• Title/Summary/Keyword: 산화/용해

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용융탄산염형 연료전지 분리판 재료의 부식거동

  • 이충곤
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 1998.05a
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    • pp.21-21
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    • 1998
  • 새로운 에너지원으로 각광받고 있는 연료전지는 우주선 동력윈으로서의 이용이래, 보다 실용적인 발전 시스템을 목적으로 많은 연구개발이 시도되고 있다. 이러한 연료전지는 사용하는 전해질의 특성으로 인하여 저온형($<300^{\circ}C$) 과 고온형($500^{\circ}C<$)으로 구분된 수 있는데, 저온형 연료전지의 경우는 전극반응 특성상 귀금속 촉매가 필요한 데 비해, 고온형 연료전지는 이러한 귀금속 촉매가 필요없다는 점등에서 다양한 장점을 가지게 된다. 즉, 저온형에 비해 다양한 연료가 가능하고, 대형화에 유리함며, 고온 페열을 이용할 수 있는 점 등을 들 수 있다. 용융탄산염형 연료전지(MFCFC)는 이러한 고온형 연료진지의 장점을 배경으로 현재 대규모의 개발이 진행되고 있다. 그러나 여기에 주로 사용되는 Li-K, Li-Na와 같은 용융탄신엽은 고부식성 전해질로서 대부분의 금속이 산화물을 형성하는 것으로 알려져 있다. MCFC의 분리판은 셀간을 전기적으로 이어주는 역할, 가스의 유로제공 및 가스 Sealing의 역할을 담당하는 부분으로서, 분리판의 부식은 이러한 특성의 저하 및 전해질의 소모를 유발시켜 MCFC의 내구성에 커다란 영향 을 미치는 요인으로 생각되고 있다. 이러한 배경으로부터 Uchida 그룹은 MCFC의 분라판 재료 의 부식거동을 계동적으로 검토하였다. 먼저 Fe에 Ni 과 Cr을 첨가한 재료를 산화성가스 분위기하에서 $(Li+K)CO_3$에 대하여 검토한 결과, Ni과 Cr 둘다 20wt%이상 첨가시, 내식성융 가지는 결 과를 보고하였다2) 이 경우 보호피막으로서 NiO 와 $LiCrO_2$가 작용하는데, $LiCrO_2$가 용융탄산염 중에서 보다 안정한 것으로 부터, Cr의 첨가가 내식성에 기여하는 것으로 판단하였다. 다음 단계 로서 Fe/Cr재료에 용-융탄산염 중에서 안정한 산화물을 형성하는 Al의 첨가효과를 검토하였다. Al의 첨가는 더욱 내식성을 향상시키는 것이 발견되었고, 약 4wt%의 첨가로 충분한 내식성을 가지 는 것을 보고 하였다. 그러나 이러한 안정한 산화물에 의한 내식성 향상은 전기진도도의 희생을 바탕으로 한 것으로서, 다읍 단계로서 Ti산화물의 반도체적인 특성을 이용하고자 제 4의 원소로서 Ti첨가를 시도하였다. 그러나 Fe/Cr/AVTi재료가 뛰어난 내식성을 가지는 것은 관찰되었으나, 전도도 향상에는 기여하지 못하는 것이 보고되었다. 현재 MCFC는 실용화를 위한 고성능화의 하나로서 가압하에서의 운전을 시도하고 있다. 이 러한 가압하에서의 운전은 기전력의 향상 및 전극반응의 촉진 등으로 출력의 향상을 가져오나. 현재 문제로 되고 있는 Cathode극인 NiO의 용해/석출 현상을 가속화하는 결과를 초래해, 이에대 한 대책으로서 Li-K보다 NiO의 용해가 적은 Li-Na탄산염으로의 전환이 진행되고 있다. 이러한 배경으로부터 Uchida그룹에서 개발한 FeiCr/AVTi재료와 현재 분리판 재료로 사용증인 SUS 310, S SUS 316재료에 대해. 산화성 분위기의 5기압까지의 가압하에서, Li-K, Li-Na탄산염에 대하여 부 식거동을 검토한 결과, 가압하에서 내식성이 향상되는 것이 발견되었다. 이유로서는 가압하에서 용융탄산엽의 증가된 산화력으로 보다 치밀한 내식성 산화물 피막이 형성되기 때문으로 생각되고 있다. 또한 Li-K, Li-Na탄산염에서의 부식의 정도에는 차이가 거의 없었으나, SUS 316의 경우 탄산염에 젖은 부분에서 내식성 피막이 형성되지 않는 이상부식현상이 관찰되었다. 재료간의 내식성 정도에서는 Fe/Cr/Al/Ti이 가장 내식성이 뛰어났으며, SUS 310 또한 뛰어난 내식성을 보였다.

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표면 사이즈용 전분이 백상지 품질에 미치는 영향

  • 윤지영;정경태;김대현;이중근;이용규
    • Proceedings of the Korea Technical Association of the Pulp and Paper Industry Conference
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    • 2001.11a
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    • pp.45-45
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    • 2001
  • 종이 표변에 전분 사이징을 하는 목적은 종이가 액체에 대하여 침투저항성을 부여하 여 종이의 인쇄적성을 향상시키며 아울랴 종이의 표면적성과 종이강도 등의 물리적 특 성을 향상시키기 위해서 사용된다. 표면 사이징은 기본적으로 종이 표면에 전분을 이용 한 필름을 형성하여 종이 표면의 공극크기를 줄여 인쇄잉크 등과 같은 액체의 침투속 도를 늦여준다. 현재 국내에서 널리 사용되는 표면 사이징용 전분으로는 산화전분과 자 가변성용 일반전분이 있다. 자가변성용 전분은 효소나 APS로 전분의 chain 길이를 적 당한 점도로 잘라주는 것으로 전분 호액의 노화가 쉽게 일어나는 경향이 있다. 산화전 분은 전분회사에서 산화제를 이용하여 전분의 점도를 사용자의 요구에 따라 조절한 것 으로 water holdout이 개선되고 자가변성용 전분보다는 노화 안정성이 개선되지만 종 이 내부로의 칩투가 많이 일어나 전분 필름 강도가 약해지며 표면 강도 향상 효과가 적고 종이의 광학적 특성을 저하시키는 단점을 지니고 있다. 또한 약 10 ~ 20% 정도 사 용되는 파지의 재활용시 펄프 섬유에 흡착되지 않는 전분으로 인해 백수 내의 COD 및 B BOD를 증가시키는 원인이 된다.따라서 본 연구에서는 펄프 섬유와 친화력이 높아 지료 내첨용 지력증강제로 널리 사용되고 있는 양성 전분의 양이온 치환도 및 점도를 사이즈 프레스에 적합하게 조절 하여 백상지 제조업체의 라언에 적용하였다. 결과분석 항목으로는 파지 재활용에 따른 백수내 COD, 칼숨 이온함량 등의 백수 시스템의 변화와 종이의 물리적, 광학적 특성 및 ink jet 용지의 인쇄적성 등을 측정하여 산화전분과 비교하였다. 그 결과 약 20%의 C COD 감소 효과와 10%정도의 OPR 향상 효과를 얻을 수 있었다. 종이 물성의 경우 인 장강도와 뺏뺏이(stiffness) 및 지분 등을 측정한 결과 산화전분 보다 향상되었다. 특히 지분의 경우, 참여한 회사의 지분관련 complain이 약 80% 정도 감소하는 결과를 나타 내었다. 또한 백상지의 경우 ink jet 프린터에 많이 사용됨으로 ink jet 프린터의 인쇄 적성을 image analyzer로 측정한 결과 산화전분 보다 향상된 결과를 나타내었다.

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Fabrication of porous titanium oxide-manganese oxide ceramics with enhanced anti-static and mechanical properties (우수한 대전방지 및 기계적 성질을 가지는 다공성 산화티탄-산화망간 세라믹스 제조)

  • Yu, Dongsu;Hwang, Kwang-Taek;Kim, Jong-Young;Jung, Jong-Yeol;Baik, Seung-Woo;Shim, Wooyoung
    • Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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    • v.28 no.6
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    • pp.263-270
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    • 2018
  • Recently, porous ceramic materials with anti-static performance are urgently needed for semiconductor and OLED/LCD display manufacturing industry. In this work, we fabricated porous titanium manganese oxide ceramics having the surface resistivity of $10^8-10^{10}$ ohm and enhanced mechanical strength by partial sintering method using nanosized titanium oxide. By addition of nano-sized titanium oxide in the matrix, neck formation between grains was strengthened, which remarkably increased flexural strength up to 170 MPa (@porosity: 15 %), 110 MPa (@porosity: 31 %), compared to 80 MPa (@porosity: 26 %) for pristine titanium manganese oxide ceramics. We evaluated the performances of our ceramics as air-floating module for OLED flexible display manufacturing devices.

Measurements of Separation Properties of AM, ARM Oxidesin Molten LiC1 (AM, AEM 산화물들의 용융 LiC1에서의 분리 물성 측정)

  • 오승철;박병흥;강대승;서중석;박성원
    • Proceedings of the Korean Radioactive Waste Society Conference
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    • 2003.11a
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    • pp.363-367
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    • 2003
  • Much attention has been given to an electrochemical reduction process for converting uranium oxide to uranium metal in molten salt. The process has the versatility of being adopted for reducing other actinide and rare-earth metals from their oxides. Using the metal oxide to be reduced as a integrated cathode designed originally and inert conductors as anodes, oxygen anions are removed from the cathode and oxidized at the surface of the anodes in a molten salt cell. However, the electrochemical properties of alkali and alkali-earth metal oxides in molten salt have not been investigated thoroughly, which made the process incomplete when it is considered as a unit process in a back-end fuel cycle. It is well known that cesium and strontium Isotopes in spent fuel are main contributors for head load. The properties of cesium, strontium, and barium oxides such as the dissolution rates and reduction potentials in molten LiC1 dissolving $Li_2O$ are examined.

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Heavy Metal Retention by Secondary Minerals in Mine Waste Rocks at the Abandoned Seobo Mine (서보광산 폐광석 내 2차 광물에 의한 중금속 고정화)

  • 이평구;강민주;최상훈;신성천
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.36 no.3
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    • pp.177-189
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    • 2003
  • The main purposes of this study are to utilize mineralogical studies such as optical microscope, XRD and SEM/EDS analyses to characterize the oxidation of sulfide minerals and the mechanisms controlling the movement of dissolved metals from waste rocks at the abandoned Seobo mine. Mineralogical research of the waste rocks confirms the presence of anglesite, covellite, goethite, native sulfur and nsutite as secondary minerals, suggesting that these phases control the dissolved concentrations of As, Cu, Fe, Mn, Pb and Zn. The dissolved metals are precipitated, adsorbed and/or coprecipitated with(or within) Fe(Mn)-hydroxides and Mn(Fe)-hydroxides. The main phases of secondary mineral, Fe-hydroxide, can be classified as amorphous or poorly crystalline and more crystallized phases(e.g. goethite) by crystallinity. Amorphous or poorly crystalline Fe-hydroxide has relatively high As contents(9-24 wt.%). This poorly crystalline Fe-hydroxide changes toward more crystallized phase(e.g. goethite) which contains relatively low As(0.6-7.7 wt.%). These results are mainly due to the progressive release of As with the crystallization evolution of the As-trapping poorly crystalline Fe-hydroxides. It is also attributed to the differences of specific surface areas between the poorly crystalline Fe-hydroxides and well crystallized phases. The dissolved metals from waste rocks at Seobo mine area are naturally attenuated by a series of precipitation(as Fe, Mn, Cu, Pb), coprecipitation(Fe, Mn) and adsorption(As, Cu, Pb, An) reactions. The results of mineralogical researches permit to assess the environmental impacts of mine waste rocks in the areas, and can be used as a useful data to lay available mine restoration plan.

Study on Stable Use of Stainless EAF Oxidizing Slag as Fine Aggregate of Concrete (스테인리스 전기로 산화슬래그의 콘크리트용 잔골재 활용방안 검토)

  • Cho, Bong-Suk
    • Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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    • v.18 no.3
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    • pp.133-142
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    • 2014
  • Recently, more focus is shift to imbalances in aggregate market supply and demand and an exhaustion of natural resources. In this situation, Electric arc furnace oxidizing slag (EAF Slag) has high application possibility as aggregate for concrete due to similar property with general aggregate. In this study, We've got the plan to assure the chemical stability of EAF Slag, and then experimentally tested the mechanical performance and durability for the fine aggregate used EAF Slag. On this test result, we suggest the application plan. At the result of this study, it shows that EAF slag would reduce the surface defect such as pop-out due to natural aging for the fixed hour and adjustment the grain size of EAF Slag. And mechanical performance and durability according to the replacement rate of concrete service, were revealed more than equal or equal compare to general aggregate. Hereafter, quality control must precede not to impede the beauty of concrete surface as assure the safety for aging and processing. And, to establish the environmental resource recycling system for by-products of steel, it should be made development of various application and guideline of quality control for the EAF slag aggregate. Moreover, it must be constantly studied all kind of engineering performance and durability for related to this study.

The test-bed construction and water purification assessment of the eco-convergence type aerated string contacted oxidation system (생태융합형 접촉산화수로 Test-Bed 구축 및 정화효율 평가)

  • Choi, Sunhwa;Lee, Seung-Heon;Jang, Kyusang;Kim, Heungseop
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • 2016.05a
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    • pp.592-592
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    • 2016
  • 국내에는 17,500여개의 농업용 저수지가 전국적으로 분포하고 있다. 국내 농업용 저수지는 대부분이 소규모이며, 연중 수량 변동이 심하고, 유역배율이 작아 태생적으로 수질오염에 취약한 구조로 되어 있다. 특히 농업용 저수지는 도시 근교나 농촌지역에 많이 위치하고 있어 유역 내 축산 농가나 미처리 생활하수에서 유래된 유기물 및 영양염류 유입에 의한 수질오염도가 높다. 저수지에 고농도로 유입되는 유기물, TN, TP를 처리하기 위하여 농어촌연구원과 수생태복원(주)에서는 공동으로 친환경 수처리시설인 생태융합형 접촉산화시스템을 개발하였다. 생태융합 접촉산화수로는 상부 식생과 수로 내의 섬유상 끈상 미생물 접촉재를 이용하여 오염수가 수로를 흐르면서 침전, 여과, 흡착, 산화, 흡수 등 물리학적, 화학적, 생물학적 원리를 이용하여 고농도의 유기물과 질소, 인을 제거하는 물리적, 생물학적 공정을 융복합 기술이다. 본 연구에서는 경기도 시흥시에 소재하고 있는 M 저수지에 현장 Test-bed를 구축하여 수질정화효율을 평가하였다. M 저수지는 유효저수지량이 약 23만톤에 해당하는 소규모 저수지로, 1941년도 준공된 아주 노후화된 저수지로 평균 수심이 2m 이하이고 연중 수질오염도가 높은 저수지이다. 매화저수지 수변에 설치된 생태융합형 접촉산화수로의 전체규모는 길이 8.6m, 폭 2m, 수심 2m에 해당하며, 끈상 미생물 메디아조 3개($2{\times}2{\times}6m^3$), 침전조 1개($2{\times}2{\times}2m^3$)로 구성되어 있다. 기타 부대 장치로는 끈상 메디아조에 산소공급을 위한 Air-mist(마이크로 버블 발생장치), 자동운전계기판, 유입펌프 등이 있다. 생태융합형 접촉산화수로의 처리 공정은 유입수${\rightarrow}$에어미스트${\rightarrow}$고속복합응집장치${\rightarrow}$융복합 산화조(3조)${\rightarrow}$침전조${\rightarrow}$방류로 구성되어 있다. 테스트 베드는 2015년 8월 말경에 구축 완료하였으며, 끈상 미생물 메디아조의 수질정화효율을 평가하기 위하여 9월부터 11월까지 총 7회 걸쳐 유입수와 유출수를 각각 조사하였다. 현장 측정항목인 수온, pH, EC, DO 등은 유입수 및 유출수간 큰 차이가 없었고, COD, SS, Chl-a, TP 등은 수처리시스템 초기 가동시에는 메디아에 미생물 부착율 저조로 유입수 및 유출수 수질농도에 큰 차이가 없었으나, 운영시간의 경과와 함께 메디아의 미생물 충진율이 높아짐에 따라 처리효율이 최대 SS 69.6%, Chl-a 89.3%, TP 89%까지 도달하는 것으로 나타났다. 생태융합 접촉산화수로는 부지 집약적인 컴팩트한 수처리 시설로서 현재 널리 이용되고 있는 인공습지를 대체할 수 있는 경제적인 시설로 판단된다.

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Mineral Phase Transitions of Jarosite Substituted by Oxyanions during the Reductive Dissolution Using Oxalate Solution (옥살레이트 용액을 이용한 환원성 용해 시 산화음이온으로 치환된 자로사이트의 광물 상변화)

  • Lee, Myoungsin;Lee, Dongho;Chun, Herin;Kim, Yeongkyoo;Baek, YoungDoo
    • Korean Journal of Mineralogy and Petrology
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    • v.34 no.2
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    • pp.95-106
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    • 2021
  • The SO4 in the jarosite structure can be substituted by other oxyanions, and therefore, the transition of jarosite to goethite plays a very important role in controlling the behavior of oxyanions. In this study, the phase change according to the species of the oxyanion in jarosite and the related behavior of the oxyanion was studied by mineralogical and geochemical methods when jarosite, which is coprecipitated with various oxynions, undergoes a phase change by a reductive dissolution. Jarosite substituted by five oxyanions by 5 mol% was used in this study. The mineral phase change induced by reductive dissolution using ammonium oxalate was investigated, and the order of phase transition rate of jarosite to goethite was MoO4-jarosite ≥ SeO4-jarosite ≥ CrO4-jarosite > pure jarosite > SeO3-jarosite > AsO4-jarosite, showing that the transition rates vary depending on the substituted oxyanion. The resultant concentration of the leached Fe was slightly different depending on the type of oxyanion and time but did not show a noticeable difference. The concentration of each oxyanion leached according to the change of the mineral phase showed that the order of concentration of oxyanions was Mo > Se(SeO3) > As > Se(SeO4) > Cr in general, and showed a slight increase with time. This trend was related to the species of oxyanions rather than mineral phase change. The results of this study showed that the phase transition of jarosite to goethite was affected by the species of oxyanions, but this tendency did not affect the concentrations leached oxyanions.

Determination of Mn Oxidation State in Mn-(hydr)oxides using X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS) (X-선 광전자 분광법을 이용한 망간산화물의 망간 산화상태 해석)

  • Song, Kyung-Sun;Bae, Jong-Seong;Lee, Gie-Hyeon
    • Economic and Environmental Geology
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    • v.42 no.5
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    • pp.479-486
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    • 2009
  • In natural environments, manganese (Mn) exists in the valence of +2, +3, and +4 and plays a pivotal role as a strong oxidant or reductant in the geochemical cycles of elements. Especially, Mn forms varying (oxyhydr)oxides. The oxidation state of structural Mn is characteristic to each oxide and is one of the most important factors controlling its geochemical behaviors such as solubility, sorption capacity, and redox potential. Therefore, it is important to elucidate processes governing Mn oxidation state in predicting the fate and transport of many redox sensitive elements in the environment. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) is a very useful method to determine the oxidation state of various elements in solid phases. In this study, the oxidation states of structural Mn in MnO, $Mn_2O_3$, $MnO_2$ were assessed based on the binding energy spectra of $Mn2p_{3/2}$ and Mn3s using XPS and were compared with those reported elsewhere. $Mn2p_{3/2}$ binding energies were determined as 640.9, 641.5, 641.8 eV for MnO, $Mn_2O_3$, $MnO_2$, respectively, which indicates that the binding energy increased with increasing Mn oxidation state. It was also noted that Ar etching may cause changes in electronic structure configuration on surface of the original sample.