Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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v.20
no.1
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pp.1-12
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2022
Bentonite is the most probable candidate to be used as a buffer in a deep geological repository with high swelling properties, hydraulic conductivity, thermal conductivity, and radionuclide sorption ability. Among them, the radionuclide sorption ability prevents or delays the transport of radionuclides into the nearby environment when an accident occurs and the radionuclide leaks from the canister, so it needs to be strengthened in terms of long-term disposal safety. Here, we proposed a surface modification method in which some inorganic additives were added to form NaP zeolite on the surface of the bentonite yielded at Yeonil, South Korea. We confirmed that the NaP zeolite was well-formed on the bentonite surface, which also increased the sorption efficiency of Cs and Sr from groundwater conditions. Both NaP and NaX zeolite can be produced and we have demonstrated that the generation mechanism of NaX and NaP is due to the number of homogeneous/heterogeneous nucleation sites and the number of nutrients supplied from an aluminosilicate gel during the surface modification process. This study showed the potential of surface modification on bentonite to enhance the safety of deep geological radioactive waste repository by improving the radionuclide sorption ability of bentonite.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2002.04a
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pp.122-126
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2002
Contaminant transport in porous media is characterized by solving an advection-dispersion equation(ADE). The ADE can cover equilibrium phenomena of interest, which include sorption, decay, and chemical reactions. Among these phenomena, sorption mechanism is described by several types of sorption isotherm. If we assume the sorption isotherm as linear, the solution of ADE can be easily procured. However, if we consider the sorption isotherm as non-linear isotherm like a Dual Reactive Domain Model (DRDM), the resulting differential equation becomes non-linear. In this case, the solution of ADE cannot be easily acquired by an analytic method. In this paper, we present the numerical analysis of ADE using a DRDM. The results reveal that even if sorption data may be fitted well using linear or non-linear isotherm, the characteristics of contaminant transport of the two cases are different from each other. To be concrete, the retardation of linear isotherm has stronger effect than that of the DRDM. As the non-linearity of sorption isotherm increases, the difference of retardation effects of the two cases becomes larger. For a pulse source, the maximum concentration of the linear model is higher than that of the DRDM, but the plume of the DRDM moves faster than that of the linear model. Behaviors of contaminant transport using the DRDM are consistent with common features of a linear model. For instance, biodegradation effect becomes larger as time goes by The faster the seepage velocity is, the faster the plume of contaminant moves. The plume of the contaminant is distributed evenly over overall domain in the event of high dispersion coefficient.
The statistical model was introduced to satisfy various experimental condition on the sorption of heavy metals (Pb, Cu, Cd, and Zn) by bentonite. The Box-Behnken model designed statistically was applied to determine relative impact among three variables such as pH, HCO$_3$ contents and heavy metal concentrations on the sorption. The SAS program was used to obtain the statistical solution. The statistical surface response analysis indicates that initial concentration of heavy metals and pH have an important effect on the sorption, and bicarbonate is not a serious variable. The sorption capability about heavy metals of bentonite is in the order of Pb>Cu>Zn>Cd. The precipitation as hydroxyl and carbonate complexes of heavy metals was thermodynamically analyzed as major mechanism of sorption under alkaline pHs and high bicarbonate solution. It was found that there is a little difference between the model prediction on the precipitation of heavy metals and the results of batch sorption experiment. The thermodynamic data of the programs have to revise to obtain the best fit condition between the model prediction and the experimental results.
Galhoum, Ahmed A.;Mahfouz, Mohammad G.;Atia, Asem A.;Gomaa, Nabawia A.;Abdel-Rehem, Sayed T.;Vincent, Thierry;Guibal, Eric
Advances in environmental research
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v.5
no.1
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pp.1-18
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2016
Magnetic nano-based sorbents have been synthesized for the recovery of two rare earth elements (REE: Nd(III) and Yb(III)). The magnetic nano-based particles are synthesized by a one-pot hydrothermal procedure involving co-precipitation under thermal conditions of Fe(III) and Fe(II) salts in the presence of chitosan. The composite magnetic/chitosan material is crosslinked with epichlorohydrin and modified by grafting alanine and serine amine-acids. These materials are tested for the binding of Nd(III) (light REE) and Yb(III) (heavy REE) through the study of pH effect, sorption isotherms, uptake kinetics, metal desorption and sorbent recycling. Sorption isotherms are well fitted by the Langmuir equation: the maximum sorption capacities range between 9 and 18 mg REE $g^{-1}$ (at pH 5). The sorption mechanism is endothermic (positive value of ${\Delta}H^{\circ}$) and contributes to increase the randomness of the system (positive value of ${\Delta}S^{\circ}$). The fast uptake kinetics can be described by the pseudo-second order rate equation: the equilibrium is reached within 4 hours of contact. The sub-micron size of sorbent particles strongly reduces the contribution of resistance to intraparticle diffusion in the control of uptake kinetics. Metal desorption using acidified thiourea solutions allows maintaining sorption efficiency for at least four successive cycles with limited loss in sorption capacity.
In this study, a nickel hexacyanoferrate and manganese dioxide-polyacrylonitrile (NM-PAN) composite was synthesized and used for the sorptive removal of Co2+, Sr2+, and Cs+ Cs+ in radioactive laundry wastewater. Single- and multi-solute competitive sorptions onto NM-PAN were investigated. The Freundlich (Fr), Langmuir (Lang), Kargi-Ozmıhci (K-O), Koble-Corrigan (K-C), and Langmuir-Freundlich (Lang-Fr) models satisfactorily predicted all the single sorption data. The sorption isotherms were nonlinearly favorable (Freundlich coefficient, NF = 0.385-0.426). Cs+ has the highest maximum sorption capacity (qmL = 0.855 mmol g-1) for NM-PAN compared to Co2+ and Sr2+, wherein the primary mechanism was the physical process (mainly ion-exchange). The competition between the metal ions in the binary and ternary systems reduced the respective sorption capacities. Binary and ternary sorption models, such as the ideal adsorbed solution theory (IAST) model coupled with single sorption models of IAST-Fr, IAST-K-O, IAST-K-C and IAST-Lang-Fr, were fitted to the experimental data; among these, the IAST-Freundlich model showed the most satisfactory prediction for the binary and ternary systems. The presence of cationic surfactants highly affected the sorption on NM-PAN due to the increase in distribution coefficients (Kd) of Co2+ and Cs+.
Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology
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v.1
no.1
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pp.57-63
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2013
Natural green rust (GR) can retard the migration of anions through geological media because it has a Layer Double Hydroxyl (LDH) structure with a positive charge. In this study, the sorption behaviors of anions such as selenite ($Se(IV)O{_3}^{2-}$), selenate ($Se(VI)O{_4}^{2-}$), and iodide ($I^-$) onto green rusts with different structures, i.e., GR($Cl^-$) and GR($CO{_3}^{2-}$), were investigated by conducting batch sorption experiments in an anoxic condition. Experimental results showed that selenite was mostly sorbed onto GR($CO{_3}^{2-}$) and then partly reduced to metal selenium, Se(0). However, little selenate and iodide was sorbed onto GR($CO{_3}^{2-}$) while some iodide was sorbed onto GR($Cl^-$). It is presumed from the experimental results that the major sorption mechanism of $SeO{_3}^{2-}$ and $I^-$ onto green rusts is the anion exchange reaction with the anions existing in the interlayer of the rusts. Green rust, therefore, can play an important role in the retardation of anions migrating through deep geological environments owing to its LDH structure with a high anion exchange capacity.
Pistachio shell (Pistacia vera) (PS), a low-cost material, has been utilized for the removal of the Cr(VI) ions after treatment with citric acid. Batch experimental steps were applied to obtain Cr(VI) ion adsorption details for the equilibrium between Cr(VI) and modified pistachio shell (MPS). The influences of contact time, pH, adsorbent dose and initial chromium concentration on the adsorption performance of MPS was investigated in detail. The results displayed that adsorption of Cr(VI) by MPS reached to equilibrium after 2 h and after that a little change of Cr(VI) removal efficiency was observed. The sorption percent is higher at lower pH and lower chromium concentration. Two possible mechanisms for reduction of Cr(VI) to Cr(III) can be suggested in Cr(VI) removal. In the first mechanism, Cr(VI) is reduced to Cr(III) by surface electron-donor groups of the adsorbent and the reduced Cr(III) forms complexes with adsorbent or remains in the solution. This Cr(III) is not adsorbed by adsorbent at pH 1.8. But in second mechanism, the adsorption-coupled reduction of Cr(VI) to Cr(III) occurred on the adsorbent sites. The equilibrium sorption capacity of Cr(VI) ion after 2 h was 64.35 mg/g for MPS.
The clonidine transport mechanism through the skin was investigated with assumptions that epidermis is heterogeneous and two-layer membrane. Immobilization of clonidine was not found in stratum corneum but in viable epidermis. The sorption in the viable epidermis agreed with the dual sorption theory. Diffusion coefficient in stratum corneum was five order magnitude less than that in viable epidermis. In viable epidermis, the ratio of true diffusivity to apparent diffusivity increased initially then decreased as a function of clonidine concentration, and the true diffusivity was always larger than the apparent diffusivity.
Proceedings of the Korean Society of Soil and Groundwater Environment Conference
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2000.05a
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pp.11-14
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2000
Wastewater sludge and composted food wastes were examined as the alternatives of a landfill cover for soils to eliminate the emission of VOCs. The benefit of these alternatives is in their high sorption capacity, which is 5 to 50 times higher than natural soils. After sorption is finished, biodegradation is an important mechanism in decrease of VOCs concentration. In order to investigate appropriate VOCs degradation condition, biodegradation batch experiment is being conducted with isolated strain X9-c. Both benzene and TCE were degraded only in soil with 12%(water volume/sorbent volumn) water condition. When the water condition varied from 12 to 48% in compost, optimum water conditions of composted food waste was 36%.
Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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v.16
no.2
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pp.121-127
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2004
This paper describes conceptual development and idea-verification of a sub-miniature portable cooler which dose not necessitate any pre-cooling nor any external energy supply. The basic principle of the cooling mechanism is the vaporization of water and sub-sequent cooling due to the evaporative latent heat loss. In this work, the vaporization of the water is stimulated by desiccant material to improve the cooling effect. The evaporative cooling caused by the desiccant is modeled and analyzed considering the sorption characteristics of the desiccant. In addition, the portable cooler is fabricated in the shape of a thin pad, and its cooling characteristics are tested and compared with the analytic results.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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