• 제목/요약/키워드: oxyhydroxide

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The Electrochemical Behavior of Ni-base Metallic Glasses Containing Cr in H2SO4 Solutions

  • Arab, Sanaa.T.;Emran, Khadijah.M.;Al-Turaif, Hamad A.
    • 대한화학회지
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    • 제56권4호
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    • pp.448-458
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    • 2012
  • In order to develop alloy resistance in aggressive sulphat ion, the corrosion behavior of metallic glasses $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$, $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ (at %) at different concentrations of $H_2SO_4$ solutions was examined by electrochemical methods and Scanning Electron Microscope (SEM) and X-ray Photoelectron Microscopy (XPS) analyses. The corrosion kinetics and passivation behavior was studied. A direct proportion was observed between the corrosion rate and acid concentration in the case of $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ alloys. Critical concentration was observed in the case of $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ alloy. The influence of the alloying element is reflected in the increasing resistance of the protective film. XPS analysis confirms that the protection film on the $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ alloy was NiS which is less protective than that formed on Cr containing alloys. The corrosion rate of $Ni_{82,3}Cr_7Fe_3Si_{4.5}B_{3.2}$ and $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$. alloys containing 7% and 13% Cr are $7.90-26.1{\times}10^{-3}$ mm/y which is lower about 43-54 times of the alloy $Ni_{92{\cdot}3}Si_{4.5}B_{32}$ (free of Cr). The high resistance of $Ni_{75.5}Cr_{13}Fe_{4.2}Si_{4.5}B_{2.8}$ alloy at the very aggressive media may due to thicker passive film of $Cr_2O_3$ which hydrated to hydrated chromium oxyhydroxide.

Quantification of Bacterial Attachment-related Parameters in Porous Media

  • Park, Seong-Jik;Lee, Chang-Gu;Kim, Song-Bae
    • Environmental Engineering Research
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    • 제13권3호
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    • pp.141-146
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    • 2008
  • Transport of Escherichia coli ATCC 11105 through porous media was investigated in this study using two sets of column experiments to quantify the attachment-related parameters (sticking efficiency, attachment rate coefficient and filter factor). The first set of experiments was performed in quartz sand under different ionic strength conditions (1, 20, 100, 200 mM) while the second experiments were carried out in quartz sand mixed with metal oxyhydroxide-coated sand (0, 5, 10, 25%). The breakthrough curves of bacteria were obtained by monitoring effluent, and then bacterial mass recovery and attachment-related parameters were quantified from these curves. The first experiments showed that the mass recoveries were in the range of 13.3 to 64.7%, decreasing with increasing ionic strength. In the second experiments, the mass recoveries were in the range of 15.0 to 43.4%, decreasing with increasing coated sand content. The analysis indicated that the sticking efficiency, attachment rate coefficient and filter factor increased with increasing ionic strength and coated sand content. The value of filter factor in the first experiments ranged from 1.45 e-2 to 6.72 e-2 1/cm while in the second experiments it ranged from 2.78 e-2 to 6.32 e-2 1/cm. Our filter factor values are one order of magnitude lower than those from other studies. This discrepancy can be attributed to the size of sand used in the experiment. The analysis demonstrated that the travel distance of bacteria estimated using the filter factor can be varied greatly depending on the solution chemistry and charge heterogeneity of porous media.

보은제일폐탄광 주변 하천수의 지구화학적 특징 (Geochemistry of Stream Water around the Abandoned Boeun Coal Mine, Hoenam Area)

  • 전서령;신익종;이규승
    • 한국환경농학회지
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    • 제20권1호
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    • pp.20-27
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    • 2001
  • 보은광산지역 하천수의 pH는 $6.8{\sim}8.2$로 약산성에서 약 알카리성에 걸친 수질변화를 보여주며, 건기보다는 우기의 하천수가 산성우의 영향으로 인해 다소 pH가 낮게 나타났다. 방치된 폐석 등의 영향으로 Mg, Ca, $HCO_3$, $SO_4$, Al, Fe, Zn, Ni, Co, Cr, Cd, Sr, U 이 하천수내에 부화되어 나타나며, Na, K, As, Cu, $NO_3$, Cl 등은 낮은 농도함량을 보여 이들 원소에 대해 폐광석으로부터의 영향이 거의 없는 것으로 보인다. 주요 양이온 농도는 Mg>Ca>Na>K의 순서로 함량변화를 보이며, 음이온의 함량변화는 $SO_4>HCO_3>Cl>NO_3$의 순서로 나타나 본 하천수는 $Mg-SO_4$ 타입을 보인다. 하천수의 우기와 건기의 이온의 농도변화는 ${\pm}30$ % 이내에서 나타나며, Na, K, $HCO_3$, U, Sr, Cr은 우기 중에 낮은 농도를 보여 우수에 의해 희석되어졌을 가능성이 크다. 우기중에 높은 농도를 보이는 Ca, Mg, $NO_3$, Cd, Co는 약산성의 우수에 의해 기반암이나 폐석으로부터 쉽게 용출되는 원소들이라 판단되었다. TDS, EC 및 Ca, Na, Mg, $HCO_3$, $SO_4$, Fe, Ni, Sr, U등의 원소는 광산으로부터 멀어질수록 하류를 향해 농도가 감소하는 경향을 보여, 이들 원소에 대해서 광폐석이 특히 주요한 오염원으로 작용하고 있으며, 이들 원소의 농도를 컨트롤하는 인자는 희석작용이나 흡착작용 등이 복합적으로 관여하고 있을 것으로 생각된다. 본 광산지역의 하천수내에 일어나는 화학적 현상은 크게 두 가지로 얘기할 수 있다. 철을 함유한 황화광물(황철석 등)의 산화로 인한 Fe과 $SO_4$의 하천수내에 부화현상과 풍화된 기반암에서 탄산의 용출이나 이온교환작용에 의한 중화작용으로 하천은 산성을 띠기보다 오히려 약 알카리성을 띠는 특징을 보인다. 기반암의 영향으로 하천의 지나친 산성화는 일어나지 않을 것으로 보이나 하천내의 이온함량은 비오염수에 비해 극히 높은 값을 보여 방치된 폐석이 잠재적인 위험성을 내포하고 있음을 시사한다. 또한 알카리상태에서 부화된 철은 철수산화물의 형태로 침전되어 하천의 적화현상을 일으키는 주원인 물질로 작용한다. 이들 철산화물은 침전되면서 동시에 하천내의 용존 중금속을 흡착이나 공침에 의해 동시에 침전시키는 역할을 하는 것으로 방치될 경우 2차적 오염원으로 작용할 우려가 있어, 이들 철산화물에 대한 보다 상세한 연구가 필요하다고 사려된다.

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황화철에 의한 6가 크롬의 환원에 관한 연구 (A Study of Hexavalent Chromium Reduction by Iron Sulfide)

  • 조세이;박재우
    • 대한환경공학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.657-662
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    • 2005
  • 황화철은 자연 퇴적토와 공극수에서 생물학적 과정이나 무생물학적 과정에 의해서 상당량 생성된다. 본 연구에서는 6가 크롬과 황화철로부터 용해되어 나온 이가 철과 6가 크롬의 반응에 관하여 알아보기 위해 6가 크롬의 초기농도를 다르게 하여 pH 4와 8에서 수용액상과 고체상으로 나누어 실험을 수행하였다. 또한 철산화물인 ${\alpha}-Fe_2O_3$, ${\alpha}-FeOOH$, $Fe_3O_4$와 0가 철을 이용하여 황화철에 의한 6가 크롬의 제거효율을 비교하였다. 6가 크롬의 제거율은 pH 4일 때가 pH 8일 때 높았으며 이는 낮은 pH에서 황화철로부터 용해되어 나온 이가 철의 양의 pH 4에서 더 많기 때문인 것으로 판단된다. 투과전자 현미경(Transmission Electric Microscopy)을 이용한 황화철의 표면 분석을 통하여 고체 표면에 형성된 침전물을 확인하였다. 이는 황화철에 의한 6가 크롬의 환원 작용에 의하여 iron(oxyhyoxide) 침전이 형성된 것으로 판단된다. 황화철은 철 산화물 및 영가 철에 비하여 그 제거능이 월등하며 이는 이가 철과 함께 황화물의 상호작용인 것으로 사료된다.

Adhesion of Model Molecules to Metallic Surfaces, the Implications for Corrosion Protection

  • de Wit, J.H.W.;van den Brand, J.;de Wit, F.M.;Mol, J.M.C.
    • Corrosion Science and Technology
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    • 제7권1호
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    • pp.50-60
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    • 2008
  • The majority of the described experimental results deal with relatively pure aluminium. Variations were made in the pretreatment of the aluminum substrates and an investigation was performed on the resulting changes in oxide layer composition and chemistry. Subsequently, the bonding behavior of the surfaces was investigated by using model adhesion molecules. These molecules were chosen to represent the bonding functionality of an organic polymer. They were applied onto the pretreated surfaces as a monolayer and the bonding behavior was studied using infrared reflection absorption spectroscopy. A direct and clear relation was found between the hydroxyl fraction on the oxide surfaces and the amount of molecules that subsequently bonded to the surface. Moreover, it was found that most bonds between the oxide surface and organic functional groups are not stable in the presence of water. The best performance was obtained using molecules, which are capable of chemisorption with the oxide surface. Finally, it was found that freshly prepared relatively pure aluminum substrates, which are left in air, rapidly lose their bonding capacity towards organic functional groups. This can be attributed to the adsorption of contamination and water to the oxide surface. In addition the adhesion of a typical epoxy-coated aluminum system was investigated during exposure to water at different temperatures. The coating was found to quite rapidly lose its adhesion upon exposure to water. This rapid loss of adhesion corresponds well with the data where it was demonstrated that the studied epoxy coating only bonds through physisorptive hydrogen bonding, these bonds not being stable in the presence of water. After the initial loss the adhesion of the coating was however found to recover again and even exceeded the adhesion prior to exposure. The improvement could be ascribed to the growth of a thin oxyhydroxide layer on the aluminum substrate, which forms a new, water-stable and stronger bond with the epoxy coating. Two routes for improvement of adhesion are finally decribed including an interphasial polymeric thin layer and a treatment in boiling water of the substrate before coating takes place. The adhesion properties were finely also studied as a function of the Mg content of the alloys. It was shown that an enrichment of Mg in the oxide could take place when Mg containing alloys are heat-treated. It is expected that for these alloys the (hydr)oxide fraction also depends on the pre-treatment and on the distribution of magnesium as compared to the aluminium hydroxides, with a direct impact on adhesive properties.

Tuning of the Interparticle interactions in ultrafine ferrihydrite nanoparticles

  • Knyazev, Yuriy V.;Balaev, Dmitry A.;Yaroslavtsev, Roman N.;Krasikov, Aleksandr A.;Velikanov, Dmitry A.;Mikhlin, Yuriy L.;Volochaev, Mikhail N.;Bayukov, Oleg A.;Stolyar, Sergei V.;Iskhakov, Rauf S.
    • Advances in nano research
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    • 제12권6호
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    • pp.605-616
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    • 2022
  • We prepared two samples of ultrafine ferrihydrite (FH) nanoparticle ensembles of quite a different origin. First is the biosynthesized sample (as a product of the vital activity of bacteria Klebsiella oxytoca (hereinafter marked as FH-bact) with a natural organic coating and negligible magnetic interparticle interactions. And the second one is the chemically synthesized ferrihydrite (hereinafter FH-chem) without any coating and high level of the interparticle interactions. The interparticle magnetic interactions have been tuned by modifying the nanoparticle surface in both samples. The coating of the FH-bact sample has been partially removed by annealing at 150℃ for 24 h (hereinafter FH-annealed). The FH-chem sample, vice versa, has been coated (1.0 g) with biocompatible polysaccharide (arabinogalactan) in an ultrasonic bath for 10 min (hereinafter FH-coated). The changes in the surface properties of nanoparticles have been controlled by XPS. According to the electron microscopy data, the modification of the nanoparticle surface does not drastically change the particle shape and size. A change in the average nanoparticle size in sample FH-annealed to 3.3 nm relative to the value in the other samples (2.6 nm) has only been observed. The estimated particle coating thickness is about 0.2-0.3 nm for samples FH-bact and FH-coated and 0.1 nm for sample FH-annealed. Mössbauer and magnetization measurements are definitely shown that the drastic change in the blocking temperature is caused by the interparticle interactions. The experimental temperature dependences of the hyperfine field hf>(T) for samples FH-bact and FH-coated have not revealed the effect of interparticle interactions. Otherwise, the interparticle interaction energy Eint estimated from the hf>(T) for samples FH-chem and FH-annealed has been found to be 121kB and 259kB, respectively.

흥진태맥 석탄광 산성광산배수 침전물의 광물학적 및 지구화학적 특성 (Mineralogical and Geochemical Characteristics of the Precipitates in Acid Mine Drainage of the Heungjin-Taemaek Coal Mine)

  • 신지환;박지연;김영규
    • 자원환경지질
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    • 제54권2호
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    • pp.299-308
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    • 2021
  • 광산 활동에서 비롯된 Fe(II)은 광산 배수를 따라 지표의 산화 환경에 노출되어 다양한 Fe(III)-산화수산화물로 침전된다. 대표적인 Fe(III) 침전 광물 중 하나인 페리하이드라이트는 결정도가 매우 낮아 비표면적이 크기 때문에, 중금속 및 다른 오염물질을 흡착하기에 용이하다. 페리하이드라이트는 자연 환경에서 열역학적으로 좀더 안정적인 침철석으로 전이된다. 페리하이드라이트에서 침철석으로 전이되는 동안 일어나는 중금속의 거동을 예측하기 위해서 산성광산배수에서 일어나는 페리하이드라이트에서 침철석으로의 전이와 이와 연관된 중금속의 유동성에 대한 정보는 중요하다. 광물 전이와 중금속 거동을 분석하기 위해 흥진태맥 석탄광의 산성광산배수 정화 시설의 코어 시료에 대하여 X-선 회절 분석(XRD), 화학 분석, 통계 분석이 시행되었다. XRD 결과는 페리하이드라이트가 코어 시료 상단에서 하단으로 점차 침철석으로 전이되었음을 보여주었다. 화학 분석 결과 코어시료에서 As의 상대적 농도는 배수에 비하여 매우 높아 As가 철옥시수산화물에 강하게 흡착 되었거나 공침되었을 가능성이 큼을 지시한다. 상관 분석 결과 또한 As와 Fe의 높은 친화도를 보여주어, 철광물이 침전하는 동안 As가 광산 배수에서 쉽게 제거될 수 있음을 나타냈다. 코어 시료에서 깊이가 깊어질수록 Fe에 대한 As, Cd, Co, Ni, Zn의 농도비는 대체로 감소하여, 광물 전이 시 배수 내 이들의 농도를 증가시킬 수 있음을 나타냈다. 이와 반대로 Fe에 대한 Cr의 농도는 깊이가 증가할수록 증가하였는데 이 것은 chromate과 철광물과의 화학결합과 페리하이드라이트와 침철석의 표면 전하로 인한 것으로 생각된다.