• 청정기술
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• 제21권2호
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• pp.130-139
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• 2015

본 연구에서는 배가스 내 존재하는 비교적 처리가 어려운 오염물질인 NO 기체에 대하여 처리효율을 증대시키기 위하여 NO 산화공정이 필요하며, 이에 필요한 건식산화제를 제조하는 방법으로 H₂O₂ 촉매분해가 도입되었다. H₂O₂ 분해공정 상에서 적용 가능한 촉매로서 다양한 Mn 기반의 불균일계 고체 산 촉매들이 제조되었으며, 이들이 지니는 물리화학적 특성이 주로 H₂O₂ 분해반응에 미치는 영향이 조사되었다. 그 결과, Mn 기반의 고체산 촉매들이 지니는 산점 특성이 H₂O₂ 촉매분해에 영향을 미침을 알 수 있었으며, 산점이 낮은 온도영역에서 많은 양의 산점의 특성을 지니는 촉매가 H₂O₂ 분해반응에서 가장 높은 성능을 나타냄과 동시에 제조된 건식산화제로 인해 높은 NO 산화율을 나타내었다. 대표적인 결과로서 K 성분이 첨가된 Mn 기반의 Fe₂O₃ 지지체 촉매가 적용될 경우, 가장 높은 H₂O₂ 분해효율과 더불어 가장 높은 NO 전환율을 나타내었다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.293-300
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• 2018

설파메톡사졸(sulfamethoxazole, SMX)은 박테리아 치료를 위해 사람과 동물에게 널리 사용되어 온 설파아미드계열의 합성 항생제이다. 이들 대부분은 난분해성 물질로서 분해되지 않고 환경생태계에 노출되어 심각한 환경문제를 일으키게 된다. 본 연구에서는 난분해성 SMX를 분해하기 위하여 $Cu/Al_2O_3$ 촉매를 이용한 촉매습식과산화(catalytic wet peroxide oxidation, CWPO) 공정을 수행하였고, SMX를 완전히 분해하기 위한 최적의 온도, 촉매 주입량, 과산화수소($H_2O_2$)의 농도 등을 조사하였다. 1기압, $40^{\circ}C$에서 $H_2O_2$ 0.79 mM과 6 g의 10 wt% $Cu/Al_2O_3$ 촉매를 사용하여 20분 이내에 SMX가 완전히 분해되는 것으로 관찰되었다. 그러나 SMX는 완전히 무기화 되지 못하고, 중간생성물인 hydroylated-SMX, sulfanilic acid, 4-aminobenzenesulfinic acid, nitrobenzene을 거쳐 유기산으로 분해된 후 최종적으로 무기화 되었다. 이들 중간생성물의 거동을 파악하여 SMX의 분해 반응경로를 예측하였고 불균일 촉매의 내구성을 알아보기 위하여 10 wt% $Cu/Al_2O_3$ 촉매를 연속적으로 재사용 하여 SMX 분해율을 조사하였다. SMX의 분해율은 촉매를 5회 이상 재 사용하였을 때 다소 낮아졌지만 촉매의 활성도는 전반적으로 매우 안정적이었다.

• 청정기술
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• 제24권1호
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• pp.35-40
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• 2018

$N_2O$ 촉매 분해 반응을 위한 $Co_3O_4$ 촉매는 공침법을 이용하여 제조하였으며, 조촉매로서 Ce 및 Zr의 양을 (Ce 또는 Zr)/Co = 0.05의 몰비로 고정하여 제조하였다. 또한 K가 촉매에 미치는 영향을 조사하기 위해 1 wt%의 $K_2CO_3$를 함침하여 촉매를 제조하였다. 제조된 촉매의 특성은 BET, SEM, XRD, $H_2-TPR$, XPS를 통해 분석하였다. $Co_3O_4$ 촉매는 스피넬 결정상을 나타냈으며, 조촉매의 첨가는 입자 크기와 결정 크기를 감소시켜 비표면적을 증가시키는 것으로 나타났다. K의 도핑은 촉매 활성 물질인 Co의 활성 종인 $Co^{2+}$의 농도를 증가시켜 촉매 활성을 향상시키는 것으로 확인되었다. $N_2O$ 분해 반응 테스트는 $GHSV=45,000h^{-1}$, $250{\sim}375^{\circ}C$에서 수행되었으며 $Co_3O_4$ 촉매에 조촉매를 첨가하였을 때도 반응성이 증가하였지만, K를 함침하면 활성이 더욱 크게 증가하는 것으로 나타났다. K의 도핑이 활성 종인 $Co^{2+}$의 농도를 증가시키며, 환원온도를 낮춰 주어 활성에 큰 영향을 주는 것으로 확인하였다.

• 청정기술
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• 제15권4호
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• pp.273-279
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• 2009

온실효과를 발생시킬 수 있는 $SF_6$는 고체 산 촉매상에서 물과 산소에 의해 가수분해 및 산화반응에서 황 및 불소화합물로 분해될 수 있다. 본 연구에서는 $SF_6$ 제거를 위한 고체 산 촉매로 ${\gamma}-Al_2O_3$가 사용되었으며, 반응온도와 공간속도에 따른 촉매활성이 조사되었다. 가수분해에 의한 촉매환성은 $20,000\;ml/g_{-cat}{\cdot}h$의 공간속도와 973 K이상의 반응온도 조건에서 $SF_6$ 전화율이 거의 100% 달하는 최대 값에 도달하였다. 공간속도가 $45,000\;ml/g_{-cat}{\cdot}h$이하에서 $SF_6$ 전화율은 최대값이 유지되었다. 한편, 동일한 반응조건에서 산화반응에 의한 $SF_6$ 전화율은 약 20%정도였다. ${\gamma}-Al_2O_3$는 가수분해과정 에서 ${\alpha}-Al_2O_3$, 산화반응과정에서 $AlF_3$로 각각 변화됨을 SEM과 XRD분석에 의해 확인되었다. 산화반응 후 $AlF_3$는 $20\;{\mu}m$이상 성장되었고, 이들의 촉매활성은 낮은 표면적 때문에 매우 낮아졌다. 그러므로 $SF_6$의 분해를 위한 촉매반응은 산화반응보다는 가수분해가 유리하다고 판단된다.

• 청정기술
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• 제24권3호
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• pp.198-205
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• 2018

본 연구는 $Co-CeO_2$ 촉매의 $N_2O$ 분해 반응에서 촉매의 제조 방법이 활성에 미치는 영향을 고찰하였다. $Co-CeO_2$ 촉매는 공침법(Co-precipitation)과 함침법(Incipient wetness impregnation)으로 제조하였다. 제조된 촉매의 성능을 평가하기 위하여 $N_2O$ 직접 촉매 분해(Direct catalytic $N_2O$ decomposition) 반응을 $250{\sim}375^{\circ}C$에서 실시하였다. 그 결과 공침법으로 제조된 촉매(CoCe-CP)는 $O_2$ 및/또는 $H_2O$의 존재 하에서도 $N_2O$ 분해 반응에서 향상된 성능을 보인 반면에 함침법으로 제조된 촉매(CoCe-IM)는 그렇지 못하였다. 이러한 촉매 활성의 차이를 조사하기 위하여 XRD, BET, TEM, $H_2-TPR$, $O_2-TPD$ 그리고 XPS와 같은 촉매 특성 분석들을 진행하였다. 촉매의 제조 방법에 따라서 입자의 크기 및 표면적이 변화하는 것을 확인하였고 합성 과정이 촉매의 물리적 특성에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다. 공침법으로 제조된 촉매의 활성 증가는 $Co^{3+}{\rightarrow}Co^{2+}$의 향상된 환원 특성 및 산소 탈착 속도 향상에 기인한 것으로 여겨진다. 하지만, $N_2O$ 분해와 관련이 있는 촉매의 표면 전하 상태 및 결합에너지는 제조 방법에 따라서 변하지 않는 것을 확인하였다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제5권3호
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• pp.221-227
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• 2007

음이온교환수지인 IRN-78및 IRN-77과의 혼합 수지를 액체 상태로 직접 분해 처리하기 위하여 Fenton 시약을 이용하였다. 개선된 분해방법의 특징은 수지를 먼저 건조시키고 $FeSO_4$ 용액을 수지에 완전히 흡수시킨 후 일정량의 $H_2O_2$를 첨가하여 분해반응을 유도하는 방법을 적용하였다. 촉매로서 $CuSO_4,\;Cu(NO_3)_2$ 및 IRN-77 수지의 분해시 사용한 $FeSO_4$를 각각 사용하여 각 이온교환수지의 단독 및 혼합수지의 분해에 필요한 적절한 촉매와 그의 농도 및 $H_2O_2$의 소요량을 측정하였다. IRN-78 수지에 대해 $CuSO_4$ 촉매를 사용한 경우, 초기 분해반응을 유도하기 위해 $40^{\circ}C$까지 가열이 필요하였으며, 반응유도시간은 촉매의 적정온도에서 약 20분 이내 개시되는 것으로 나타났다. 동 수지에 $FeSO_4$를 사용한 경우에는 가열 없이 즉시 분해반응이 진행되었으며 분해율도 수% 높게 나타났다. 결론적으로 IRN-78 및 IRN-77과의 혼합수지의 분해를 위한 최적 촉매는 $FeSO_4$로 나타났으며 가열하지 않고 상온에서 반응유도시간 없이 각 수지를 단독으로 분해한 경우보다 적은 양의 $H_2O_2$로 완전히 액상으로 분해시킬 수 있는 좋은 결과를 얻었다. 또한 이들 각각의 수지 및 혼합수지에 대한 적절한 촉매 및 적정 농도와 완전분해에 필요한 $H_2O_2$의 양을 제시하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제11권2호
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• pp.3-13
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• 2002

본 연구에서는 시안 성분을 제거함에 있어 처리수의 재활용이 가능한 과산화수소에 의한 시안분해 특성을 규명하기 위한 실험을 수행하였다. 수용액중의 과산화수소의 자가분해반응은 pH와 금속촉매(Cu) 유무에 크게 좌우된다. pH 10 이하에서는 자가분해반응은 미미하여 90%이상의 과산화수소가 잔류하지만 pH 12에서는 90경과시 잔류 과산화수소가 9%이하로 낮아졌다. 금속촉매 첨가(5 g Cu/L)한 경우 pH 12에서도 40분 경과후 대부분의 과산화수소가 분해되었다. 유리시안의 휘발성은 용액의 pH에 크게 좌우된다. 동일한 240분 경과시 pH 8이하에서 대부분의 시안이 휘발하는데 반하여 pH 10이상에서는 10%미만이 휘발하였다. 비촉매반응에 의한 과산화수소의 시안분해실험에서는 $H_2$$O_2$/CN 몰비 4까지 과다하게 증가하여도 8%가량의 시안이 잔류하였다. 그러나 구리촉매반응에 의한 과산화수소의 시안분해 실험에서는 과산화수소 및 구리 첨가량이 증가함에 따라 분해속도가 증가하였다. 그러나 일정량 이상 첨가시 과산화수소의 자체분해 반응에 의해 $H_2$$O_2$의 시안분해 효율이 감소하며 과산화수소와 구리의 적정투입량은$ H_2$$O_2$/CN 몰비 2, Cu 몰비 0.05로서 이때의 분해속도는 22 mM/min, $H_2O$$_2$효율은 57%이었다. 또한 이러한 적정조건에서 70분 반응시 완전제거가 가능하였다.

• 공업화학
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• 제29권5호
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• pp.541-548
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• 2018

본 연구에서는 $N_2O$를 제거하기 위한 $N_2O$ 분해 촉매와 반응특성에 대한 연구를 수행하고자 한다. 다양한 지지체에 Rh를 활성금속으로 촉매를 제조하여 실험을 수행하였으며, $CeO_2$를 지지체로 하는 $Rh/CeO_2$ 촉매에서 가장 우수한 $N_2O$ 분해활성을 나타내었다. 특히 일정한 소성조건($500^{\circ}C$-4 hr)에서 $Rh/CeO_2$ 촉매를 제조하였을 때 가장 우수한 활성을 나타내었다. 또한 촉매의 특성이 $N_2O$ 분해 반응에 미치는 영향을 확인하고자 $H_2-TPR$ 및 XPS 분석을 수행하였다. 실험결과, 촉매의 redox 특성증진과 $Ce^{3+}$의 비율이 증가함에 따른 촉매의 산소전달능력의 증진이 $N_2O$ 분해반응에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 또한, $N_2O$와 NO가 동시에 발생하는 조건에서 $N_2O$ 분해 반응특성과, $N_2O$와 NO를 동시에 처리 가능한 공정에 대하여 연구하고자 한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제34권2호
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• pp.367-375
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• 2017

본 연구에서는 배가스 내 존재하는 오염물질인 NO의 처리효율을 증대시키기 위하여 NO 산화공정을 연구하였으며, 강력한 산화력의 건식산화제를 제조하는 방법으로 $H_2O_2$ 촉매분해가 도입되었다. $H_2O_2$ 분해공정 상에서 적용 가능한 $K-Mn/Fe_2O_3$ 불균일계 촉매가 제조되었으며, 이들이 가지는 물리화학적 특성이 $H_2O_2$ 분해반응에 미치는 영향이 조사되었다. 제조된 건식산화제는 NO가 포함된 모사 배가스를 처리하기 위한 NO 산화공정에 적용되었으며, 다양한 모사 배가스의 유량(5, 10, 20 L/min)에서 약 100% 가까운 NO 전환율을 확인 하였다.

• 청정기술
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• 제29권2호
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• pp.126-134
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• 2023

직접촉매분해기술은 반도체 및 디스플레이 산업에서 아산화질소(N₂O)의 배출을 완화할 수 있는 유망한 기술이다. 본 연구는 7대 온실가스 중에 하나인 N₂O 직접촉매분해를 위한 γ-Al₂O₃ 촉매에 관한 것이다. 실험에 사용한 γ-Al₂O₃ 촉매는 뵘석 분말을 사용하여 압출 성형하여 제조하였으며, 반응은 직경 약 5 mm 크기로 분쇄한 촉매를 직경 25.4 mm (1인치) 반응기를 사용하여 수행하였다. N₂O 농도는 약 1%가 되도록 공급하였으며, 온도는 550-750 ℃, 압력은 상압, GHSV는 1800-2000 h-1에서 촉매반응 특성을 확인하였다. 분위기 가스로는 질소, 공기 그리고 공기+수분을 공급하여 N₂O 분해 특성과 산소의 영향 및 스팀의 영향을 확인하였다. 촉매 내구성은 N₂ 분위기에서 수행하였는데, 700 ℃에서 350 시간 동안 연속 운전을 통해 확인하였다. 실험결과 불활성 분위기(N₂)일 경우 700 ℃에서 N₂O 분해율이 100%에 가까운 수준까지 도달함을 확인하였고, 공기와 수분을 공급할 경우 분해율이 낮아짐을 확인하였다. 내구성 실험 결과 350 시간동안 촉매성능저하는 없었다. 따라서 뵘석 분말로 제조한 γ-Al₂O₃ 촉매는 N₂O 분해 특성에 우수할 뿐만 아니라 내구성 또한 우수하여 전자 산업을 비롯하여 질산제조공정 등 산소와 수분이 존재하는 경우에도 적용 가능할 것으로 기대한다.