• Title/Summary/Keyword: 탈리반응

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Characterization of Pretreatment by NaOH Leaching for Production of Bioethanol from Palm Waste (팜 부산물 활용 바이오 에탄올 생산을 위한 NaOH 전처리 공정의 특성)

  • Woo, Sang Sun;Park, Ji-Yeon;Na, Jong-Boon;Lee, Joon-Pyo;Lee, Jin-Suk
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.106.1-106.1
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    • 2010
  • 본 연구는 팜 부산물로부터 바이오 에탄올을 생산하는 전처리-당화-발효 공정의 첫 번째 단계인 전처리 공정에서 팜 부산물을 NaOH를 이용하여 효율적으로 전처리하고자 하였다. 암모니아 침지법과 NaOH 침출법을 비교한 결과 팜 부산물에 대해서는 암모니아 침지에 의한 탈리그닌 효과가 적으며 NaOH 전처리가 적합한 방법임을 알 수 있었다. 40-100 mesh 크기의 팜 부산물을 이용하여 반응온도(110, 130, $150^{\circ}C$), 반응시간(20, 40, 60분) 및 NaOH 농도(5%, 11%)의 변화에 따른 팜 부산물의 탈리그닌율과 글루코스 및 자일로스 회수율 간의 상호관계를 확인하였다. $150^{\circ}C$까지의 온도 조건에서 온도에 의한 자일로스의 분해는 일어나지 않는 것으로 확인되었다. 팜 부산물의 탈리그닌율은 시간이 증가할수록 증가하였으며, 높은 NaOH 농도에서 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 글루코스 및 자일로스의 회수율은 높은 농도에서 낮게 나타났으며, 시간이 지날수록 감소하여 손실이 많은 것으로 나타났다. 따라서 NaOH 농도가 낮을수록 당 회수율은 높게 나타나지만, 탈리그닌율이 낮아 당화 효율이 떨어지므로 효소 당화 후에 최종 당 회수율이 높은 NaOH 농도 조건을 결정하여야 하겠다.

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Electrochemical Lithium Intercalation within Graphite from Ionic Liquids containing BDMI+ Cation (BDMI+ 양이온을 함유한 이온성 액체로부터 흑연으로의 전기화학적 리튬 삽입)

  • Lee, You-Shin;Jeong, Soon-Ki;Lee, Heon-Young;Kim, Chi-Su
    • Journal of the Korean Electrochemical Society
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    • v.13 no.3
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    • pp.186-192
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    • 2010
  • In situ electrochemical atomic force microscopy (ECAFM) observations of the surface of highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) was performed before and after cyclic voltammetry in lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiTFSI) dissolved in 1-buthyl-2,3-dimethylimidazolium (BDMI)-TFSI to understand the interfacial reactions between graphite and BDMI-based ionic liquids. The formation of blisters and the exfoliation of graphene layers by the intercalation of $BDMI^+$ cations within HOPG were observed instead of reversible lithium intercalation and de-intercalation. On the other hand, lithium ions are reversibly intercalated into the HOPG and de-intercalatied from the HOPG without intercalation of the $BDMI^+$ cations in the presence of 15 wt% of 4.90 mol/$kg^{-1}$ LiTFSI dissolved in propylene carbonate (PC). ECAFM results revealed that the concentrated PC-based solution is a very effective additive for preventing $BDMI^+$ intercalation through the formation of solid electrolyte interface (SEI).

중이온가속기 진공도 요구조건에 대한 고찰

  • In, Sang-Ryeol
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2015.08a
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    • pp.100.1-100.1
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    • 2015
  • 중이온가속기에서 잔류기체 분자와 가속 이온의 충돌이 발생하면 이온빔 전류의 손실을 야기하는 직접적인 효과 외에 잔류 기체분자 중에서 전리된 이온들이 반발력에 의해 용기 벽에 부딪힐 때 표면에 흡착되어 있던 기체분자들을 충격탈리(stimulated desorption)시킨다. 더 심각한 경우는 산란된 고속 이온이 용기 벽과 충돌하면서 핵반응을 일으켜 방사화 시키거나 벽에서 다량의 기체를 방출시키는 것이다. 최악의 경우에는 고속이온의 에너지에 의해 용기벽이나 부품들이 열적인 손상을 입을 수도 있다. 현재 설계 및 연구개발이 진행중인 기초과학원(IBS) RISP (Rare Isotope Science Project)의 RAON 중이온가속기는 입사기에서 실험영역까지 각 부분의 진공도 조건이 일반적으로 10-8~10-9 mbar 대에 있어서 이온빔 전류의 손실이나 전리 이온들에 의한 충격탈리는 무시할 수도 있지만 고속이온의 기체방출 수율이 ~104 정도로 높은 것을 감안할 때 고속이온의 충격탈리에 의한 압력 증가가 감내할 수준인지 검토할 필요가 있다. 압력증가는 추가적인 손실을 유발하고 이것은 다시 압력을 상승시키는 진공 불안정성(vacuum instability)을 야기할 수 있다는 축면에서 조심하는 것이 좋다고 판단된다. 고속 중이온과 잔류기체 분자와의 충돌에서 이온이 손실되는 반응에는 쿨롬(coulomb) 산란과 전하교환(charge exchange)이 있는데 전자는 후자에 비해 일반적으로 1/10000 가까이 낮아서 무시할 수 있고, 전자 포획(electron capture) 또는 전자 손실(electron loss, 이온의 전리에 해당)로 대별되는 전하교환 반응이 이온 손실을 주도하는 것으로 알려져 있다. 이 연구에서는 다양한 전하교환 반응 단면적을 아우르는 비례칙(scaling law)을 사용하여 대표적인 중이온인 U33+ 및 U79+의 손실 및 잔류 기체의 전리율을 계산하고 충격탈리에 의한 표면방출 및 압력상승을 일차적으로 고려하여 진공도 조건의 타당성을 입증하려고 한다.

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A Study on the Separation of Food-Waste Leachate into 3 Phases (음식물쓰레기 탈리액의 삼상분리)

  • Kim, Sangguk;Jeong, Minji;Kwon, Hyolee
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2010.11a
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    • pp.197-197
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    • 2010
  • 음식물쓰레기의 삼성분은 수분, 휘발분, 회분이며 이들이 차지하는 비율은 계절, 지역별로 다소 상이하지만 수분 약 80%, 회분3%, 휘발분 17%이다. 음식물쓰레기 전처리과정으로 이물질제거, 탈수공정이 있으며 탈수공정에서 다량의 탈리액이 발생한다. 본 연구에서는 탈리액을 데칸타를 이용하여 1차로 원심분리하여 고.액 분리한 액을 실험대상으로 하였다. 실험대상 탈리액의 물성은 BOD 78,800[mg/l], COD 41,000[mg/l], 부유물질 25,900[mg/l], 총질소 928[mg/l]이었다. 탈리액에는 기름성분(육류, 식용유등), 입자상물질등이 포함되어 있으며 이들은 난분해성 유기물질로, 이를 제거하는데 기존의 처리방법으로 많은 어려움이 있어 주요한 수질오염 발생원이 되고 있다. 예를들면 하수처리장 폭기조 수면에 유막을 형성하여 산소공급을 방해함으로 미생물번식을 방해하는 요인이 된다. 본 연구는 음식물쓰레기 탈리액의 수분, 고형분, 유분으로의 삼상분리에 관한 것이다. 유분은 에멀젼형태로 안정되게 수층에 분산되어 존재한다. 미세기포를 이용한 부상법의 경우 미세기포 표면과 유분의 화학적친화력이 낮아 기포표면에 유분이 잘 부착되지 않으며, 원심분리 방법만으로는 유분 분리효율이 낮고, 추출에 의한 분리시 추출액이 다량 소요되고 처리시간이 길며 추출액 비용이 많이 소요된다. 탈리액을 유분, 슬러지, 수분으로 분리하면 환경오염을 일으키는 주요성분을 신재생에너지 원료로 활용할 수 있다. 유분의 주성분이 동식물성 유지이므로 전처리시 산촉매를 이용 수분과 유리지방산을 제거하고 염기성촉매를 이용하여 전이에스테르화 반응을 거치면 바이오디젤인 FAME과 글리세롤으로 변환하므로 글리세롤을 분리하면 바이오디젤을 얻을 수 있다. 슬러지는 입자상 물질로 착화가 잘 되고 건조하면 발열량이 높으며 중금속등에 오염되지 않아 청정연료로 활용이 가능하다. 실험실에서의 탈리액 삼상분리방법은 다음과 같다. 탈리액 30ml당 추출액으로 노말헥산을 1ml를 가한 다음 플라스크에서 $80^{\circ}C$로 가열 후 방냉한다. 가열중 노말헥산의 손실을 방지하기 위하여 증발가스를 콘덴서에서 응축하여 플라스크로 재순환한다. 탈리액을 플라스크에서 꺼내어 원심분리기 rack에 300-400g씩 병에 각각 넣고 4,000rpm으로 30분간 운전한다. 탈리액은 상부로부터 유분층, 미세입자층, 수층, 슬러지층으로 분리된다. 각 층의 계면에서 2종의 성분이 약간 섞일 수 있다. 유분을 분리한 후 유분층 잔존물과 미세입자층, 수층 상층부의 혼합물을 취하여 50g씩 병에 넣고 3,500rpm으로 10분간 운전한 후 유분을 분리한다. 마지막으로 미세입자층만을 3,500rpm으로 10분간 원심분리한 후 유분을 따로 분리한다. 얻어진 유분은 rotary evaporator에서 $120^{\circ}C$로 가열하여 유분과 노말헥산을 분리하며 분리효율을 제고하기 위하여 감압하에서 운전한다. 분리된 유분의 고위발열량이 9,450[Kcal/kg]이었으며 원소분석 결과 탄소 74.7%, 수소 12.55%, 질소 0.08%, 유황분 0.0003%이었다. 분리된 유분의 양은 계절별로 시료별로 다르며 가을철에는 1.6-1.9%, 여름철은 1.0-1.3%이었다. 분리된 슬러지로부터 Hg, As, Cr, Cd, Pb 중금속 성분이 검출되지 않았으며 수분 2.8%, 휘발분 76.85%, 회분 7.52%, 고정탄소 12.83%이었고 원소분석결과 탄소 45.25%, 수소 7.46%, 질소 5.05%, 산소 34.39%, 유황분 0.33%이었으며 저위발열량은 4,480[Kcal/kg]이었다. 분리된 슬러지 양은 11-19% 이었다.

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Study on Interfacial Reactions between Graphite Electrode and PC-base Electrolyte by In-situ AFM and In-situ Raman (In-situ 전기화학 AFM 및 Raman 분석방법을 이용한 흑연음극과 PC계 전해질 계면반응의 해석)

  • Song, Hee-Youb;Jeong, Soon-Ki;Kim, Yang-Su
    • Proceedings of the KAIS Fall Conference
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    • 2011.05a
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    • pp.155-157
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    • 2011
  • 본 논문에서는 In-situ 전기화학 AFM과 In-situ 전기화학 Raman을 주된 분석방법으로 리튬 이차전지의 흑연 음극과 PC계 전해질 계면에서의 반응을 이해하고자 하였다. In-situ 전기화학 AFM 분석방법을 통하여 PC계 전해질에서 용매화된 리튬의 삽입/탈리반응이 진행되는 것을 확인할 수 있었으며 In-situ 전기화학 Raman 분석방법을 이용하여 PC계 전해질에서는 삼원계 Li-GIC가 생성되는 것을 확인할 수 있었다.

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Lignin Reactions During Alkali and Sulfate Pulping (알칼리 및 설페이트 펄프화중(化中)의 리그린반응(反應))

  • Yoon, Byung-Ho
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • v.10 no.4
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    • pp.67-75
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    • 1982
  • 모텔리그닌의 펄프화(化) 처리(處理) 및 폐액(廢液)리그닌의 반응생성물(反應生成物)로부터 알칼리 및 설페이트 펄프화중(化中)에 일어나는 반응양식(反應樣式)을 조사(調査)한 것이다. 알칼리의 처리결과(處理結果)는 친핵시약(親核試藥)에 의해 페놀레이트 이온이 생성(生成), 퀴논메타이드 중간체(中間體)를 걸쳐 $C_6-C_3$ 단위(單位)의 ${\alpha}$위(位) aryl은 탈리(脫離)하여, 리그닌은 저분자화(低分子化)가 시작되고, 저분자생성물(低分子生成物)은 축합반응(縮合反應)에 의해 극(極)히 일부(一部)는 고분자화(高分子化)된다. 저분자화(低分子化)된 리그닌은 산화(酸化)에 의해 퀴노이드 착색구조(着色構造)를 형성(形成)한다. 페놀성의 일부(一部) 및 비(非)페놀성리그닌은 oxirane와 thiirane의 중간체(中間體)를 거쳐 $C_6-C_3$ 단위(單位)의 ${\beta}$위(位)의 arylether가 탈리(脫離)된다. 그러나, hydrosulfide 이온은 hydroxide 이용 보다 강(强한)한 친핵종(親核種)이므로 thiirane의 중간체(中間體) 생성(生成)이 용량(容量)하여 개열(開裂)이 더욱 촉진(促進)된다. 저분자(低分子)리그닌의 고분자축합(高分子縮合)은 벤젠핵(核)의 2.6 위(位)보다 5위(位)에 축합(縮合)이 많이 일어 난다.

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Analysis of the particulate matters in the vertical-flow woodchip wetland treating stormwater from paved road (포장도로 강우유출수 처리목적의 수직흐름형 우드칩 충진 습지에서 입자상 물질분석)

  • Yuan, Qingke;Kim, Youngchul
    • Journal of Wetlands Research
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    • v.20 no.2
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    • pp.145-154
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    • 2018
  • In this study, three pilot-scale wetland systems were built for treating stormwater runoff from asphalt road. Each of the system consists of a settling tank and a vertical flow wetland packed with 25%, 50%, and 75% woodchip as treatment media. According to the analysis of the distributions of particle size, it was found that solids ranging in size $0.52-30{\mu}m$ were predominant in the stormwater runoff. After 24-hours settling, those coarser than $20{\mu}m$ were significantly detained. Further retention, especially for the finer-sized fraction, occurred in the wetland through internal recirculation during the dry day periods. As a primary media of the wetland, woodchip showed a high filtration and attachment capacity for the particulates in pre-settled stormwater, whereas overall amount of solids in the wetland effluent increased due to the detachment of woody elements from the media. This was observed mainly during the initial 75 days of operation, and the size and detachment rate were found to be strongly related with the woodchip packing ratio. The mechanism involving woody particle detachment was modeled as a first-order form. In addition, water quality factors and operational parameters affecting the detachment were analyzed and discussed.

Evaluation of Fluoride Removal Effect with Growth of Attached Microbial Community in Middle and Small Stream (중·소하천에서 부착미생물군집의 성장에 따른 불소 제거 효과 평가)

  • Kim, Tae-Kyung;Ryu, Seo-Young;Park, Yoon-A;Lee, Jong-Jun;Joo, Kwang-Jin;Chang, Kwang-Hyeon;Oh, Jong-Min
    • Journal of Environmental Impact Assessment
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    • v.27 no.6
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    • pp.595-603
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    • 2018
  • This study was conducted to understand the growth of attached microbial community in small and medium streams of Gyeonggi-do and the removal efficiency of fluoride with changes in growth. The sites monitoring were carried out for 12 weeks at the P1 and P2(P1 is the point where the discharge water flows. P2 is the downstream point of about 2 km flow), and investigated the water quality and the biomass analysis of the attached microbial community. The growth of the attached microbial community increased up to the 7th investigation, and it was observed that detachment phenomenon occurred. Influencing factors about growth of the attached microbial community were flow rate, velocity, and organic material(T-N & T-P). Meanwhile, fluoride content of attached microbial community also tended to increase until the 7th investigation, and decrease from the 8th. It is assumed that fluoride content has also be reduced with the detachment phenomenon of the attached microbial community. It is expected that this will contribute to the evaluation and management of the use of attached microbial community as a means of stream management. The application of techniques using the attached microbial community should include basic investigation of factors that may affect the growth of the attached microbial community and replacement of the attachment plate according to the time of removal.

Assessment of the Struvite Crystallization Process for Phosphate Removal and Recovery from a Sludge Treatment System of a Domestic Wastewater Treatment Plant (하수처리장 슬러지처리 계통에서의 인 제거 및 회수를 위한 Struvite 결정화 공정 적용성 평가)

  • Baek, Seung Ryong;Lee, Byung Joon
    • Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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    • v.39 no.8
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    • pp.462-469
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    • 2017
  • Eutrophication and shortage of phosphate ore raise the necessity of phosphate removal and recovery from wastewater treatment plants. Especially, a sludge treatment system containing highly concentrated phosphate should be targeted for phosphate removal and recovery. This study thus aimed to evaluate the capability of the struvite crystallization process for phosphate removal and recovery from a sludge treatment system of a wastewater treatment plant. Analysis on phosphate concentrations and masses in the sludge treatment system revealed that digested sludge and centrate have phosphate concentrations and masses, high enough to adopt the struvite crystallization process. Chemical equilibrium modeling indicated that the struvite crystallization reaction substantially occurred with pH higher than 8 and $Mg^{2+}$ concentration 1.2 times higher than its theoretical requirement. A series of batch tests with digested sludge and centrate indicated that the phosphate removal reaction by struvite crystallization followed a first-order kinetics and reached over 80% removal efficiency at equilibrium. Aeration in the batch tests was found to purge $CO_2$ in sludge or centrate and increase pH up to 8.7, without adding NaOH. Thus, we concluded that the struvite crystallization process could be an efficient and economical process for phosphate removal and recovery from a wastewater treatment plant.

양극 산화법을 이용한 나노 채널 구조의 주석 산화물 제조

  • Park, Su-Jin;Sin, Heon-Cheol
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.10a
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    • pp.30.2-30.2
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    • 2011
  • 나노 채널 구조는 반응 물질의 빠른 확산 경로를 제공하고, 넓은 반응 활성화 면적을 가지므로, 센서, 촉매, 전지 등의 다양한 기능성 전기 화학 소자용 고효율 전극 구조로서 관심을 받고 있다. 최근 양극 산화법을 이용하여, 자가 배열된 나노 채널 구조의 주석 산화물을 형성시키는 연구가 진행되고 있다. 그러나, 기재위에 도금된 주석 박막이 양극 산화에 의해 산화물로 변화하는 과정에서 내부 균열 및 표면 기공의 막힘 현상이 관찰되고, 기재 위 주석의 산화가 완료되는 시점에서는 기재의 산화 및 산소 발생에 의한 기계적 충격 등으로 인해 산화물이 기재로부터 탈리되는 문제가 발생하여, 그 응용 연구가 크게 제한되어 있는 실정이다. 본 연구에서는 다공성 주석 산화물 합성 시의 구조적 결함이 나타나는 이유에 대해 체계적으로 분석하고, 이를 바탕으로 결함이 없는 나노 채널 주석 산화물을 제조하는 방법을 제시하였다. 또한, 주석 산화물 박막을 기능성 전기화학 소자용 전극 활물질, 특히 리튬 전지용 음극재료로 사용하기 위한 효과적인 전극 제조 방법에 대해 논의하고, 그에 따라 제조된 전극의 충방전 용량, 사이클링 안정성 등을 제시하였다.

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