• Development of Urban Mine Recycling Technology by Machine Learning
    Nozomi Terada, Hitoshi Ohya, Eriko Tayaoka, Yuji Komori and Atsunori Tayaoka
    The field of recycling for waste electronic components, which is the typical example of an urban mine, requires the development of useful ...

    도시광산의 대표적인 사례인 폐 전자부품 재활용 분야는 유용한 선별기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 전자부품들을 4개의 그룹으로 선별하기 위해 딥러닝에 의한 이미지 식별을 ...

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    The field of recycling for waste electronic components, which is the typical example of an urban mine, requires the development of useful sorting techniques. In this study, a sorter based on image identification by deep learning was developed to select electronic components into four groups. They were recovered from waste printed circuit boards and should be separated to depend on the difference after treatment. The sorter consists of a workstation with GPU, camera, belt conveyor, air compressor. A small piece (less than 3.5 cm) of electronic components on the belt conveyor (belt speed: 6 cm/s) was taken and learned as teaching data. The accuracy of the image identification was 96% as kinds and 99% as groups. The optimum condition of sorting was determined by evaluating accuracies of image identification and recovery rates by blowdown when changing the operating condition such as belt speed and blowdown time of compressed air. Under the optimum condition, the accuracy of image classification in groups was 98.7%. The sorting rate was more than 70%.


    도시광산의 대표적인 사례인 폐 전자부품 재활용 분야는 유용한 선별기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 전자부품들을 4개의 그룹으로 선별하기 위해 딥러닝에 의한 이미지 식별을 기반으로 한 선별기를 개발하였다. 전자부품들은 폐 인쇄회로기판으로부터 회수되었으며, 처리 후 차이점에 따라 분리되어야 한다. 선별기는 GPU, 카메라, 컨베이어벨트, 공기 압축기로 이루어진 워크스테이션으로 구성되어있다. 컨베이어벨트(벨트 속도: 6cm/s) 위에 있는 작은 크기(3.5cm 이하)의 전자부품들을 데이터로 가져와 학습했다. 이미지 식별의 정확도는 종류에 따라 96%, 그리고 그룹에 따라 99%였다. 벨트속도와 압축공기의 블로다운 시간과 같은 작동조건에 변화를 주었을 때, 이미지 식별의 정확도 그리고 블로다운에 의한 회수율을 측정하여 선별의 최적 조건을 결정했다. 최적 조건에서 이미지 분류의 정확도는 그룹별로 98.7%였다. 선별 효율은 70% 이상이었다.

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    August 2021
  • Behavior of Oxidative Precipitation of High-Arsenic (III) Solution Utilizing Activated Carbon with Air Injection

    공기와 활성탄 병용에 의한 용액 중 고농도 3가 비소의 산화-침전 거동 연구

    Rina Kim, Gahee Kim, Kwanho Kim and Kwang-suk You

    김리나 · 김가희 · 김관호 · 유광석

    Arsenic (As) oxidation followed by precipitation from a high-As(III)-containing leaching solution derived from a sulfidic ore was investigated in this ...

    황화 광석으로부터 유래된 고농도 비소 함유 침출 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용을 통해 비소를 산화 및 침전 제거하는 연구를 수행하였다. 침출 용액은 ...

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    Arsenic (As) oxidation followed by precipitation from a high-As(III)-containing leaching solution derived from a sulfidic ore was investigated in this study to remove aqueous As from the solution using activated carbon (AC) with air injection as an oxidant. To obtain the initial leaching solution, a domestic sulfidic ore was leached in a sulfuric acid solution at pH 1 and 50°C for 95 h, and approximately 7 g/L of Fe and 3 g/L of As were leached out. To determine the effect of the oxidative reaction utilizing AC with air injection, the leaching solution was tested under the following five oxidative conditions at an initial pH of 1 and 90°C for 72 h: air-only injection; air injection with 1, 5, and 10 w/v% of AC addition; and H2O2 addition. The tests in the presence of both air and AC revealed that the oxidation kinetics and As removal were improved by the reaction between the metallic species and the surface group formed on the AC surface. In addition, the greater the amount of AC added, the better was the reaction efficiency, removing 93–94% of As with more than 5 w/v% of AC addition. Finally, X-ray diffraction analysis confirmed that the precipitate formed from the oxidative reaction was scorodite (FeAsO4·2H2O).


    황화 광석으로부터 유래된 고농도 비소 함유 침출 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용을 통해 비소를 산화 및 침전 제거하는 연구를 수행하였다. 침출 용액은 국내 황화 광석 시료를 pH 1, 50°C 조건의 황산 용액에서 95시간동안 침출하여 제조하였으며, 침출 용액 내 금속 이온 농도 분석 결과 Fe가 약 7 g/L, As가 약 3 g/L 함유된 것으로 측정되었다. 해당 용액에 대하여 공기와 활성탄 병용 시 비소의 산화 및 침전 효과를 파악하기 위해 5가지 산화 조건(공기 주입, 공기와 1, 5, 10 w/v% 활성탄 투입, H2O2 투입) 하에 초기 pH 1, 90°C에서 72시간동안 산화 및 침전 실험을 수행하였다. 실험 결과 공기와 활성탄을 함께 투입한 경우 활성탄 표면에 생성된 작용기로 인해 산화 반응의 속도가 빠르고 비소 제거율이 향상되는 것으로 분석되었다. 또한, 활성탄의 투입량이 증가할수록 반응의 효율이 향상되었으며, 5 w/v% 이상의 활성탄 투입 시 약 93-94%의 비소가 제거된 것으로 분석되었다. 침전 생성물에 대한 XRD 분석 결과 산화 반응에 의해 스코로다이트(FeAsO4·2H2O)가 잘 생성된 것으로 나타났다.

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    August 2021
  • Removal of Fe from Metallurgical Grade Si by Directional Solidification

    일방향 응고에 의한 금속급 실리콘 중 Fe 제거

    Seong-Dae Sakong, Injoon Son and Ho-Sang Sohn

    사공성대 · 손인준 · 손호상

    Solar grade silicon (SoG-Si) has been commercially supplied mainly from off-grade high-purity silicon manufactured for electronic-grade Si (EG-Si). Therefore, for wider application ...

    태양전지용 실리콘은 주로 반도체급 실리콘 제조공정에서 발생하는 규격외 실리콘을 사용하여 왔다. 태양전지의 보급 활성화를 위해서는 보다 저렴한 정제 공정의 개발이 필요하다. 태양전지용 ...

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    Solar grade silicon (SoG-Si) has been commercially supplied mainly from off-grade high-purity silicon manufactured for electronic-grade Si (EG-Si). Therefore, for wider application of solar cells, the development of a refining process at a considerably lower cost is required. The most cost-effective and direct approach for producing SoG-Si is to purify and upgrade metallurgical-grade Si (MG-Si). In this study, directional solidification of molten MG-Si was conducted in a high-frequency induction furnace to remove iron from molten Si. The experimental conditions and results were also discussed with respect to the effective segregation coefficient, Scheil equation, and Peclet number. The study showed that when the descent velocity of the specimen decreased, the macro segregations of impurities and ingot purities increased. These results were derived from the decrease in the effective segregation coefficient with the decrease in the rate of descent of the specimen.


    태양전지용 실리콘은 주로 반도체급 실리콘 제조공정에서 발생하는 규격외 실리콘을 사용하여 왔다. 태양전지의 보급 활성화를 위해서는 보다 저렴한 정제 공정의 개발이 필요하다. 태양전지용 실리콘을 위한 저비용이면서 효율적인 방법은 금속급 실리콘을 정제하여 고순도화하는 것이다. 본 연구에서는 금속급 용융 실리콘 중의 Fe를 제거하기 위해 고주파 유도로 중에서 일방향 응고를 실시하였다. 실험조건과 실험결과를 유효 편석계수, Scheil 식 및 Peclet 수로 평가하였다. 시료의 하강속도가 감소함에 따라 불순물의 매크로 편석과 잉곳의 순도가 증가하였다. 이러한 결과는 시료의 하강속도 감소에 따른 유효 편석계수의 감소에 의한 것으로 생각된다.

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    August 2021
  • Vanadium Leaching Behavior from Domestic Vanadium Bearing Titanomagnetite Ore through CaO Roasting

    국내산 함바나듐 티탄자철광으로부터 CaO 배소를 통한 바나듐 침출거동

    Dong Ju Shin, Sung-Ho Joo, Dongseok Lee, Ho-Seok Jeon and Shun Myung Shin

    신동주 · 주성호 · 이동석 · 전호석 · 신선명

    In this study, the leaching behavior of vanadium (V) was investigated through CaO roasting and sulfuric acid leaching from domestic V-bearing titanomagnetite ...

    본 연구에서는 국내산 함바나듐 티탄자철광으로부터 CaO 염배소 및 황산 침출을 통해 바나듐의 침출거동에 대해 고찰하였다. CaO의 첨가량 및 배소 온도에 따라 상의 ...

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    In this study, the leaching behavior of vanadium (V) was investigated through CaO roasting and sulfuric acid leaching from domestic V-bearing titanomagnetite (VTM). Changes in the phase according to the amount of CaO added and roasting temperature were analyzed. Regardless of the roasting conditions, perovskite (CaTiO3) was preferred to form. When the CaO content was increased, the calcium ferrite (CaFeOx) phase was formed; otherwise, ferrite (Fe2O3) was preferred. After CaO was roasted, leaching was performed for 6 h with 1M sulfuric acid at 50°C and a 10% solid–liquid ratio. Results of leaching revealed that when the roasted product was sintered, V was not sufficiently oxidized, and the leaching efficiency decreased. In addition, when the roasting temperature was low, the leaching efficiency of V decreased due to the influence of unreacted excess CaO. To lower the leaching efficiency of iron and titanium in VTM concentrates, suppressing the formation of CaTiO3 and CaFeOx was necessary by minimizing the amount of CaO added. Consequently, a leaching efficiency of 86% V, 4.3% Fe, and 6.5% Ti was obtained when the roasted product of 1150°C and 10 wt% CaO was leached.


    본 연구에서는 국내산 함바나듐 티탄자철광으로부터 CaO 염배소 및 황산 침출을 통해 바나듐의 침출거동에 대해 고찰하였다. CaO의 첨가량 및 배소 온도에 따라 상의 변화를 살펴보았다. 배소 조건에 관계없이 Perovskite (CaTiO3)가 형성되었으며, CaO 함량이 높아지면 Calcium ferrite (CaFeOx) 상이 CaO 함량이 낮아지면 Hematite (Fe2O3)가 형성이 되었다. CaO 배소 후 1M 황산, 50℃, 고액비 10%에서 6시간 동안 침출을 진행하였다. 침출 결과 배소 시료의 형태가 소결일 경우 바나듐의 산화가 충분히 이루어지지 못해 침출률이 감소하였다. 또한 배소 온도가 낮으면 미 반응한 잔류 CaO의 영향으로 바나듐의 침출률이 감소하였다. 함바나듐 티탄자철광의 철과 티타늄의 침출률을 낮추기 위해서는 CaO의 첨가량을 최소화하여 CaTiO3와 CaFeOx의 형성을 억제할 필요가 있었다. 결과적으로 1150℃, 10 wt.% CaO 배소 산물을 침출하였을 때 86%의 바나듐, 4.3%의 철, 6.5%의 티타늄의 침출률을 얻을 수 있었다.

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    August 2021
  • Manufacturing of Wood Wool Board Mixed with Waste Paper-Mulberry Fiber and Analysis of Humidity Characteristics

    폐닥나무 섬유를 혼입한 목모보드 제조 및 조습특성 분석

    Nam-Il Kim, Jung-Hun Jo, Sung-Kwan Seo, Oh-Kyu Lee, Hyung-Won Lee, Sung-Chul Bae and Yong-Sik Chu

    김남일 · 조정훈 · 서성관 · 이오규 · 이형원 · 배성철 · 추용식

    The humidity-control function and manufacturing characteristics of wood-wool boards using waste-paper-mulberry fiber were analyzed in this study. For the manufacture of wood-wool ...

    본 연구에서는 폐닥나무 섬유를 사용한 목모보드의 제조 및 조습 특성 분석을 수행하였다. 목모보드 제조를 위해 폐닥나무 섬유의 분쇄 시간을 30, 60, 120 ...

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    The humidity-control function and manufacturing characteristics of wood-wool boards using waste-paper-mulberry fiber were analyzed in this study. For the manufacture of wood-wool boards, the pulverizing times of waste-paper-mulberry fibers were controlled at 30, 60, 120, and 180 s, and the mixing amounts were controlled by adding 0%, 3%, 6%, and 9%, respectively, as compared to cement. Analysis of the moisture adsorption and desorption characteristics of the wood-wool boards controlled for pulverizing time revealed that the wood-wool board with 60 s of pulverized fiber exhibited the best adsorption and desorption performances. It was estimated that the adsorption and desorption performances of the material itself were adequate even when the boards were mixed because of minimal damage to the fiber. In addition, an analysis of the absorption and desorption characteristics of the fiber-mixture-controlled wood-wool boards showed that the 6%-mixed wood-wool board had the best absorption and desorption performances of 291.00 g/m2 and 108.75 g/m2, respectively.


    본 연구에서는 폐닥나무 섬유를 사용한 목모보드의 제조 및 조습 특성 분석을 수행하였다. 목모보드 제조를 위해 폐닥나무 섬유의 분쇄 시간을 30, 60, 120, 180초로 제어하였으며, 혼합량을 시멘트 대비 0, 3, 6, 9% 수준으로 외할 첨가하여 제어하였다. 분쇄시간 제어 조습섬유 혼입 목모보드의 흡·방습 특성 분석 결과, 60초 분쇄 섬유 혼합 목모보드가 흡·방습 성능이 뛰어난 것으로 확인되었으며, 이는 분쇄 섬유의 손상이 적어 소재 자체의 흡·방습 성능이 보드 혼합 시에도 발현되었기 때문이다. 또한 섬유 혼합량 제어 목모보드의 흡·방습 특성 분석 결과, 6% 혼합 목모보드가 흡·방습 특성이 가장 뛰어났으며, 흡습 및 방습량은 각각 291.00g/m2 및 108.75g/m2으로 확인되었다.

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    August 2021
  • Comparison for Torrefaction Properties and Combustion Behaviors of Several Biomass Materials

    바이오매스 물질에 따른 반탄화 특성 및 연소 거동

    Geun-Yong Ryu and Sun-Joong Kim

    류근용 · 김선중

    Biomass can be considered as chemical energy obtained from nature, and includes all living organisms such as plants, animals, and microorganisms. Biomass ...

    바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리 과정을 거치지 않아도 재생 ...

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    Biomass can be considered as chemical energy obtained from nature, and includes all living organisms such as plants, animals, and microorganisms. Biomass is eco-friendly, is easily obtainable from the environment, and can be recycled without special treatment processes. Biomass can also be converted into bioenergy fuel through pyrolysis and fermentation. Therefore, it has been considered as a renewable energy source, which prevents the depletion of natural resources such as fossil fuels. In this study, torrefaction to increase the carbon content in various types of biomass sources (sawdust, rice straw, rice bristles, coffee ground, and waste wood) was conducted under an inert atmosphere and at a temperature of 523~573K. The possibility of using torrefied biomass as an alternative to solid fuel for industrial purposes was analyzed by examining the carbon concentration and combustion behaviors.


    바이오매스는 자연에서 얻어진 화학적 에너지로 활용할 수 있으며 곡물, 식물, 동물과 미생물 등의 모든 유기체를 말한다. 별도의 처리 과정을 거치지 않아도 재생 및 재활용이 가능하여 친환경적이며 주변에서 쉽게 얻을 수 있다는 이점이 있다. 한편, 바이오매스는 열분해 또는 발효 과정을 거쳐 바이오에너지 연료로 활용할 수 있다. 따라서 화석 연료의 고갈과 환경 영향 등의 문제 해결을 위한 대체 에너지 중 하나로 평가되고 있다. 본 연구에서는 바이오매스의 반탄화 처리가 가능한 523~573K의 온도 및 불활성 분위기 조건에서 다양한 바이오매스(톱밥, 볏짚, 쌀겨, 커피박, 폐목재) 내 탄소 함량을 높이는 공정을 진행하였다. 그리고, 반탄화한 바이오매스를 탄소 농도, 연소 거동 등을 조사하여 철강 산업 등에 활용할 수 있는 고체 연료로서의 가능성을 검토하였다.

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    August 2021
  • Separation of Vanadium and Tungsten from Spent SCR DeNOX Catalyst by Ion-exchange Column

    SCR 탈질 폐촉매로부터 이온교환칼럼을 이용한 바나듐과 텅스텐의 분리

    Seo-Jin Heo, Jong-Hyuk Jeon, Rina Kim, Chul-Joo Kim, Kyeong Woo Chung, Ho-Seok Jeon and Ho-Sung Yoon

    허서진 · 전종혁 · 김리나 · 김철주 · 정경우 · 전호석 · 윤호성

    Vanadium and tungsten can be obtained by separating/recovering the leaching solution from a spent SCR DeNOX catalyst using the soda ...

    SCR 탈질 폐촉매로부터 바나듐과 텅스텐은 소다배소-수침출 공정을 통해 얻은 침출액으로부터 분리/회수하여 얻을 수 있다. 본 연구에서는 강염기성 음이온교환수지인 Lewatit monoplus MP ...

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    Vanadium and tungsten can be obtained by separating/recovering the leaching solution from a spent SCR DeNOX catalyst using the soda roasting-water leaching process. Therefore, in this study, the adsorption/desorption mechanism of vanadium and tungsten in an ion-exchange column was investigated using Lewatit MonoPlus MP 600, a strong basic anion exchange resin. The operating conditions for the separation of vanadium and tungsten in the ion-exchange column was intended to present. By conducting a continuous adsorption experiment in a pH 8.5 solution, the adsorption capacity of vanadium and tungsten was found to be 44.75 and 64.92 mg/(g of resin), respectively, which showed that the adsorption capacity of tungsten was larger than that of vanadium because of the difference in ion charge. Vanadium has a higher affinity for MP 600 than tungsten. Consequently, as the vanadium-containing solution is eluted through the ion exchange resin onto which tungsten is adsorbed, the adsorbed tungsten is exchanged with vanadium and desorbed. A continuous experiment was performed with a solution of vanadium and tungsten prepared at the same concentration as the spent SCR DeNOX catalyst leachate. The adsorption capacity of vanadium was found to be 48.72 mg/(g of resin) and 80% of the supplied vanadium was adsorbed; in contrast, almost no tungsten was adsorbed. Therefore, vanadium and tungsten were separated effectively. The ion exchange resin was treated with 2 M HCl at 15 mL/h, and 97.7% of the vanadium(99% purity) could be desorbed. After desorption, NH4Cl was added to precipitate ammonium polyvanadate at 90°C and recover 93% of the vanadium.


    SCR 탈질 폐촉매로부터 바나듐과 텅스텐은 소다배소-수침출 공정을 통해 얻은 침출액으로부터 분리/회수하여 얻을 수 있다. 본 연구에서는 강염기성 음이온교환수지인 Lewatit monoplus MP 600을 사용하여 연속식 이온교환칼럼에서 수용액에 용해되어 있는 바나듐과 텅스텐의 흡·탈착 거동을 알아보고, 바나듐/텅스텐 분리를 위한 연속식 이온교환칼럼 운전조건을 제시하고자 하였다. 수용액 pH 8.5에서 단일 성분 수용액으로 연속식 흡착실험을 수행한 결과, 흡착용량은 바나듐 44.75 mg/(g of resin)과 텅스텐 64.92 mg/(g of resin)으로 바나듐보다 텅스텐의 흡착용량이 크게 나타났으며 이는 이온교환수지에 흡착되는 이온의 전하수가 바나듐 보다는 텅스텐이 작기 때문이라고 사료된다. 텅스텐이 흡착된 이온교환수지에 바나듐 함유 수용액이 공급됨에 따라 이온교환수지에 흡착되었던 텅스텐이 바나듐과 교환되며 탈착되는 거동을 보였으며, 이로부터 MP 600에 대하여 바나듐이 텅스텐보다 친화도(affinity)가 높음을 알 수 있었다. SCR 탈질 폐촉매 침출액과 동일한 농도의 바나듐과 텅스텐 혼합용액으로 pH 8.5에서 연속식 실험을 수행한 결과 바나듐의 흡착 용량은 48.72 mg/(g or resin)으로 공급량의 80%가 흡착된 반면 텅스텐의 경우 이온교환수지에 흡착된 양이 거의 0에 근접하며 바나듐과 텅스텐의 분리가 효과적으로 이루어졌다. 바나듐이 흡착된 이온교환수지로부터 2M HCl를 15 mL/h로 공급하여 97.7%의 바나듐을 99%의 순도로 탈착시킬 수 있었다. 탈착용액으로부터 염화암모늄을 침전제로 사용하여 90℃에서 암모늄폴리바나데이트 형태로 93%의 바나듐을 회수하였다.

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    August 2021
  • Separation of Uranium(VI) and Vanadium(V) from Sulfuric Acid Media by Amine Based Extractants through Liquid-liquid Extraction Technique#

    황산 용액으로부터 아민계 추출제의 액-액 추출법에 의한 우라늄(VI)과 바나듐(V)의 분리#

    Jong-Hyuk Jeon, Jin-Young Lee, Joon Soo Kim, Ho-Sung Yoon and Rajesh Kumar Jyothi

    전종혁 · 이진영 · 김준수 · 윤호성 · 라제쉬 쿠마 죠티

    The importance of uranium metal is growing day by day in light of its increasing global demand for fulfilling societal needs through ...

    원자력 발전 프로그램에 의해 세계 우라늄 메탈의 수요가 증가함에 따라 우라늄 메탈의 중요도는 날로 증가하고 있다. 이러한 우라늄 수요의 높은 증가로 인해 ...

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    The importance of uranium metal is growing day by day in light of its increasing global demand for fulfilling societal needs through atomic power programs. Considering the high demand for uranium, it is necessary to find innovative hydrometallurgical techniques to separate uranium from other associated elements, especially vanadium. This study deals with the separation of uranium(VI) and vanadium(V) from sulfuric acid solutions using commercial amine-based extractants diluted in kerosene. The concentrations of the sulfuric acid solutions ranged from 0.005 to 5.0 mol/L. The effect of extractant concentration ranging from 0.005 to 0.2 mol/L was studied. The temperature was maintained at 25°C and the experiment was performed for 30 min at an aqueous: organic phase ratio of 1 (A:O = 1:1). The calculated separation factors (SFs) are presented and comparisons are made among all the experiments.


    원자력 발전 프로그램에 의해 세계 우라늄 메탈의 수요가 증가함에 따라 우라늄 메탈의 중요도는 날로 증가하고 있다. 이러한 우라늄 수요의 높은 증가로 인해 주로 바나듐을 비롯한 다른 원소들로부터 우라늄을 회수하고자 하는 새로운 추출법들이 더욱 중요하게 되었다. 본 연구에서는 kerosene에 희석된 상업용 아민 기반 추출제를 사용하여 황산 용액에서 우라늄(VI)과 바나듐(V)을 분리하는 방법을 다루었다. 0.005 ~ 5.0 mol/L농도의 황산 용액과 0.005 ~ 0.2 mol/L농도의 추출제를 사용하였다. 모든 실험은 25℃에서 30분동안 동일한 수상과 유기상의 비율(A:O = 1:1)로 수행하였다. 실험 결과 값으로부터 계산된 분리 계수(SF’s)를 제시하고 모든 실험 값과 비교하였다.

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    August 2021