• 농약과학회지
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• 제12권1호
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• pp.43-49
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• 2008

Arylnitrile계 살균제인 chlorothalonil의 탈염소화를 촉진시키기 위하여 금속촉매인 zerovalent iron(ZVI) 및 manganese oxide(pyrolusite 및 birnessite)를 수중 처리하여 pH에 따른 chlorothalonil의 분해정도, 탈염소화 그리고 분해산물의 구조를 조사하였다. ZVI, pyrolusite 및 birnessite를 처리하였을 경우 PH가 낮을수록 chlorothalonil의 분해효율은 높게 나타났다. pH 5.0에서 ZVI, pyrolusite 및 birnessite를 각각 1.0%(v/w) 처리하였을 때 chlorothalonil의 분해반감기는 ZVI 4.7시간, pyrolusite 13.46시간 및 birnessite 21.38시간으로 나타났다. Chlorothalonil의 탈염소화 정도를 나타내는 D/N value의 평균값은 ZVI, pyrolusite 및 birnessite를 처리하였을 경우 각각 2.85, 1.12 및 1.09 이었다. Chlorothalonil의 분해산물은 GC-MS를 이용하여 분석한 결과 pyrolusite와 birnessite에 의해 chloride ion이 하나 이탈된 trichloro-1,3-dicyanobenzene과 둘 이탈된 dichloro-1,3-dicyanobenzene으로 확인되었으며, ZVI에 의한 분해산물은 pyrolusite, birnessite의 분해산물과 동일한 trichloro-1,3-dicyanobenzene, dichloro-1,3-dicyanobenzene을 비롯하여 환원이 더 진행된 chloro-1,3-dicyanobenzene과 chlorocyanobenzene으로 확인되었다.

• 한국환경농학회지
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• 제25권3호
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• pp.257-261
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• 2006

본 연구에서는 유기성 화학물질로 오염된 지하수, 수질 및 토양의 효과적인 복원제로 활용되고 있는 ZVI의 반응성 및 안정성을 높이기 위하여 ZVI에 montmorillonite를 첨가하여 합성된 ZVI-Mt 복합체의 특성과 유기염소계 오염물질의 효과적인 제거제로서의 활용가능성을 조사하였다. X-선회절분석 결과 ZVI는 $44.9^{\circ}$ 부근에서 broad reflection peak를 나타내었으며, ZVI-Mt 복합체는 ZVI와 montmorillonite의 전형적인 peak가 관찰되었다. ZVI-Mt 복합체의 형태는 montmorillonite 층이 추형의 ZVI 입자를 부분적으로 둘러싸고 있었으며, ZVI가 공기 중의 산소에 의해 급격히 산화되는 것을 방지할 수 있는 구조적 형태를 나타내었다. ZVI-Mt 복합체에 의한 chlorothalonil의 분해율이 ZVI에 비해 보다 빠르고 높게 나타났으며, 반응 60분 후에는 chlorothalonil이 완전히 분해되었다. ZVI, ZVI-Mt(2:1) 및 ZVI-Mt (1:1) 모두 pH가 낮을수록 chlorothalonil의 분해가 잘 일어났으며, 모든 pH 영역에서 ZVI 보다 ZVI-Mt에 의한 chlorothalonil의 분해 효율이 높게 나타났다. 그러므로 기존의 방법에 의해 ZVI를 합성하는 것 보다는 montmorillonite를 혼합하여 복합체를 형성하는 것이 montmorillonite 층의 card section현상에 의해 ZVI의 환원력과 안정성을 증가시키는 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제29권4호
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• pp.402-407
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• 2010

Zerovalent iron (ZVI) is one of the most commonly used metallic reducing agents for the treatment of toxic contaminants in wastewater. Traditional ZVIs are less effective than nanoscale ZVI (nZVI) due to prolonged reaction time. However, the reactivity can be significantly increased by reducing the size of ZVI particles to nanoscale. In this study, nZVI particles were synthesized under laboratory condition and their efficiency in removing hexavalent chromium (Cr(VI)) from aqueous solutions were compared with commercially available ZVI particles. The results showed that the synthesized nZVI particles (SnZVI) reduced >99% of Cr(VI) at the application rate of 0.2% (w/v), while commercial nZVI (CnZVI) particles resulted in 59.6% removal of Cr(VI) at the same application rate. Scanning electron micrographs (SEM) and energy dispersive spectra (EDS) of the nZVI particles revealed the formation of Fe-Cr hydroxide complex after reaction. Overall, the SnZVI particles can be used in treating chromium contaminated wastewater.

• 한국환경농학회지
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• 제28권2호
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• pp.202-208
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• 2009

유기염소계 살충제 endosulfan과 이의 토양 중 주 분해산물인 endosulfan sulfate의 ZVI에 의한 분해정도와 분해산물을 조사하였다. ZVI처리에 의해서 수용액내에서 endosulfan과 endosulfan sulfate는 pH가 낮을수록 분해율이 높았으며 pH 3.0에서 ${\alpha}$-endosulfan은 28%, endosulfan sulfate는 90%정도 분해되었고 acetone/water(50/50, v/v) 용액에서는 ${\alpha}$-endosulfan은 65%, endosulfan sulfate는 92%정도 분해되었다. ZVI에 의해 ${\alpha}$-endosulfan 및 endosulfan sulfate는 분해되어 2개의 미확인 물질을 생성하였다. 반응시간에 따른 반응속도와 반감기를 비교해 보면 endosulfan sulfate가 ${\alpha}$-endosulfan에 비해 빠르게 분해되는 양상을 보였다. ZVI의 처리에 인해 ${\alpha}$-endosulfan과 endosulfan sulfate에서 생성된 2개의 미확인 물질은 GC-MS로 분석한 결과, 하나의 $Cl^-$가 $H^+$로 치환된 구조이성질체로 나타났다.

• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제50권1호
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• pp.6-12
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• 2007

Feasibility of laboratory-synthesized zerovalent iron was investigated to remove arsenic from leachates of tailings taken from an Au-Ag abandoned mine. The tailings were seriously contaminated with arsenic, and its potential adverse effect on the ecosystems around the mine seems to be significantly high. Long-term column experiments were conducted for about 3.5 months to evaluate the effectiveness of the synthesized zerovalent iron for removal of arsenic. Over than 95% removal efficiency of As was observed in the zerovalent iron mediated tests. In addition, the XRD data suggest that the corrosion products of ZVI were identified magnetite, maghemite, goethite, and lepidocrocite, all of which support Fe(II) oxidation as an intermediate step in the zerovalent iron corrosion process. The results indicate that arsenic can be removed from the tailing-leachate by the mechanism of coprecipitation and/or adsorption onto those iron oxides formed from ZVI corrosion.

• 한국환경농학회지
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• 제27권1호
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• pp.86-91
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• 2008

물에 대한 용해도가 높아 수질오염을 시킬 가능성이 있는 제초제 dicamba를 분해시키기 위하여 zerovalent iron 및 Fenton reagent를 처리하여 분해되는 정도와 분해산물을 동정하였다. ZVI에 의한 dicamba의 분해 반응속도는 pH 3.0이 pH 5.0 조건보다 빠르게 진행되었으며 처리된 ZVI의 양이 0.05%에서 1.0%(w/v)로 증가됨에 따라 분해율이 증가되어 반응 3시간 이내에 90% 이상이 분해되었다. 그러나 ZVI의 처리량이 증가됨에 따라 반응후 용액의 pH 상승으로 인하여 dicamba의 분해효율은 증가되지 않았다. ZVI 처리에 의해 생성된 dicamba의 분해 산물을 diazomethane 유도체화 과정을 거쳐 GC-MS로 분석한 결과 dicamba 구조내의 잔기가 없는 부분에 hydroxylation된 형태인 4-hydroxy dicamba 혹은 5-hydroxy dicamba, 4,5-dihydroxy dicamba 그리고 dicamba 구조내의 carboxyl기가 hydroxyl기로 전환된 형태인 3,6-dichloro-2-methoxyphenol로 예상되는 compound를 확인하였다. 이러한 반응산물은 ferric sulfate를 이용한 Fenton 반응에서 조사된 dicamba의 분해 산물과 동일한 것으로 확인되었다. 그러나 ZVI에 의한 dicamba의 탈염소화 분해산물은 확인되지 않았다. 따라서 호기적 조건 하에서 ZVI 처리에 의해 유도되는 제초제 dicamba의 주된 분해 경로는 환원반응보다는 반응용액 중에 존재하는 $O_2$와 $Fe^0$의 산화에 의해 생성된 $Fe^{2+}$ 사이의 Fenton 반응과 같은 산화반응인 것으로 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제26권1호
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• pp.55-61
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• 2007

본 연구에서는 ZVI 종류[Peerless unannealed(PU), Peerless annealed(PA)]별 처리농도(1, 5%, w/v), 초기 metolachlor 농도(200, 1000 mg/l) 및 온도(15, 25, $35^{\circ}C$)가 metolachlor의 분해에 미치는 kinetics를 평가하였다. ZVI에 의한 metolachlor의 분해는 first order kinetics모델로 설명할 수 있었다. ZVI의 처리 농도가 증가할수록 metolachlor 의 분해속도가 빨랐다. 5%(w/v)의 PU와 PA ZVI를 처리시 metolachlor의 분해 반감기는 각각 9.9와 6.5 h 이었고 metolachlor는 72 및 48 h 에 모두 분해되었다. metolachlor의 분해상수(k)는 초기 metolachlor 농도가 낮을 때 컸다. ZVI에 의한 metolachlor의 분해는 온도가 높을수록 증가되었고 15, 25, $35^{\circ}C$에서 metolachlor의 분해상수(k)는 각각 0.0805, 0.1017, 0.3116 /h 이었다. ZVI에 의한 metolachlor 분해 시 2종류의 분해산물이 동정되었는데 이는 탈염소화된 metolachlor$(C_{13}H_{18}NO)$, 탈염소화-탈알킬화된 metolachlor$(C_{12}H_{17}NO)$이었다. PA ZVI가 PU ZVI 보다 metolachlor를 분해하는데 효율적임을 알 수 있었다. ZVI는 탈염소화기작에 의해 metolachlor를 분해함을 알 수 있었다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제50권4호
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• pp.321-326
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• 2007

상업용 ZVI, nanosize ZVI 및 montmorillonite-ZVI complex 등에 의한 유기인계 살충제 chlorpyrifos의 수질 및 토양에서의 분해 특성을 조사하였다. 수용액내에서 ZVIs 처리량이 증가할수록 chlorpyrifos의 분해율 및 반응속도상수$(k_1)$는 증가되었고 cZVI

• 한국환경농학회지
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• 제29권4호
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• pp.396-401
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• 2010

살균제 tolclofos-methyl은 인삼 및 인삼 경작지 토양에서 빈번히 검출되고 있어 그 안전성이 문제시되고 있다. 이에 tolclofos-methyl을 토양 slurry조건에서 여러 종류의 화학적 처리를 통하여 분해되는 정도를 조사하였다. ZVI를 처리한 경우 uZVI가 aZVI보다 tolclofos-methyl의 분해를 촉진 하였으며 uZVI와 ZVZn의 경우에는 ZVZn가 더 촉진시키는 것으로 나타났다. uZVI와 ZVZn 처리구에서는 처리량이 증가할수록 그리고 입경이 작을수록 더 잘 분해되는 것으로 나타났다. pH 4.0 이하의 산성 조건하에서 처리된 ZVI는 tolclofos-methyl의 분해를 더욱 촉진시켜 수용액에서 24시간 만에 94.4%까지 분해시켰다. Fenton 반응을 이용한 tolclofos-methyl의 분해는 iron source로 $Fe_2(SO_4)_3$가 가장 효과적이었으며, $H_2O_2$ 500 mM 처리구에서 93.5%까지 분해되었다. Sodium bisulfite를 이용한 토양 slurry 중의 tolclofos-methyl의 분해는 처리량이 증가할수록 분해가 촉진되었으며 50 mM 처리구에서 52.9%가 분해되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제19권1호
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• pp.9-14
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• 2014

Fenton reaction with zerovalent iron (ZVI) and $Fe^{2+}$ ions was studied to treat pharmaceutical wastewaters (PhWW) including antibiotics and non-biodegradable organics. Incremental biodegradability was assessed by monitoring biochemical oxygen demand (BOD) changes during Fenton reaction. Original undiluted wastewater samples were used as collected from the pharmaceutical factory. Experiments were carried out to obtain optimal conditions for Fenton reaction under different $H_2O_2$ and ion salts (ZVI and $Fe^{2+}$) concentrations. The optimal ratio and dosage of $H_2O_2$/ZVI were 5 and 25/5 g/L (mass basis), respectively. Also, the optimal ratio and dosage of $H_2O_2/Fe^{2+}$ ions were 5 and 35/7 g/L (mass basis), respectively. Under optimized conditions, the chemical oxygen demand (COD) removal efficiency by ZVI was 23% better than the treatment with $Fe^{2+}$ ion. The reaction time was 45 min for ZVI and shorter than 60 min for $Fe^{2+}$ ion. The COD and total organic carbon (TOC) were decreased, but BOD was increased under the optimal conditions of $H_2O_2$/ZVI = 25/5 g/L, because organic compounds were converted into biodegradable intermediates in the early steps of the reaction. The BOD/TOC ratio was increased, but reverse-wise, the COD/TOC was decreased because of generated intermediates. The biodegradability was increased about 9.8 times (BOD/TOC basis), after treatment with ZVI. The combination of chemical and biological processes seems an interesting combination for treating PhWW.