• Journal of the Korean Wood Science and Technology
• /
• 제37권1호
• /
• pp.87-93
• /
• 2009

목재의 탄화과정에서 일어나는 화학적 변화를 알아보기 위하여 목탄의 기초물성과 화학결합양식의 변화를 조사하였다. 탄화온도 증가에 따른 pH 변화에 있어서는, $300^{\circ}C$와 같이 낮은 온도에서 탄화한 탄화물의 pH는 약산성 또는 중성에 가까우나, $600^{\circ}C$ 이상에서 탄화한 고온탄화물의 pH는 알칼리성을 띠는 것으로 나타났다. 또한 탄화온도가 증가하여 탄화정도가 더욱 진행되면, 탄재 내의 탄소함량이 증가하고, 수소와 산소함량이 감소하였으며, 이러한 경향은 $600^{\circ}C$까지의 탄화에서 현저하게 나타났으나, $600^{\circ}C$ 이상의 탄화온도에서는 그 변화가 완만하였다. 탄화온도가 높아짐에 다라 C-C 결합 비율이 증가하고, C-O-H 또는 C-O-R 결합 비율이 감소하는 경향이 뚜렷이 나타났다. 이는 C-O-H 등 산소를 포함한 결합이 분해되어 C-C결합 비율이 높아지고, 이는 새로운 관능기의 생성과도 관련되는 것으로 추정된다. 또한 탄화 온도의 상승에 따라 C=O결합 등의 비율이 다소 증가 또는 감소하는 것으로 보아, 일부는 분해, 생성, 재결합 등의 과정을 거치는 것으로 판단된다. 목탄의 이와 같은 화학적 변화에 대한 인식은 세공 특성 등 물리적인 파라메타만으로 흡착성을 이해하려고 할 때 발생하는 한계를 극복할 수 있는 사고가 되며, 또한 목탄의 성능개선과 신용도 개발의 기초가 될 것으로 생각된다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권3호
• /
• pp.12-19
• /
• 2004

정제된 Aldrich 휴믹산(PAHA)과 한외 여과된 다양한 크기의 PAHA 성분들(PAHA UF fractions)을 이용하여 여러 고리 방향족 탄화수소(PAH)와의 결합 메커니즘을 조사하였다. 유기탄소 결합계수($K_oc$)는 전통적인 Stern-Volmer 형광 소광법과 변형 형광 소광법 두 가지를 이용하여 구하였다. 구해진 Pyrene $K_oc$ 값은 PAHA 농도와 자유 용존 pyrene 농도에 의존하였다. 이러한 비선형 흡착결합 양상은 두 물질간의 흡착성 고유상호작용이 존재한다는 것을 암시하였다. 상대적으로 분자크기가 작은 naphthalene은 중간 크기의 PAHA UF fractions과의 결합에서 높은 $KK_oc$ 값을 보여준 반면 분자 크기의 큰 PAH,즉 pyrene의 경우에는 PAHA UF fractions 크기가 크면 클수록 더 결합이 잘 되었다. 이러한 두 PAH 물질간의 불일치한 크기별 결합양상은 현재까지 제시된 고유 결합 메커니즘들 중의 하나 인 크기별 배제(size exclusion) 효과로 잘 설명되었다. 다양한 pH 조건하에서의 PAH $K_oc$ 실험에서는 일반적으로 pH가 낮아질수록 휴믹산의 산성작용기가 중화되고 그에 따라 휴믹산내의 소수성 영역이 커짐으로 인해 pyrene과 휴믹산과의 결합정도는 커졌다. 그러나 큰 사이즈의 PAHA UF fraction(>100K Da)을 사용한 실험에서는 낮은 pH가 아닌 특정 pH 범위에서 또 하나의 높은 pyrene $KK_oc$ 값을 보여줌으로서 크기별 배제 효과가 존재함을 뚜렷이 보여주었다. 이러한 크기별 배제 효과는 휴믹산의 홀(hole)구조가 PAH 크기에 적합하게 구성되어 있는 조건(휴믹성분 크기 혹은 pH)에서만 작용하는 것으로 보인다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제13권4호
• /
• pp.23-31
• /
• 2004

수산물 처리시 폐기물로 발생하는 Undaria pinnatifida 를 $Pb^{2+}$ 가 함유된 폐수의 흡착처리시 흡착제로 활용하는 방안을 검토하였다. 성분분석 결과, Undaria pinnatifida는 주로 탄화수소화합물로 구성되어 있었으며 비표면적이 상당히 높아 흡착제로서의 잠재적 활용도가 큰 것으로 파악되었다. Undaria pinnatifida 입자의 Electrokinetic Potential은 pH 8 부근에서 음의 최대값을 보였으며 전 pH 범위에 걸쳐 음으로 하전되어 양이온의 흡착에 적합한 것으로 검토되었다. $Pb^{2+}$는 실험조건에서 반응개시 수 분 이내에 대부분이 흡착되었으며 평형에 도달하는 시간은 약 30분 정도인 것으로 나타났다. 또한, Undaria pinnatifida 표면에 대한 $Pb^{ 2+}$의 흡착은 Freundlich Isotherm 을 따르는 것으로 관찰되었으며 발열반응의 특성을 확인하였다. 산에 의한 흡착제의 전처리는 흡착능을 향상시켰으나 염기로 전처리할 경우에는 오히려 흡착능이 저하되었다. Undaria pinnatifida 표면에 존재하는 작용기들과 $Pb^{ 2+}$ 와의 Organometallic Complex 형성이 $Pb^{ 2+ }$의 흡착에 주요하게 작용하는 것으로 파악되었으며, 경쟁적 흡착질의 존재, ionic Strength 의 변화, 그리고 착화합물제가 수중에 공존할 경우 $Pb ^{2+}$ /의 흡착성이 상당한 영향을 받는 것으로 관찰되었다.

• 분석과학
• /
• 제14권3호
• /
• pp.274-285
• /
• 2001

본 연구는 ppb와 ppt 정도의 농도 수준으로 존재하고 있는 대기 중 휘발성 유기화합물을 분석하기 위해 열탈착-저온농축-GC/FID/FPD를 개발하였다. 그리고 고체흡착제가 충진된 흡착관과 자체 제작한 휴대용 가스채취기를 사용하여 강원도 춘천지역에 위치한 근화동과 혈동리 생활폐기물 매립장에서 배출되는 VOCs를 채취하였다. 저온농축방법으로는 분석컬럼을 직접 저온 농축하는 on-column 저온 농축장치와 0.8mm loop를 이용한 저온농축장치를 서로 비교 검토해 보았다. On-column 저온농축법은 loop에 비해 분리능은 좋으나 흡착관에 채취한 시료를 저온농축할 때 요구되는 50 psi의 높은 탈착압력으로 인해 흡착관의 SwageLok fitting이 마모되어 가스가 새는 문제점이 발생하였다. 이에 반해 탈착압력을 낮추고 탈착유량을 늘리기 위해 설계한 loop 경우에는 탈착압력이 0.4 psi로 on-column에 비해 매우 낮아 가스가 새는 것을 방지할 수 있었다. 열탈착-저온농축-GC/FID/FPD로 분석한 근화동과 혈동리 생활폐기물 매립장에서 검출된 물질로는 toluene, xylene, ethylbenzene등 탄화수소류와 악취물인 styrene, limonene, dimethyl disulfide 등이 검출되었다. 그리고 매립지에서 방출되는 VOCs는 매립되는 폐기물의 조성과 매립기간에 따라 다르게 나타났다. 검출된 화합물은 저온농축-GC/MS를 이용하여 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제50권2호
• /
• pp.358-364
• /
• 2012

철 촉매를 이용한 Fischer-Tropsch 합성 반응과 수성 가스 전환 반응에 대한 반응 메커니즘과 반응 속도식을 5 채널 고정층 반응기를 이용하여 조사하였다. 실험 조건은, 반응물 합성가스 $H_2$/CO 비 0.5~2, 반응물 공급 유량 60~80 ml/min, 반응 온도 $255{\sim}275^{\circ}C$로서 반응 압력은 1.5 MPa을 유지하였다. F-T 합성 반응의 반응 속도식($r_{FT}$)은 반응 속도 결정 단계로서 분자로 흡착된 CO와 기상의 수소 분자와의 반응을 바탕으로 하는 Eley-Rideal 반응 메카니즘을 통해 계산되었고, WGS 반응의 반응 속도식($r_{WGS}$)은 formate 중간체 생성 반응을 반응 속도 결정 단계로 가정하여 결정되었다. 실험 결과, F-T 합성 반응의 반응 속도식과 WGS 반응의 반응 속도식은 각각 탄화수소 생성과 $CO_2$ 생성에 대한 반응 속도 실험값을 잘 모사하였고, 또한 power law에 근거한 CO 전환 반응에 대한 반응 속도식도 실험값과 잘 일치하였다. 이처럼, 각각의 반응 메카니즘을 바탕으로 도출된 반응 속도식($r_{FT}$, $r_{WGS}$, $-r_{CO}$)은 실험값과 여러 가지 기존 문헌에서 보고된 반응 속도식 모델과 잘 일치하였다.

• 한국응용과학기술학회지
• /
• 제38권5호
• /
• pp.1241-1248
• /
• 2021

제 4 차 산업혁명이 일어남에 따라 각국의 정부와 기업들은 보다 환경친화적인 정책과 기술개발에 힘쓰고 있다. 배기가스 배출과 소음이 거의 없는 전기차 및 수소차의 개발, 그리고 이를 보편화하기 위한 정부의 정책 등 기존의 경제, 산업 구조를 친환경적으로 바꾸려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 최근 여러 환경문제를 해결하기 위해 각종 유해 가스 흡착 및 폐수 처리용으로 활성탄을 많이 사용하고 있으나 흡착질의 특성에 따라 요구되는 표면 특성이 다르기 때문에 수요에 걸맞는 활성탄의 개발이 점차 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 친수성 유기물 제거에 유리한 활성탄을 개발하고자 C-O, C-O-C, C=O 및 O=C-O 등과 같은 친수성 작용기를 질산처리 방법을 통해 활성탄 표면에 효과적으로 도입하는 연구를 진행하였다. 질산을 활용하여 끓는점 및 다양한 농도 조건에서 활성탄을 환류, 개질하였고, 이를 세척 후 고온에서 탄화시켜 활성탄의 표면을 개질하였다. 제조된 개질활성탄은 활성탄의 비표면적, mesopore 및 micropore 의 함량을 알기 위하여 BET 를 이용하여 측정하였고, 4M 120 ℃에서 개질한 결과 가장 높은 792.22 m²g^-1 으로 확인되었다. 또한 제조된 활성탄의 표면 및 기공 특성 변화를 확인하기 위해 SEM, XPS, EDX, BET 등의 분석을 실시하였으며 질산 처리 정도에 따른 특성 변화에 대해 비교 고찰하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제55권3호
• /
• pp.436-442
• /
• 2017

Fischer-Tropsch 합성(F-T 합성)은 석탄, 바이오매스, 천연가스 등을 개질하여 얻은 합성 가스(CO, $H_2$)를 촉매를 이용하여 탄화수소로 전환 하는 기술이다. Fischer-Tropsch 합성에 이용되는 촉매는 활성 금속, 조촉매, 지지체로 구성되는데 이들의 종류와 조성은 반응의 활성 및 생성물 선택도에 영향을 미친다. 본 연구에서는 ${\gamma}-Al_2O_3$와 $SiO_2$ 혼합 지지체의 조성이 Fiscsher-Tropsch 반응의 활성과 생성물 선택도에 미치는 영향을 알아 보기위해, ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ 혼합 지지체를(100/0 wt%, 75/25 wt%, 50/50 wt%, 25/75 wt%, 0/100 wt%) 이용하여 함침(impregnation)법으로 철 촉매를 제조하였다. 촉매의 물리적 특성은 질소 물리 흡착 법과 X-선 회절 분석법을 통해 분석 하였고, 고정층 반응기에서 Fischer-Trosch 반응을 $300^{\circ}C$, 20bar에서, 60시간 동안 수행 하였다. 촉매의 물리적 특성 분석 결과 촉매의 BET 표면적은 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 감소하였으며, 촉매 기공의 부피 및 평균 크기는 지지체 조성이 ${\gamma}-Al_2O_3/SiO_2$ (50/50 wt%)인 경우를 제외 하고 증가하는 경향을 보였다. 또한, X-선 회절 분석법을 통해 ${\alpha}-Fe_2O_3$의 입자 크기를 계산한 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 입자 크기가 감소 하였다. Fischer-Tropsch 합성 결과 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 감소함에 따라 CO 전환율은 감소 하였으며, C1-C4의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 감소하였으며 이와 반대로, C5+의 선택도는 ${\gamma}-Al_2O_3$의 조성이 25 wt%일 때 까지 증가 하였다.