염기성 염료 Basic Blue 3에 대한 야자계 입상활성탄의 흡착 특성

박하늘,최한아,원성욱,Park, Ha Neul,Choi, Han Ah,Won, Sung Wook 한국화학공학회 2018 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.56 No.1

In this study, adsorption characteristics of coconut shell-based granular activated carbon (CS-GAC) on Basic Blue 3 (BB3) were evaluated. As the dosage of CS-GAC increased, the removal efficiency of BB3 tended to increase and the initial dye concentration of 50 mg/L was completely removed at 0.2 g dosage. Adsorption equilibrium achieved within 270 and 420 min at the initial concentrations of 25 and 50 mg/L, respectively, and the experimental data were represented by the pseudo-second-order model. The maximum uptakes ($q_{max}$) predicted by the Langmuir model were 34.45, 46.63 and 53.10 mg/g at 298, 308 and 318 K, respectively. The $q_{max}$ value increased as the temperature increased. Also, the Gibbs free energy (${\Delta}G$) was changed to -7.37, -8.19 and -10.40 kJ/mol with increasing temperature. The enthalpy change (${\Delta}H$) and the entropy change (${\Delta}S$) were 34.47 kJ/mol and 0.15 J/mol K, respectively. Therefore adsorption of BB3 by CS-GAC was spontaneous and endothermic. 본 연구에서는 Basic Blue 3 (BB3)에 대한 야자계 입상활성탄의 흡착특성을 평가하였다. 입상활성탄의 투여량이 증가함에 따라 BB3의 제거율은 증가하는 경향을 보였고, 0.2 g 투여량에서 초기농도 50 mg/L의 BB3가 완전히 제거되었다. 흡착평형은 초기농도 25 mg/L와 50 mg/L에서 각각 270분과 420분이 소요되었으며, 실험데이터는 유사 2차 속도식으로 잘 묘사되었다. Langmuir 식에서 예측된 최대흡착량은 298, 308, 318 K에서 34.45, 46.63, 53.10 mg/g으로 온도가 증가할수록 증가하였다. 또한, Gibbs 자유에너지 변화(${\Delta}G$)는 온도 증가에 따라 -7.37, -8.19, -10.40 kJ/mol으로 변화하였고, 엔탈피 변화(${\Delta}H$) 및 엔트로피 변화(${\Delta}S$)는 34.47 kJ/mol과 0.15 J/mol K로 계산되었다. 따라서 야자계 입상활성탄에 의한 BB3 흡착은 자발적이고 흡열적이었다.

Corynebacterium glutamicum을 이용한 염료의 생체흡착 : pH, 염동도의 효과 리고 결합자리의 특성 effect of pH, salt concentration and characterization of binding sites

모주앤 ( Ju An Mao ),원성욱 ( Sung Wook Won ),비제이 ( K. Vijayaraghavan ),윤영상 ( Yeoung Sang Yun ) 한국공업화학회 2007 응용화학 Vol.11 No.1

굴 패각 폐기물로부터 제조된 흡착제의 팔라듐 흡착 성능 평가

강수빈(Subin Kang),왕쭈오(Zhuo Wang),원성욱(Sung Wook Won) 한국해양환경·에너지학회 2022 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.6

굴 패각 기반 흡착제를 활용한 수용액 내 반응성염료의 제거

강수빈(Su Bin Kang),왕쭈오(Zhuo Wang),원성욱(Sung Wook Won) 한국해양환경·에너지학회 2021 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2021 No.5

우리나라는 굴 생산량이 중국에 이어 두 번째로 많은 국가이지만 다량의 굴 패각 폐기물은 적절한 처리 없이 불법투기 되거나 매립되어 심각한 환경오염을 야기시킨다. 본 연구에서는 굴 패각 폐기물을 흡착소재화하는 재활용 기술에 대해 소개하고자 한다. 이를 위해 굴 패각과 흄드실리카의 수열 합성으로부터 칼슘실리케이트수화물(CSH)을 제조하였고, 고분자물질인 폴리에틸렌이민(PEI)을 활용해 표면개질하여 PEI-CSH을 얻었다. PEI-CSH는 FT-IR, XRD, BET 및 FE-SEM 분석을 통해 특성화되었다. 또한, PEI-CSH의 흡착성능은 반응성 염료인 Reactive Yellow 2 (RY2)을 대상으로 조사되었으며, 흡착실험은 pH 값, 초기 농도 및 시간과 같은 변수에 대해 수행하였다. PEI-CSH는 pH 2 ~ 7 범위에서 RY2의 초기 농도를 90% 이상 제거하였으며, Langmuir 모델에 의한 RY2에 대한 PEI-CSH의 최대흡착량은 pH 2에서 235.0 mg/g, pH 7에서 156.0 mg/g으로 높은 흡착량을 보였다. 흡착평형 또한 pH 변화에 영향을 받았으며, pH 2에서 10분, pH 7에서 30분으로 상당히 빠르게 평형에 도달하였다. 흡-탈착 반복 실험은 총 5회간 반복하였고, 흡착효율과 탈착효율은 각각 98.1%, 98.8%로 흡착제의 반복적인 재사용이 가능함을 보여주었다. 따라서 본 연구결과를 통해 굴 패각 폐기물은 수중에서 반응성 염료를 처리할 수 있는 흡착소재로 재활용될 수 있음을 확인하였다. South Korea is the second largest country with oyster production after China, but a large amount of oyster shell waste is illegally dumped or landfilled without proper treatment, causing serious environmental pollution. This study introduces a recycling technology that converts oyster shell waste into an adsorbent material. For this, calcium silicate hydrate (CSH) was prepared from hydrothermal synthesis of oyster shell and fumed silica, the surface of CSH was modified using polyethylenimine (PEI) to obtain PEI-CSH. PEI-CSH was characterized through FT-IR, XRD, BET and FE-SEM analyses. In addition, the adsorption performance of PEI-CSH was investigated for a reactive dye, Reactive Yellow 2 (RY2), and adsorption experiments were conducted for variables such as pH value, initial concentration and time. PEI-CSH removed more than 90% of the initial concentration of RY2 in the range of pH 2 ~ 7, and the maximum RY2 uptakes of PEI-CSH by the Langmuir model were estimated to be 235.0 and 156.0 mg/g at pH 2 and 7, respectively. The adsorption equilibrium was also affected by the pH change, and the equilibrium was reached within a very fast short time, such as 10 min at pH 2 and 30 min at pH 7. The adsorption and desorption experiments were repeated for 5 cycles, and the adsorption and desorption efficiencies were 98.1 and 98.8%, respectively, showing that repeated reuse of the adsorbent was possible. Therefore, the oyster shell waste can be recycled as an adsorbent for the treatment of reactive dyes from aqueous solutions.

생체흡착, 탈착 및 회화를 이용한 시안 용액으로부터 금의 회수

배민아(Min A Bae),곽인섭(In-Seob Kwak),원성욱(Sung Wook Won),윤영상(Yeoung-Sang Yun) 한국청정기술학회 2010 청정기술 Vol.16 No.2

본 연구에서는 Au(I) 이온을 함유한 시안 용액으로부터 다른 형태의 금을 회수하기 위하여 생체흡착 후 탈착하는 방법과 생체흡착 후 회화하는 방법을 제안하였다. 생체흡착제로는 아미노산 발효 공정에서 발생하는 균체 폐기물(Corynebacterium glutamicum)을 사용하였다. 바이오매스의 흡착 특성을 알아 보기 위하여 pH edge 실험을 수행하였으며, 그 결과 흡착성능은 pH 2-3 부근에서 우수한 결과를 보였다. 또한, 등온흡착 실험 결과를 Langmuir 모델에 적용한 결과 Au(I)의 최대 흡착량은 pH 2.5에서 35.15 mg/g이었다. 흡착 속도론 실험을 통해 흡착 평형은 60분 이내의 짧은 시간 내에 이루어지는 것을 확인하였다. Au(I)을 회수하기 위하여 바이오매스에 흡착된 Au(I)을 탈이온수를 이용하여 탈착을 시켰으며, 탈착효율은 91%로 평가되었다. 이 결과는 바이오매스를 이용하여 흡착과 탈착을 통해 1가 금을 효과적으로 회수할 수 있음을 보여준다. 영가 형태로 회수하기 위하여, 금을 흡착하고 있는 생체흡착제를 회화하여 환원된 형태의 금을 성공적으로 회수하였으며, 회분 중 금의 순도는 85% 이상이었다. 따라서 본 연구에서 제시한 생체흡착 후 탈착(1가 형태) 공정과 생체흡착 후 회화(영가 형태) 공정은 회수하고자 하는 금의 산화수에 따라 선택하여 사용될 수 있을 것으로 기대된다. In this study, we propose two methods able to recover different type of gold from gold-cyanide solutions: biosorption and desorption process for mono-valent gold recovery and biosorption and incineration process for zero-valent gold recovery. The waste bacterial biomass of Corynebacterium glutamicum generated from amino acid fermentation industry was used as a biosorbent. The pH edge experiments indicated that the optimal pH range was pH 2 - 3. From isothermal experiment and its fitting with Langmuir equation, the maximum uptake capacity of Au(I) at pH 2.5 were determined to be 35.15 mg/g. Kinetic tests evidenced that the process is very fast so that biosorption equilibrium was completed within the 60 min. To recover Au(I), the gold ions were able to be successfully eluted from the Au-loaded biosorbent by changing the pH to pH 7 and the desorption efficiency was 91%. This indicates that the combined process of biosorption and desorption would be effective for the recovery of Au(I). In order to recover zero-valent gold, the Au-loaded biosorbents were incinerated. The content of zero-valent gold in the incineration ash was as high as 85%. Therefore, we claim on the basis of the results that two suggested combined processes could be useful to recover gold from cyanide solutions and chosen according to the type of gold to be recovered.

Polysulfone-Escherichia Coli Biomass Composite Fiber에서 아민기의 메틸화가 염기성 염료의 제거에 미치는 영향

박하늘(Ha Neul Park),최한아(Han A Choi),김석(Sok Kim),윤영상(Yeoung-Sang Yun),원성욱(Sung Wook Won) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.3

본 연구에서는 polysulfone과 Escherichia coli biomass의 현탁액을 방사하여 입상화한 PS-E. coli biomass composite fiber(PSBF)와 PSBF에 존재하는 아민기를 메틸화시킨 amine-methylated PSBF (AM-PSBF)를 제조하였다. PSBF와 AM-PSBF에 의한 염기성 염료 Basic Blue 3 (BB3)의 흡착특성을 비교함으로써 아민기의 메틸화가 BB3의 흡착에 미치는 영향을 확인하였다. pH edge 실험에서는 두 흡착제 모두 pH가 증가할수록 BB3 흡착량이 증가하는 경향을 보였고, 동일 pH에서 AM-PSBF가 PSBF보다 높은 흡착량을 나타내었다. PSBF와 AM-PSBF 모두 흡착평형은 5시간 이내에 도달하였으며, 흡착속도론 실험데이터는 유사 1차 속도 모델식으로 잘 묘사되었다. 그리고 Langmuir 모델에 따르면, pH 8에서 AM-PSBF의 최대흡착량은 28.9 ㎎/g로 PSBF의 최대흡착량인 20.7 ㎎/g보다 약 1.4배 증가하였다. 이 결과로부터 PSBF에서 아민기의 메틸화는 염기성 염료의 흡착을 향상시키는 효과가 있음을 알 수 있다. 또한, 탈착실험 결과는 AM-PSBF가 반복적으로 재사용 될 수 있음을 보여주었다. In this study, polysulfone-Escherichia coli biomass composite fiber (PSBF) was prepared by spinning the suspension of PS and E. coli biomass and amine-methylated PSBF (AM-PSBF) was fabricated through the methylation of amine groups in PSBF. As comparing the adsorption characteristics of basic dye, Basic Blue 3 (BB3) by the PSBF and AM-PSBF, the effect of the methylation of amine groups on BB3 adsorption was confirmed. pH edge experiments showed that the BB3 uptake of PSBF and AM-PSBF increased as pH was increased and the BB3 uptake of AM-PSBF was higher than that of PSBF at the same pH. Both of PSBF and AM-PSBF was reached at equilibrium within 5 h and kinetic experimental data were well fitted by the pseudo-firstorder kinetic model. By the Langmuir model, the maximum adsorption capacities of PSBF and AM-PSBF at pH 8 were evaluated to be 28.9 and 20.7 ㎎/g, respectively. The maximum adsorption capacity of AM-PSBF was enhanced 1.4 times comparing that of PSBF. These results indicate that the methylation of amine groups in PSBF leads to the improvement of BB3 adsorption capacity. In addition, the results of desorption experiments revealed that AM-PSBF was repeatedly reusable.

석탄계 입상활성탄을 이용한 수용액으로부터 염기성 염료의 제거

최한아(Han Ah Choi),박하늘(Ha Neul Park),문혜원(Hye Woon Moon),김은빈(Eun Bin Kim),장연우(Yeon Woo Jang),원성욱(Sung Wook Won) 한국청정기술학회 2017 청정기술 Vol.23 No.2

본 연구에서는 석탄계 입상활성탄을 이용하여 수용액으로부터 염기성 염료 Basic Blue 3 (BB3)의 흡착에 대해 조사하였다. 모든 실험은 회분공정에서 수행하였고, 활성탄의 투입량, 접촉시간, 초기농도 및 온도와 같은 흡착변수들에 대해 평가하였다. 활성탄의 투입량이 증가할수록 BB3 제거율도 증가하였으며, 활성탄 0.2 g 이상에서 초기농도 50 mg L<SUP>-1</SUP>의 BB3가 100%제거되었다. 또한, 흡착평형에 도달하는 시간은 염료의 초기농도에 의존적이었다. Langmuir 모델에 따르면, 석탄계 입상활성탄의 최대흡착량은 25, 35, 45 ℃에서 66.45, 84.97, 87.19 mg g<SUP>-1</SUP>으로 산출되었다. 그리고 Gibbs 자유에너지 변화량, 엔탈피변화량, 엔트로피 변화량과 같은 열역학적 변수들에 대해 평가하였다. This research studied the adsorption of basic dye, Basic Blue 3 (BB3) by using coal-based granular activated carbon (C-GAC) from aqueous solution. All experiments were performed in batch processes, and adsorption parameters such as C-GAC dosage, contact time, initial dye concentration and temperature were evaluated. The removal efficiency of BB3 was increased with increasing the C-GAC dosage and 100% of initial concentration, 50 mg L<SUP>-1</SUP> was removed above 0.2 g of C-GAC. Also, the time to reach equilibrium depended on the initial dye concentration. According to the Langmuir model, the maximum uptakes of C-GAC were calculated to be 66.45, 84.97 and 87.19 mg g<SUP>-1</SUP> at 25, 35 and 45 ℃, respectively. In addition, thermodynamic parameters such as Gibbs free energy change, enthalpy change and entropy change were investigated.

골화석증에서 발생한 전자하부 골절

김진호,염재광,성열보,정국진,안종국,정형진,원성욱,황재광 대한골절학회 2000 대한골절학회지 Vol.13 No.3

Osteopetrosis is a rare inheritable skeletal disorder caused by a defective remodeling mechanism. The resultant bone of these children is dense,brittle and susceptible to fracture. We report a case of the a case of the subtrochanteric fracutre in osteopetrosis.