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Electrochemical Properties of Kaolinite in Aqueous Suspension
Lim, Hyung-Sik,Baham, J.,Volk, V.V. 한국토양비료학회 1983 한국토양비료학회지 Vol.16 No.4
이온흡착, 전위차적정, 전기이동법 등을 이용 하여 kaolinite 현탄액의 전기 화학적 성질을 연구하였다. 0.001M 또는 0.1M NaCl 용액중에서 kaolinite로부터 용해되어 나온 알루미늄 이온이 $Na^+$ 및 $Cl^-$과 같이 지시이온으로서 kaolinite 표면에 흡착되는 것을 고려할 때 kaolinite는 pH independent + 및 -전하와 pH dependent + 및 -전하를 모두 가지고 있었다. 증류수와 0.001M NaCl 용액중에서 kaolinite 입자의 전기이동은 전기 이동셀(cell)에서 측정이 시작된 후 시간경과(전기이동 측정시간)에 관계없이 일정한 이동성을 나타냈으나 0.1M NaCl 용액중에서 kaolinite 입자는 등전점 (pH 4.7) 이상에서는 측정시간이 경과함에 따라 전하가 -에서 +로 변화하였다. 즉 최초 10초 동안에는 -전하를 가지며 그 후에는 +전하를 띠면서 전기이동 속도가 단계적으로 증가하게 되는데 약 10분 후에는 일정하게 되었다. 이것은 아마도 제일 바깥쪽 Octahedral layer 표면의 aluminol group의 부분들이 높은 이온 강도의 전해질 용액중에서 분해되어 복잡한 전기이중층(electric double layer)을 이루고 이것이 전기장 내에서 이동할 때 표면으로부터 counter이온들이 점차 떨어져 나가는 과정에서 전하(net charge)의 변화가 생기는 것으로 생각된다. Electrochemical properties of Georgia kaolinite in aqueous suspension were studied by ion adsorption, potentiometric titration, and electrophoretic mobility measurements. Kaolinite in 0.001 M and 0.1 M NaCl solution showed qualitatively both pH independent and pH depender negative and positive charges through pH range 2.5-11.0 when dissolved aluminum ions from kaolinite were considered as well as $Na^+$ and $Cl^-$ as index ions. Electrophoretic mobilities (EM) of 0.02 wt. % kaolinite suspension in distilled water and 0.001 M NaCl solution were approximately constant against mobility measuring time consumed in the electrophoresis cell at different pH values, and isoelectric points(IEP) were around pH 4.7. EM values in 0.1 M NaCl solution were positive and constant against mobility measuring time below pH 4; but above pH 4, EM values were negative for the first 10 seconds followed by positive values which became approximately constant through stepped changes after 10 minutes. Hydrated cations may bind to the six- member oxygen ring sites having multiple partial negative charges on the exterior tetrahedral layer surface by both electrostatic and hydrogen bonding force while hydrated anions bind to the partially positively charged hydrogen atoms on the exterior octahedral layer surface. Parts of the aluminol groups on the exterior octahedral layer surface as well as edge faces may be involved in complex reactions and have both anion and cation exchange capacities in the electrolyte solution above pH 4.
Characterization of the Water Soluble Organic Fraction Extracted from a Sewage Sludge Amended Soil
Lim, Hyungsik,Volk, V.V.,Baham, J. 한국토양비료학회 1985 한국토양비료학회지 Vol.18 No.1
Sewage sludge를 시용하지 않은 토양(W), 6년간 시용한 토양($WS_6$), Swedge sludge와 토양의 혼합물을 1 주일동안 incubation한 토양( $WS_1$), 그리고 Sewage sludge (SS)로부터 각각 수용성 유기물을 추출, 정제하고 원소분석, 작용기분석을 함과 동시에 IR, UV-VIS, NMR spectroscopy에 의하여 구조적 특성을 조사하였다. SS는 W보다 H, N, P 함량이 많아서 높은 H/C비와 낮은 C/N비로 특징지워 졌으며 total acidity, carboxyl group, phenolic hydroxyl group 함량의 경우 일반적으로 SS가 가장 높았고 그 다음이 $WS_6$, $WS_1$, 그리고 W가 가장 낮았다. Aromatic character나 aromatic carboxyl group 함량은 W가 가장 크고 SS가 가장 적었으며, Aliphatic proton, aliphatic carboxyl group 함량은 SS가 가장 많고 W가 가장 적었다. 단백질 분해산물은 SS에서 풍부했고 W에서는 검출되지 않았다. NMR spectra는 SS의 수소가 W보다 다양한 functional group에 결합되어 있다는 것을 보여 주었으며 aromatic proton의 구조적 주변환경도 SS가 가장 복잡하고 그 다음이 $WS_1$, $WS_6$, 그리고 W가 비교적 단순함을 보여 주었다. The water soluble organic fractions (WSOF) from an agricultural soil (W), a soil treated with sludge for 6 years ($WS_6$), a sludge-soil mixture incubated for one week ($WS_1$), and sewage sludge (SS) were extracted, purified, and characterized by elemental analysis, functional group determinations, infrared, UV-visible, and proton nuclear magnetic resonance spectrosocpy. The SS was characterized by higher organic H, N, and P contents, a higher H/C ratio, and a lower C/N ratio than W. Total acidity carboxyl and phenolic hydroxyl group contents were generally highest in SS, intermediate in $WS_6$ and $WS_1$, and lowest in W. Overall aromatic character and aromatic carboxyl group contents were highest in W, and lowest in SS. Aliphatic proton, aliphatic carboxyl, and phenolic hydroxyl group contents were highest in SS, and lowest in W. Protein decomposition products were the pronounced components in SS, and decreased in concentration as the sludge component in the mixtures decreased. The $^1H$-NMR spectra suggested that the SS-protons were bound to a wider range of functional groups than W-protons. Structural complexities around the aromatic protons followed the following order: SS>$WS_1$>$WS_6$>W.