음이온 교환막의 치환체 특성을 파악하기 위하여 탄화수소의 분자구조가 다른 세 종류의 음이온 교환기를 vinyl benzyl chloride (VBC) base 막에 도입하였다. 지방족계로 trimethylamine (TMA), 고리형계로 N-methylpiperidine (MP), 방향족계로 pyridine (Py)은 아민화 반응을 통하여 도입되었다. 각각의 반응속도는 막저항(MER)과 이온교환능력(IEC) 변화의 관측으로부터 Py < MP < TMA의 순서로 반응하고 있음을 보여주었다. 한편 SEM image에서는 Py 치환체 막이 가장 균일하고 치밀한 구조를 보여주었으며, 전기화학적 특성에서도 Py이 상용막(AMX)과 비슷한 막저항($5.0{\Omega}{\cdot}cm^2$ >, in 0.5 mol/L NaCl)을 나타내었다. 이 모든 결과로부터 치환체의 공명구조는 균질한 이온교환막의 제조에 기여하고 있음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 막축전식 탈염(membrane capacitive deionization, MCDI) 공정용 음이온교환막의 제조를 위하여 vinylbenzyl chloride-co-ethyl methacrylate-co-styrene(VBC-EMA-St) 공중합체를 합성하였으며, 아민화 반응과 열처리를 통하여 음이온교환막을 제조하였다. 구조확인을 위하여 FTIR 분석을 하였고, GPC와 TGA를 통하여 합성한 고분자의 분자량과 분자분포, 열안정성을 분석하였으며, 함수율 및 이온교환용량을 측정하였다. 또한 LCR meter로 전기저항을 측정하고, MCDI 공정에 적용하기 위하여 제조한 음이온교환막을 충방전 시험 측정하였다. 이온교환용량, 함수율, 전기저항, 분자량은 각각 1.69 meq/g, 23.7%, 1.61 ${\Omega}{\cdot}cm$, $3.4{\times}10^4$ g/mol이었으며, CDI 충방전 시험 결과 상용화막인 AMX보다 우수한 성능을 나타내었다.
화석연료 사용이 증가하면서 온실가스 및 대기오염가스 등의 환경오염 문제가 심각해졌다. 이를 해결하기 위한 신재생에너지, 친환경적인 대체에너지원을 찾기 위한 많은 연구가 이뤄지고 있다. 연료전지는 전기에너지를 발생하며 부산물로 물만이 생성되는 친환경 에너지 발생장치다. 특히, 전해질로 음이온 교환막을 사용하는 음이온 교환막 연료전지(Anion Exchange Membrane Fuel Cell)는 높은 촉매의 활성으로 양이온 교환막 연료전지(Proton Exchange Membrane Fuel cell)와 다르게 저가의 금속 촉매를 사용할 수 있는 장점 때문에 관심이 높아지고 있다. 음이온 교환막으로써 요구되는 주요 특성은 높은 이온($OH^-$) 전도도 및 높은 pH의 구동조건에서의 안정성이다. 본 연구에서는 PPO계 고분자의 화학적 가교 반응을 이용해 얻어진 가교형 고분자 막의 낮은 기계적인 특성과 치수 안정성을 높이기 위해 보다 높은 분자량을 갖는 고분자 사용과 함께 가교율 증대를 통해 보다 높은 이온 전도도와 기계적인 성질, 높은 화학적인 안정성뿐만 아니라 실제 연료전지 구동조건에서 높은 셀 성능을 갖는 AEMFC용 고분자 전해질 막을 개발했다.
The anionic exchange resins with the Dowex-1 and Amberlite CG-400 form were transformed into resin of sulfate and acetate acid form, respectively. The uranyl complex ions with SO$_{4}$$^{2-}$ and CH$_{3}$COO$^{-}$ were adsorbed on the anion exchange resion mentioned above, and these complex ions were eluted as mixture eluents of 0.7M HNO$_{3}$ - 0.5M NH$_{4}$NO$_{3}$ by anion exchange chromatography. The optimum adsorption conditions of uranyl anion complex ions adsorbed on the upper of the resin colmun were 1.5-2.0 ml/min of flow rates at pH 2.0 and adsorptive power of uranyl complex ion of sulfuric acid type were nearly consistent with the Caussion normal distribution curve, whereas the elution state of UO$_{2}$(Ac)$_{2}$$^{4-}$ with acetic acid type was departed. The weighing form obtained from resin of sulfuric acid and aceric acid type was U$_{3}$O$_{8}$ whose recovery was 91.7%. The possibility of recovering uranium from the monazite sulfate solution using a strong base anion resin, Amberlite CG-400(sulfate form), was successfully recovered more than 90%.
본 연구에서는 전 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)에 적용하기 위한 세공충진 음이온교환막의 최적 설계 조건을 도출하고자 하였다. 실험결과를 통해 VRFB 충방전 성능에 가장 지대한 영향을 미치는 막 설계인자는 이온교환용량, 지지체의 기공율 및 가교도임을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 인자들에 의해 VRFB의 ohmic loss와 활물질의 crossover가 결정되었다. 또한 세공충진 음이온교환막의 제조 시 낮은 가교도에서 이온교환용량을 감소시키는 것과 높은 이온교환용량에서 가교도를 증가시키는 두 가지 방안을 검토하였다. 그 결과 충분히 높은 이온교환용량에서 가교도를 최적화 하는 것이 VRFB 충방전 성능 관점에서 바람직한 것으로 판단되었다.
본 연구에서는 음이온 교환막 수전해 시스템에 적용가능성을 확인하고자 상용 음이온 교환막인 FAA-3-50, Neosepta-ASE, Sustainion grade T, Fujifilm type 10의 관련 물성을 평가하였다. 음이온교환막을 이용하는 특성상 음이온교환기의 확인을 위하여 SEM/EDX를 이용하여 상용막의 모폴로지와 표면의 원소를 분석하여 상용막이 포함하고 있는 작용기의 분포를 확인하였다. 또한, UTM과 TGA를 이용하여 기계적 강도 및 열분해온도를 측정하여 수전해의 구동조건을 만족하는지 확인하였다. 음이온 교환막으로서의 성능을 파악하기 위하여 중요한 특성인 이온교환용량과 이온전도도를 측정하였으며, 알칼리 환경에서 구동되기 때문에 각각의 상용막의 내알칼리성을 확인하기 위한 내구성 테스트를 진행하여 비교하였다. 최종적으로 막-전극 접합체를 제조하여 수전해 single cell test를 진행하여 60℃, 70℃, 80℃의 온도 조건에서 cell 성능을 확인하였고 장기 cell test로 다른 온도에서 20 cycle 측정하여 수전해 성능을 비교하여 상용막의 음이온 교환막 수전해에 적용가능성을 비교하여 확인하였다.
제초제 bentazon과 그 대사산물들의 토양흡착 양상을 Freundlich, Langmuir 그리고 linear isotherm을 이용하여 파악하고 기능이 다른 흡착제들과의 흡착특성을 조사하였다. 토양에 대한 bentazon의 $K_f$ = 0.55 L/kg, $Q^0$ = 3.97mg/kg, Kd = 0.18 L/kg 그리고 $K_{oc}$ = 18 L/kg로 나타났다. Deisopropylbentazon을 제외한 다른 대사산물들의 토양 흡착량은 bentazon보다 많았으며 특히 8-hydroxybentazon의 경우 $K_f$ = 316.5 L/kg, $Q^0$ = 3,448 mg/kg, $K_d$ = 29.7 L/kg 그리고 $K_{oc}$ = 2,970 L/kg으로 토양 중에서 대부분이 흡착되는 것으로 나타났다. 여러 기능을 가진 SPE 충진제를 이용하여 bentazon과 그 대사산물들의 흡착양상을 확인한 결과 bentazon, deisopropylbentazon 및 8-hydroxybentazon은 $NH_2$와 anion exchange phase에 친화성이 큰 것으로 나타났다. N-methylbentazon의 경우 $C_{18}$에 큰 친화력을 보였으나 normal phase인 silica gel에는 상대적으로 다른 화합물보다 친화력이 낮았다. IBA는 silica gel, COOH 그리고 cation exchange phase에 강한 흡착을 보였으며 상대적으로 $NH_2$ 그리고 anion exchange phase에는 친화력이 낮았다. 2-Aminobenzoic acid의 경우 pH 3.0에서는 COOH, cation exchange phase에 많은 retention을 보였으며 pH 7.0에서는 $NH_2$, anion exchange phase에 큰 흡착량을 보였다.
Caprolactam is the most important raw material for making Nylon 6 fibers and its quality directly determines the quality of Nylon. So it is necessary to study the techniques and methods to remove the colorful impurities from caprolactam. In this paper, the decolorization of caprolactam aqueous solution by anion exchange resins was studied and the decoloring abilities of five commercial resins were investigated. The regeneration of the resins was also studied, too. This study shows that the resin AMTX202 have excellent decoloring ability in the column experiment and that the decoloring efficiency is correlated with the volume of resins packed and is slightly affected by the flow rate and regenerating times. The fact that the resins can be regenerated and reused without affecting the efficiency of decolorization will decrease the cost of the treatment and operation in the industry. The adsorption of colored compounds with anion exchange resins in the packed columns seems to be technically feasible.
The existing technological schemes for processing rhenium-containing raw materials involve the recovery of Re from solutions, which can be effectively achieved by anion exchange method. The application of anion exchange also allows to study rhenium state in aqueous solutions and to develop analytical control methods. The present work is focused on investigation of ion exchange equilibrium in the analytical system Re(VII)-HCl-$SnCl_2$-KSCN-anion exchanger by means of sorption-desorption method as well as by electron, IR- and diffuse reflection spectroscopy. It was shown that rhenium can be quantitatively recovered from this system. It is proposed to use the sorption-spectroscopic method for Re(VII) determination in aqueous solutions. The calibration curve is linear in the concentration range of 0.5-20.0 mg/L (sample volume is 25.0 mL) and the detection limit is 0.05 mg/L. The presence of Mo(VI), Cu(II), Fe(II, III), Ni(II), Zn(II) as well as $K^+,\;Na^+$ do not hinder the solid-phase determination of rhenium. Rhenium (VII) determination by diffuse reflection spectroscopy was carried out in model solutions as well as in samples of river-derived water and in solutions obtained after the dissolution of spent catalysts.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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