작품번호 1222 양이온의종류와농도가점토광물의 분산과응집에미치는영향고찰 출품분야학생출품부문화학 구분성명 출품학생 지도교사 김영인 염서연 이정우 황준호 형승우 박보경
차 례 Ⅰ 서론 Ⅱ 이론적배경 Ⅲ 연구개요 Ⅳ 연구방법 토양 과점토 실험설계 연구방법 Ⅴ 연구결과 황토입자크기 산화철존재 양이온전하량에따른점토광물의특성분석 양이온의종류와농도에따른점토광물의특성분석 양이온의종류와농도에따른 벤토나이트의특성분석 양이온의종류와농도에따른 의철환원량비교 Ⅵ 결론및제언 결론 제언 Ⅶ 참고문헌
그림차례 그림 점토광물의기본구조 그림 점토광물의종류 그림 전기적이중층모델과각종전위 그림 별랑면금속환원박테리아에의한철환원실험 그림 선회절개략도 그림 채취지역지형도 그림 채취지역토양도 그림 토양단면및토양색 그림 채취한토양시료 그림 토양단면시료의입도분석 그림 양이온이 의철환원에미치는영향 실험개요도 그림 을통한막대모양의철광물인침철석확인 그림 산화철제거에따른시료의 변화 그림 장동리 그림 이온첨가에따른시료의 변화 그림 벤토나이트 사진 왼쪽 과입자크기 오른쪽 표차례 표 장동리 의제거된철함량을분석결과 표 깊이의장동리토양시료 와점토시료 의산화철존재유무와양이온의종류에따른침강속도비교 표 깊이의장동리토양시료 와점토시료 의산화철존재유무와양이온의종류에따른침강속도비교 표 분석을통한양이온의종류 농도 글리세롤흡착에따른장동리 의저면간격 비교 표 양이온의농도와종류에따른 벤토나이트의 와팽윤성측정결과 표 분석을통한양이온의종류 농도에따른 벤토나이트의저면간격 비교 표 수용액에서양이온의수화반경및열역학적데이터 표 수용액에서양이온종류와농도에따른 측정 표 에따른입자의안정도
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그림 그림 그림 그림 그림 점토광물의기본구조 그림 점토광물의종류 - 2 -
Na Ca - 3 -
ζ 그림 전기적이중층모델과각종전위 - 4 -
그림 별랑면금속환원박테리아에의한철환원실험 그림 선회절개략도 θ - 5 -
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연구주제선정 ( 자료조사 ) 황토는수분흡수정도에따라구조변화에의해강도가달라진다. 층의두께 (d-spacing) 변화의미 문헌조사 궁금증 황토를이루는점토광물은규토판과깁사이트판의쌓임형태와동형치환정도에따라종류가다름. 점토광물종류에따라표면 (-) 전하가다르고, 층간팽창및부피의변화가가능. ( 그림 2 참조 ) 양이온의종류와농도가흙의부피팽창에미치는영향 ( 겨울철에뿌리는염화칼슘, 바닷물의범람, 계절에따른토양의수분함량이흙의부피팽창에미치는영향 ) 황토입자의크기, 산화철존재유무, 양이온의전하밀도영향분석 토양시료 전라남도나주시동강면장동리황토 입자크기 Bulk(Sand, Silt, Clay 혼합 ) 와 Clay(2-μm 이하 ) 산화철유무원시료, 비결정질산화철제거, 결정질산화철제거 전해질 0.05M NaCl, 0.05M CaCl 2 측정요소 침강속도측정 ( 관찰및사진자료 ) 저면간격변화분석 (XRD) 구성광물분석 XRD, SEM-EDS 산화철종류및제거율분석 : TEM, ICP ph 영향분석 양이온의전하밀도와농도에따른영향분석 토양시료비결정질, 결정질산화철모두제거한장동리황토전해질종류 NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2 전해질농도 0.001M, 0.01M, 0.1M, 1M 침강속도측정 ( 침강완료시간측정 ) 전하밀도와농도가다른양이온첨가에따른저측정요소면간격변화분석 (XRD) 글리세롤흡착에따른저면간격변화분석 (XRD) 층간팽창및 Swelling 이큰 Na- 벤토나이트실험 토양시료 Na-벤토나이트전해질종류 NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2, BaCl 2, AlCl 3 전해질농도 10-5 M, 10-4 M, 10-3 M, 0.01M, 0.1M, 1M 양이온의전하밀도와농도가다른전해질수용액에측정요소서팽윤성측정 저면간격변화분석 (XRD) 글리세롤흡착에따른저면간격변화분석 (XRD) 광물분석 : TEM 입자크기분석 : ELS ph 영향분석 Zeta Potenal 측정 ( 전기적확산이중층 ) 수화반경 과비교 결론도출 양이온의전하밀도와농도가점토광물의분산및응집, 저면간격에미치는영향분석 확장 양이온의종류가토양미생물에미치는영향 ( 금속환원미생물 의철환원에미치는영향 ) - 7 -
그림 채취지역지형도 그림 채취지역토양도 그림 토양단면및토양색 그림 채취한토양시료 - 8 -
깊이 토양입도 그림 토양단면시료의조직 - 9 -
색 색명 토양시료 전라남도나주시동강면장동리황토 입자크기 Bulk(Sand, Silt, Clay 혼합 ) 와 Clay(2-μm 이하 ) 산화철유무원시료, 비결정질산화철제거, 결정질산화철제거 전해질 0.05M NaCl, 0.05M CaCl 2 측정요소 침강속도측정 ( 관찰및사진자료 ) 저면간격변화분석 (XRD) 구성광물분석 XRD, SEM-EDS 산화철종류및제거율분석 : TEM, ICP ph 영향분석 채취깊이 입자크기 산화철제거비결정질결정질비결정질결정질비결정질결정질비결정질결정질첨가한이온 Na Ca Na Ca Na Ca Na Ca Na Ca Na Ca Na Ca Na Ca - 10 -
토양시료비결정질, 결정질산화철모두제거한장동리황토 전해질종류 NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2 전해질농도 0.001M, 0.01M, 0.1M, 1M 측정요소 침강속도측정 ( 침강완료시간측정 ) 전하밀도와농도가다른양이온첨가에따른저면간격변화분석 (XRD) 글리세롤흡착에따른저면간격변화분석 (XRD) 토양시료 Na- 벤토나이트 전해질종류 NaCl, KCl, MgCl 2, CaCl 2, BaCl 2, AlCl 3 전해질농도 10-5 M, 10-4 M, 10-3 M, 0.01M, 0.1M, 1M 양이온의전하밀도와농도가다른전해질수용액에측정요소서팽윤성측정 저면간격변화분석 (XRD) 글리세롤흡착에따른저면간격변화분석 (XRD) 광물분석 : TEM 입자크기분석 : ELS ph 영향분석 비교 Zeta Potential ( 전기적확산이중층 ) 수화반경 NH C O H C O NH C O H O H C O H O NH OH HCl - 11 -
CH COOH NH OH CaCO CH COONH CH COOH CH COOH CH COOH - 12 -
Na S O Na C H O H O FeS μ μ Mn Fe λ λ 상층액을 에통과시킴 완성된시료 - 13 -
μ α 완성된프레파라트의모습 - 14 -
NaHCO CaCl NH Cl MgCl H O NaCl HEPES hydroxyethyl perazine ethanesulfonic acid mm Y east Extract Di fco ORNL trace min ORNL vitamins KCl MgCl CaCl - 15 -
MgCl CaCl KCl KCl MgCl MgCl CaCl CaCl μ Glucose H O O GOD H O D Gluconic acid H O Aminoantipyrine P heonl P OD Quinone H O - 16 -
μ μ 의철환원에미치는영향 실험개요도 - 17 -
표 장동리토양시료 와점토시료 에비결정질산화철과 결정질산화철을제거한후 를통한제거된철과망간의함량을분석한결과 채취깊이 입자크기 산화철제거비결정질결정질비결정질결정질비결정질결정질비결정질결정질 그림 을통한막대모양의철광물인침철석확인 - 18 -
그림 산화철제거에따른 변화 질석 또는스멕타이트 운모 일라이트 캐올리나이트 석영 그림 장동리 캐올리나이트 일라이트 질석 - 19 -
표 깊이의장동리토양시료 와점토시료 의산화 철존재유무와양이온의종류에따른침강속도비교 - 20 -
표 깊이의장동리토양시료 와점토시료 의 산화철존재유무와양이온의종류에따른침강속도비교 μ - 21 -
그림 이온첨가에따른시료의 변화 - 22 -
CaCO 표 분석을통한양이온의종류 농도 글리세롤흡착에따른장동리 의 양이온 횟수광물농도 저면간격 비교 Na K Mg Ca Na K Mg gly Ca gly 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 회 질석 일라이트 캐 올 리 나이 트 결정질산화철이제거된장동리점토 에이온을첨가하지않은시료를 로하여비교 의저면간격 회 질석 일라이트 캐올리나이트 회 질석 일라이트 캐올리나이트 의저면간격 회 질석 일라이트 캐올리나이트 회 질석 일라이트 캐올리나이트 - 23 -
그림 벤토나이트 사진 왼쪽 과입자크기 오른쪽 - 24 -
표 양이온의종류와농도에따른 벤토나이트의 와팽윤성측정결과 α α α α α α α α α α α α α α α α - 25 -
α α 표 분석을통한양이온의종류 농도 글리세롤흡착에따른 벤토나이트의 저면간격 비교 Na K Mg Ca Ba Al Na K Mg Ca M M M Ba Al - 26 -
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표 수용액에서양이온의수화반경및열역학적데이타 λ Na K Mg Ca Ba Al λ u zf λ urt D zf kt a πηd η ze r - 28 -
표 수용액에서양이온종류와농도에따른 측정 표 에따른입자의안정도 - 29 -
M M - 30 -
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μ - 32 -
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