• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.115-120
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• 2024

In this study, the extent of water removal in the high-moisture coal was measured. The simplified adsorption model was developed to predict the extent of water removal. The water removal was observed to increase up to 25% at saturation condition of 25℃. The modeling work shows that adsorption contributes the water removal only by 3%, whereas other factors such as CO₂ solubility and wettability would be responsible for the water removal.

• 공업화학
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• 제9권2호
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• pp.286-293
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• 1998

연소배가스로부터 $CO_2$를 선택적으로 분리하기 위한 활성탄 흡착공정 사용시 흡착능 향상을 위하여 $CO_2$와 친화력이 있는 화합물을 함침시키는 방법과 KOH를 함침시킨 후 고온에서 열처리하므로서 활성화시키는 방법이 사용되었다. 알칼리금속, 알칼리토금속, 또는 전이금속의 염화물을 함침시킨 활성탄에 대한 $CO_2$의 흡착량을 측정한 결과 함침 전의 활성탄의 흡착량보다 적었다. 이것은 함침되는 물질이 $CO_2$에 대한 친화력이 없이 단지 활성탄의 미세기공만 막는 결과임을 알 수 있었다. 알칼리금속수산화물 중 KOH를 함침시킨 활성탄에 대한 $CO_2$의 파과실험 결과 유입되는 기체에 수분이 있을 경우 흡착량이 증가했는데 이것은 KOH가 $CO_2$를 흡수하는 성질 때문이었다. 그러나 이 흡착제에 함친된 KOH가 $CO_2$와 반응하여 $K_2CO_3$로 변함에 따라 재현성이 없음을 알 수 있었다. KOH를 함침시킨 후 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 활성화시킨 활성탄의 경우 함침된 KOH의 양이 증가할수록 $CO_2$의 흡착량이 증가했으며, KOH와 활성탄의 무게비(KOH/Activated-Carbon)가 4일 때 최대였다. 이 흡착제에 대해 온도별로 측정된 $CO_2$의 흡착량으로부터 Clausius-Clapeyron식을 이용하여 등량흡착열을 구했다. 그리고 고정층 파과실험을 통해 $CO_2$농도와 유속에 따른 파과특성을 살펴보았다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권3호
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• pp.175-181
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• 2015

이산화탄소 포집을 위한 기능성 흡착제인 폴리에틸렌이민(PEI)을 함침한 활성탄을 평가하였다. 이산화탄소 흡착제의 흡착 특성은 GC/TCD, BET 표면적 및 FT-IR을 사용하였다. 활성탄에 PEI를 10, 30, 50 wt%를 함침하여 흡착제를 합성하고, 온도변화에 따른 이산화탄소의 흡착능을 조사하였다. $20^{\circ}C$와 $100^{\circ}C$에서의 이산화탄소 흡착능은 다음과 같다: $20^{\circ}C$에서는 AC > PEI(10)-AC > PEI(30)-AC > PEI(50)-AC의 순으로 나타났으며, $100^{\circ}C$에서는 PEI(10)-AC > PEI(30)-AC > PEI(50)-AC > AC 순으로 나타났다. 아민 기능기의 활성탄의 흡착능이 순수 활성탄보다 아미노기에 의하여 화학 흡착 때문에 높은 온도에서 높게 나타났다. 본 연구의 결과로 PEI(10) 활성탄은 고온의 가스로부터 이산화탄소 포집에 가장 유능한 흡착제 중 하나로 보여진다.

• 상하수도학회지
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• 제38권2호
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• pp.95-107
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• 2024

This study proposes the use of a cobalt-based Prussian blue analogue (Co-PBA; potassium cobalt hexacyanoferrate), as an adsorbent for the cost-effective recovery of aqueous ammonium ions. The characterization of Co-PBA involved various techniques, including Fourier-transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, nitrogen adsorption-desorption analysis, and zeta potential. The prepared Co-PBA reached an adsorption equilibrium for ammonium ions within approximately 480 min, which involved both surface adsorption and subsequent diffusion into the interior. The isotherm experiment revealed a maximum adsorption capacity of 37.29 mg/g, with the Langmuir model indicating a predominance of chemical monolayer adsorption. Furthermore, the material consistently demonstrated adsorption efficiency across a range of pH conditions. Notably, adsorption was observed even when competing cations were present. Co-PBA emerges as a readily synthesized adsorbent, underscoring its efficacy in ammonium removal and selectivity toward ammonium.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권12호
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• pp.3722-3726
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• 2013

Covalent functionalization of a $Zn_{12}O_{12}$ nano-cage with $CO_2$ molecule in terms of energetic, geometry, and electronic properties was investigated by density functional theory method. For chemisorption configurations, the adsorption energy of $CO_2$ on the $Zn_{12}O_{12}$ nano-cage for the first $CO_2$ was calculated -1.25 eV with a charge transfer of 1.00|e| from the nano-cage to the $CO_2$ molecule. The results show that $CO_2$ molecule was significantly detected by pristine $Zn_{12}O_{12}$ nano-cage, therefore the nano-cage can be used as $CO_2$ storage. Also, more efficient binding could not be achieved by increasing the $CO_2$ concentration. For Physisorption configurations, HOMO-LUMO gap of the configurations has not changed, while slight changes have been observed in the chemisorption configurations.

• 청정기술
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• 제23권3호
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• pp.286-293
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• 2017

본 연구는 악취가스 물질(바이오가스의 불순물)의 하나인 $H_2S$를 제거하기 위한 흡착제의 성능을 향상시키기 위해 수행하였다. 기본 담체로서 4가지 물질($Fe_2O_3$, $Ca(OH)_2$, 분말 활성탄, $Al(OH)_3)$을 혼합 사용하여 pellet 형태의 흡착제를 제조하였다. 또한, 4가지 물질의 $H_2S$ 흡착에 미치는 영향을 평가한 결과, $Fe_2O_3$와 분말활성탄은 $H_2S$ 흡착성능이 각각 1.5, 2배로 증가하는 것으로 나타났으며 $Ca(OH)_2$와 $Al(OH)_2$는 $H_2S$ 흡착성능에는 영향이 없는 것으로 나타났다. 또한 4가지 물질을 기본혼합 담체로 한 후, 활성물질로 KI, KOH, $K_2CO_3$를 선정하여 각각 5 wt% 첨가한 후에 $H_2S$ 흡착성능을 시험한 결과 $K_2CO_3$를 첨가한 흡착제가 가장 성능이 우수한 것으로 나타났다. 또한 $K_2CO_3$를 5 ~ 30 wt%까지 변화시키면서 흡착성능을 확인한 결과, $K_2CO_3$ 함량이 20 wt%까지는 함량과 비례하여 $H_2S$ 흡착성능이 증가하는 것을 확인할 수 있었으나 30 wt%에서는 $H_2S$ 흡착성능 급격히 떨어지는 것을 확인하였다. 또한 $K_2CO_3$ 첨가 함량에 따른 $H_2S$ 흡착성능을 바탕으로 Thomas model을 이용하여 모델링을 실시한 결과에서도 $K_2CO_3$ 함량이 20 wt%까지는 실험값과 모사값이 잘 일치하고 있음을 보여주었다. 이러한 결과들을 바탕으로, 본 연구에서 확인된 활성물질의 종류와 활성물질의 함량을 흡착제 제조에 이용한다면 $H_2S$ 흡착제의 흡착성능 개선뿐만 아니라 흡착제의 사용수명 증대를 기대할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제9권6호
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• pp.920-923
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• 1998

본 연구에서는 활성탄소를 산성 및 염기성 용액으로 처리하여 pH변화에 따른 흡착 특성을 비교 분석하였다. 처리하지 않은 일반 활성 탄소와 30 wt. % HCl 및 30 wt. % NaOH 용액으로 처리된 활성탄소의 표면 산도 및 표면 염기도를 Boehm의 선택 중화법을 이용하여 측정하였으며, 그 흡착표면적과 기공도 등은 BET 법을 이용한 $N_2$ 기체 흡착을 통해 알아보았다. 또한 산, 염기 처리된 활성탄소의 흡착 특성을 비교하기 위해 $CO_2$ 및 $NH_3$ 기체의 흡착 실험을 수행하였다. 그 결과 일반 활성탄소와 산성 또는 염기성 용액으로 각각 처리된 활성탄소의 물리적인 표면구조는 큰 변화를 나타내지 않았으나, $CO_2$ 및 $NH_3$에서의 흡착에 있어서 화학적 처리에 따른 서로 다른 표면 관능기에 의하여 상대적으로 향상된 흡착 거동을 나타내었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제50권5호
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• pp.885-889
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• 2012

본 연구에서는 활성탄소의 이산화탄소 흡착 능력을 향상시키기 위한 아민과 금속산화물 첨가제에 관하여 고찰하였다. 표면 처리한 활성탄소의 물리화학적 특성은 X-ray photoelection specstroscopy (XPS), 질소등온흡착곡선, X-ray diffraction (XRD), BET 장치를 이용하여 분석하였다. 실험결과, 활성탄소 표면의 아민 기능기는 산성가스인 이산화탄소를 선택적으로 흡착하기 위한 염기성 자리로 작용하며, 2차아민을 갖는 기능기가 1차아민에 비하여 이산화탄소흡착능력이 우수함을 확인하였다. 활성탄소에 첨가된 금속산화물은 표면에서 전자 도우너(electron donor) 역할을 하며 알칼리 특성을 지니고, 아민 기능기와 유사하게 이산화탄소 가스와 산-염기 반응을 유도한다. 금속산화물 표면처리를 했을 경우 순수한 활성탄소와 비교하여 이산화탄소 흡착 용량이 85% 증가하였으며, 이러한 결과로 미루어 볼 때 금속산화물 첨가제는 활성탄소의 이산화탄소 흡착능력을 향상시키기 위한 목적으로 아민 첨가제와 병행하거나 대체할 수 있는 물질로 기대된다.

• 한국재료학회지
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• 제26권6호
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• pp.298-305
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• 2016

In this work, recent progress on graphene/metal oxide composites as advanced materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture was investigated. Density Functional Theory calculations were used to understand the effects of temperature on the adsorption ability of $HgCl_2$ and water vapor on $CO_2$ adsorption on CaO (001) with reinforced carbon-based nanostructures using B3LYP functional. Understanding the mechanism by which mercury and $CO_2$ adsorb on graphene/CaO (g-CaO) is crucial to the design and fabrication of effective capture technologies. The results obtained from the optimized geometries and frequencies of the proposed cluster site structures predicted that with respect to molecular binding the system possesses unusually large $HgCl_2$ ($0.1-0.4HgCl_2g/g$ sorbent) and $CO_2$ ($0.2-0.6CO_2g/g$ sorbent) uptake capacities. The $HgCl_2$ and $CO_2$ were found to be stable on the surface as a result of the topology and a strong interaction with the g-CaO system; these results strongly suggest the potential of CaO-doped carbon materials for $HgCl_2$ and $CO_2$ capture applications, the functional gives reliable answers compared to available experimental data.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제34권10호
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• pp.3022-3026
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• 2013

The adsorption of carbon dioxide on graphene sheets was theoretically investigated using density functional theory (DFT) and MP2 calculations. Geometric parameters and adsorption energies were computed at various levels of theory. The $CO_2$ chemisorption energies on graphene-$C_{40}$ assuming high pressure are predicted to be 71.2-72.1 kcal/mol for the lactone systems depending on various C-O orientations at the UCAM-B3LYP level of theory. Physisorption energies of $CO_2$ on graphene were predicted to be 2.1 and 3.3 kcal/mol, respectively, at the single-point $UMP2/6-31G^{**}$ level of theory for perpendicular and parallel orientations.