염화동 에칭 공정에서 발생한 철염 폐수를 전구체로 활용하여 마그네타이트(Fe3O4)를 합성하고, 이를 인산염 흡착 및 회수에 적용하였다. 합성 조건 최적화를 위하여 Box–Behnken Design를 적용한 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 활용하여 회귀모델을 구축하였다. 모델을 통해서 도출한 최적 합성 조건은 Fe3+/Fe2+ 비율 1.7, NaOH 농도 0.7 N, 숙성 시간 86.3분으로 확인되었다. 해당 조건에서 합성된 마그네타이트는 10.9 mg-P g-1 마그네타이트의 인산염 흡착 용량을 나타내었다. 기기 분석 결과, 최적화된 마그네타이트는 고순도 결정 구조와 초상자성 특성을 나타냈으며, 비표면적과 반응성이 향상된 것이 확인되었다. 또한 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)에 적용한 결과, 5회 반복 흡착–탈착 동안 평균 인산염 회수율은 46.6%로 나타났다. 유입 인산염 농도가 200 mg-P L-1의 고농도 조건에서도 회수율이 안정적으로 유지되어, 마그네타이트가 인산염 흡착제로서의 활용 가능성과 안정성을 입증하였다.

Magnetite particles were synthesized by co-precipitation of water-soluble 밀 스케일-derived precursor by various concentrations of (0.5, 0.67, 1, 2 N) NaOH and (0.6, 0.8, 1.2, 2.4 N) NH4OH. It is theoretically known that as the concentration of the alkaline additive used in iron oxide synthesis increases, the particle size distribution of that iron oxide decreases. This trend was observed in both kind of alkaline additive used, NaOH and NH4OH. In addition, the magnetite synthesized in NaOH showed a relatively smaller particle size distribution than magnetite synthesized in NH4OH. Crystalline phase of the synthesized magnetite were determined by X-ray diffraction spectroscopy(XRD). The particles were then used as an adsorbent for phosphate(P) removal. Phosphorus adsorption was found to be more efficient in NaOH-based synthesized magnetite than the NH4OH-based magnetite.

자성유체 유체씰에 사용할 수 있는 마그네타이트를 공침법에 의하여 합성하였다. 마그네타이트의 평균입자크기는 동적광산란 측정장치(DLS)에 의해 약 10-12 nm 로 측정되었다. XRD 측정결과, NH4OH 의 농도가 증가함에 따라 마그네타이트의 결정화도가 증가하였다. 수중 분산된 자성유체의 제타전위는 -49.3 mV 에서 -26.2 mV 까지 DLS에 의하여 측정되었다. 입자의 형상은 구형이었고, 수상과 유상 자성유체에서 스파이킹 효과를 확인하였다.

Recently, it has been found that mechanical alloying (MA) facilitates the nanocomposites formation of metal-metal oxide systems through solid-state reduction during ball milling. In this work, we studied the MA effect of FeO-M (M = Al, Ti) systems, where pure metals are used as reducing agents. It is found that composite powders in which O and TiO are dispersed in -Fe matrix with nano-sized grains are obtained by mechanical alloying of FeO with Al and Ti for 25 and 75 hours, respectively. It is suggested that the large negative heat associated with the chemical reduction of magnetite by aluminum is responsible for the shorter MA time for composite powder formation in FeO-Al system. X-ray diffraction results show that the reduction of magnetite by Al and Ti if a relatively simple reaction, involving one intermediate phase of FeAlO or FeTiO. The average grain size of -Fe in Fe-TiO composite powders is in the range of 30 nm. From magnetic measurement, we can also obtain indirect information about the details of the solid-state reduction process during MA.