• Title/Summary/Keyword: 흡착에너지

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$Cs^+$이온 반응성 산란에 의한 Si(111)-7$\times$7 표면에서의 산소 흡착 연구

  • Kim, Gi-Yeo;Kang, Heon
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2000.02a
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    • pp.153-153
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    • 2000
  • Si 산화는 반도체 공정상 필요한 과정으로 산업적으로나 학문적으로 중요하고 많이 연구되었다. 이중에서 Si(1110-7x7표면에서 초기 흡착된 산소는 준안정적 상태로 존재하며 표면온도, 산소의 노출량 그리고 진공도에 따라 그 수명이 제한된다. 이러한 준안정적 상태의 산소의 화학적 성질은 여러 표면분석장비가 동원되어 연구되었으나 아직까지 논쟁이 되고 있다. 이 경우 산소가 어떤 상태로 존재하는가는 표면화학종을 검출함으로서 해결될 수 있다. 저에너지 Cs+ 이온 반응성 산란은 이러한 요구를 충족시킬수 있는 가장 적합한 실험 방법중의 하나이다. 저에너지 Cs+ 이온 산란의 특징 중의 하나는 입사된 Cs+ 이온이 표면에 흡착된 화학종과 충돌후 탈착되면서 반응을 하여 송이 이온을 형성한다는 것이다. 이 송이 이온을 관측함으로서 표면에 존재하는 화학종을 알아 낼 수 있다. 이에 산소가 흡착된 Si(111)-7x7 표면에서의 산소의 준안정적 상태가 저에너지 Cs+ 이온 산란 실험을 통하여 연구되었다. 실험은 0.2-2L(1Langmuir = 10-6 Torr x 1 sec) 산소 노출량과 -15$0^{\circ}C$ - $25^{\circ}C$의 표면온도 그리고 5eV - 20eV의 Cs+ 이온 충돌에너지에서 CsSiO+ 이온이 유일한 생산물로서 검출되었다. CsSiO+ 이온은 입사된 Cs+ 이온과 표면에 존재하는 SiO 분자가 충돌 후 반응하여 탈착된 것으로 생각된다. 이것은 낮은 산소 노출량 즉, 초기 산화 단계에서 SiO가 표면에 존재한다는 것을 의미한다. 즉, 산소 분자는 산화단계의 초기에 해리되어 표면에 흡착되고 선구물질인 SiO를 형성함을 제시한다. 최근의 이론적 계산인 density functional calculation에서도 산소분자가 Si(111)-7$\times$7 표면의 준안정적 산화상태의 선구물질일 가능성을 배제한다. 이는 본 저에너지 Cs+ 이온 반응성 산란실험을 뒷받침하는 계산 결과이다. 높은 Cs+ 이온 충돌에너지에서 CsSi+, Si+, SiO+, Si2+, Si2O+ 등이 추가로 검출되었다. 이는 CsSi 이온을 제외하고 수 keV의 충돌에너지를 사용하는 이차 이온 질량 분석법과 비슷한 결과이다.

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Isotherms, Kinetics and Thermodynamic Parameters Studies of New Fuchsin Dye Adsorption on Granular Activated Carbon (입상 활성탄에 대한 New Fuchsin 염료흡착의 등온선, 동력학 및 열역학 파라미터에 관한 연구)

  • Lee, Jong-Jib
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.25 no.6
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    • pp.632-638
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    • 2014
  • Batch adsorption studies including equilibrium, kinetics and thermodynamic parameters for the adsorption of new fuchsin dye using granular activated carbon were investigated with varying the operating variables such as initial concentration, contact time and temperature. Equilibrium adsorption data were fitted into Langmuir, Freundlich, Dubinin-Radushkevich and Temkin isotherms. Adsorption equilibrium was mostly well described by Langmuir Isotherm. From the estimated separation factor of Langmuir ($R_L$ = 0.023), and Freundlich (1/n = 0.198), this process could be employed as an effective treatment for the adsorption of new fuchsin dye. Also based on the adsorption energy (E = 0.002 kJ/mol) from Dubinin-Radushkevich isotherm and the adsorption heat constant (B = 1.920 J/mol) from Temkin isotherm, this adsorption is physical adsorption. From kinetic experiments, the adsorption reaction processes were confirmed following the pseudo second order model with good correlation. The intraparticle diffusion was a rate controlling step. Thermodynamic parameters including changes of free energy, enthalpy, and entropy were also calculated to predict the nature of adsorption. The change of enthalpy (92.49 kJ/mol) and activation energy (11.79 kJ/mol) indicated the endothermic nature of adsorption processes. The change of entropy (313.7 J/mol K) showed an increasing disorder in the adsorption process. The change of free energy found that the spontaneity of process increased with increasing the adsorption temperature.

Adsorption of Aromatic Compounds on a QCM System Coated with Polymer Films (고분자 필름이 코팅된 QCM 시스템에 의한 방향족 화합물의 흡착)

  • Hwang, Min-Jin;Shim, Wang-Geun;Moon, Hee
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.51 no.2
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    • pp.233-239
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    • 2013
  • A quartz crystal microbalance (QCM) system coated with poly (isobutylene), polystyrene, and poly (methyl methacrylate) has been prepared to measure the adsorption amounts of benzene, toluene, and p-xylene at very low pressures. The resonant frequency shift of the QCM system is proportional to the increase in pressure in all experiments. The Henry's constants for all adsorbates on the polymer films are obtained from experimental data and compared with the minimum adsorption potential energies between adsorbates and the polymer films. In general, there is an explicit correlation between adsorption amount and the minimum adsorption potential energy.

Characteristics of Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic for Adsorption of Acid Blue 40 by Activated Carbon (활성탄에 의한 Acid Blue 40 흡착에 있어서 평형, 동력학 및 열역학적 특성)

  • Lee, Jong Jib
    • Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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    • v.19 no.12
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    • pp.592-599
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    • 2018
  • The kinetics and thermodynamics of the adsorption of acid blue 40 from an aqueous solution by activated carbon were examined as a function of the activated carbon dose, pH, temperature, contact time, and initial concentration. The adsorption efficiency in a bathtub was increased at pH 3 and pH 11 due to the presence of sufonate ions ($SO_3{^-}$) and amine ions ($NH_2{^+}$). The equilibrium adsorption data were fitted to the Langmuir, Freundlich and Temkin isotherms. The results indicated that the Langmuir model provides the best correlation of the experimental data. The separation factor of the Langmuir and Freundlich model showed that the adsorption treatment of acid blue 40 by activated carbon could be an effective adsorption process. The adsorption energy determined by the Temkin equation showed that the adsorption step is a physical adsorption process. Kinetics analysis of the adsorption process of acid blue 40 on activated carbon showed that a pseudo second order kinetic model is more consistent than a pseudo second order kinetic model. The estimated activation energy was 42.308 kJ/mol. The enthalpy change (80.088 J/mol) indicated an endothermic process. The free energy change (-0.0553 ~ -5.5855 kJ/mol) showed that the spontaneity of the process increased with increasing adsorption temperature.

Cu/ZnO sorbents for the hydrogen station (수소스테이션을 위한 Cu/ZnO 계 탈황제)

  • Jun, ki-Won;Bae, Jong-Wook;Kang, Suk-Hwan;Yoon, Young-Seek;Kim, Myung-Jun
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2006.11a
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    • pp.344-347
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    • 2006
  • 탄화수소 연료(LNG, LPG)를 개질하여 수소를 제조하는 연료 처리 공정 중, 탈황 기술은 촉매의 활성저하 및 전극의 피독을 방지하기 위한 필수 기술이다. 본 연구에서는 도시가스 및 액화석유 가스용 부취제로 사용되는 유기 황화합물(,DMS, THT, TBM)을 제거하기 위한 탈황제로서 Cu/ZnO계 흡착제를 개발하였다. 공침법을 이용하여 흡착제를 제조하여 각 부취제별로 상온 및 고온에서의 흡착탈황 성능을 조사하였으며 또한, 이의 특성분석을 행하였다. $Cu/ZnO/Al_2O_3$ 탈황제는 메탄으로부터 고온에서 TH, DMS, TBM+THT 등의 황화합물들을 매우 효과적으로 제거할 수 있었다. 특히, TBM+THT의 혼합가스에서 TBM에 대해 선택적인 흡착을 보였다. THT 흡착에서 흡착온도가 $300^{\circ}C$ 이상에서는, 흡착과정 동안 황의 상호작용으로 인해 금속황화물이 생성되었다.

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마이크로파 에너지를 이용한 톨루엔 흡착-냉각 응축에 관한 연구

  • Do, Sang-Hyeon;Kim, Seong-Uk;Kim, Yun-Gap;Choe, Seong-U
    • Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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    • 2006.11a
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    • pp.124-126
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    • 2006
  • 마이크로파 에너지의 열원을 이용하여 흡착된 톨루엔을 탈착함으로써 활성탄의 재생에 관한 실험을 실시하였다. 마이크로파를 조사함에 따라 흡착제의 온도가 급격히 상승하여 톨루엔이 탈착할수 있는 온도까지 빠른 시간에 도달하였으며, 이 열에 의하여 톨루엔이 탈착함을 알수 있었다.

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Study on Adsorption Kinetic of Amaranth Dye on Activated Carbon (활성탄에 의한 아마란스 염료의 흡착동력학에 관한 연구)

  • Lee, Jong-Jib
    • Clean Technology
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    • v.17 no.2
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    • pp.97-102
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    • 2011
  • The adsorption characteristics of amatanth dye by granular activated carbon were experimently investigated in the batch adsorption. Kinetic studies of adsorption of amaranth dye were carried out at 298, 308 and 318 K, using aqueous solutions with 100, 200 and 300 mg/L initial concentration of amatanth. It was established that the adsorption equilibrium of amaranth dye on granular activated carbon was successfully fitted by Langmuir isotherm equation at 298 K. The pseudo first order and pseudo second order models were used to evaluate the kinetic data and the pseudo second order kinetic model was the best with good correlation. Values of the rate constant ($k_2$) have been calculated as 0.1076, 0.0531, and 0.0309 g/mg h at 100, 200 and 300 mg/L initial concentration of amatanth, respectively. Thermodynamic parameter such as activation energy, standard enthalpy, standard entropy and standard free energy were evaluated. The estimated values for standard free energy were -5.08 - -8.10 kJ/mol over activated carbon at 200 mg/L, indicated toward a spontaneous process. The positive value for enthalpy, 38.89 kJ/mol indicates that adsorption interaction of amatanth dye on activated carbon is an endothermic process.

Various Metal Oxide Additions Based on TiO2 and Adsorption Characteristics of Hollow Fiber Adsorbent on Arsenic (TiO2 기반의 다양한 금속산화물 첨가와 중공사형 흡착제의 비소 흡착 특성)

  • Eom, Hanki;Jang, Younghee;Kim, Sung Su
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.30 no.3
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    • pp.345-351
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    • 2019
  • In this study, the hollow fibers from $TiO_2$ and various metal oxides additives were fabricated and characterized in order to remove the arsenic substance from a contaminated water. Experimental results showed the best arsenic adsorption performance from pristine $TiO_2$ hollow fibers. When metal oxides were added, the metal oxides reduced the acid sites on the surface of $TiO_2$ and the arsenic adsorption performance decreased. However, the long term arsenic adsorption performance was enhanced and showed better performance than that of using pristine $TiO_2$ hollow fibers when $Al_2O_3$ was added during the hollow fiber fabrication. In addition, the arsenic adsorption performance showed a high dependency on the specific surface area of hollow fibers. It was confirmed that the abundancy of Lewis and Bronsted acid sites provided was favorable for the arsenic adsorption. It was also demonstrated that commercially available $TiO_2$ powders can be an attractive candidate material for manufacturing hollow fibers for a small scale water treatment plant.

Adsorption Behavior of Monosubstituted-Halophenols by Amberlite XAD Resins (Amberlite XAD 수지에 대한 일치환 할로 페놀들의 흡착거동에 관한 연구)

  • Lee, Taek Hyeok;Lee, Dae Un
    • Journal of the Korean Chemical Society
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    • v.34 no.3
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    • pp.267-279
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    • 1990
  • The adsorption mechanisms of phenols on XAD-2 and XAD-7 resins were studied by using the distribution coefficient(log Kd) measured in the optimum adsorption conditions. It was observed that the Langmuir adsorption isotherm, indicating a molecular size-dependent adsorption, was appropriate for characterizing the adsorption behaviors of phenols on XAD-2 and XAD-7 resins. The adsorption energies of phenols on XAD resins were calculated by Lennard-Jones potential equation. In the calculation of the adsorption energy, the molecular radii and dipole moments of the resins and phenols were calculated by their van der Waals volumes and Debye equation, respectively. The stacking factor (F) were determined from the radio of the equilibrium distance to the stacking distance of molecules. In order to explain the adsorption energy calculated from the stacking factor it was compared with the adsorption enthalpy for each of phenols which was experimentally determined by batch adsorption shake method. It was observed that the adsorption enthalpy of phenolate ions on the XAD resins was likely to be more seriously affected by dispersion interaction than by a dipole or a charge interaction.

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Novel Sorption Enhanced Reaction Process for Direct Production of Fuel-Cell Grade $H_2$ from Synthesis Gas (합성가스로부터 연료전지급 수소의 직접 생산을 위한 흡착분리 반응 동시 공정)

  • Lee, Ki-Bong;Jeon, Sang-Goo;Na, Jeong-Geol;Ryu, Ho-Jung
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 2009.06a
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    • pp.745-748
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    • 2009
  • 수소는 지구상에 풍부하게 존재하는 원소로 최근 수소경제시대에 대한 기대와 함께 청정 에너지 carrier로 주목받고 있다. 본 연구에서는 고순도 수소 생산을 위해 water gas shift (WGS) 반응과 $CO_2$의 분리를 하나의 unit operation의 형태로 수행하는 신개념의 thermal swing sorption enhanced reaction (TSSER) 공정의 타당성을 테스트하는데 목적을 두고 있다. Le Chatelier 원리를 기본으로 하는 흡착분리 동시 반응 (sorption enhanced reaction, SER)에서는 수소생산 반응의 열역학적 한계를 극복할 수 있고 정반응의 속도를 증대시킬 수 있다. 본 연구에서는 $K_2CO_3$가 첨가된 hydrotalcite에 대한 고온에서의 $CO_2$ 화학흡착 평형 및 거동 데이터를 실험을 통하여 측정하였다. 또한 WGS 상용촉매와 화학 흡착제를 이용하여 흡착분리 동시 반응을 실험과 수치해석 시뮬레이션으로 수행하였고, 연구결과로부터 연료전지에 사용할 수 있는 고순도의 수소 (~10 ppm CO)를 직접 생산할 수 있으며, 동시에 고압상태의 $CO_2$를 고순도로 포집할 수 있음을 확인할 수 있었다. 고압, 고순도의 $CO_2$ 포집은 이후 $CO_2$ 저장에 용이하게 이용되어 온실가스 저감에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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