• 제목/요약/키워드: zerovalent iron

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영가철(Zerovalent Iron)을 이용한 수용액 중 비소(V)의 불용화 (As (v) immobilization in an aqueous solution by zerovalent iron under various environmental conditions)

  • 유경열;옥용식;양재의
    • 한국환경농학회지
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    • v.26 no.3
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    • pp.197-203
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 비소로 오염된 수질을 영가철(ZVI)을 이용하여 복원하는 과정에서 pH, 온도, 초기 비소농도, 영가철량 등 다양한 환경요인별 영가철 기술의 효율성을 평가하는데 있다. 영가철에 의한 비소의 불용화 반응은 일차반응속도를 따랐으며 반응상수(k)는 ZVI의 처리농도가 증가할수록(1%: 0.158, 2%: 0.257, 3%: 0.342 $hr^{-1}$), 그리고 반응온도가 높을수록($15^{\circ}C$: 0.117, $25^{\circ}C$: 0.202, $35^{\circ}C$: 0.246 $hr^{-1}$)증가하였다. 반면 비소의 불용화 반응은 초기 As(V)의 농도가 낮을수록(1 mg $\Gamma^{-1}$: 0.284, 2 mg $\Gamma^{-1}$: 0.202, 3 mg $\Gamma^{-1}$: 0.153 $hr^{-1}$), 그리고 반응 pH가 낮을수록(pH 3: 0.393, pH 5: 0.213, pH 7: 0.097, pH 9: 0.067 $hr^{-1}$)증가하였다. 이상의 연구 결과를 통하여 비소로 오염된 물에 다양한 환경조건(pH, 처리량, 오염물질의 농도, 반응온도) 하에서 영가철을 적용하기 위한 최적 인자를 도출하였다.

Zerovalent Iron에 의해 유도되는 제초제 Dicamba의 산화적 분해 (Oxidative Degradation of the Herbicide Dicamba Induced by Zerovalent Iron)

  • 이경환;김태화;김장억
    • 한국환경농학회지
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    • v.27 no.1
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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$$Fe^0$의 산화에 의해 생성된 $Fe^{2+}$ 사이의 Fenton 반응과 같은 산화반응인 것으로 사료된다.

Treatment of Pharmaceutical Wastewaters by Hydrogen Peroxide and Zerovalent Iron

  • Jeon, Byeong-Cheol;Nam, Se-Yong;Kim, Young-Kwon
    • Environmental Engineering Research
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    • v.19 no.1
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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.

Zerovalent Iron에 의한 Metolachlor의 분해 Kinetics (Kinetics of Metolachlor Degradation by Zerovalent Iron)

  • 김수정;오상은;양재의
    • 한국환경농학회지
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    • v.26 no.1
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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.

Abiotic Degradation Degradation of the Herbicide Oxadiazon in Water

  • Rahman Md. Mokhlesur;Park, Jong-Woo;Park, Man;Rhee In-Koo;Kim, Jang-Eok
    • Journal of Applied Biological Chemistry
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    • v.49 no.4
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    • pp.157-161
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    • 2006
  • The performance of abiotic degradation of oxadiazon was investigated by applying zerovalent iron(ZVI), potassium permanganate($KMnO_4$) and titanium dioxide($TiO_2$) in the contaminated water. Experimental conditions allowed the disappearance of oxadiazon in the abiotic system. The degradation of this herbicide was monitored in buffer solutions having pH 3, 5 and 7 in the presence of iron powder in which the maximum degradation rate was achieved at acidic condition(pH 3) by 2% of ZVI treatment. The oxidative degradation of oxadiazon was observed in aqueous solution by $KMnO_4$ at pH 3, 7 and 10 in which the highest disappearance rate was found at neutral pH when treated with 2% of $KMnO_4$. The catalytic degradation of oxadiazon in $TiO_2$ suspension was obtained under dark and UV irradiation conditions. UV irradiation enhanced the degradation of oxadiazon in aquatic system in the presence of $TiO_2$. Conclusively, the remediation strategy using these abiotic reagents could be applied to remove oxadiazon from the contaminated water.

기능화된 Zerovalent Iron에 의한 유기인계 살충제 Chlorpyrifos의 분해 특성 (Degradation Patterns of Orgaonophosphorus Insecticide, Chlorpyrifos by Functionalized Zerovalent Iron)

  • 김대현;최충렬;김태화;박만;김장억
    • Applied Biological Chemistry
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    • v.50 no.4
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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

몇 가지 처리제의 첨가에 의한 돈분의 퇴비화 과정 중 암모니아 발생 저감 효과 (The Effect of Some Amendments to Reduce Ammonia during Pig Manure Composting)

  • 주진호;김대훈;유재홍;옥용식
    • 한국토양비료학회지
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    • v.40 no.4
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    • pp.269-273
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    • 2007
  • 최근 악취발생으로 의한 사회적 관심 증가, 피해사례 증가에 대해 과학적 저감 기술이 요구되나 확실한 악취저감 기술의 미흡과 악취저감용 처리제의 기초평가자료가 부족한 실정이다. 본 연구는 부산물 퇴비에서 발생되는 악취물질인 $NH_3$를 저감하기 위한 처리제 선발 및 평가에 목적을 두어 수행되었으며 본 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. 부숙화 과정에서 calcium hydroxide, activated carbon, zerovalent iron (ZVI)처리에서 60 이상으로 온도 상승을 보여 부숙진행이 원할히 이루어졌음을 알 수 있었다. calcium hydroxide, activated carbon, ZVI에서 pH 변화는 퇴비화가 진행됨에 따라 상승하여 후부숙 단계에서는 pH 8.6 - pH 8.8을 보였다. 또한 부숙화 과정 14일 동안 calcium hydroxide 처리구의 EC는 $2.15dS\;m^{-1}$에서 $0.66dS\;m^{-1}$으로, carbon $1.48dS\;m^{-1}$에서 $1.11dS\;m^{-1}$, ZVI $1.77dS\;m^{-1}$에서 $0.68dS\;m^{-1}$으로 EC값이 큰 폭으로 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. EC값이 1일차에서의 각각의 처리제별로 약간의 차이를 보이는 것은 퇴비 자체가 불규칙적인 상태의 고체이기 때문이라고 사료되며 측정치가 약 $0.5dS\;m^{-1}$ - $0.7dS\;m^{-1}$ 의 차이를 보였다. 인도페놀법을 이용한 $NH_3$ 측정 결과에 따르면 activated carbon의 경우 초기 8.8ppm에서 30일 후 0.1ppm으로 생분 + 톱밥의 9.3ppm보다 약 93배가량 저감하는 것으로 나타났다. Calcium hydroxide의 경우는 30일 후 0.7ppm으로 약 13배 정도 저감하였으며 ZVI의 경우는 30일 후 1.7ppm으로 약 5배 정도 저감하였다. 위 결과들을 종합해본 결과, 부산물퇴비에서 발생되는 $NH_3$를 저감하기 위한 처리제로서 calcium hydroxide, activated carbon, zero valent Iron (ZVI)를 활용할 수 있을 것이라고 사료 되나 향후 처리제의 독립적 사용가능성, 복합적 사용가능성 등에 대한 연구가 추가적으로 수행되어야 할 것이라고 판단된다.

영가철(Zerovalent Iron)과 제강슬래그를 이용한 비소(V) 및 록살슨(Roxarsone) 오염토양의 비소 안정화 효율 평가 (Stabilization of As (arsenic(V) or roxarsone) Contaminated Soils using Zerovalent Iron and Basic Oxygen Furnace Slag)

  • 임정은;김권래;이상수;권오경;양재의;옥용식
    • 대한환경공학회지
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    • v.32 no.6
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    • pp.631-638
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    • 2010
  • 다양한 오염원을 통해 토양에 유입된 비소는 작물을 통해 인체로 전이되어 심각한 질환을 유발한다. 특히 가금류 사료에 첨가되는 록살슨(roxarsone)의 경우 퇴비 중에 포함되어 토양으로 유입되면 독성이 강한 무기비소로 변환된다. 본 연구에서는 비소 오염토양의 안정화 공법 적용을 위해 산업부산물인 영가철과 제강슬래그를 투입하여 토양 내 비소의 안정화 연구를 수행하였다. 비소(무기비소)와 록살슨(유기비소)으로 오염된 토양에 영가철 및 제강슬래그를 0%(w/w), 1%(w/w), 3%(w/w), 5%(w/w) 처리하고 30일 간 반응시킨 후 비소의 저감정도를 살펴본 결과 왕수추출에 의한 비소의 총함량은 무처리구에서 비소 오염토양이 2,285 mg/kg, 록살슨 오염토양이 6.5 mg/kg으로 나타났다. 1 N HCl 가용성 비소는 비소 오염토양의 무처리구가 1,351 mg/kg, 영가철 처리구가 713~1,034 mg/kg로 무처리구 대비 최대 40% 이상 감소하였다. 제강슬래그 처리구의 경우 1 N HCl 가용성 비소농도가 소폭으로 감소하였으며 5% 처리구(1,245 mg/kg)에서 통계적으로 유의성 있는 감소효과가 나타났다. 록살슨 오염토양에서는 영가철 1~5% 처리 시 비소의 농도가 0.69~3.13 mg/kg으로 처리 간에 유의성 있게 감소하는 경향을 나타내었으며 제강슬래그의 처리는 통계적으로 유의성 있는 감소효과는 발생하지 않았다. 특히 록살슨 오염토양은 영가철과 제강슬래그 처리 시 검출되는 비소의 양이 무처리구보다 증가하는 것으로 나타나 유기비소인 록살슨이 무기비소로 변환되는 과정에서 영가철과 제강슬래그가 영향을 끼친 것으로 판단되었다. 0.01 M $CaCl_2$ 에 의한 추출(유효태 비소) 결과 비소오염토양의 무처리구 유효태 비소농도는 0.85 mg/kg, 영가철 5% 처리구에서 0.06 mg/kg 로 무처리구 대비 90% 이상 감소하였다. 비소오염토양에 대한 제강슬래그 처리에서는 제강슬래그에 함유된 인과 토양 내 비소가 경쟁하면서 처리량이 증가함에 따라 비소농도가 증가하였다. 록살슨 오염토양의 경우 영가철과 제강슬래그 처리량 증가에 따라 비소의 농도가 감소하였으나 무처리구에 비하여 비소가 높게 검출되었다. 이는 토양에 투입된 영가철과 제강슬래그가 유기비소에서 무기비소로의 변환과정에 영향을 준 것으로 판단된다. 특히 토양 내 인산과 비소는 철에 대해서 경쟁반응을 하는데 이는 영가철 처리 시 검출되는 비소농도에 영향을 미친 것으로 판단되었다.