• 공업화학
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• 제33권6호
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• pp.636-645
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• 2022

이 연구에서는 은행껍질기반 활성탄으로 음이온성 염료인 메틸오렌지(MO)의 흡착 특성을 조사하였다. 이를 위해 은행껍질과 대표적인 화학활성화제인 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 기공 특성을 지닌 다공성 활성탄(GS-1, GS-2, GS-4)을 제조하였다. 제조한 활성탄의 구조적 특성값과 KOH 혼합비율과의 상관관계는 질소 흡/탈착등온선으로 조사하였다. 활성탄에 대한 MO 흡착 평형 실험은 서로 다른 pH (pH 3~11) 및 온도(298~318 K) 조건에서 실시하였으며 그 결과를 Langmuir, Freundlich, Sips 및 온도 의존 Sips식으로 살펴보았다. 그리고 Langmuir 무차원 분리계수값으로 제조한 활성탄의 MO 흡착처리공정의 타당성을 조사하였다. 흡착에너지분포함수(AED)로 비교 분석한 활성탄에 대한 MO의 불균일 흡착 특성은 온도와 활성탄의 구조적 특성과 밀접한 관련이 있었다. 서로 다른 온도에서 수행한 회분식 흡착 속도 실험 결과는 외부물질전달, 입자 내 확산 및 활성사이트의 흡착을 고려한 균일표면확산모델(HSDM)로 만족스럽게 설명할 수 있었다. 또한 표면확산계수값을 Arrhenius 플롯으로 나타내어 구한 활성화에너지와 흡착에너지분포 함수값과의 상관관계를 살펴보았다. 그리고 Biot 수를 이용하여 제조한 활성탄에 대한 MO의 흡착 공정 메커니즘을 평가하였다.

• 한국광물학회지
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• 제29권4호
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• pp.229-238
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• 2016

본 연구는 원자력 중대 사고 시, 환경에 유출된 방사성 세슘의 확산을 억제하기 위해 충북 영동지역 일라이트의 활용 가능성을 평가하였다. 영동 일라이트는 운모질 편암의 열수변질 작용에 의해 형성되었으며, 주요 구성 광물은 석영, 장석, 일라이트이다. 저농도 세슘 용액을 사용한 회분식 흡착 실험 결과, 영동 일라이트의 흡착 분배 계수($K_d$)는 약 $4,200L\;kg^{-1}$으로 다른 점토 광물에 비해 비교적 높은 값을 가지며, 이는 일라이트에 존재하는 풍화된 모서리면(FES)의 영향으로 판단된다. 영동 일라이트와 세슘의 흡착등온선은 비선형 흡착 특성을 나타내며 단일 표면 한계 흡착 능력이 $250,000{\mu}g\;kg^{-1}$으로 우수한 흡착능을 보여주어 방사성 세슘 흡착제로서의 사용 가능성을 입증하였다. 이러한 결과는 추후 방사능 누출 사고 등의 긴급 상황 발생 시, 영동 지역 일라이트를 오염 확산 방지 및 정화작업에 사용하기 위한 평가 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제51권6호
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• pp.531-542
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• 2018

대나무 활성탄을 흡착제로 사용하여 우라늄으로 오염된 지하수를 정화하는 흡착 배치실험을 수행하였다. 국내에서 판매되는 두 종류의 대나무 활성탄을 사용하여 다양한 우라늄 농도를 가지는 인공오염수를 대상으로 활성탄 투입량에 따른 제거효율 변화를 측정하였다. 인공오염수의 다양한 pH, 온도, 흡착 시간 조건에서 흡착실험을 반복하여, 최적의 제거효율을 나타내는 대나무 활성탄의 적용 조건을 결정하였다. 실험 결과, 인공오염수에 대한 대나무 활성탄의 우라늄 제거효율은 70 ~ 97 %를 나타내었으며, 우라늄 농도가 0.14 mg/L인 실제 우라늄 오염지하수에 대한 제거효율도 84 %로 매우 높았다. 오염수의 온도의 경우 $10{\sim}20^{\circ}C$ 범위, pH는 5 ~ 9 범위에서 우라늄 제거효율 변화가 크지 않아, 현장에서 별도의 추가 처리 없이 오염지하수에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다. 흡착실험 결과로부터 대표적인 흡착등온선을 도시한 결과, 우라늄에 대하여 대나무 활성탄은 Langmuir 흡착특성을 나타내었으며, A type과 C type 대나무 활성탄의 최대흡착농도($q_m:mg/g$)값은 각각 200.0 mg/g와 16.9 mg/g으로 높게 나타났다. 오염수 100 mL에 대나무 활성탄 2 g(2 wt%)을 첨가한 경우, 초기 우라늄 농도가 0.04 ~ 10.8 mg/L 범위에서 분리상수 값(separation factor: $R_L$)과 표면흡착률 값(surface coverage: ${\theta}$)이 1 이하로 낮게 유지되어, 다양한 우라늄 농도 범위를 가지는 오염지하수에 대하여 적은 양의 대나무 활성탄으로 효과적으로 정화할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 공업화학
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• 제18권1호
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• pp.94-97
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• 2007

대기압 조건에서 고정층 상압 유통식 반응기를 사용하여 Pd(5)/SPK 촉매상에서 산소의 몰 비 변화에 따른 메탄의 열분해 반응으로부터 탄소 나노튜브 및 탄소 나노선을 제조하였으며, SEM과 TEM을 이용하여 분석하였다. $CH_4/O_2$의 몰 비가 1인 경우, 촉매층 지지대 표면상에 탄소가 거의 침적되지 않았으나, $CH_4/O_2$의 몰 비가 2인 경우에는 촉매층 지지대 표면상에 반응기를 봉쇄할 정도로 다량의 탄소가 침적되었다. 침적된 탄소를 SEM과 TEM을 통하여 분석한 결과 많은 수의 단일 벽 탄소 나노튜브와 탄소 나노선들이 만들어졌음을 확인할 수 있었다. 촉매 표면상에 침적된 탄소 나노튜브의 생성 메카니즘은 첨단성장방식이었고, 촉매 지지대 표면상에 만들어진 탄소 나노튜브 및 나노선들의 생성은 일정한 탄소 성장속도 벡터와 탄소 나노선의 링구조의 핵형성이 중요한 역할을 하였다. SPK 촉매 담체는 열 안정성이 우수하였으며, $N_2$ 흡착등온선은 중기공 세공이 잘 발달된 IV형이었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권5호
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• pp.157-164
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• 2021

최근 미세먼지와 관련된 환경문제를 개선하기 위해 유해물질을 제거할 수 있는 광촉매와 흡착제에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 전체 공극량이 일반 건설재료에 비해 상당히 큰 폼 콘크리트에 다량의 마이크로 공극를 갖는 야자계 활성탄소를 이용해서 다공성 폼 복합체를 제작하였다. 미세먼지 흡착 가능성을 평가하기 위해 제작된 폼 복합체에 대해 공극 구조를 분석하였다. 폼 복합체의 공극구조 분석은 측정된 질소 흡착등온선으로부터 BET와 Harkins-jura이론을 적용하였다. 분석결과 활성탄소를 혼입한 폼 복합체의 비표면적과 마이크로 공극 부피가 Plain보다 크게 증가하였다. 활성탄소 혼입율이 증가할수록 폼 복합체의 비표면적과 마이크로 공극 부피가 증가하는 경향을 나타냈다. 이는 폼 복합체가 가스상의 미세먼지 전구물질 NO_X에 대한 흡착성능이 높을 것으로 보인다.

• 광물과 암석
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• 제36권2호
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• pp.117-124
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• 2023

국내 포항 소재 R사의 구룡포산 천연 제올라이트의 물리·화학적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차·열 중량 분석, 양이온 교환능 분석 및 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 흡착 실험을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과 모데나이트, 휼란다이트, 클라이놉티로라이트 및 일라이트와 같은 광물이 함유되어 있으며, X-선 형광 분석 결과 SiO₂, Al₂O₃, CaO, K₂O, MgO, Fe₂O₃ 및 Na₂O 원소가 함유되어 있었다. 양이온 교환능은 148.6 meq/100 g이었으며 열시차 및 열중량 분석 결과 600 ℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 시간에 따른 흡착 평형 실험 결과 세슘(Cs)의 경우 30분이내 스트론튬(Sr)의 경우 8시간이내에 평형에 도달하였으며 세슘(Cs) 및 스트론튬(Sr)의 흡착률은 각각 80% 및 18%를 보이고 있었다. 단일 성분 등온 흡착 실험 결과 Langmuir model에 부합하였으며 세슘(Cs) 최대 흡착량은 131.5 mg/g으로 높게 나타났으며 반면 스트론튬(Sr) 최대 흡착량은 29.5 mg/g로 낮은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에 사용된 천연 제올라이트의 경우 클라이놉티로라이트, 휼란다이트 및 모데나이트와 같은 8-ring을 포함하는 광물의 함량이 높아 세슘(Cs)에 대한 높은 선택성을 보여주고 있다.

• 청정기술
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• 제30권2호
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• pp.123-133
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• 2024

대기 중에 존재하는 저농도 CH₄을 제거를 위한 흡착제 개발을 위해서 Zeolite Template Carbon (ZTC)을 합성하였다. 탄소 전구체가 ZTC 합성에 미치는 영향을 알아보기 위해서, CH₄와 C₂H₂를 탄소 전구체로 사용하여 ZTC를 합성하였으며, 또한 이온 교환에 사용된 금속의 영향을 알아보기 위해서 CaCl₂와 LiCl을 사용하여 이온교환한 Y Zeolite을 Template로 사용하여 ZTC를 합성하였다. 탄소 전구체 간의 비교에서는 C₂H₂가 CH₄ 보다 더 높은 탄소 수율을 보였으며, 또한 미세기공이 발달한 ZTC를 합성하였다. 이는 C₂H₂의 분자 동역학적 크기(Kinetic Diameter) (3.3 Å)가 CH₄의 분자 동역학적 크기(Kinetic Diameter) (3.8 Å)보다 더 작기 때문에, 제올라이트 템플릿의 미세 기공 내부의 깊숙한 곳에서부터 탄소 침착을 가능하였기 때문인 것으로 판단된다. 이온 교환에 사용된 금속 전구체 간의 비교에서는 CaCl₂ 기반의 ZTC가 LiCl을 기반의 ZTC보다 미세 기공이 발달한 것을 확인하였는데, 이온 교환된 Ca가 탄소 전구체에 의한 Pore Blocking을 억제해서 기공 내부로 탄소 전구체가 들어 갈 수 있게 한 덕분으로 판단된다. 합성된 ZTC를 이용하여, 298 K에서의 N₂와 CH₄의 흡착 등온선을 측정하였는데, 전체적으로 CH₄의 흡착량이 N₂보다는 높다는 것을 확인하였다. 또한 CaY 기반으로 C₂H₂를 이용하여 합성한 ZTC 샘플이 N₂와 CH₄ 흡착량이 가장 높았지만, 흡착 공정 설계의 중요한 인자인 CH₄와 N₂의 흡착 비율 기준으론 CH₄으로 합성한 샘플이 가장 높게 나왔다. 이는 N₂ 흡착과 관련 깊은 초미세기공이 덜 발달하여, N₂의 흡착량을 줄임으로서 오히려 CH₄/N₂ 분리도를 높게 해 주었기 때문으로 판단된다.

• 한국환경과학회지
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• 제5권2호
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• pp.243-252
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• 1996

미국 New Jersey주에서 채취한 4종류의 토양사료를 이용하여 토양에서 카드뮴 흡착과 치환성양이온의 탈착에 미치는 pH와 유기뮬함령의 영향을 조사하였다. 카드뮴용액으로는 $1\times10^{-5}$M,$1\times10^{-4}$M, $2\times10^{-4}$M, $3\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용하였고, 흡착평형시의 토양용액의 pH는 4.0,5.5, 7.0, 8.5로 맞추었다. 카드뮴흡착등온선의 기울기는 토양용액의 pH가 증가하였으며, partition coefficient($K_4$)도 용액의 pH가 증가할수록 크게 증가하였다. 또한 Langmuir흡착방정식에 의하여 구한 카드뮴대흡착량도 용액의 pH가 높은 경구가 낮은 경우보다 훨씬 많았다. $1\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용한 실험에서 유기물함량과 partition coefficient사이의 correltion coefficient($r^2$)는 용액의 pH가 4.0인 경우의 0.3027에서 pH가 8.5인 경우의 0.9964로 증가하였으며, $2\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용한 실험에서는 pH가 4.0인 경우의 0.2093에서 pH가 8.5인 경우의 0.9657로 증가하였다. 칼슘과 마그네슘의 탈착량은 토양용액의 pH가 증가할수롱, 흡착된 카드뮴의 양이 증가할수록 감소하였다.

• 청정기술
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• 제24권1호
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• pp.55-62
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• 2018

$90^{\circ}C$ 이하의 저온열원 구동 수분 흡착식 냉방 시스템에 사용되는 흡착제는 효과적인 냉열 생산을 위해서 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3에서 높은 수분 흡-탈착량 차를 보이는 것이 좋다. 메조다공성 실리카(MCM-41)와 다공성 유기-금속 구조체(MIL-101) 의 경우 최대 수분 흡착량은 많지만 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3 구간에서 각각 $0.027{g_{water}\;g_{ads}}^{-1}$, $0.074{g_{water}\;g_{ads}}^{-1}$의 낮은 수분 흡-탈착량 차를 갖는다. 이 연구에서는 메조다공성 실리카와 다공성 유기-금속 구조체의 표면 성질을 조절하여 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡-탈착량 차를 증가시켰다. 주로 수분 흡착이 상대습도($P/P_0$) 0.5 ~ 0.7에서 일어나는 메조 다공성 실리카의 경우 알루미늄을 관능화 시킨 후에 염기도가 다른 여러 양이온($Na^+$, ${NH_4}^+$, $(C_2H_5)_4N^+$)들로 교환하거나 염($CaCl_2$)을 20 wt% 함침하여 각각의 흡착제들에 대해 $35^{\circ}C$에서 수분 흡착 등온선을 측정하였다. 양이온 교환 후 수분 흡착이 주로 일어나는 구간이 상대습도($P/P_0$) 0.5 부근으로 이동하였으나 여전히 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3에서 낮은 수분 흡-탈착량 차를 보였다. 하지만 흡습성을 갖는 염($CaCl_2$)을 20 wt% 함침한 메조다공성 실리카는 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡-탈착량 차가 $0.027{g_{water}\;g_{ads}}^{-1}$에서 $0.152{g_{water}\;g_{ads}}^{-1}$으로 증가하였다. 수분 흡착이 상대습도($P/P_0$) 0.3 ~ 0.5에서 주로 일어나는 다공성 유기-금속 구조체에도 염($CaCl_2$)을 20 wt% 함침하였더니 상대습도($P/P_0$) 0.1 ~ 0.3에서 수분 흡-탈착량 차가 $0.330{g_{water}\;g_{ads}}^{-1}$까지 증가하였다.

• 한국환경농학회지
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• 제7권2호
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• pp.96-101
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• 1988

Ionic strength 및 공존(共存) 음(陰)Ion($Cl^-$, $SO^{2-}\;_4$, $ClO^-\;_4$)이 Zeolite에 의(依)한 중금속(重金屬)의 흡착(吸着)에 미치는 영향(影響)을 조사(調査)한 결과(結果)는 다음과 같다. Ionic strength별(別) Zeolite에 의(依)한 Cd, Cu 및 Zn의 흡착등온선(吸着等溫線)은 Freundlich 식(式)에 잘 부합(符合)되었다. Ionic strength가 증가(增加)할수록 중금속(重金屬)의 흡착량(吸着量)은 3종(種)의 서로 다른 음(陰)Ion이 공존(共存)하여도 모두 감소(減少)하는 경향(傾向)이었다. Background salt의 음(陰)Ion 종류별(種類別) 중금속(重金屬) 흡착량(吸着量)은 $ClO^-\;_4>SO^{2-}\;_4>Cl^-$의 순(順)이었으며 흡착평형용액내(吸着平衡溶液內)에서 음(陰)Ion은 Ligand로 작용(作用)하여 중금속(重金屬) Ion들과 Complex를 형성(形成)하는 능력(能力)에 차이(差異)가 있음이 인정(認定)되었다.