• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.351-360
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• 2018

본 연구에서는 NaY 제올라이트 분리막의 프로필렌/프로판 분리 메카니즘을 규명하고자 하였다. 투과온도 증가 시에 프로필렌과 프로판 투과도는 증가하다 최고점을 보이고 감소하였고 약 $50-60^{\circ}C$ 부근에서 최대 선택도를 보였다. 혼합가스 프로판 투과도는 단일가스 투과도 보다 작았고, 프로필렌/프로판 혼합가스 선택도는 단일가스 투과선택도보다 우수하였다. 시간에 따른 혼합가스 투과거동 실험에서, 투과시간이 증가함에 따라서 프로필렌 투과도는 증가하는 반면, 프로판의 투과도는 감소하였고 선택도는 증가하였다. 위의 모든 실험결과는 NaY 제올라이트 분리막을 통한 프로필렌/프로판 분리는 선택적으로 흡착된 프로필렌의 프로판 투과 억제에 의해 일어나며 프로필렌 투과는 표면확산에 의해 지배된다는 것을 나타낸다. 프로필렌/프로판(89 : 11) 혼합가스에 대하여 분리막은 $50^{\circ}C$, 4 bar에서 선택도 12, 프로필렌 투과도 497 GPU를 나타내었다. 따라서 본 연구에서 제조된 NaY 제올라이트 모세관 분리막은 가격이 저렴하고 우수한 분리성능을 보이기 때문에 프로필렌/프로판 분리를 위한 유망한 분리막 소재임을 확인할 수 있었다.

• 한국광물학회지
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• 제6권2호
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• pp.116-121
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• 1993

제올라이트 $Na_{78}Rb_{28}-X$ 단결정을 $Na_{92}-X(Na_{92}Si_{100}Al_{92}O_{384})$을 $350^{\circ}C$에서 0.1Torr의 Rb 증기로 처리하여 만들어서 그 구조를 X-선 단결정법으로 공간군 Fd3로서 결정하였다 (${\alpha}=25.045(4){\AA}$). 구조는 I>$3{\sigma}(I)$인 회절반점 353개를 사용하여 최종오차지수 $R_1=0.082$, $R_2=0.084$까지 정밀화하였다. 단위포당 92개의 $Na^+$ 이온 중 대략 28개의 $Na^+$ 이온이 환원되고, 환원되어 생성된 28개의 Na' 중 약 14개만 제올라이트 골조내에 잔류하고 있다. 소다라이트 동공내에 사면체의 대칭성 ($T_d$)을 가지고 결합각 $109.5^{\circ}$, 결합거리 $2.80(2){\AA}$를 갖는다. $Na_5{^{4+}}$ 클라스트를 이루는 4개의 말단 원자와 골조 산소원자 사이의 결합거리는 $2.80(2){\AA}$이다. 몇몇 이중 6-링의 중심에 $Na_5{^{4+}}$ 클라스트 두 개를 선형으로 연결하여 지그재그형의 덩어리로 만드는 $Na^0$원자가 있다. 소다라이트 동공 중심과 이중 6-링에 있는 $Na^0$원자의 비편재화된 전자가 $Na_5{^{4+}}$ 클라스트를 안정화시키고 있다.

• 한국광물학회지
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• 제16권1호
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• pp.33-47
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• 2003

국내산 벤토나이트의 유변학적 특성과 그 규제 요인을 파악하기 위해서 각종 응용광물학적분석과 체표면적, 입도분포, 팽윤도 및 점성도를 측정하였다. 비교적 저품위(몬모릴로나이트 함량:30∼75 wt%)를 이루는 국내산 Ca-형 벤토나이트들은 2∼4 $\mu\textrm{m}$의 입도를 갖고 대부분 반자형의 엽상 결정체를 이룬다. 현탁액 상에서 벤토나이트 광물성분들의 입도 분포는 대체로 10∼100 $\mu\textrm{m}$ 범위에서 높은 빈도를 보이고 전체적으로는 다소 복잡한 이중적인 분포양상을 나타낸다. 이 같은 양상은 제올라이트질 벤토나이트에서 보다 심하게 나타난다. 이 벤토나이트들의 EGME 체표면적은 $269∼735\m^2$/g의 값의 범위를 갖는 것으로 측정되었다 이 체표면적 값은 몬모릴로나이트의 함량, 수분함량 및 CEC 수치와 대체로 정비례하는 관계를 나타낸다. 제올라이트질 벤토나이트가 제올라이트를 함유하지 않는 것보다 전반적으로 약간 높은 체표면적 갈을 갖는다. 국내산 벤토나이트들은 전반적으로 낮은 팽윤도와 점성도를 나타낸다. 2∼5 wt%의 $Na_2$$CO_3$첨가에 의해서 유발된 국내산 벤토나이트들의 팽윤도 향상 최대치는 몬모릴로나이트의 함량과 불순물, 특히 제올라이트의 함유정도에 따라 250∼500%수준인 것으로 측정되었다. Na치환능력이 강한 제올라이트를 함유하는 벤토나이트의 팽윤도 향상에는 좀더 많은 양의 $Na_2$$CO_3$가 소요된다 점성도에 있어서는 장석의 함량이 높고 상대적으로 낮은 입도와 결정도를 갖는 벤토나이트들이 비교적 높은 수치를 보이는 경향이 있다. 또한 현탁액의 pH가 상대적으로 높은 수치를 보이는 시료들이 대체로 점성도가 높은 것으로 나타난다. 그렇지만 벤토나이트의 주요한 유변학적 특성들인 팽윤도와 점성도는 몬모릴로나이트의 함량이나 평균 분산입도와는 뚜렷한 일률적인 상관관계를 보이지 않는 것으로 나타난다. 이에 비해서 팽윤도는 벤토나이트의 광물조성, 표면전하 특성, 입도 및 형상 등의 물리화학적 성향을 포괄하는 체표면적 수치와 대략적으로 반비례적인 관계를 보인다 따라서 벤토나이트 현탁액에서의 유변학적 특성은 몬모릴로나이트의 표면전하 특성, 형태, 입도 및 조직 등의 차이에 의해서 달라지는 점토 입자들의 응집특성 및 취합결정체의 형상에 주로 규제되고, 제올라이트와 같은 미세한 불순 광물성분들의 영향도 부수적으로 관여되는 복합적인 성향인 것으로 해석된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.382-386
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• 2006

볏짚은 국내에서 유용한 재생 가능한 바이오매스이다. 유동층과 char 분리 장치가 구비된 벤치 규모 급속 열분해 장치와 제올라이트 촉매를 이용하여 볏짚으로부터 바이오 오일의 생산에 대한 실험을 수행하였다. 본 연구는 제올라이트 촉매의 첨가에 따른 볏짚의 열분해 생성물의 분포와 바이오 오일의 화학적 구성을 알아보기 위한 것이다. 볏짚의 촉매 열분해 결과 무촉매 열분해에 비해 기체, char 성분은 증가하고 액체 성분은 감소하였다. 또한, 오일 중 수분이 탈산소의 영향으로 증대된 결과를 가져왔다. 촉매 열분해의 경우 오일 성분 중의 aromatics 성분이 증대되었고 발열량이 증가하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제34권4호
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• pp.239-246
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• 2012

천연제올라이트와 제강전로슬래그를 혼합 소성한 펠렛형 세라믹 소재(ZS 세라믹)를 이용하여 산성폐수 내 중금속의 제거특성 및 제거기작을 연구하고자 하였다. 세라믹 소재의 최적의 소성온도는 $600{\sim}800^{\circ}C$로 파악되었으며 소성시간에 따른 중금속 제거효율의 변화는 거의 나타나지 않았다. ZS 세라믹의 최적의 투여농도는 2~5%임을 알 수 있었고 최대의 중금속 제거능은 중금속별로 Al 84.7 mg/g, Cd 37.3 mg/g, Cr 81.7 mg/g, Cu 55.6 mg/g, Fe 57.2 mg/g, Mn 32.1 mg/g, Ni 38.0 mg/g, Pb 71.6 mg/g, Zn 46.3 mg/g로 나타났다. pH는 ZS 세라믹의 중금속 제거에 큰 영향을 미치는 인자로 파악되었다. ZS 세라믹에 의한 중금속의 제거 기작 실험을 통해 ZS 세라믹은 천연제올라이트에 의한 이온교환 및 흡착의 기작과 제강전로슬래그의 알칼리 공급에 의한 중화침전의 기작이 동시에 발생하는 중금속 처리제임을 확인 할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제18권1호
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• pp.103-107
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• 2008

분리막 공정은 에너지 절약형 분리공정으로 전통적인 증류 분리공정과 비교하여 높은 선택도를 나타내기 때문에 액상 혼합물 분리의 대체 공정으로서 주목받고 있다. 제올라이트 막을 비롯한 무기분리막은 유기분리막의 단점을 보완하고 혹독한 조업조건에서도 운전이 가능한 장점을 지니고 있다. 최근 기존의 제올라이트 분리막의 단점을 보완하고 더욱 향상된 분리성능을 위한 새로운 무기분리막 재료들이 연구되어지고 있다. Kalsilite는 Si/Al 비율이 1로써 기존의 4A 제올라이트와 같이 친수성을 나타낼 것으로 예상되며 세공의 크기가 4A보다 더 작은 0.36 nm로 분리막으로 제조 시 가스분리, 물/유기물 혼합물에서 물의 선택적 분리가 가능할 것이다. 본 연구에서는 Si : Al : K : $H_2O$ = 1 : 1 : 8 : 60의 원료 포성 비율을 사용하여 kalsilite 분말을 경제적으로 수열합성 할 수 있는 새로운 공정을 개발하였으며. 최적의 합성조건인 합성온도 $300^{\circ}C$, 합성시간 6시간으로 kalsilite를 합성할 수 있었다. XRD 분석을 통하여 kalsilite임을 확인하였으며 입도 분석 결과 평균입도는 $2.73{\mu}m$이었다. 증기흡착 결과 kalsilite는 유기물보다 물에 대한 흡착능력이 큰 친수성 알루미노실리케이트임을 알 수 있었다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권3호
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• pp.206-213
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• 2014

영양염류인 질소와 인은 부영양화된 호소에 조류 발생의 주요원인 물질로 알려져 있다. 호소의 부영양화를 억제하기 위해서는 호소에 존재하는 영양염류 뿐 아니라 저니층에서 용출되는 것을 동시에 제거에 해야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 연구에서는 3가의 란탄이온에 암모니아성질소($NH_4{^+}-N$)에 대한 흡착능이 있는 제올라이트를 지지체로 이를 결합하여 호소수내에 용존되어 있는 영양염류 제거뿐만 아니라 퇴적층에서 용출되는 인을 지속적으로 흡착하는 복합체를 개발하여 조류의 성장을 억제하고자 하였다. 실험결과 란탄복합체의 흡착 특성을 평가하였을 때 $PO_4{^{3-}}-P$과 $NH_4{^+}-N$의 제거능력이 우수한 것을 확인할 수 있었으며, 이를 호소수에 적용시켰을때 Chl-a와 탁도가 시간에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. 이러한 결과로 볼 때 본 연구에서 제작된 란탄복합체가 호소수에서 조류 억제 효과가 뛰어나다고 판단된다. 또한, 호소수에 란탄 복합체를 적용한 경우를 표준 48시간 급성 독성법으로 독성을 측정한 결과, 독성에 대한 영향이 관찰되지 않았다.

• 광물과 암석
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• 제33권3호
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• pp.251-258
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• 2020

Ca²⁺ 이온으로 부분적으로 치환된 제올라이트 A (|Ca₄Na₄|[Si₁₂Al₁₂O₄₈]-LTA) 단결정과 Se을 가는 모세관에 넣은 후 523 K 에서 5일동안 반응을 시켜 Se이 흡착된 제올라이트 A 단결정을 합성 하였다. 이 결정의 구조는 294 K 에서 단결정 X-선 회절 기술을 이용하여 $Pm{\bar{3}}m$ (a = 12.2787(13) Å) 입방 공간군에 속함을 확인 하였고, F_o> 4s(F_o)를 사용하여 최종 오차 인자를 R₁/wR₂= 0.0960/0.3483로 정밀화 하였다. 이 구조에서는 4개의 Na⁺와 4개의 Ca²⁺ 이온이 모든 6-ring 자리에 채워져 있었으며, 이들 이온들은 모두 6-ring 맞은편의 3-fold 축 상의 결정학적 위치에서 발견되었다. Se 원자들은 뚜렷하게 서로 다른 3개의 결정학적 위치에서 발견되었다. 단위 세포당 2개의 Se(1) 원자는 sodalite cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(1)-Na(1) = 2.53(5)Å), 1개의 Se(2) 원자는 4-ring 맞은편 (Se(2)-O(1) = 2.76(10) Å), 그리고 1개의 Se(3) 원자는 large cavity 내 6-ring 맞은편 (Se(3)-Na(1) = 2.48(5) Å)에 각각 위치하고 있었다. 2가지 형태의 Se₂ 분자 (Se(1)-Se(1) = 2.37(7) or 2.90(8) Å and Se(2)-Se(3) = 2.91(5)) Å)가 sodalite cavity와 large cavity 내에서 발견되었으며, Se₄와 Se₈과 같은 형태의 클러스터가 large cavity 내에 존재할 수 있었다. 이들 클러스터내 Se 원자들 사이의 거리는 기체상태의 Se₂ 분자내 Se 원자 사이의 거리보다 더 길게 나타났다.

• 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.

• 한국가스학회지
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• 제9권4호
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• pp.17-25
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• 2005

탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온을 교환한 Y형 제올라이트 촉매를 제조하였다. 제조한 촉매물질의 원소조성 및 구조 변화를 ICP-AES, XRF 및 XRD와 같은 각종 분광학적 방법으로 분석하였으며, NO-TPD 실험을 통한 표면흡착종의 탈착 거동을 조사하였다. 탈알루미늄 처리 후 출발물질인 NaY보다 촉매물질의 Si/Al비는 증가하였으며, 탈알루미늄 후 Cs및 Ba양이온으로 교환한 Y형 제올라이트의 경우 Si/Al비가 부가적으로 조금 더 감소하였다. 탈알루미늄 처리한 촉매는 Al원자의 탈리로 기본골격의 파괴가 심화되어 framework (tetrahedral)구조가 감소하고 non-framework (octahedral) 구조가 증가하였다. 이러한 현상은 스팀처리시간이 많아질수록 증가하였으며 양이온을 교환한 후에는 더 크게 나타났다. NO-TPD 실험에서 탈알루미늄 및 양이온 교환 후 촉매의 활성점을 나타내는 탈착 봉우리들은 저온으로 이동하였으며, 스팀처리시간이 많아질수록 탈착 봉우리가 상대적으로 저온에서 나타났다. 탈알루미늄 및 양이온 교환을 한 Y형 제올라이트는 교환된 양이온과 탈알루미늄으로 인한 non-framework (octahedral) 구조의 생성이 촉매의 활성에 미치는 영향이 더 큰 것으로 나타났다.