• Title/Summary/Keyword: 직접촉매분해

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플라즈마 전처리를 통한 금속기판 위 탄소나노튜브의 저온 합성

  • Sin, Ui-Cheol;Kim, Jin-Ju;Lee, Byeong-Ju;Jeong, Gu-Hwan
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.02a
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    • pp.67-67
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    • 2010
  • 탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

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바이오 센서 응용을 위한 Tree-like 실리콘 나노와이어의 표면성장 및 특성파악

  • An, Chi-Seong;Kulkarni, Atul;Kim, Ho-Jung;Kim, Tae-Seong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2011.08a
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    • pp.346-346
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    • 2011
  • 실리콘 나노와이어는 높은 표면적으로 인해 뛰어난 감지 능력을 가지는 재료 중 하나로 다양한 센서 응용 분야에 사용되고 있다. 이를 제작하는 방법에는 Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 공정을 이용한 Top-down 방식과 Vapor-Liquid-Solid (VLS) 공정을 이용한 Bottom-up 방식이 널리 사용되고 있다. 특히 Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)와 Au 촉매를 이용한 Bottom-up 방식은 수십 나노미터 이하의 실리콘 나노와이어를 간단한 변수 조절을 통해 성장시킬 수 있다. 또한 Au/Si의 공융점인 363$^{\circ}C$보다 낮은 온도에서 $SiH_4$를 분해시킬 수 있어 열적 효과로 인한 손실을 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 PECVD를 이용한 실리콘 나노와이어 성장은 VLS 공정을 통해 표면으로부터 수직으로 성장하게 되는데 이는 센서 응용을 위한 전극 사이의 수평 연결 어려움을 지니고 있다. 따라서 이를 피하기 위한 표면 성장된 실리콘 나노와이어가 요구된다. 본 연구에서는 PECVD VLS 공정을 이용하여 $HAuCl_4$를 촉매로 이용한 표면 성장된 Tree-like 실리콘 나노와이어를 성장시켰다. 공정가스로는 $SiH_4$와 이를 분해시키기 위해 Ar 플라즈마를 사용 하였고 웨이퍼 표면에 HAuCl4를 분사하고 고진공 상태에서 챔버 기판을 370$^{\circ}C$까지 가열한 후 플라즈마 파워(W) 및 공정 압력(mTorr)을 변수로 두어 실험을 진행하였다. 기존의 보고된 연구와 달리 환원된 금 입자 대신 $HAuCl_4$용액을 그대로 사용하였는데 이는 표면 조도(Surface roughness)를 가지는 Au 박막 상태로 존재하게 된다. 이 중 마루(Asperite) 부분에 PECVD로부터 발생된 실리콘 나노 입자가 상대적으로 높은 확률로 흡착하게 되어 실리콘 나노와이어의 표면성장을 유도하게 된다. 성장된 실리콘 나노와이어는 SEM과 EDS를 이용하여 직경, 길이 및 화학적 성분을 측정하였다. 직경은 약 100 nm, 길이는 약 10 ${\mu}m$ 정도로 나타났으며 Tree-like 실리콘 나노와이어가 성장되었다. 향후 전극이 형성된 기판위에 이를 직접 성장시킴으로써 이 물질의 I-V 특성을 파악 할 것이며 이는 센서 응용 분야에 도움이 될 것으로 기대된다.

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Hydrogen production by catalytic decomposition of methane over carbon black catalyst in a fluidized bed (카본블랙 촉매를 이용한 유동층 반응기에서 메탄의 직접 열 분해에 의한 수소생산 연구)

  • Jung, Jae-Uk;Nam, Woo-Seok;Yun, Ki-Jun;Lee, Dong-Hyun;Han, Gui-Young
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2005.06a
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    • pp.284-287
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    • 2005
  • A fluidized bed reactor made of quartz with 0.055 m I.D. and 1.0 m in height was employed for the thermocatalytic decomposition of methane to produce $CO_2 - free$ hydrogen. The fluidized bed was proposed for the continuous withdraw of product carbons from the reactor. The methane decomposition rate with the carbon black N330 catalyst was quickly reached a quasi-steady state rate and remained for several hour. The methane decomposition reaction was carried out at the temperature range of $850-925^{\circ}C$, methane gas velocity of $1.0U_{mf}\;3.0U_{mf}$ and the operating pressure of 1.0 atm. Effect of operating parameters such as reaction temperature, gas velocity on the reaction rates was investigated. The produced carbon by the methane decomposition was deposited on the surfaces of carbon catalysts and the morphology was observed by SEM image.

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산화철 폐촉매를 사용한 NiZn-페라이트웨 합성 및 자기적 특성

  • Park, Sang-Il;Hwang, Yeon;Lee, Hyo-Sook
    • Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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    • 2003.05a
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    • pp.26-26
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    • 2003
  • 산업 폐기물로서 전량 매립되고 있는 styrene monomer (SM) 공정에서 발생되는 산화철 폐촉매를 사용하여 NiZn-페라이트를 합성하였고, 그 자기적 특성을 조사하였다. 평균입경 0.5㎛로 미분쇄된 산화철 폐촉매에 NiO 및 ZnO를 혼합하여 900℃에서 하소한후 1230℃에서 5시간 동안 소결하여 스핀넬형 페라이트 소결체를 얻었다. Ni/sub x/Zn/ub 1-x/Fe₂O₄(x=0.36, 0.50, 0.66) 및 (Ni/sub 0.5/Zn/sub 0.5/)/sub 1-y/Fe/sub 2+y/O₄(y=-0.02, 0, 0.02) 조성에 대하여 초투자율을 측정하였다. S-parameter를 측정하여 반사 감쇄량을 계산하였다. Ni/sub 0.5/Zn/sub 0.5/fe₂O₄ 조성의 경우 밀도 5.38 g/㎤ kHz에서의 초투자율이 59인 특성을 얻었다. 산화철 폐촉매를 이용하여 X-band 주파수 영역에서 높은 전자파 흡수능을 갖는 전파흡수체를 제조할 수 있음을 확인하였다. Ni/sub 0.5/Zn/sub 0.5/Fe₂O₄ 조성에 대하여 1100℃에서 하소한 분말을 사용하여 실리콘 고무에 복합시킨 후 전파흡수능을 측정하였다. 폐촉매에는 산화철 이외에 CeO₂가 주된 첨가물로 함유되어 있어서 페라이트의 합성 후에도 2차상으로서 존재하였다. 출발 원료인 산화철 폐촉매에 존재하는 K₂O 및 CeO₂를 제거하기 위하여 산처리와 분산제를 이용한 CeO₂ 분리과정을 행하였다. 정제된 산화철 폐촉매에 NiO 및 ZnO를 혼합하여 900℃에서 하소하여 스핀넬형 페라이트를 합성하고 1325℃에서 5시간 소결하였다. 위와 마찬가지로 Ni/sub x/Zn/sub 1-x/Fe₂O₄(x=0.36, 0.50, 0.66)과 (Ni/sub 0.5/Zn/sub 0.5/)/sub 1-y/Fe/sub 2+y/O₄(y=-0.02, 0, 0.02) 조성에 대하여 자기적 특성을 조사하였다.화된 중성자빔으로 측정하였다 BPC-Si를 구부려 슬랩의 곡률반경을 변화시키면서 단색기-시료-검출기가 평행파 반평행배치일 때 Cu(111), (200), (220), (311), (331), (420)면의 회절선을 측정하여 각 조건에서 분해능과 강도를 평가하였다.료의 가시적 변화를 통해 illumination angle 1.25mrad(Dose rate : 334 × 10³ e/sup -//sec·n㎡)일 경우 약 3초 이내에 비정질화가 시작됨을 알 수 있었고 이는 약 1 × 10/sup 6/ e/sup -//sec·n㎡ 의 전자선량에 해당되며 이를 기준으로 각각의 illumination angle에 대한 임계전자선량을 평가할 수 있었다. 실질적으로 Cibbsite와 같은 무기수화물의 직접가열실험 시 전자빔 조사에 의해 야기되는 상전이 영향을 배제하고 실험을 수행하려면 illumination angle 0.2mrad (Dose rate : 8000 e/sup -//sec·n㎡)이하로 관찰하고 기록되어야 함을 본 자료로부터 알 수 있었다.운동횟수에 의한 영향으로써 운동시간을 1일 6시간으로 설정하여, 운동횟수를 결정하기 위하여 오전, 오후에 각 3시간씩 운동시키는 방법과 오전부터 6시간동안 운동시키는 두 방법을 이용하여 품질을 비교하였다. 각 조건에 따라 운동시킨 참돔의 수분함량을 나타낸 것으로, 2회(오전 3시간, 오후 3시간)에 나누어서 운동시키기 위한 육의 수분함량은 73.37±2.02%를 나타냈으며, 1회(6시간 운동)운동시키기 위한 육은 71.74±1.66%을 나타내었다. 각각의 운동조건에서 양식된 참돔은 사육초기에는 큰 변화가 없었으나, 사육 5일 이후에는 수분함량이 증가하여 15일에는 76.40±0.14, 75.62±0.98%의 수분함량을 2회와 1회 운동시킨 참돔의 육에서 각각 나타났다. 운동횟수에 따른 지질함량은 2회 운동시킨 참돔은 5.83±2.08, 1회 운

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The Effect of Adsorbed Oxygen Species on the Partial Oxidation of Ethylene over Ag/α-Al2O3 (Ag/α-Al2O3 촉매상에서의 에틸렌 부분산화반응에 미치는 흡착산소종의 영향)

  • Baik, Choong-Hoon;Lee, Sang-Gi;Yeo, Jong-Kee;Lee, Ho-In
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.5 no.4
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    • pp.609-615
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    • 1994
  • Partial oxidation of ethylene over 10wt% $Ag/{\alpha}-Al_2O_3$ catalyst was studied with a pulse reactor which was connected directly to a G. C. When ethylene was injected after oxygen injection at the temperature where molecular adsorption of oxygen is difficult ethylene oxide was evolved. From the results, it is suggested that adsorbed atomic oxygen is related with the evolution of ethylene oxide. The selectivity to ethylene oxide decreased with the decrease of the amounts of adsorbed oxygen and bulk oxygen. Ethylene oxide was either decomposed to ethylene and adsorbed oxygen or isomerized to acetaldehyde. However, the isomerization of ethylene oxide to acetaldehyde was strongly suppressed by the preadsorbed oxygen.

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Analysis of Amino Acid Residues Involved in Activities of Chitin Deacetylase of Aspergillus nidulans (Aspergillus nidulans에서 분리된 키틴 탈아세틸화 효소활성에 영향을 미치는 아미노산 잔기 분석)

  • Kim, Jong-Il;Song, Da-Hyun
    • Korean Journal of Microbiology
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    • v.47 no.4
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    • pp.302-307
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    • 2011
  • Native chitin deacetylase of Aspergillus nidulans was purified to apparent homogeneity by a combination of phenyl-Sepharose and Q-Sepharose column chromatography. In order to analyze the amino acid residues involved in the enzyme activity, the enzyme was chemically modified with chemical agent, which selectively reacted with the specific amino acid residue on the protein. When the enzyme was chemically modified with diethylpyrocarbonate, which specifically reacted with histidine residues on the protein, the activity was eliminated. The chitin deacetylase, chemically modified with 100 ${\mu}M$ modifier at the residue of arginine or tyrosine, has shown to have decreased activities. It was shown that the modification at aspartic acid or glutamic acid did not affect the enzyme activity to a greater extent, which would not implicate that acid amino residues were directly involved in catalytic reaction and would affect on the global structures of the proteins. This results demonstrated that histidine and tyrosine residues of enzyme would participate in an important function of the chitin deacetylase activity.

Novel Cationic Group 4 Metal Alkyl Complexes for Olefin Polymerizations (올레핀중합용 첨단 양이온형 제4족 유기금속 착물)

  • Kim, Il
    • Polymer Science and Technology
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    • v.5 no.3
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    • pp.236-253
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    • 1994
  • 양이온형 $d^0\;Cp_2M(R)(L)^+$ 착물과 무염기 $Cp_2M(R)^+$ 착물은 $Cp_2M(R)_2$화합물로부터 쉽게 합성할 수 있다. 이들 친전자성 착물에서는 여러가지 리간드 교환반응, 삽입반응, ${\beta}$-H 제거반응 및 ${\sigma}$-결합 복분해반응이 일어날 수 있다. 일반적으로 $Cp2M(R)(L)^+$ 착물은 불포화도와 전하가 크기때문에 중성의 $Cp_2M(R)(X)$$Cp_2M(R)_2$보다 반응성이 크며 $d^0\;{Cp_2}^*M(R)^+$ (M=제 3족과 란탄계) 착물과 여러가지 반응에서 유사한 거동을 보인다. $Cp_2MX_2$를 기초로하여 합성된 Ziegler-Natta 촉매에 의한 올레핀 중합에서 활성점이 $Cp_2M(R)^+$ 양이온이라는 여러가지 직접적인 증거가 발표되었다. 분리가능한 $Cp_2M(R)(L)^+$ 착물은 올레핀중합에서 높은 활성을 보이며, 유기합성의 관점에서 흥미있는 C-C 재조합반응과 같은 다른 여러가지 반응이 일어날 수 있는 기회를 제공한다.

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Biocatalytic Production of Chiral Epoxides (생촉매를 이용한 광학활성 에폭사이드 생산)

  • 이은열;최원재;윤성준;김희숙;최차용
    • KSBB Journal
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    • v.14 no.3
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    • pp.291-296
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    • 1999
  • Chiral epoxides are key intermediates for the production of chiral pharmaceuticals, agrochemicals, and functional food additives. Chiral epoxides can be produced by either chemical or biological method. In biocatalytic production routes, chiral epoxides can be produced via epoxidations of prochiral alkenes by monooxygenase or peroxidase. Kinetic resolution of racemic epoxides using whole cells of bacteria or fungi might be commercially useful, since it is possible to obtain chiral epoxides with high optical purities from relatively cheap and readily avaiable racemic epoxides. Some bioprocesses already are commercially developed: the biocatalytic production of chiral epichlorohydrin via microbial stereospecific dehalogenation, and lipase-catalyzed enantioselective hydrolysis in a hollow fiber membrane bioreactor for the production of chiral methyl trans-3-(4-methoxyphenyl)glycidate. the intermediate for calcium antagonist diltiazem. The importance of biocatalytic production of chiral epoxides with several examples from literature are presented.

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A Potent Tissue Destructive Activity of Secreted Proteins of Aeromonas hydrophila (조직 괴사 활성을 지닌 Aeromonas hydrophila 의 분비 단백질에 관한 연구)

  • Kim, Kyu Lee;Choe, Yunjeong;Kang, Ho Young
    • Journal of Life Science
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    • v.25 no.2
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    • pp.214-222
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    • 2015
  • Aeromonas hydrophila is the most common water fish pathogen and cause diseases such as hemorrhagic septicemia, dropsy, ulceration and asymptomatic septicemia. A. hydrophila secretes many extracellular products (ECPs) which contribute to effective infection, wide distribution and great adaptability to environmental changes. Crude ECPs of A. hydrophila CK257, a strain used in this study, exhibits a toxic activity to the animals including mouse, rabbit and fish. Toxic symptoms were indicated by tissue damage and skin injuries in animal. When ECPs were subcutaneously injected to animals, skin damages were observed, appearing like necrosis. Preliminary research demonstrated that the active factors are protein component. The crude ECPs were collected after ammonium sulfate precipitation of cell-free culture supernatant. ECPs were fractionated with the use gel filtration chromatography. Five ECP fractions were obtained, of which one fraction was found to be toxic to goldfish. MALDI-TOF analyses provided two interesting proteases called M35 and M28. Both M35 and M28 are known as metalloprotease. Accordingly, proteins in an active fraction exhibited caseinolytic activity. These proteins were difference of caseinolytic activity under different metallic ions. Also active fraction has elastolytic activity. These results suggested that peptidase M28 and M35 may be a candidate factor for tissue necrosis activity about infection with A. hydrophila.

Removal of Methyl tert-Butyl Ether (MTBE) by Modified Fenton Process for in-situ Remediation (Methyl tert-Butyl Ether(MTBE)의 in-situ Remediation을 위한 Modified Fenton Process에 관한 연구)

  • Chung, Young-Wook;Seo, Seung-Won;Kim, Min-Kyoung;Lee, Jong-Yeol;Kong, Sung-Ho
    • Journal of Soil and Groundwater Environment
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    • v.12 no.2
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    • pp.27-36
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    • 2007
  • A recent study showed that MTBE can be degraded by Fenton's Reagent (FR). The treatment of MTBE with FR, however, has a definite limitation of extremely low pH requirement (optimum pH $3{\sim}4$) that makes the process impracticable under neutral pH condition on which the ferrous ion precipitate forming salt with hydroxyl anion, which result in the diminishment of the Fenton reaction and incompatible with biological treatment. Consequently, this process using only FR is not suitable for in-situ remediation of MTBE. In order to overcome this limitation, modified Fenton process using NTA, oxalate, and acetate as chelating reagents was introduced into this study. Modified Fenton reaction, available at near neutral pH, has been researched for the purpose of obtaining high performance of oxidation efficiency with stabilized ferrous or ferric ion by chelating agent. In the MTBE degradation experiment with modified Fenton reaction, it was observed that this reaction was influenced by some factors such as concentrations of ferric ion, hydrogen peroxide, and each chelating agent and pH. Six potential chelators including oxalate, succinate, acetate, citrate, NTA, and EDTA were tested to identify an appropriate chelator. Among them, oxalate, acetate, and NTA were selected based on their remediation efficiency and biodegradability of each chelator. Using NTA, the best result was obtained, showing more than 99.9% of MTBE degradation after 30 min at pH 7; the initial concentration of hydrogen peroxide, NTA, and ferric ion were 1470 mM, 6 mM, and 2 mM, respectively. Under the same experimental condition, the removal of MTBE using oxalate and acetate were 91.3% and 75.8%, respectively. Optimum concentration of iron ion were 3 mM using oxalate which showed the greatest removal efficiency. In case of acetate, $[MTBE]_0$ decreased gradually when concentration of iron ion increased above 5 mM. In this research, it was showed that modified Fenton reaction is proper for in-situ remediation of MTBE with great efficiency and the application of chelatimg agents, such as NTA, was able to make the ferric ion stable even at near neutral pH. In consequence, the outcomes of this study clearly showed that the modified Fenton process successfully coped with the limitation of the low pH requirement. Furthermore, the introduction of low molecular weight organic acids makes the process more available since these compounds have distinguishable biodegradability and it may be able to use natural iron mineral as catalyst for in situ remediation, so as to produce hydroxyl radical without the additional injection of ferric ion.