계면활성제용액-경유 간 계면장력과 용해도 상관관계 연구

정승우(Seung Woo Jeong),허정현(Jeong Hyun Hur) 大韓環境工學會 2013 대한환경공학회지 Vol.35 No.1

토양정화를 위한 토양 세정 및 세척 공정에서 계면활성제 선택 기준과 가장 중요한 설계인자는 오염물질의 용해도이다. 계면활성제의 오염물질 용해도는 오염물질과 평형상태를 만든 후 Dichrolomethane을 이용한 추출, 증발, 농축 등의 전처리과정을 거쳐야 한다. 따라서 계면활성제 용액 내 유류 오염 물질의 용해도 분석은 많은 시간과 재료를 필요로 한다. 계면장력은 계면활성제용액과 유류오염물질 사이에 유지되는 힘을 지칭하는 것으로 용해도와 밀접한 관계를 가진다. 본 연구는 계면활성제용액과 경유 간 계면장력과 용해도를 측정하여 계면장력과 용해도간 상관관계를 정립하므로 신속한 계면 장력 측정을 통한 용해도를 가늠할 수 있는 방안을 제시하였다. 계면장력과 유류용해도간 상관관계를 평가한 결과 두 특성은 기하급수적인 반비례관계를 보였다. 즉, 계면장력이 5 dyne/cm 이상조건에서 경유의 용해도는 크게 차이를 보이지 않다가 1 dyne/cm 이하에서 경유의 용해도는 급격하게 증가하였다. 앞으로 계면활성제용액 간 계면장력을 우선적으로 측정해 본다면 토양정화에 적합한 계면활성제 종류 및 농도를 매우 신속하고 효율적으로 선택할 수 있을 것으로 판단된다. Solubility of oil contaminants in surfactant solutions plays an important role in selecting a suitable surfactant type for soil remediation. Solubility measurement procedures consist of making an equilibrium between surfactant solution and oil, solvent extraction using dichloromethane, and condensation for gas chromatography analysis. Solubility measurement requires time consumption and lots of materials. Interfacial tension is the contracting force between two immiscible liquids, surfactant solution and oil, and also closely related to solubility of oil. This study established a relationship between the interfacial tension and solubility of diesel fuel in surfactant solution and suggested a quick method to estimate solubility of oil in a surfactant solution by measuring its interfacial tension. The results of this study showed that the solubility of diesel fuel in surfactant solution was exponentially increased by decreasing the interfacial tension between two immiscible liquids. The solubility of diesel fuel was significantly increased under the interfacial tension conditions below 1 dyne/cm, while the solubility change was not apparent under the interfacial tension conditions beyond 5 dyne/cm. Interfacial tension measurements may allow us to quickly select an efficient surfactant and its concentration for soil remediation.

중학교 교과서에 도입된 용해도 측정 실험의 한계점 분석 및 대체 실험 제안

손원기,김준영,정대홍 한국현장과학교육학회 2018 현장과학교육 Vol.12 No.3

용해도는 화학에서 중요하게 다루어지는 물질의 고유 성질 중 하나로, 대부분의 중학교 과학 교과서에서 용해도를 정량적으로 측정하거나 비교하는 실험을 제시하고 있다. 그러나 학교 실험실 환경에서 제시된 실험 방법으로 용해도 측정 실험을 하면 문헌값과 오차가 매우 크다. 본 연구에서는 교과서에 제시된 4 가지 용해도 측정법에 대해서 실제 실험을 수행하여 오차 원인을 규명하였다. 주요 오차 원인으로 용기에 의한 용액 온도 감소, 재결정법에서 냉각 과정에서 과포화 현상, 고체 용질에 대한 육안 관찰의 한계, 가열 과정에서 용매 증발로 인한 용해도 변화가 용해도 측정에 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 이와 같은 요인을 최소화할 수 있는 실험 방법을 고안하였고, 학교 실험실 환경에서 측정한 질산 칼륨과 염화 나트륨의 용해도 값이 문헌값과 매우 근사함을 확인하였다. Solubility is one of important concepts in chemistry, and most textbooks of middle school introduce experiments that quantitatively measure or compare solubility. However, the experimental methods cause large experimental errors compared with the literature. This study identified the orgins of experimental errors by performing solubility measurements based on 4 methods introduced in the textbooks. The main origins include the temperature decrease of solution by apparatus, super-saturation in the cooling process in the recrystalization method, limit of sight measurement of solid solute, and concentration change caused by solvent evaporation during heating process. An experimental method that minimizes these factors was devised, which allowed solubility measurements of potasium nitrate and sodium chloride close to literature values.

이성분 용매에서 ε-CL-20의 용해도 조사

박인호,김광주 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0

CL-20(HNIW)은 현재 상업적으로 이용 가능한 가장 강력한 폭발물이다. CL-20은 네 가지 다형체가 존재하는 것으로 보고되었으며, 네 가지 다형체 중 epsilon 형태인 ε-CL-20이 고밀도, 고 에너지 저 감도로 인해 가장 유용하다. ε-CL-20은 재결정화를 통해 제조 가능하며, 이를 위해선 용해도에 대한 조사가 필요하다. 본 연구에서는 이성분 용매(Ethyl acetate+Toluene)에서 ε-CL-20의 용해도를 중점적으로 조사하였다. Ethyl acetate의 질량 분율이 0.800이고, 이성분 용매 (Ethyl acetate+Toluene)의 온도가 293K 일 때, ε-CL-20의 용해도는 0.3695g/g이고, Ethyl acetate의 질량 분율이 0.800이고, 이성분 용매의 온도가 323K 일 때, ε-CL-20의 용해도는 0.3547g/g이며, Ethyl acetate의 질량 분율이 0.800이고, 이 성분 용매의 온도가 333K 일 때, ε-CL-20의 용해도는 0.3700g/g이였다. 위의 결과로 보았을 때, ε-CL-20은 이성분 용매(Ethyl acetate+Toluene)에서 293K~323K의 온도 범위에서는 용해도가 감소하지만, 323K~333K의 온도 범위에서는 용해도가 증가하는 것을 알 수 있었다.

한국 심부 지하수 환경에서의 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 지화학적 거동 모델링

최재훈(Jaehoon Choi),박선주(SunJu Park),서현수(Hyunsoo Seo),안현태(Hyun Tai Ahn),이정환(Jeong-Hwan Lee),박정훈(Junghoon Park),윤성택(Seong-Taek Yun) 대한자원환경지질학회 2023 자원환경지질 Vol.56 No.6

The safe disposal of high-level radioactive waste requires accurate predictions of the long-term geochemical behavior of radionuclides. To achieve this, the present study was conducted to model geochemical behaviors of uranium (U), plutonium (Pu), and palladium (Pd) under different hydrogeochemical conditions that represent deep groundwater in Korea. Geochemical modeling was performed for five types of South Korean deep groundwater environment: high-TDS saline groundwater (G1), low-pH CO2-rich groundwater (G2), high-pH alkaline groundwater (G3), sulfate-rich groundwater (G4), and dilute (fresh) groundwater (G5). Under the pH and Eh (redox potential) ranges of 3 to 12 and ±0.2 V, respectively, the solubility and speciation of U, Pu, and Pd in deep groundwater were predicted. The result reveals that U(IV) exhibits high solubility within the neutral to alkaline pH range, even in reducing environment with Eh down to -0.2 V. Such high solubility of U is primarily attributed to the formation of Ca-U-CO3 complexes, which is important in both G2 located along fault zones and G3 occurring in granitic bedrocks. On the other hand, the solubility of Pu is found to be highly dependent on pH, with the lowest solubility in neutral to alkaline conditions. The predominant species are Pu(IV) and Pu(III) and their removal is predicted to occur by sorption. Considering the migration by colloids, however, the role of colloid formation and migration are expected to promote the Pu mobility, especially in deep groundwater of G3 and G5 which have low ionic strengths. Palladium (Pd) exhibits the low solubility due to the precipitation as sulfides in reducing conditions. In oxidizing condition, anionic complexes such as Pd(OH)3-, PdCl3(OH)2-, PdCl42-, and Pd(CO3)22- would be removed by sorption onto metal (hydro)oxides. This study will improve the understanding of the fate and transport of radionuclides in deep groundwater conditions of South Korea and therefore contributes to develop strategies for safe high-level radioactive waste disposal. 고준위 방사성폐기물을 심지층에 안전하게 처분하기 위해서는 방사성 핵종의 장기적 지구화학 거동에 대한 정확한 예측이 요구된다. 이와 관련하여 본 연구에서는 국내 심부 지하수를 대표하는 다섯가지 지화학 환경 조건에서 지화학 모델링을 수행하여 일부 방사성 핵종의 지화학 거동을 예측하였다. 다섯가지 국내 심부 지하수의 지화학 환경은 다음과 같다: 고 TDS 염지하수(G1), 산성 pH의 CO2가 풍부한 지하수(G2), 고 pH 알칼리성 지하수(G3), 황산염이 풍부한 지하수(G4), 묽은(담수) 지하수(G5). 3~12의 pH 범위와 ±0.2V의 산화-환원전위(Eh) 조건에서 일부 방사성 핵종(우라늄, 플루토늄, 팔라듐)의 국내 심부 지하수 내에서의 용해도와 화학종(존재형태)을 예측하였다. 모델링 결과, 용존 상태의 우라늄은 주로 U(IV)로서 중성~알칼리성의 넓은 pH 환경에서 높은 용해도를 보였으며, Eh가 -0.2V인 환원 환경에서도 알칼리 pH 조건에서 높은 용해도를 보였다. 이러한 높은 용해도는 주로 Ca-U-CO3 착물의 형성에 의한 것으로 예측되는데, 이 착물의 활동도(activity)는 국내 심부 지하수 중 주요 단층대를 따라 산출되는 G2와 화강암반에 위치하는 G3에서 높다. 한편, 플루토늄(Pu)의 용해도는 pH에 따라 달라지며, 특히 중성~알칼리성 조건에서 가장 낮은 용해도가 나타난다. 주요 화학종은 Pu(IV)와 Pu(III)이며, 이들은 주로 흡착을 통해 제거될 것으로 추정된다. 그러나 콜로이드에 의한 이동을 고려하면, 이온강도가 낮은 심부 지하수인 G3와 G5 유형에서 콜로이드 형성 및 이동 촉진에 따라 이동성이 증가할 것으로 예상된다. 팔라듐(Pd)은 환원 환경에서는 황화물 침전 반응으로 인해 낮은 용해도를 나타내며, 산화 환경에서는 주로 금속(수)산화물에의 흡착을 통해 Pd(OH)3-, PdCl3(OH)2-, PdCl42- 및 Pd(CO3)22-와 같은 음이온 착물이 제거될 것으로 판단된다. 본 연구는 한국의 심부 지하수 환경에서 방사성 핵종의 운명과 이동에 대한 이해를 높이고, 고준위 방사성 폐기물의 안전한 처분을 위한 전략 개발에 기여할 것으로 기대된다.

두 가지 염이 동시에 물에 녹을 때의 용해도

박종윤,Park, Jong-Yoon 대한화학회 2009 대한화학회지 Vol.53 No.4

본 연구에서는 한 가지 염으로 포화된 수용액에 다른 염을 녹이면 얼마나 녹을 것인가에 대한 초-중등 학생들과 교사들의 이해 정도가 낮은 이유를 알아보기 위하여 중등학교 교과서와 대학교 교재의 서술 내용을 조사하였다. 그 결과 중등학교 교과서와 대학교 일반화학 교재에서는 다른 염의 존재 여부와 상관없이 용해도는 일정함을 전제로 서술하고 있었으며, 대학교 물리화학 교재에서는 다른 염의 존재에 의해 용해도가 달라짐을 직접 언급하거나 이를 알 수 있는 내용이 서술되어 있었다. 그러나 물리화학을 이수한 사범대학 4학년 학생들을 대상으로 조사해본 결과 학생들의 대부분이 이러한 용해도 변화에 대한 설명을 하지 못하였다. 따라서 교사나 예비 교사들의 의문을 해소하기 위해 이온쌍 형성과 이온 세기 변화에 따른 용해도의 변화를 설명하고, 실제 실험 결과도 하나 제시하였다. 하지만 중등학교에서는 활동도 개념의 도입이 어려우므로 두 가지 염이 동시에 용해될 때의 용해도를 어떻게 가르칠지에 대한 논의가 필요한 것으로 생각된다. In this study, the descriptions of salt solubility in the textbooks of secondary school and college were reviewed to figure out the reason of low understanding of elementary and secondary school students and teachers about the solubility of a salt in the presence of other ions. The ionic strength dependence of salt solubility was not introduced in the secondary school textbooks and general chemistry textbooks. It appeared in the physical chemistry textbooks as a direct or an indirect explanation. However, most of college senior students who had learned the physical chemistry could not relate the salt solubility with the ionic strength change. The factors might affect salt solubility, such as the ion pair formation and the activity coefficient change by ionic strength, were mentioned and an experimental result was also shown to resolve the questions that college students and teachers might have. Because these explanations are beyond the secondary school level, we need to develope an easier and better explanation suitable for the secondary school students.

Solubilities and Major Species of Selenium and Technetium in the KURT Groundwater Conditions

Seung Soo Kim,Je Ho Min,Min Hoon Baik,Gye Nam Kim 한국방사성폐기물학회 2012 방사성폐기물학회지 Vol.10 No.1

장수명 핵분열생성물인 79Se와 99Tc는 자연수 중에서 용해도가 클 뿐더러 음이온으로 존재하여 방사성폐 기물 처분장에서 주요 관심핵종들로 고려되고 있다. 본 연구에서는 KURT 지하수의 다양한 pH와 산화-환 원 조건에서 셀레늄과 테크네튬의 Solubility Limiting Solid Phase (SLSP)로 알려진 FeSe2와 TcO2의 용해 도를 측정하였다. 또한, 지화학코드를 이용하여 실험과 유사조건에서 이들의 용해도와 주요 화학종을 계 산하였다. 실험 및 계산으로부터 pH 8~9.5와 Eh=-0.3~-0.4 V 조건에서 FeSe2의 용해도는 1x10-6 mol/L 이하이며, 주 용해 화학종은 HSe-로 판단된다. TcO2의 경우는 pH 6~9.5와 Eh<-0.1 V 영역에서 용해도와 주 용해 화학종이 각각 5x10-8~1x10-9 mol/L와 TcO(OH)2로 나타났지만, Eh=-0.35 V조건에서는 주 용해화학종이 pH가 10.5~12와 12이상에서 각각 TcO(OH)3 -와 TcO4 -로 계산되었다.

고압에서 알킬카보네이트와 트리아세틴의 이산화탄소 용해도 측정

김지원(Ji Won Kim),홍원희(Won Hi Hong),홍연기(Yeon Ki Hong) 한국청정기술학회 2015 청정기술 Vol.21 No.2

KURT 지하수 조건에서 셀레늄과 테크네튬의 용해도 및 주요 화학종

김승수,민제호,백민훈,김계남,Kim, Seung-Soo,Min, Je-Ho,Baik, Min-Hoon,Kim, Gye-Nam 한국방사성폐기물학회 2012 방사성폐기물학회지 Vol.10 No.1

장수명 핵분열생성물인 $^{79}Se$와 $^{99}Tc$는 자연수 중에서 용해도가 클 뿐더러 음이온으로 존재하여 방사성폐기물 처분장에서 주요 관심핵종들로 고려되고 있다. 본 연구에서는 KURT 지하수의 다양한 pH와 산화-환원 조건에서 셀레늄과 테크네튬의 Solubility Limiting Solid Phase (SLSP)로 알려진 $FeSe_2$와 $TcO_2$의 용해도를 측정하였다. 또한, 지화학코드를 이용하여 실험과 유사조건에서 이들의 용해도와 주요 화학종을 계산하였다. 실험 및 계산으로부터 pH 8~9.5와 Eh=-0.3~-0.4 V 조건에서 $FeSe_2$의 용해도는 $1{\times}10^{-6}mol/L$이하이며, 주 용해 화학종은 HSe-로 판단된다. $TcO_2(s)$의 경우는 pH 6~9.5와 Eh<-0.1 V 영역에서 용해도와 주 용해 화학종이 각각 $5{\times}10^{-8}{\sim}1{\times}10^{-9}mol/L$와 $TcO(OH)_2$로 나타났지만, Eh=-0.35 V조건에서는 주 용해화학종이 pH가 10.5~12와 12이상에서 각각 $TcO(OH)_3^-$와 $TcO_4^-$로 계산되었다. The long-lived fission products $^{79}Se$ and $^{99}Tc$ have been considered as the major concern nuclides for the disposal of radioactive waste because of their high solubilities and the existence of anionic species in natural water. In this study, the solubilities of $FeSe_2(s)$ and $TcO_2(s)$, known as respective Solubility Limiting Solid Phase (SLSP) of selenium and technetium, were measured in the KURT (KAERI Underground Research Tunnel) groundwater under various pH and redox conditions. And their solubilities and major species were also calculated using geochemical codes under conditions similar to experimental solutions. Experimental results and calculation for $FeSe_2$ show that the solubility of selenium was found to be below $1{\times}10^{-6}mol/L$ under the condition of pH 8~9.5 and Eh=-0.3~-0.4 V while the dominant species was identified as $HSe^-$. For $TcO_2$, the solubility of technetium was found to be $5{\times}10^{-8}{\sim}1{\times}10^{-9}mol/L$ in the solutions of pH 6~9.5 and Eh<-0.1 V, while the dominant species was $TcO(OH)_2$. However, when the Eh of the solution is -0.35 V, $TcO(OH)_3^-$ and $TcO_4^-$ are calculated as the dominant species at pH 10.5~12 and pH>12, respectively.

용액의 온도와 pH가 레진시멘트의 수분흡수와 용해도에 미치는 영향

전상원,정창모,전영찬,노정훈,권용훈 대한치과재료학회 2012 대한치과재료학회지 Vol.39 No.2

본 연구는 온도와 pH가 레진시멘트의 수분흡수와 용해도에 미치는 영향을 평가한 것이다. 이를 위하여 5종의 레진시멘트 (BisCem, Calibra, MaxCem Elite, Multilink Automix, RelyX ARC)를 사용하였다. 그리고 지름과 두께가 각각 15 mm, 1 mm인 디스크형태의 시료를 만들고 온도 (4℃, 37℃, 60℃)와 pH (6, 4, 3)가 각기 다른 용액에 7일간보관하였다. 그리고 ISO 4049 규정에 따라 수분흡수와 용해도를 각각 측정하였다. 측정값은 one-way AVOVA test로분석하였다. 그 결과 사용한 시료들 가운데서 온도와 pH에 상관없이 Calibra와 RelyX ARC만이 수분흡수가 40 ㎍/mm3 보다 낮았고 Multilink Automix만이 용해도가 7.5 ㎍/mm3 보다 낮았다. 이들 숫자는 ISO 4049가 규정하는 최소값이다. 사용된 제품들은 용액의 온도가 증가할 때 수분흡수와 용해도가 선형적으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 수분흡수는 pH와는 상관관계가 없었고 용해도의 경우도 BisCem, Calibra, Multilink Automix에서만 상관관계가관찰되었다.

휴믹산에 의한 유기 염소계 농약의 수중 용해도 증가에 중금속이 미치는 영향에 관한 연구

조현희,강소영,권효진,박재우 한국지하수토양환경학회 2001 지하수토양환경 Vol.5 No.3

많은 유기 염소계 농약들은 환경에서 매우 지속적이며, 먹이 사슬을 통해서 중요하게 생물학적으로 농축하는 경향이 있다. 농업에 적용되는 농약은 지표수의 유출이나 지하수의 흐름을 통해서 사실상 수 계로 이동되어지기 때문에 수환경에 특히 많은 영향을 끼치게 된다. 이 논문의 연구 목적은 두 가지 다른 휴믹산에 의한 유기 염소계 농약인 lindane과 dieldrin의 수중 용해도 증가에 중금속인 납 이온이 미치는 영향에 대해 알아보고자 하는 것이다. 또한 유기 염소계 농약이 두 가지 혼합물로 존재할 때 각각의 용해도에 서로의 상호작용에 대해서도 연구해 보고자 하였다. 휴믹산에 의한 lindane의 용해도 증가 정도는 거의 일정하였지만, 이에 비해 휴믹산에 의한 dieldrin의 수중 용해도 증가는 훨씬 증가함을 보여주었다. 또한 수중에 휴믹산과 납이 공존하면 dieldrin의 용해도는 납이 존재하지 않을 때보다 더욱 감소하였다. Many organochlorine pesticides are persistent in the environment and have a tendency to bioaccumulate significantly through food chains. Aquatic environments are particularly more affected because the pesticides applied to agriculture systems are eventually carried into water bodies, through surface runoff, rivers, and groundwater flow. The objective of this paper is to study the effect of the coexistence of a heavy metal on the solubility enhancement of the two representative organochlorine pesticides, lindane and dieldrin, by humic acids. The solubility enhancement of pesticides by humic acid in a single system was compared with that in a binary system. The extent of solubility enhancement of lindane by humic acids was constant. while that of dieldrin by humic acids increased. Also, the solubility enhancement of dieldrin by humic acid with Pb decreased than that by humic acid without Pb.