This study was carried out to synthesis the zeolite using the bituminous coal fly ash emitted from power plant that occurs several environmental problems. In spite of fly ash has contained high content of SiO2 and Al2O3, it disposed mainly landfill. If the effective methods to recover the SiO2 and Al2O3 were developed, the fly ash could be utilized valuable raw materials. In this study, fly ash was used as raw material to synthesize the zeolite by pressurized hydrothermal reaction. Also, experimental parameters included temperature(70~110℃, and pressure(140~200 psi) of crystallization were investigated. The more crystallization pressure was increased, the more Zeolite 4A was synthesized at 70 and 90℃. Zeolite 4A of metastable phase tend to be transformed into sodalite of stable phase at 110℃.

The bioleaching of heavy metals from fly ash was performed by Thiobacillus thiooxidans MET isolated from the enrichment culture of an anaerobically digested sludge. The effect of solid concentrations on the efficiency of metal leaching was studied in shak

A zeolite material (ZCH) was synthesized from coal fly ash in an HD thermal power plant using a fusion/hydrothermal method. ZCH with high crystallinity could be synthesized at the NaOH/CFA ratio of 0.9. Ion-exchanged ZCH adsorbents for ammonia removal were prepared by ion-exchanging various cation (Cu2+, Co2+, Fe3+, and Mn2+) on the ZCH. They were used to evaluate the ammonia adsorption breakthrough curves and adsorption capacities. The ammonia adsorption capacities of the ZCH and ion-exchanged ZCHs were high in the order of Mn-ZCH > Cu-ZCH ≅ Co-ZCH > Fe-ZCH > ZCH according to NH3-TPD measurements. Mn-ZCH ion-exchanged with Mn has more Brønsted acid sites than other adsorbents. The ion-exchanged Cu2+, Co2+, Fe3+, or Mn2+ ions uniformly distributed on the surface or in the pores of the ZCH, and the number of acidic sites increased on the alumina sites to form the crystal structure of zeolite material. Therefore, when the ion-exchanged ZCH was used, the adsorption capacity for ammonia gas increased.

A zeolite material with a Si/Al molar ratio of 1.2 was synthesized by changing the NaOH/CFA ratio of coal fly ash (CFA) via a fusion/hydrothermal reaction in the HD thermal power plant. The change in the crystal structure of the zeolite was confirmed using XRD and SEM, and the ammonia adsorption capacities of the synthesized zeolitic materials and a commercial zeolite (Na-A zeolite) were analyzed via an ammonia temperature-programmed desorption (NH3-TPD) process. The SEM and XRD results revealed out the zeolitic materials from the coal fly ash maintained a hexagonal Linde-type crystal structure similar to that of Na-A zeolite, but the crystallinity of the synthesized zeolitic material was reduced due to impurities. The NH3 adsorption capacity, determined from the NH3-TPD analysis of was 1.122 mmol/g of the synthesized zeolitic material, which was lower than the NH3 adsorption capacity of the Na-A zeolite.

Zeolitic material, Z-Y3, was synthesized from coal fly ash (CFA) under low-alkaline conditions (NaOH/CFA ratio = 0.3 and NaOH solution concentrations of 0.0, 0.5, and 1.0 M) using a fusion/hydrothermal method. The adsorption capacities of the fabricated Z-Y3 samples for Cs and Sr ions and the desorption capacity of Na ions were evaluated. The XRD patterns of the Z-Y3 sample fabricated using a 1.0 M NaOH solution (Z-Y3 (1.0 M)) indicated the successful synthesis of a zeolitic material, because the diffraction peaks of Z-Y3 coincided with those of the Na-A zeolite in the 2θ range of 7.18-34.18. Moreover, the SEM images revealed that morphology of the Z-Y3 (1.0 M) sample, which presented zeolitic materials characteristics, consisted of sharp-edged cubes. The adsorption isotherms of Cs and Sr ions on all the fabricated Z-Y3 samples were described using the Langmuir model, and the maximum adsorption capacities of Cs and Sr were calculated to be 0.14-0.94 mmol/g and 0.19-0.78 mmol/g, respectively. The desorption of Na ions from the Cs and Sr ions adsorbed Z-Y3 samples followed the Langmuir desorption model. The maximum desorption capacities of Na ions from the Cs and Sr ions adsorbed Z-Y3 (1.0 M) samples were 1.28 and 1.49 mmol/g, respectively.

국내 화력발전산업 등에서 발생하는 폐기물 및 산업부산물이 점차 증가하고 국가적으로 해양투기를 법적으로 금지함에 따라 단순 매립 처리되는 석탄회 등의 산업부산물의 경제적이고 효율적인 재활용 방안을 확보하는 것이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 산업부산물의 재활용 방안으로 입자에너지를 높여 활성화시킨 산업부산물과 세라믹섬유를 동시 혼합한 콘크리트를 개발하였다. 개발된 산업부산물의 활성분체 및 세라믹섬유 혼합 콘크리트의 실현장 적용을 위해 압축 및 할렬인장강도 등의 재료성능을 평가하였다.

본 연구에서는 Durometer A타입으로 응결시간에 확실하게 차이를 나타낼 수 있는 플라이애시(이하 FA) 치환 콘크리트에서 프록터 관입저항 시험치와 경도치를 비교 분석하고자 하였다. 연구결과로 프록터 관입저항 시험치와 Durometer A타입의 경도치는 곡선의 형태로 높은 상관관계를 나타내었다. 표면 마감작업에 대하여 Durometer A타입의 경도치로 약 25 HD는 초결, 약 35 HD는 종결로 관리한다면 표면 마감작업시간 판정에 효과적일 것으로 사료된다.

A zeolitic material (Z-Y2) was synthesized from Coal Fly Ash (CFA) using a fusion/hydrothermal method under low-alkali condition (NaOH/CFA = 0.6). The adsorption performance of the prepared zeolite was evaluated by monitoring its removal efficiencies for Sr and Cs ions, which are well-known as significant radionuclides in liquid radioactive waste. The XRD (X-ray diffraction) patterns of the synthesized Z-Y2 indicated that a Na-A type zeolite was formed from raw coal fly ash. The SEM (scanning electron microscope) images also showed that a cubic crystal structure of size 1~3㎼ was formed on its surface. In the adsorption kinetic analysis, the adsorption of Sr and Cs ions on Z-Y2 fitted the pseudo-second-order kinetic model well, instead of the pseudo-first-order kinetic model. The second-order kinetic rate constant (k2) was determined to be 0.0614 g/mmol·min for Sr and 1.8172 g/mmol·min for Cs. The adsorption equilibria of Sr and Cs ions on Z-Y2 were fitted successfully by Langmuir model. The maximum adsorption capacity (qm) of Sr and Cs was calculated as 1.6846 mmol/g and 1.2055 mmol/g, respectively. The maximum desorption capacity (qdm) of the Na ions estimated via the Langmuir desorption model was 2.4196 mmol/g for Sr and 2.1870 mmol/g for Cs. The molar ratio of the desorption/adsorption capacity (qdm/qm) was determined to be 1.44 for Na/Sr and 1.81 for Na/Cs, indicating that the amounts of desorbed Na ions and adsorbed Sr and Cs ions did not yield an equimolar ratio when using Z-Y2.

In this study, zeolitic materials at Na2CO3/CFA ratio of 0.6 1.8 were synthesized from coal fly ash from a thermal power plant using a fusion/hydrothermal method. The zeolitic materials were found to have cubic crystals structure and X-ray diffraction (XRD) peaks of Na-A zeolite by XRD and SEM analysis. When the zeolitic materials were synthesized from the coal fly ash, the XRD peaks of the zeolitic materials at Na2CO3/CFA ratios of 0.9-1.8 had the same location as the XRD peaks of commercial Na-A zeolite. The XRD peaks of the Na-A zeolite (Na12Al12Si12O4827.4H2O) were confirmed in the 2θ in the range of 7.18-34.18. However, it was also confirmed that peaks of CaCO3, an impurity inhibiting synthesis of Na-A zeolite from CaO and Na2CO3 in the coal fly ash, occurred in the XRD peaks of the zeolitic materials at Na2CO3/CFA ratio of 1.5-1.8. The crystallinities of the zeolitic materials tended to increase gradually within the Na2CO3/CFA ratio range of 0.6-1.8.

해안 지역에 시공된 철근 콘크리트 구조물은 해수 중의 염소 이온에 의해 내부 철근이 부식하게 된다. 특히 해안지역에서는 해수에 침지되는 경우뿐만 아니라 조수간만 및 비래염분의 영향을 받기 때문에 이에 대한 고려가 필수적이다. 본 연구에서는 3가지 수준의 노출 환경(침지대, 간만대, 비말대)과 노출기간 180일, 365일, 730일을 고려하여 해양환경노출실험을 실시하였다. 대상 배합은 3가지 수준의 물-결합재 비 및 2가지 수준의 플라이애시 치환률(0 %, 30 %)을 고려하여 설정하였다. 모든 노출조건에서 플라이 애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 낮은 겉보기 염화물 확산계수를 나타내었으며, 이는 플라이애시의 포졸란 반응이 원인으로 사료된다. 플라이애시 배합은 노출 기간 180일에서는 플라이애시 치환 배합이 OPC 배합 대비 최대 63 5 %의 감소율을, 노출 기간 730일 에서는 최대 55.8 %의 감소율을 나타내었다. 노출 조건에 따른 확산계수 거동을 평가한 결과, 플라이애시 치환 배합에서는 간만대, 침지대, 비말대 순으로 확산계수가 평가되었다. 간만대에서는 건습이 반복되어 염화물 이온의 침투가 빠르게 일어나는 것으로 보인다.

스트론튬계 상전이물질은 특정한 온도에서 물질의 상태가 변함에 따라서 열을 흡수하거나 방출하게 된다. 본 연구의 목적은 스트론튬계 상전이물질의 혼입이 플라이애시 치환 모르타르 및 고로슬래그 치환 모르타르의 수화발열 및 역학적 특성에 미치는 영향을 실험적으로 평가하는 것이다. 스트론튬계 상전이물질의 혼입량은 결합재 질량의 1, 2, 3, 4, 5%로 하였다. 총 12개 수준의 모르타르 배합에 대해서 모르타르 흐름성능, 간이수화열온도상승, 압축 및 휨강도 실험을 각각 수행하였다. 실험결과 본 연구에서 사용한 스트론튬계 상전이물질은 모르타르의 수화열 저감 및 수화지연에 효과적인 것으로 판단된다. 특히 플라이애시 치환 모르타르의 최대온도 상승량은 고로슬래그 치환 모르타르의 최대온도 상승량에 비해 낮게 나타났다. 플라이애시 및 고로슬래그 치환 모르타르의 압축강도는 상전이물질 혼입량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 나타났다.

In this study, zeolite (Z-C1) was synthesized using a fusion/hydrothermal method from coal fly ash. The morphological structures of Z-C1 were confirmed to be highly crystalline with a cubic crystal structure. Exchange capacities of Ca2+ and Mg2+ ions in a single and a mixed solution reached equilibrium within 120 min. The exchange kinetics of these ions were well predicted by the pseudo-second-order rate equation. The exchange isotherms of the Ca2+ and Mg2+ ions matched the Langmuir isotherm better than the Freundlich isotherm. The maximum cation exchange capacities (qm) obtained by the Langmuir isotherm model were 2.11 mmol/g (84.52 mg/L) and 1.13 mmol/g (27.39 mg/L) for the Ca2+ and Mg2+ ions, respectively.

In this study, the temperature correction strength (Tn) was conducted to propose (Tn) according to the management age of structural concrete that is separated from the average curing temperature of 4°C to 17°C in cold conditions. After reviewing the strength difference of the concrete using fly ash as a combined material at W/C 50%, the temperature correction strength (Tn) is proposed. The temperature correction strength was proposed to compensate for differences with standard curing conditions due to decrease in curing temperature from 28th, 42nd, 56th and 91st of the models interpreted as equivalent age methods.

철근콘크리트 구조물의 대표적인 열화현상인 염해를 억제하고자 여러 가지 연구가 진행되었는데, 그 중에서 혼화재료를 콘크리트에 혼입하여 사용하는 방법이 대표적으로 알려져 있다. 본 연구에서는 대표적인 콘크리트 혼화재료인 플라이애시를 혼입한 콘크리트와 OPC 콘크리트에 대하여 3가지 수준의 물-결합재비(37%, 42%, 47%)를 고려해 내구성능 평가를 실시하였다. 각 목표 재령일에서 Tang's method에 준하여 촉진 염화물 확산계수 측정 실험을, ASTM C 1202에 준하여 통과전하량 측정 실험을, KS F 2405에 준하여 압축강도 실험을 실시하였다. 또한, 기존의 연구결과인 재령 28일의 실험결과를 참고하여 확산계수에 대한 시간의존성지수(m)를 도출하여 고찰하였으며, 장기재령의 압축강도와 시간의존성지수 간의 상관관계를 평가하였다. 재령 49일부터 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 개선된 염해저항성능을 나타내었으며 이는 포졸란 반응에 의해 생성된 불용성의 수화물이 원인으로 사료된다. 플라이애시 혼입 콘크리트에서 OPC 콘크리트 대비 약 1.5배 높은 시간의존성지수를 나타내었으며, 압축강도와의 상관관계 평가 결과, OPC 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 증가하는 경향을, 플라이애시 콘크리트는 압축강도가 증가할수록 선형적으로 시간의존성지수가 약간 감소하는 경향을 나타냈다.

이산화탄소는 주요 온실가스이며 의심할 여지없이 지구 온난화의 주범이다. 대기의 이산화탄소는 대부분 전기 발전에 사용되는 화석 연료의 연소에 의해 고농도화 되는데, 기후 변화의 억제를 위해서는 대기로부터 이산화탄소를 포획 및 격리가 필수적이다. 한편, 발전소의 소각재는 전기 수요가 증가함에 따라 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 소각재의 증가에 따라 소각재를 활용한 폐기물 자원순환에 관한 관심이 증가하고 있다. 일반적으로 순환 유동층 연소 방법에서는 탈황반응을 위하여 석회석을 인위적으로 첨가하게 되는데, 이 경우, 탈황 반응에 관여하지 않는 잉여 성분은 소각재 중에 CaO 화합물의 형태로 존재한다. CaO와 이산화탄소의 가역적인 반응은 이산화탄소를 제거하는 매우 유망한 방법이다. 특히 상온 상압에서 이루어지기 때문에 매우 경제적이라 할 수 있다. 현재 이와 같은 반응을 토대로 소각재를 이산화탄소와 반응시켜 복합탄산염으로 제조하여 시멘트의 원료로 사용하는 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 대부분의 연구는 다량의 물을 사용하기 때문에 취급이 어렵고, 건조를 위해 많은 에너지가 소모 되는 문제점이 있다. 본 연구에서는 에너지 고효율 공정을 위하여 반건식 복합탄산염 제조를 연구하였으며, 정량분석을 통해 수분의 양이 발전소 소각재의 이산화탄소 포집 특성에 미치는 영향을 연구하였다.

기후변화에 따른 신재생에너지 사용에 대한 사회적 요구가 증가되고 있지만, 아직까지 우리나라는 전력생산의 약 40%를 석탄화력발전에 의존하고 있는 실정이다. 이에 따른 석탄재 발생량은 지난 10년간 약 2배 정도 증가하여 2015년 한해에만 약 900만톤의 석탄재가 발생하였다. 이렇게 발생된 석탄재 중 비산재는 주요성분이 Al2O3, SiO2, Fe2O3의 광물 (>95%)로 구성되어 있어, 양회용 건설재료로 많이 쓰이고 있다. 하지만, 아직까지 연간 약 200만톤의 석탄재가 매립되고 있는 실정이여서 이와관련된 여러 가지 환경오염문제들이 발생하고 있다. 본 연구에서는 국내화력발전소에서 수집한 석탄재를 이용하여 주요성분인 Al와 Si를 추출하여, 기존의 보고된 제올라이트 합성방법을 수정하여 새롭고 다양한 제올라이트로 합성하는 기술을 개발하였다. 또한, 합성된 제올라이트를 서포터로 하는 촉매를 개발하여 수내에 환경오염물질의 효과적인 제거가 가능한지 여부를 평가하였다. 본 연구의 결과들은 향후 지속적으로 발생되는 석탄재의 환경정화소재화 기술을 통해서 다양한 오염물질 분해에 적용할 수 있는 가능성을 보여준다.

In this research work, the effect of seawater in the synthesis of fly ash based geopolymer was investigated. Fly ash as a binder was mixed with alkaline activator. The activator used was a mixture of NaOH solution and liquid sodium silicate. The NaOH solution was prepared by dissolving NaOH pellets in seawater to 10mol/L. In this study, compressive strength testing, X-ray diffraction, mercury intrusion porosimetry, scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy, and analyses for acid- and water-soluble chloride contents were carried out on hardened geopolymer paste samples.

시멘트 산업은 탄소배출 감축을 위한 주요 산업분야로 고려되고 있으며, 콘크리트 분야에서 시멘트 사용량 저감을 위한 노력이 진행되고 있다. 이에 대한 노력의 일환으로 시멘트의 일부를 대체하여 사용할 수 있는 산업부산물을 다량으로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 산업부산물을 사용한 콘크리트는 내구성, 친환경성 및 경제성 등의 장점을 가지고 있으나, 응결시간 지연, 초기강도 저하 등의 문제점이 있다. 따라서 이 연구에서는 시멘트의 사용량을 줄이고 산업부산물인 플라이애시를 치환하여 사용하면서도 초기강도가 저하되는 문제점을 해결하는 것을 목표로 하였다. 이에 따라, 먼저 고분말도 시멘트 사용에 의한 수화반응 촉진으로 양생온도에 관계없이 모든 재령에서 강도가 증진되는 것을 확인하였다. 이어서 고분말도 시멘트에 플라이애시를 치환하여 강도발현 특성을 검토한 결과, 초기 재령에서도 보통 포틀랜드 시멘트와 비교하여 동등 이상의 강도 발현이 가능하였다. 또한, 플라이애시를 30%까지 치환하여도 수직․수평부재 거푸집 해체 시기를 단축할 수 있는 것을 확인하였다.

In this study, zeolite (Z-C2) was synthesized using a fusion/hydrothermal method on coal fly ash (FA) discharged from a thermal power plant in the Ulsan area and then analyzed via scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The Z-C2 was characterized in terms of mineralogical composition and morphological analysis. The XRD results showed that its peaks had the characteristics of Na-A zeolite in the range of 2θ of 7.18~34.18. The SEM images confirmed that the Na-A zeolite crystals had a chamfered-edge crystal structure almost identical to that of the commercial zeolite. The adsorption kinetics of Cu, Co, Mn and Zn ions by Z-C2 were described better by the pseudo-second-order kinetic model more than by the pseudo-first-order kinetic model. The Langmuir model fitted the adsorption isotherm data better than the Freundlich model did. The maximum adsorption capacities of Cu, Co, Mn and Zn ions obtained from the Langmuir model were in the following order : Cu (94.7 mg/g) > Co (77.7 mg/g) > Mn (57.6 mg/g) > Zn (51.1 mg/g). These adsorption capacities are regarded as excellent compared to those of commercial zeolite.

국내 시멘트 산업은 시멘트 제조 시 발생되는 CO2를 감축하기 위해 CO2발생의 주요 요인인 클링커 대신 시멘트 대체재료 사용을 확대하기 위한 다양한 기술 개발을 위해 노력하고 있다. 이에, 최근 플라이애시를 다량 치환한 하이볼륨 플라이애시 시멘트(HVFC)에 대한 연 구 가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 플라이애시의 다양한 장점에도 불구하고 낮은 조기강도 발현 특성이 플라이애시를 다량으로 활용한 바인 더의 현장적용에 있어서 가장 큰 문제로 지적되고 있다. 본 연구는 이러한 한계를 극복하고자 플라이애시 혼입률에 따른 HVFC 페이스트의 수 화 및 압축강도 특성을 파악하기 위해, 플라이애시 혼입률 0~80%의 배합을 이용하여 실험을 수행하였다. 실험결과 낮은 물-바인더 비에 의한 HVFC 페이스트 배합은 초기 재령에서의 낮은 압축강도의 한계점을 극복할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 중량비의 50% 이상이 플라이애시 로 치환된 페이스트의 응결시간이 증가하는 경향을 보아, 플라이애시 중량비 50%는 충진 효과의 임계점으로 판단된다.