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Sorption of aqueous Pb^(2+) ion on synthetic manganese oxides-intercalated with exchangeable cations
강광철,Seog Woo Rhee,주진희,Seung Soo Kim,백민훈 한국공업화학회 2011 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.17 No.3
This paper describes the preparation, characterization, and application of three different synthetic manganese oxides (K–MO, H–MO, and Mg–MO). K–MO was synthesized by the reduction of potassium permanganate in an aqueous acidic medium. H–MO was prepared by an ion exchange reaction of K–MO with H+, while Mg–MO was prepared by reaction of H–MO and an aqueous Mg^(2+) salt solution under reflux. The subsequent solid products were characterized by a chemical composition analysis, XRD, XPS,FT-IR, SEM, and BET measurements. XPS spectra revealed that only tetravalent manganese ions coordinated octahedrally with oxygens. XRD patterns showed that K–MO turned into a layer-structured material while Mg^(2+) ions were incorporated into the gallery space of the tunnel-structured Mg–MO. Each type ofmanganese oxide was used in a sorption study of aqueous Pb2+ at 25℃. The sorption of Pb^(2+) ions by manganese oxide resulted in increases of the concentrations of pre-intercalated ions (potassium ions,protons, or magnesium ions) and Mn^(2+) ions. In spite of the smaller surface area and pore volume, K–MO showed greater sorption capacity for Pb^(2+) ions than that of Mg–MO under the present experimental conditions, thus suggesting that ion exchange is the main mechanism for the sorption of Pb2+ ions on manganese oxides. The results are anticipated to be applicable to the removal of heavy metal ions from wastewater and the prevention of migration of ions in landfill leachates.
Alum 슬러지를 이용한 AlPO<sub>4</sub>-계 다공성 물질의 합성
강광철,김용호,김진만,이철호,이석우,Kang, Kwang Cheol,Kim, Young Ho,Kim, Jin-man,Lee, Choul Ho,Rhee, Seog Woo 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.2
본 연구에서는 정수장의 alum 슬러지로부터 $AlPO_4$-계 다공성 물질의 합성과정을 규명하고자 가정용 세제, 휴믹산, 아미노산 등과 같은 유기물질을 틀로 사용하여 $Al(OH)_3$과 인산으로부터 $AlPO_4$-계 다공성 물질을 합성하였으며, $600^{\circ}C$의 공기 중에서 소성을 통하여 틀로 사용한 유기물질을 제거하였다. X-선 회절 분석 결과 합성된 물질은 $AlPO_4$-계 다공성 물질의 특징적인 패턴을 나타내었으며, 물질의 형태적인 특성은 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. $^{27}Al$ MAS NMR 분석을 통하여 $Al^{3+}$ 이온 주변의 화학적 배위환경의 변화를 관찰하였다. 소성 전 물질에는 4배위와 6배위된 $Al^{3+}$ 이온이 함께 존재하지만, 소성 후 물질에서 $Al^{3+}$ 이온은 모두 4배위 환경에 존재하였다. 합성된 고체 내부에 형성된 기공은 BET 비표면적 측정으로 확인하였다. 최종적으로 합성된 물질의 응용으로 공기 중 유해 포름알데히드 제거 실험을 실시하였으며, 포름알데히드 분자가 물질에 존재하는 기공 표면에 흡착됨을 확인하였다. 결론적으로, alum 슬러지로부터 얻어진 $AlPO_4$-계 다공성 재료를 유해 기체의 흡착 및 제거에 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다. In this study, the formation of $AlPO_4$-type porous materials from alum sludge was investigated. The materials were synthesized by the reaction of aluminum hydroxide and phosphoric acid with an organic template. Cationic surfactant, natural humic acid, and amino acids were used for the organic template. The residual organic templates were removed by calcination at $600^{\circ}C$ in the air. Powder X-ray diffraction patterns showed the charicteristic patterns of the $AlPO_4$-type porous materials. The morphology of the material was examined using a scanning electron microscopy. The coordination environment of $Al^{3+}$ ion was investigated by $^{27}Al$ MAS NMR technique. Both tetrahedrally and octahedrally coordinated$Al^{3+}$ ions were found in the as-synthesized samples while all $Al^{3+}$ ions were tetrahedrally coordinated in the calcined products. The development of mesopore in the solid material was confirmed by the measurement of BET specific surface area. Finally, they were used for removal of toxic formaldehyde from the air and the formaldehyde molecules were adsorbed on the surface of pores. In conclusion, $AlPO_4$-type porous materials from alum sludge might be applicable in the removal of toxic volatile organic compounds from the air.
Alum 슬러지를 이용한 AlPO₄-계 다공성 물질의 합성
강광철,이석우,김용호,김진만,이철호 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.2
본 연구에서는 정수장의 alum 슬러지로부터 AlPO4-계 다공성 물질의 합성과정을 규명하고자 가정용 세제, 휴믹산, 아미노산 등과 같은 유기물질을 틀로 사용하여 Al(OH)3과 인산으로부터 AlPO₄-계 다공성 물질을 합성하였으며, 600 ℃의 공기 중에서 소성을 통하여 틀로 사용한 유기물질을 제거하였다. X-선 회절 분석 결과 합성된 물질은 AlPO₄-계 다공성 물질의 특징적인 패턴을 나타내었으며, 물질의 형태적인 특성은 주사전자현미경을 이용하여 관찰하였다. ^(27)Al MAS NMR 분석을 통하여 Al³+ 이온 주변의 화학적 배위환경의 변화를 관찰하였다. 소성 전 물질에는 4배위와 6배위된 Al³+ 이온이 함께 존재하지만, 소성 후 물질에서 Al³+이온은 모두 4배위 환경에 존재하였다. 합성된 고체 내부에 형성된 기공은 BET 비표면적 측정으로 확인하였다. 최종적으로 합성된 물질의 응용으로 공기 중 유해 포름알데히드 제거실험을 실시하였으며, 포름알데히드 분자가 물질에 존재하는 기공 표면에 흡착됨을 확인하였다. 결론적으로, alum 슬러지로부터 얻어진 AlPO₄-계 다공성 재료를 유해 기체의 흡착 및 제거에 활용할 수 있는 가능성을 제시하였다.
강광철,김승수,Jong Won Choi,권수한 한국공업화학회 2008 Journal of Industrial and Engineering Chemistry Vol.14 No.1
We have investigated the enhanced sorption of Cu2+ and Cd2+ on a granular activated carbon (GAC) and an activated carbon fiber (ACF) after acidic and basic treatments. The commercial GAC and ACF were pretreated with 1.0 MHNO3 and KOH, respectively, and their pore structures and surface properties were evaluated using nitrogen adsorption, pH titration, elemental analysis, and pH of the point of zero charge measurements. The sorption capacities of the acid- and base-pretreated GAC and ACF for Cu2+ and Cd2+ were enhanced as a result of an increase of the acidicoxygenated groups and number of the micropores, respectively. # 2007 Published by Elsevier B.V. on behalf of The Korean Society of Industrial and Engineering Chemistry.