• 공업화학
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• 제25권4호
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• pp.418-424
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• 2014

본 연구에서는 NaCl/$H_3PO_4$ 혼합수용액을 사용하여 라이오셀 섬유의 내염화 처리를 수행하고 이에 따른 열 안정성과 내산화성의 향상 효과를 고찰하였다. 라이오셀 섬유를 다양한 공정조건으로 내염화 처리한 후 열 안정성과 내산화성을 측정 및 분석하고 그에 따른 메커니즘을 제시하였다. 실험결과, 내염화 처리된 라이오셀 섬유의 적분 열분해 온도(integral procedural decomposition temperature, IPDT)와 한계산소지수(limited oxygen index, LOI)는 약 23, 30% 증가하였으며, 활성화 에너지(activation energy, $E_a$) 값은 약 24% 향상된 것을 알 수 있었다. 이러한 결과는 $H_3PO_4$와 NaCl가 연소시 에스테르화 반응, 탈수소화 반응 및 C-C결합의 분해반응으로 char 형성을 촉진하고 섬유 표면에 형성된 탄소 층을 형성함으로써, 고분자 수지 내부로 산소와 열 공급을 물리적으로 차단하여 열 안정성과 내산화성이 향상된 것으로 판단된다. 이러한 결과를 바탕으로, NaCl/$H_3PO_4$ 혼합수용액을 이용한 내염화 처리 공정의 최적화된 인자 및 메커니즘을 제시하였고 열 안정성과 내산화성이 향상된 라이오셀을 성공적으로 제조하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제47권3호
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• pp.344-350
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• 2004

본 연구는 혼합이온교환수지 캡슐이 수질 모니터링 도구로 활용가능한지를 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 수지의 질소$(NH_4\;^+-N,\;NO_3\;^--N)$와 인산$(PO_4\;^{3-}-P)$에 대한 물리적, 화학적 반응 특성을 구명하고, 현장적용시험을 수행하였다. 실험결과 유속이 증가함에 따라 수지의 이온 흡착량은 감소하였으며, 이온 종류에 따른 흡착량은 $NO_3\;^--N\;>\;NH_4\;^+-N\;>\;PO_4\;^{3-}-P$ 순으로 나타나 수지의 흡착 선택성과 일치하였다. 온도와 시간에 따른 이온의 농도 변화를 일차반응속도모델에 적용하였을 때, 반응비상수$({\kappa})$는 반응온도가 증가함에 따라 증가하였고, 이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 온도가 증가함에 따라 ${\Delta}H^{o\ddag}$값과 ${\Delta}G^{o\ddag}$값은 증가하였으나, $E_a$값과 ${\Delta}S^{o\ddag}$값은 감소하여 열역학 이론과 일치하였다. $E_a$는 $155.38{\sim}682.89\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}H^{o\ddag}$는 $153.03{\sim}680.54\;kJ{\cdot}mol^{-1},\;{\Delta}S^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1},\;K^{-1}\;{\Delta}G^{o\ddag}$는 $525.02{\sim}610.99\;J{\cdot}mol^{-1}$의 범위를 나타냈다. 현장적용시험에서 삽입시간과 수지흡착량의 관계는 Langmuir 형태를 따랐으며, 질소는 24시간 경과 후, 인산은 8시간 후에 의사평형에 도달하였다. 따라서 현장에서의 최대 삽입시간은 인산의 평형 도달시간과 하천 내 인산 농도에 의해 결정될 것으로 판단된다. 이상의 결과를 통해 이온교환수지를 수질 중 질소와 인의 모니터링 도구로 활용할 수 있을 것으로 판단되며, 실제 현장에 활용하기 위해서는 온도, 유속, 삽입시간 등의 인자와 하천수 내 이온조성과의 상관관계에 대한 규명과 경험상수의 도출이 필요할 것으로 판단된다.

• 자원리싸이클링
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• 제12권3호
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• pp.13-24
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• 2003

폐호도껍질을 원료로 활성탄을 제조하는 과정에서 활성화 온도, 활성화 시간, 활성화제의 양, 그리고 활성화제의 종류 등을 변수로 하여 활성화 특성을 조사하였다. 인산을 활성화제로 사용하여 제조된 활성탄은 그 흡착능이 온도가 증가함에 따라 증가하여 약 $550^{\circ}C$부근에서 최대 흡착능을 보였으며 그 수율은 온도 상승에 따라 지속적으로 감소하였다. 활성화 시간은 약 2시간 정도에서 최적의 조건을 보였으며 시간이 증가함에 따라 활성탄의 수율은 계속 감소하였다. 활성화제의 농도 증가에 따라 수율은 지속적으로 상승하였으며 흡착능 또한 증대되다가 약 1.5M $H_3PO_4$ 이상의 조건에서는 오히려 흡착능이 감소하였다. SEM으로 관찰한 조건에 따른 활성탄의 미세구조의 변화는 조건별 흡착능의 변화와 잘 일치되었으며 활성화제의 종류는 활성화 과정에서 중요한 영향을 미치는 것으로 조사되었다. 제조된 활성탄의 흡착특성을 파악하기 위해 $Cu^{2+}$ 이온을 흡착질로 하여 흡착반응을 조사한 결과, 흡착반응은 전체적으로 2차식을 따르는 것으로 관찰되었으며 흡착질의 초기 농도가 감소함에 따라 반응상수는 점차 증가하였다. 평형흡착량은 Freundlich Model 을 잘 따르는 것으로 나타났으며 온도별 흡착반응을 검토한 결과, 중금속 이온의 흡착은 흡열반응의 특성을 나타내었다. 흡착에 따른 Activation Energy는 약 13.07kcal/mol로 산출되었으며 van't Hoff Equation을 이용하여 흡착반응의 열역학적 인자들을 계산하였다.