Dithiocarbamoic acid and their derivatives were found to readily react with potassium and sodium hydroxide to give the corresponding alkali metal dithiocarbamoic acid derivatives 8-17 in moderate to good yields.
사용후핵연료 차세대 관리공정의 주된 단위 공정인 전기 환원에 의한 금속 전환 공정에서의 핵종 거동 및 분포에 관한 기초 연구의 일환으로 고방열성 핵종인 알카리, 알카리토 금속 산화물들의 고온 용융염에서의 전기 화학적 특성을 측정 분석함으로서 전기 환원 공정에서의 거동을 예상하였다. LiCl-$Li_2O$ 용융염계에서 Cs, Sr 및 Ba은 Li 보다 높은 진위에서 환원되며 환원 전위는 서로 근접해 있는 것으로 측정되었다. 이에 따라 사용후핵연료의 전기 환원 과정에 Li 환원을 매개로 한 반응 메카니즘에 저해를 일으키지 않을 것으로 예측되었다. 알카리, 알카리토 금속의 환원조건에서 공정이 운전될 경우 자유에너지 변화의 계산을 통해 알자리, 알카리토 금속이 용융염으로 재순환됨을 확인 하였으며 전류 범위에 따른 금속 원소의 농도 변화를 측정하여 알카리, 알카리토 금속의 물질 전달에 대한 전류의 영향을 평가하였다.
광산폐수, 산업폐수등으로 부터 Cd, Pb, Zn 및 Cu등의 중금속에 강한 내성을 지니고 있을 뿐만 아니라 균체내 중금속 축적능력이 우수한 중금속 내성 미생물 균주 Pseudomonas putida(Cd), Pseudomonas aeruginosa(Pb), Pseudomonas chlororaphis(Zn) 및 Pseudomonas stutzeri(Cu)를 각각 분리하여, 여러가지 물리화학적인 방법으로 세포를 전처리하여 세포구성성분을 인위적으로 조절한 후 세포내 중금속이온의 흡수 거동 및 조단백질 함량과 중금속 축적관계를 조사한 결과는 다음과 같다. 세포를 알카리로 전처리하였을 경우 세포내 중금속 축적은 매우 감소되었으며, 메탄올과 클로포름으로 전처리하였을 경우에는 중금속 축적에 큰 영향을 미치지 않았으나, 메탄올과 클로로포름으로 전처리한 후 다시 알카리로 재차 처리하였을 경우에는 중금속 축적이 매우 감소되었다. 전처리된 세포내 중금속 축적은 용출되지 않고 남아있는 조단백질 함량이 감소됨에 따라 더 얼마나 크게 감소되었으므로 세포 구성물질중 단백질이 중금속 축적에 중요한 역할을 하는 물질인 것으로 판단되었다.
mono-crown ether(benzo-15-crown-5)와 benzo-15-crown-5를 포함한 bis-(crown ether)s(ethylenediamine bis(4'-formylbenzo-15-crown-5))에 의한 알칼리금속과 알칼리토금속 양이온들의 용매추출을 $25^{\circ}C$, 물-클로로포름계에서 조사하였다. mono-crown ether와 bis-(crown ether)s를 사용한 경우 알칼리금속과 알칼리토금속 양이온들에 대한 추출평형상수($K_e$)와 착물형성상수($K_c$)의 크기 순위는 각각 Ca(II)>Na(I)>Sr(II)>K(I)>Mg(II)>Rb(I)와 Sr(II)>Ca(II)>K(I)>Rb(I)>Mg(II)>Na(I) 순으로 증가하였다. 이들 크기 순위는 금속 양이온의 크기 및 전자밀도효과로서 설명할 수 있었다. 또한 mono-crown ether에 비해서 bis-(crown ether)s를 사용한 경우 금속양이온들에 대한 추출효율이 좋게 나타남을 알 수 있었다.
대나무를 원료로 탄화 및 활성화온도 $900^{\circ}C$에서 대나무 활성탄을 만들고, 이 대나무 활성탄에 알칼리 금속(Na, K)과 알칼리토금속(Ca, Mg)을 담지 시켜 알칼리 담지 대나무활성탄을 제조하였다. 제조된 알칼리 담지 활성탄의 비표면적 및 세공분포 등의 물리적 특성을 분석하였다. 또한 폐 대나무활성탄의 재활용을 위하여 알칼리 담지 대나무활성탄과 NO 기체의 반응 특성 실험을 열중량분석기를 사용하여 비등온반응(반응온도 $20{\sim}850^{\circ}C$, NO 농도 0.1 kPa)과 등온반응(반응온도 600, 650, 700, 750, 800, $850^{\circ}C$, NO 농도 0.1~1.8 kPa) 조건에서 하였다. 실험 결과, 대나무 활성탄 특성 분석에서 알칼리 담지 대나무 활성탄에서는 알칼리 담지량이 증가할수록 세공 부피와 표면적이 감소하였다. 비등온과 등온 NO 반응에서는 전체적으로 Ca금속담지 대나무활성탄[BA(Ca)]과 Na금속담지 대나무활성탄[BA(Na)], K금속담지 대나무활성탄[BA(K)], Mg금속담지 대나무활성탄[BA(Mg)]이 대나무활성탄[BA]에 비하여 반응속도가 향상되는 것을 볼 수 있다. BA(Ca)> BA(Na)> BA(K)> BA(Mg)> BA 순으로 촉매 활성이 유효하였다. NO 반응에서의 활성화에너지는 82.87 kJ/mol[BA], 37.85 kJ/mol[BA(Na)], 69.98 kJ/mol[BA(K)], 33.43 kJ/mol[BA(Ca)], 88.90 kJ/mol[BA(Mg)]로 나타났고, NO 분압에 대한 반응차수는 0.76[BA], 0.63[BA(Na)], 0.77[BA(K)], 0.42[BA(Ca)], 0.30[BA(Mg)]이었다.
본 연구는 다양한 산업공정의 배가스 중 대표적인 활성저하 물질로 알려진 알칼리 금속[Na(Sodium)과 K(Potassium)]이 V/W/TiO2 촉매의 NH3-SCR 반응에 미치는 영향을 확인 하였다. 이에 따른 활성 저하 원인을 규명하고자 NO, NH3-TPD, DRIFT, H2-TPR 분석을 수행 하였다. 그 결과, 각 알칼리 금속은 촉매 피독으로 작용하여 NH3 흡착양이 저하되고, Na과 K은 촉매의 반응 활성에 기여하는 L산점과 B산점을 감소시켜 SCR 반응을 저하시킨다. H2-TPR 분석을 통하여 알칼리 금속은 V-O-V (bridge oxygen bond)와 V=O (terminal bond)의 환원 온도에 영향을 끼쳐, 환원 온도가 고온으로 올라가기 때문에 활성 저하 원인으로 판단된다.
각종 중금속을 흡착하는 알칼리 용해성 아크릴계 수분산 중합체의 특성을 활용하여 광산 폐기물 및 도시폐기물의 소각재 등에서 용출되는 중금속의 처리 방법에 대하여 실험 하였으며 그 결과를 고찰하였다. 실험결과, 수은, 납, 카드뮴, 구리 이온 등에 대한 킬레이트 반응에 의한 알칼리 용해성 아크릴계 수분산 중합체의 효과적인 흡착 효과가 확인되었다. 수중에서 불분리성이고 각종 중금속의 용출을 방지하는 친환경성 가소성 그라우트의 특성을 활용하여 광산 폐기물 및 도시폐기물의 소각재 등에서 용출되는 중금속의 처리를 위한 기초적 용출실험을 실시하였으며 그 결과를 고찰하였다. 실험결과, 알칼리 용해성 수분산 중합체를 첨가한 친환경성 가소성 그라우트의 $Cr^{6+}$ 이온에 대한 효과적인 중금속 흡착 효과가 확인되었다.
Pseudo-first-order rate constants ($k_{obsd}$) have been measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of 4-nitrophenyl benzoate (5a), 4-nitrophenyl 4-methoxybenzoate (5b), and 4-nitrophenyl 4-hydroxybenzoate (5c) with alkali metal ethoxides, $EtO^-M^+$ ($M^+=Li^+$, $Na^+$ and $K^+$) in anhydrous ethanol (EtOH) at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. The plots of $k_{obsd}$ vs. [$EtO^-M^+$] exhibit upward curvatures in all cases, indicating that $M^+$ ions catalyze the reactions and ionpaired $EtO^-M^+$ species are more reactive than dissociated $EtO^-$. Second-order rate constants for reactions with dissociated $EtO^-$ and ion-paired $EtO^-M^+$ (i.e., $k_{EtO^-}$ and $k_{EtO^-M^+}$, respectively) have been calculated from ion-pair treatment for the reactions of 5a and 5b. However, such ion-pair treatment has failed to determine $k_{EtO^-}$ and $k_{EtO^-M^+}$ values for the reactions of 5c. It has been concluded that reactions of 5a and 5b are catalyzed by one metal ion, which increases electrophilicity of the reaction center through coordination on the carbonyl oxygen. In contrast, reactions of 5c have been suggested to involve two metal ions, i.e., the one coordinated on the carbonyl oxygen increases the electrophilicity of the reaction center while the other one associated on the phenoxy oxygen decreases the charge repulsion between the anionic reagents (i.e., $EtO^-$ and deprotonated 5c). It has been found that the rate equation derived from the mechanism involving two metal ions fits nicely to the kinetic results obtained for the reactions of 5c.
Pseudo-first-order rate constants (kobsd) have been measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of 5-nitro-8-quinolyl benzoate (5) with alkali metal ethoxides, EtO?M+ (M+ = Li+, Na+ and K+) in anhydrous ethanol (EtOH) at 25.0 0.1 C. The plots of kobsd vs. [EtO?M+] exhibit upward curvatures, while the corresponding plots for the reactions of 5 with EtO?Na+ and EtO?K+ in the presence of complexing agents, 15-crown-5-ether and 18-crown-6-ether are linear with rate retardation. The reactions of 5 with EtO?Na+ and EtO?Li+ result in significant rate enhancements on additions of Na+ClO4, indicating that the M+ ions behave as a catalyst. The dissociated EtO and ion-paired EtOM+ have been proposed to react with 5. The second-order rate constants for the reactions with EtO (kEtO) and EtOM+ (kEtOM+) have been calculated from ion-pairing treatments. The kEtO and kEtOM+ values decrease in the order kEtONa+ > kEtOK+ > kEtOLi+ > kEtO, indicating that ion-paired EtOM+ species are more reactive than the dissociated EtO ion, and Na+ ion exhibits the largest catalytic effect. The M+ ions in this study form stronger complex with the transition state than with the ground state. Coordination of the M+ ions with the O and N atoms in the leaving group of 5 has been suggested to be responsible for the catalytic effect shown by the alkali metal ions in this study.
A kinetic study is reported for $S_NAr$ reaction of 1-fluoro-2,4-dinitrobenzene (5a) and 1-chloro-2,4-dinitrobenzene (5b) with alkali-metal ethoxides (EtOM, M = Li, Na, K and 18-crown-6-ether complexed K) in anhydrous ethanol. The second-order rate constant increases in the order $k_{EtOLi}$ < $k_{EtO^-}$ < $k_{EtONa}$ < $k_{EtOK}$ < $k_{EtOK/18C6}$ for the reaction of 5a and $k_{EtOLi}$ < $k_{EtONa}$ < $k_{EtO^-$ < $k_{EtOK}$ < $k_{EtOK/18C6}$ for that of 5b. This indicates that $M^+$ ion behaves as a catalyst or an inhibitor depending on the size of $M^+$ ion and the nature of the leaving group ($F^-$ vs. $Cl^-$). Substrate 5a is more reactive than 5b, although the $F^-$ in 5a is ca. $10pK_a$ units more basic than the $Cl^-$ in 5b, indicating that the reaction proceeds through a Meisenheimer complex in which expulsion of the leaving group occurs after the rate-determining step (RDS). $M^+$ ion would catalyze the reaction by increasing either the nucleofugality of the leaving group through a four-membered cyclic transition state or the electrophilicity of the reaction center through a ${\pi}$-complex. However, the enhanced nucleofugality would be ineffective for the current reaction, since expulsion of the leaving group occurs after the RDS. Thus, it has been concluded that $M^+$ ion catalyzes the reaction by increasing the electrophilicity of the reaction center through a ${\pi}$-complex between $M^+$ ion and the ${\pi}$-electrons in the benzene ring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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