• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.592-599
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• 2018

활성탄에 의해 수용액으로부터 acid blue 40을 흡착하는 과정을 통해 흡착평형, 동력학 및 열역학적 특성을 활성탄 양, pH, 온도, 접촉시간, 초기농도를 함수로 해서 알아내고자 하였다. 활성탄에 대한 acid blue 40의 흡착에 대한 pH별 흡착특성은 Sulfonate ion($SO_3{^-}$)과 amine ion($NH_2{^+}$)의 존재 때문에 pH 3과 pH 11에서 흡착률이 높아지는 욕조현상을 나타내었다. 활성탄에 대한 Acid Blue 40의 흡착평형관계를 흡착등온식에 적용해본 결과 Langmuir 식이 Freundlich 식과 Temkin 식보다 더 잘 맞는 것으로 나타났다. Langmuir 식과 Freundlich 식의 분리계수로 부터 활성탄에 의한 Acid Blue 40의 흡착처리가 유효한 흡착공정이 될 수 있음을 알았다. Temkin 식에 의해 구한 흡착에너지 값으로부터 흡착공정이 물리흡착공정이라는 것을 알았다. 활성탄에 대한 acid blue 40의 흡착공정에 대한 동력학적 해석을 통해 반응속도식의 적용결과는 유사이차반응속도식이 유사일차반응속도식에 비해 일치도가 높은 것으로 나타났다. 평가된 활성화 에너지 값은 42.308 kJ/mol이었으며, 엔탈피변화는 80.088 J/mol로 흡열반응의 특성을 가지는 것으로 판단되었다. 또한 자유에너지변화가 -0.0553~-5.5855 kJ/mol로 온도가 올라갈수록 흡착공정의 자발성이 더 높아진다는 것을 알았다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.182-189
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 의한 disperse yellow 3(DY 3) 염료의 흡착을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH를 흡착변수로 하는 실험을 통해 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 DY 3의 흡착은 산성영역인 pH 3에서 흡착률이 가장 높았다. 이는 양(+)으로 하전된 활성탄 표면과 DY 3의 음이온(OH^-) 사이의 정전기적 인력에 기인한 것으로 판단되었다. DY 3의 흡착평형자료로부터 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(R_L) 값으로부터 활성탄이 DY 3을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 또한, Temkin 식의 흡착열 관련 상수의 값이 20 J mol^-1을 넘지 않아 물리 흡착 공정임을 알 수 있었다. 동력학 실험은 농도별 실험과 온도별 실험 모두 유사 이차 속도식이 오차율 10.72% 이내였다. Weber와 Morris의 입자내 확산 모델의 플로트는 두 단계의 직선으로 나타났다. Stage 2(입자내 확산)의 기울기가 stage 1(경계층 확산)의 기울기보다 작게 나타나 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. 활성탄에 의한 DY 3 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 값을 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. 활성탄에 대한 DY 3의 흡착반응의 엔탈피 변화는 0.65 kJ mol^-1 로 흡열반응이었으며, 엔트로피 변화는 2.14 J mol^-1 K^-1로 양의 값(positive value)을 나타냈다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권6호
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• pp.535-539
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• 2002

이 연구는 저온균일침전법으로 제조한 루타일 상의 TiO$_2$ 나노분말을 이용하여 AgNO$_3$ 수용액 중에서 광반응 조건에 따른 Ag 이온의 광흡차 특성을 고찰하였다. 자연광을 조사하였을 경우 흡척되는 Ag의 양이 9.32ppm이며 Ag 이온의 환원 속도는 느리지만 루타일 TiO$_2$ 나노분말이 자연광에서도 광촉매 반응을 일으킨다는 것을 확인하였다. 암반응 하에서도 TiO$_2$ 나노분말 자체의 밤송이 형태 때문에 Ag흡착 반응이 진행되었으며, UV를 적용할 때에는 120분 이내에 Ag 이온이 전부 흡착되었다. 광촉매 반응이 더 중요시 됨을 알수 있었다. 흡착 반응속도상수와 흡착 평형속도상수를 계산한 결과, 각각 0.0004g/min와 1494.20(120 $m^2$/g)를 나타내었다.

• 공업화학
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• 제28권6호
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• pp.663-669
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• 2017

활성화제로 KOH, NaOH 및 $ZnCl_2$를 사용하여 폐감귤박으로부터 활성탄을 제조하였다. 최적조건(활성화제의 침적비율 300%, 활성화 온도 : KOH의 경우 $900^{\circ}C$, NaOH의 경우 $700^{\circ}C$, $ZnCl_2$의 경우 $600^{\circ}C$, 활성화 시간 1.5 h)에서 제조한 활성탄을 각각 ACK, ACN 및 ACZ로 명명하였다. 이들 활성탄을 사용하여 회분식 반응기에서 아세톤, 벤젠 및 메틸메르캅탄(MM) 등의 3가지 대상가스에 대한 흡착 특성을 검토하였다. 이들 활성탄에 의한 3가지 대상 가스의 흡착은 Langmuir 모델식보다는 Freundlich 모델식에 더 부합되는 것으로 나타났다. 그리고 흡착 속도실험결과는 유사 1차 속도식보다는 유사 2차 속도식에 잘 부합하였으며, 입자 내 확산 모델 결과는 흡착 과정에서 외부물질전달과 입자확산이 동시에 일어나는 것을 시사해 주었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권6호
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• pp.874-880
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• 2017

본 연구에서는 시판중인 흡착제 및 단열재 정보를 활용하여 탈황반응 및 재생공정을 모사함으로써 100 kW급 연료전지용 디젤 탈황반응기에 적용이 가능한 반응기 디자인 및 공정 조건을 도출하였다. 흡착제의 실험결과를 흡착속도론에 적용하여 흡착제 포화도에 따른 흡착속도를 도출하였으며 수치해석을 통해 검증하였다. 반응기 크기에 따른 탈황성능변화 예측을 통해 100 kW급 연료전지용 반응기 크기를 결정하였다. 결정된 최적 반응기 크기를 이용해 반응기에서 단위 시간 당 처리할 수 있는 디젤의 양을 최대로 할 수 있는 유량을 분석하여 목표 농도에 따른 최적 운전 조건을 도출하였다. 또한 재생공정에 대한 분석을 수행하여 크기가 증가한 반응기의 경우에도 재생공정에 문제가 없음을 확인하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과들은 향후 공정 시뮬레이션 프로그램에 적용하여 최종 공정설계 및 경제성 평가를 진행할 예정이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권1호
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• pp.127-134
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• 2020

상용흡착제 실로퓨트에 의한 Taxus chinensis 유래 주요 타르 성분인 아세나프텐의 흡착 특성을 조사하였다. 초기 아세나프텐 농도, 흡착 온도 및 시간에 따른 흡착 데이터를 Langmuir, Freundlich, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 등온흡착식에 적용한 결과, Langmuir 등온흡착식이 가장 적합하였다. 동역학적 흡착 데이터는 유사 이차 속도식에 가장 잘 따름을 알 수 있었다. 열역학적 파라미터로부터 흡착 공정이 적합하며 비자발적 발열이었다. 등량흡착열은 흡착량에 의존하지 않아 실로퓨트의 표면에너지가 균일함을 알 수 있었다.

• 유기물자원화
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• 제26권2호
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• pp.33-41
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• 2018

매년 가로수로부터 많은 양의 낙엽이 발생하고 이는 적절하게 수거하여 처리해야 한다. 왕벚나무는 우리나라에서 일반적인 가로수이다. 왕벚나무 잎(CL)과 그것으로부터 제조된 바이오차(CB)의 Pb(II) 흡착특성에 관한 회분식 실험을 수행하였다. 바이오차는 $800^{\circ}C$에서 90분간 탄화시켜 제조하였다. 흡착특성을 규명하기 위해 동력학적 및 등온 흡착실험을 수행하였다. 탄화과정은 바이오차의 탄소함량과 pH 값을 증가시키고 수소와 산소함량을 감소시켰다. 또한, 잘 발달된 공극 구조가 바이오차의 표면에 관찰되었다. CL과 CB에 의한 Pb(II) 흡착은 2차 속도모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착반응의 속도가 물리적 흡착보다는 화학적 흡착에 의해 결정됨을 알 수 있었다. CB는 CL에 비해 더 빠른 흡착반응과 높은 흡착용량을 가지는 것으로 나타났다. Pb(II)의 등온흡착 특성은 Langmuir 모델에 의해 보다 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타났다. Langmuir 상수, $Q^0$에 의해 설명되는 최대흡착용량은 CL이 37.31 mg/g, CB가 94.34 mg/g으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.1-9
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• 2012

본 연구에서는 PRE의 반응물질로 음식물 쓰레기 처리과정에서 발생하는 음식물 쓰레기 탄화재(CFW, Carbonized Foods Waste)를 적용하고자 회분석 흡착실험(Batch test)을 실시하였다. 중금속 구리와 아연에 대한 흡착특성 분석을 위해 CFW를 이용한 개별 및 경쟁흡착 특성을 확인하고자 하였다. 개별흡착 실험에서는 Langmuir와 Freundlich 모델에 적용하여 흡착평형을 예측한 결과 Langmuir의 모델에 더 일치하였고 최대흡착량은 구리가 더 많았다. 유사일치반응과 유사이차반응모델을 이용한 흡착물질의 흡착속도를 비교한 결과 아연의 반응속도가 구리보다 빨랐다. CFW를 이용한 중금속 제거는 구리보다 아연이 먼저 제거가 될 것으로 판단된다. 한편 구리와 아연과의 경쟁흡착 비율이 유사하면 아연의 흡착량이 떨어지는 특성을 보였다. 구리용액에 이연을 혼합한 경우, CFW에 구리의 흡착은 86%이고, 아연용액에 구리를 혼합한 경우에는 이연의 흡착이 19%로 나타났다. 따라서, 복합 중금속으로 오염된 지반의 효율적인 오염제거를 위해서는 각 중금속의 정화특성이 고려되어야 할 것으로 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권1호
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• pp.7-12
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• 2014

망간산화물이 코팅된 활성탄(MOAC)에 의한 Pb와 Cu 흡착의 동역학적 특성과 등온흡착 특성을 규명하기 위해 회분식 실험을 수행하였다. MOAC는 화학적 침전법(CP), 수열법(HT)과 초임계법(SC)으로 제조하였으며 제조방법별 중금속 흡착특성을 비교하였다. 실험된 흡착소재에 의한 Pb와 Cu의 흡착은 2차 반응속도 모델과 Langmuir 모델에 의해 적절하게 설명될 수 있는 것으로 나타나 흡착소재의 단분자층에서 이루어지는 균일한 흡착임을 알 수 있었다. Pb와 Cu 흡착용량은 활성탄(AC)에 망간산화물을 코팅시킴으로써 크게 증가하는 것으로 나타났으며 MOAC의 제조방법에 의해 영향을 받는 것으로 나타났다. CP, HT, SC의 순으로 활성탄 표면에 코팅된 망간산화물의 양과 균일성이 증가하며 그로인해 흡착용량이 증가하는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 MOAC가 중금속으로 오염된 환경을 정화시키기 위해 적절하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 청정기술
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• 제26권2호
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• pp.122-130
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• 2020

입상 활성탄에 대한 reactive blue 4 (RB 4) 의 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 활성탄의 양, pH, 초기농도, 접촉시간, 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 RB 4 염료의 흡착은 pH 7을 기점으로 양쪽으로 흡착 백분율이 증가하는 concave 모양을 나타내었다. 등온흡착자료는 Langmuir, Freundlich, Temkin 등온흡착식에 적용하였다. Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞았다. 계산된 Freundlich 분리계수(1/n = 0.125 ~ 0.232)과 Langmuir 분리계수(R_L = 1.53 ~ 1.59) 으로부터 활성탄이 RB 4를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin의 흡착열관련상수(B_T = 17.611 ~ 29.010 J mol^-1)는 이 공정이 물리흡착임을 나타냈다. 동력학적 실험으로부터 흡착공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 맞았다. 입자 내 확산식에 대한 결과는 표면확산을 나타내는 두 번째 직선의 기울기보다 입자내 세공확산을 나타내는 첫 번째 직선의 기울기가 작게 나타나서 입자내 세공확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. Gibbs 자유에너지 변화(ΔG = -3.262 ~ -7.581 kJ mol^-1)와 엔탈피 변화(ΔH = 61.08 kJ mol^-1)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타내었다.