggest not only the proper pumping technique to minimize the formation of precipitates but also the optimal design of water treatment methods to improve the water quality. The bed-rock groundwater in the Pajoo area belongs to the Ca-$HCO_3$type that was evolved through water/rock (gneiss) interaction. Based on SEM-EDS and XRD analyses, the precipitates are identified as an amorphous, Fe-bearing oxides or hydroxides. By the use of multi-step filtration with pore sizes of 6, 4, 1, 0.45 and 0.2 $\mu\textrm{m}$, the precipitates mostly fall in the colloidal size (1 to 0.45 $\mu\textrm{m}$) but are concentrated (about 81%) in the range of 1 to 6 $\mu\textrm{m}$in teams of mass (weight) distribution. Large amounts of dissolved iron were possibly originated from dissolution of clinochlore in cataclasite which contains high amounts of Fe (up to 3 wt.%). The calculation of saturation index (using a computer code PHREEQC), as well as the examination of pH-Eh stability relations, also indicate that the final precipitates are Fe-oxy-hydroxide that is formed by the change of water chemistry (mainly, oxidation) due to the exposure to oxygen during the pumping-out of Fe(II)-bearing, reduced groundwater. After pumping-out, the groundwater shows the progressive decreases of pH, DO and alkalinity with elapsed time. However, turbidity increases and then decreases with time. The decrease of dissolved Fe concentration as a function of elapsed time after pumping-out is expressed as a regression equation Fe(II)=10.l exp(-0.0009t). The oxidation reaction due to the influx of free oxygen during the pumping and storage of groundwater results in the formation of brown precipitates, which is dependent on time, $Po_2$and pH. In order to obtain drinkable water quality, therefore, the precipitates should be removed by filtering after the stepwise storage and aeration in tanks with sufficient volume for sufficient time. Particle size distribution data also suggest that step-wise filtration would be cost-effective. To minimize the scaling within wells, the continued (if possible) pumping within the optimum pumping rate is recommended because this technique will be most effective for minimizing the mixing between deep Fe(II)-rich water and shallow $O_2$-rich water. The simultaneous pumping of shallow $O_2$-rich water in different wells is also recommended.
The impregnated alkali metal (Na, K), and the alkali earth metal (Ca, Mg) activated carbons were produced from the bamboo activated carbon by soaking method of alkali metals and alkali earth metals solution. The carbonization and activation of raw material was conducted at $900^{\circ}C$. The specific surface area and the pore size distribution of the prepared activated carbons were measured. Also, NO and activated carbon reaction were conducted in a thermogravimetric analyzer in order to use for de-NOx agents of the used activated carbon. Carbon-NO reactions were carried out in the nonisothermal condition (the reaction temperature $20{\sim}850^{\circ}C$, NO 1 kPa) and the isothermal condition (the reaction temperature 600, 650, 700, 750, 800, $850^{\circ}C$, NO 0.1~1.8 kPa). As results, the specific volume and the surface area of the impregnated alkali bamboo activated carbons were decreased with increasing amounts of the alkali. In the NO reaction, the reaction rate of the impregnated alkali bamboo activated carbons was promoted to compare with that of the bamboo activated carbon [BA] in the order of BA(Ca)> BA(Na)> BA(K)> BA(Mg) > BA. Measured the reaction orders of NO concentration and the activation energy were 0.76[BA], 0.63[BA(Na)], 0.77[BA(K)], 0.42[BA(Ca)], 0.30 [BA(Mg)], and 82.87 kJ/mol[BA], 37.85 kJ/mol[BA(Na)], 69.98 kJ/mol[BA(K)], 33.43 kJ/mol[BA(Ca)], 88.90 kJ/mol [BA(Mg)], respectively.
The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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v.9
no.2
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pp.64-72
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2004
We measured the vertical profiles of $O_2$, H$_2$S, and pH in sediment pore water beneath marine cage fish farms using a microsensor with a 25 ${\mu}{\textrm}{m}$ sensor tip size. The sediments are characterized by high organic material load. The oxygen consumption, hydrogen sulfide oxidation, and sulfate reduction rates in the microzonations (derived from the vertical distribution of chemical species concentration) were estimated by adapting a simple one-dimensional diffusion-reaction model. The oxygen penetration depth was 0.75 mm. The oxic microzonations were divided into upper and lower layers. Due to hydrogen sulfide oxidation within the oxic zone, the oxygen consumption rate was higher in the lower layer. The total oxygen consumption rate integrated with reaction zone depth was estimated to be 0.092 $\mu$mol $O_2$cm$^{-2}$ hr$^{-1}$ . The total hydrogen sulfide oxidation rate occurring within 0.7 mm thickness was estimated to be 0.030 $\mu$mo1 H$_2$S cm$^{-2}$ hr$^{-1}$ , and its turnover time in the oxic sediment layer was estimated to be about 2 minutes. This suggests that hydrogen sulfide was oxidized by both chemical and microbial processes in this zone. The molar consumption ratio, calculated to be 0.84, indicates that either other electron accepters exit on hydrogen sulfide oxidation, or elemental sulfur precipitation occurs near the $O_2$- H$_2$S interface. Total sulfate reduction flux was estimated to be 0.029 $\mu$mol cm$^{-2}$ hr$^{-1}$ , which accounted for more than 60% of total $O_2$ consumption flux. This result implied that the degradation of organic matter in the anoxic layer was larger than in the oxic layer.
To evaluate the effects of limestone powder and silica fume on the properties of high-strength high-volume ground granulated blast-furnace slag (GGBFS) blended cement concrete, this study investigated the rheology, strength development, hydration and pozzolanic reaction characteristics, porosity and pore size distribution of high-strength mortars with the water-to-binder ratio of 20, 50 to 80% GGBFS, up to 20% limestone powder, and up to 10% silica fume. According to test results, compared with the Portland cement mixture, the high-volume GGBFS mixture had much higher flow due to the low surface friction of GGBFS particles and higher strength in the early age due to the accelerated cement hydration by increase of free water; however, because of too low water-to-binder ratio and cement content, and lack of calcium hydroxide content, the pozzolanic reactio cannot be activated and the long-term strength development was limited. Limestone powder did not affect the flowability, and also accelerate the early cement hydration. However, because its effect on the acceleration of cement hydration is not greater than that of GGBFS, and it does not have hydraulic reactivity unlikely to GGBFS, compressive strength was reduced proportional to the replacement ratio of limestone powder. Also, silica fume and very fine GGBFS lowered flow and strength by absorbing more free water required for cement hydration. Capillary porosities of GGBFS blended mortars were smaller than that of OPC mortar, but the effect of limestone powder on porosity was not noticeable, and silica fume increased porosity due to low degree of hydration. Nevertheless, it is confirmed that the addition of GGBFS and silica fume increases fine pores.
The objective of this study was to investigate the effect of different feed inoculation method on rumen fermentation in an in vitro. Three experimental treatments were used: control (CON, direct dispersion of feed (2 g) in rumen fluid), combinations of direct dispersion (1 g) and nylon bag (DNB, pore size: 50 ㎛, 1 g), and nylon bag (NB, 2 g). An in vitro fermentation experiment was carried out using strained rumen fluid for 48 h incubation time and timothy was used as a substrate. At the end of the incubation, in vitro dry matter digestibility (IVDMD), in vitro neutral detergent fiber digestibility (IVNDFD), pH, volatile fatty acids (VFA), ammonia nitrogen (NH3-N), and microbial community were evaluated and gas production was estimated at 3, 6, 12, 24, 48 h incubation periods. Gas production was higher in CON than DNB and NB at 6 and 12 h incubation time (p<0.01). There were no differences in final gas production, pH, NH3-N concentration, total VFA production, and VFA profiles among treatments. The IVDMD was lowest in CON (p<0.01) but the IVNDFD was not differed by feed distribution methods. There were no significant differences in general bacteria and fungi. Protozoa count was highest in NB treatment among treatments (p<0.01). The abundance of cellulolytic bacteria, Ruminococcus flavefaciens and Fibrobacter succinogenes, was highest in the CON among treatments (p<0.01).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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