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윤소정,문희수,Yoon, Soh-Joung,Moon, Hi-Soo 대한자원환경지질학회 1994 자원환경지질 Vol.27 No.6
Bentonite occurs in the Janggi Conglomerate of Tertiary age and consists mainly of montmorillonite with Mg as predominant interlayer cations. The bentonite was reacted with various concentrations of sulfuric acid (0.8~1.5M) for various reaction time (1-10h) at $103^{\circ}C$. Cation exchange capacity, exchangeable cations, surface area and solid acidity of the original bulk and acid activated bentonites were measured. Chemical analysis, X-ray diffraction, differential thermal analysis and infrared spectroscopy were used to characterize the changes in structure and properties of the acid activated bentonite. The dissolution of octahedral cations occurs not only from the edge of the clay platelets but also throughout the whole clay structure creating vacant octahedral sites. These lattice defects are created by $H^+$ diffused into the smectite layers. The cations leached possibly from the octahedral sheets are adsorbed on the interlayer exchange sites. They are exchanged with hydronium ions again by stronger acid attack. These reactions create wedge-shaped pores resulting in the increase of the surface area and the changes the morphology in the lattice structure.
Phosphate Sorption on Boehmite with Eu(III): P K-edge EXAFS Fingerprinting
윤소정,Yoon, Soh-Joung,Bleam, William F. The Korean Society of Economic and Environmental G 2009 자원환경지질 Vol.42 No.5
액티나이드(actinide)의 지질물질로의 수착은 핵에너지와 핵무기 개발로 인하여 인위적으로 자연환경에 노출된 핵종 원소의 이동성과 생물이용가능성을 낮추어 줄 수 있을 것으로 기대된다. 3가의 액티나이드 이온은 3가의 란타나이드(lanthanide) 이온과 유사한 화학적 성질을 띠므로, 3가 액티나이드의 산화광물 표면수착량은, 중성 또는 약한 산성의 pH 상태에서 3가의 란타나이드처럼, 인산염 이온(${PO_4}^{3-}$) 이 수착된 상태에서 크게 증가될 것으로 사료된다. 본 연구에서는 3가액티나이드 이온의 화학적 동족체인 3가 유로피움 이온($Eu^{3+}$)이 인산염이 수착된 상태의 뵈마이트 (${\gamma}$-AlOOH; boehmite) 표면에 수착되는 삼성분 수착계를 X선 흡수분석(EXAFS)을 통하여 관찰하였다. Eu X-선 흡수분석은 Eu-$PO_4$-뵈마이트 삼성분 수착계에서 뵈마이트 표면에 $EuPO_4$ 표면침전물이 형성되는 것을 지시하여 준다. 인산염이 뵈마이트 표면에서 $EuPO_4$ 표면침전물을 형성할 뿐 아니라 두자리 단핵 표면착물을 형성한 것을 P X-선 흡수분석을 통하여 확인하였다. Actinide sorption to the geological materials can reduce the mobility and bioavailability of radionuclides released to the environment through the development of nuclear weapons and nuclear energy. Under circumneutral pH conditions, actinide sorption can be enhanced by phosphate anions sorbed on oxide mineral surfaces as indicated by the sorption of trivalent lanthanide ions ($Ln^{3+}$), the chemical analog for trivalent actinide ions ($Ac^{3+}$). In this paper, we examined a ternary sorption system of trivalent europium ions ($Eu^{3+}$) sorbed onto boehmite (${\gamma}$-AlOOH) surfaces pre-sorbed with phosphate anions (${PO_4}^{3-}$), using extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy. In the Eu-$PO_4$-boehmite ternary sorption system, $EuPO_4$ surface precipitates were formed as implicated by Eu $L_{III}$-edge EXAFS spectroscopy. Phosphorus K-edge EXAFS fingerprinting indicated a bidentate mononuclear surface complex formation of phosphate sorbed on boehmite surfaces as well as $EuPO_4$ surface precipitate formation.
pH에 따른 부식유기산의 메틸수은 결합 리간드 변화: X-선 흡수분석
윤소정,Yoon, Soh-Joung,Bleam, William F. 한국지하수토양환경학회 2011 지하수토양환경 Vol.16 No.6
Mercury accumulates in biota mainly as methylmercury. In nature, methylmercury shows high affinity to organic matter and $CH_3Hg^+$-organic matter complexation affects the mobility and bioavailabiity of methylmercury. In this study, we examined the methylmercury binding sites in an aquatic humic acid as affected by the pH condition using Hg $L_{III}$-edge extended X-ray absorption fine structure (EXAFS). We evaluated methylmercury binding humic ligands using methylmercury-thiol, methylmerury-carboxyl, and methylmercury-amine complexation models. When $CH_3Hg^+$-to-humic reduced sulfur ratio is 0.3, we found that most of $CH_3Hg^+$ binds to thiol ligands at pH 5 and 7. At pH 7, however, some carboxyl or amine ligand contribution is observed, unlike at pH 5 where $CH_3Hg^+$ almost exclusively binds to thiol ligands. The carboxyl or amine ligand contribution may indicate that some types of thiol ligands in the natural organic matter have relatively low complexation constants or acid dissociation constants compared to those of some carboxyl or amine ligands. Analysis results indicate that ~0.2 fraction of methylmercury binds to amine or carboxyl ligands and ~0.8 to thiol ligands at pH 7.
광물표면의 화학적 특성과 금속이온 수착의 고찰: A Review
윤소정,Yoon, Soh-Joung 대한자원환경지질학회 2012 자원환경지질 Vol.45 No.2
금속이온은 토양이나 퇴적물 내의 광물에 수착되어 고착화될 수 있다. 여기서는 광물 표면의 화학적 특성과 금속이온의 수착에 관련된 이론 및 수착 연구를 위한 X-선 흡수 미세구조(extended X-ray absorption fine structure, EXAFS) 분석방법에 대해 알아보고 금속이온의 광물표면 수착에 관한 원자 단위 연구 결과를 정리하였다. 광물표면의 특성과 금속이온의 수착에 관한 원자 단위 이론의 이해는 원자 단위 분광법의 분석을 수행하는데 있어서 기초가 된다. 여기에 정리된 원자 단위 수착상 연구 결과는 외부권 착물, 내부권 착물, 표면침전뿐 아니라 공침전, 삼성분 착물, 수착반응 시간의 효과, 탈착가능성을 포함한다. Metal ions, toxic or potentially toxic to biota and human beings, can be immobilized by sorption onto the mineral surfaces in soils and sediments. This article briefly explains theories regarding the chemical properties of mineral surfaces to sorb metal ions and processes of extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) analysis for sorption study, and reviews atomic-scale findings on metal sorption on mineral surfaces. The theoretical understanding on the chemistry of mineral surfaces and metal sorption is fundamental to the proper analysis of the atomic-scale spectroscopy to determine the sorption phases. Atomic-scale findings on metal sorption phases discussed here include co-precipitation, ternary complexation, aging effects, and desorption possibilities, as well as outer-sphere complexation, inner-sphere complexation, and surface precipitation.
터키 리튬 함유 붕소광상에서 산출하는 스멕타이틱-점토로부터의 리튬 추출
이원종 ( Won-jong Lee ),윤소정 ( Soh-joung Yoon ),전철민 ( Chul-min Chon ),허철호 ( Chul-ho Heo ),이길재 ( Gill-jae Lee ),이범한 ( Bum-han Lee ),( Murat Cicek ) 한국광물학회 2016 광물과 암석 (J.Miner.Soc.Korea) Vol.29 No.4
신제3기 마이오세(Miocene)의 플라야호(playa lake) 환경에서 형성된 증발형 붕소 광상인 터키의 비가디치(Bigadic) 광상과 크르카(Kırka) 광상에서 산출되는 점토에서 각각 LiO2가 0.02-0.21%, 0.16-0.30% 함유되어 있다. 이는 점토에 리튬을 함유한 헥토라이트(hectorite)가 함유되어 있기 때문으로 확인되었으며 붕소 광석을 처리하고 남은 광미도 LiO<sub>2</sub> 0.04-0.26% 포함하고 있는 것으로 보고된다. 약 0.18%의 리튬 함량을 보이는 비가디치 및 크르카 광상 점토 시료 각 1개에 대하여 추출 가능한 리튬의 양을 알아보았다. 본 연구의 XRD 분석 결과 크르카 광상의 시료에는 25.7%, 비가디치 시료에는 79.7%의 헥토라이트가 함유되어 있었다. 이들 점토가 리튬 광석으로 활용될 수 있는지 알아보기 위해 (1) 산 처리 용출 및 (2) 열처리 침출 방법으로 리튬을 추출하였다. 두 광상 시료 모두 0.25 M염산과의 반응시간에 따라 용출되는 리튬의 양이 증가하였으나 10시간 이상 반응시켰을 때는 용출되는 리튬의 양이 더 이상 증가하지 않았다. 10시간 이상 반응시켰을 때, 크르카 광상 점토 시료에서 89%의 리튬이 용출되었으며 비가디치 광상 점토 시료에서 71%의 리튬이 용출되었다. CaCO<sub>3</sub> 및 CaSO<sub>4</sub>와 함께 1,100℃에서 2시간 열처리하여 크르카 광상 시료에서 87%, 비가디치 광상 시료에서 82%의 리튬을 추출하였다. 크르카 광상의 점토 시료는 산 처리로 더 많은 양의 리튬을 추출할 수 있었으며 비가디치 광상의 시료는 열처리 방법으로 리튬을 더 많이 추출할 수 있었다. Smectitic clays, occurring in Kırka and Bigadic boron evaporite deposits formed in Miocene playa lake environment in Turkey, contain LiO<sub>2</sub> 0.02-0.21% and 0.16-0.30%, respectively, and boron tailings are also reported to contain LiO<sub>2</sub> 0.04-0.26%. Lithium in smectitic clays was identified to be retained in hectorite. The XRD results revealed that hectorite was contained in 25.7% and 79.7% of Kırka and Bigadic deposit samples respectively. In this study, we selected a clay sample from each deposit with lithium content of ~0.18% and estimated extractable lithium by acid treatment and roasting method commercially applicable to lithium resources, such as lepidolite and hectorite. When 1 g of crushed clay (particle size less than 74 μm) was reacted with 200 mL of 0.25 M HCl solution, the amount of lithium dissolved increased with the increase of reaction time up to 10 hours for both samples. Reaction time longer than 10 hours did not significantly increased the amount of lithium dissolved. After 10 hours of reaction, 89% of lithium in the clay sample from the Kırka deposit was dissolved, while 71% of lithium was dissolved from the Bigadic deposit tailing sample. 87% of lithium in the clay sample from the Kırka deposit was extracted and 82% of lithium was extracted from the Bigadic deposit tailing sample by the roasting extraction method, where clays were leached after a thermal treatment at 1,100℃ for 2 hours with CaCO<sub>3</sub> and CaSO<sub>4</sub>.