• 분석과학
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• 제18권4호
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• pp.309-319
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• 2005

본 연구는 흡착제와 기체상 분자의 흡착특성을 연구하기 위하여 탄소질 흡착제의 세공크기 및 흡착 온도와 압력에 따른 기체상 분자들의 흡착용량을 Crand Canonical Monte Carlo(GCMC) 분자모사 방법으로 예측하였다. 사용된 흡착질에 대한 분자구조 및 분자 분광학적 성질에 대해서는 범밀도함수이론(DFT)을 이용하여 계산하였다. 온도에 따른 흡착효과는 온도가 증가할수록 흡착량은 감소하는 경향을 보였으며, 흡착질의 크기, 극성, 그리고 흡착질간의 상호작용 등에 따라서도 흡착효과는 일정한 상관관계를 나타내는 것으로 예측되었다. 본 연구에 사용된 모든 경우에 대하여 탄소질 흡착제에 흡착되는 순서는 $NH_3$ < $H_2S$ < $CH_3SH$ 순으로 예측되었으며, 이러한 이론적 예측은 실험에 의한 관찰 결과와 정성적으로 잘 일치하는 것으로 나타났다.

• 대한화학회지
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• 제61권6호
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• pp.339-345
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• 2017

자동차 폐타이어 분말(WTP)을 질소분위기 하에서 2시간 동안 $400^{\circ}C$의 온도에서 열처리하여 탄소질 흡착제(CA-WTP)로 만들고, 이들에 대한 열 중량 분석, 에너지 변환 X-선 분석, 주사전자 현미경, 비표면적 측정, 적외선 분광기들을 통해 특성을 파악한 후, 수중의 Cd의 제거를 위한 흡착제로서 시험하였다. 열처리한 CA-WTP는 WTP보다도 매우 높은 비표면적과 총 세공부피 그리고 Cd에 대해 높은 흡착효율을 나타내었다. 흡착의 평형 데이터는 Freundlich와 Langmuir 흡착 등온선 모델을 이용하여 평가하였고, 위 두 흡착 등온선 모두 0.95보다 큰 상관계수($R^2$) 값을 나타내었다. 연구의 결과는 열처리 한 폐타이어 분말(CA-WTP)이 수중으로부터 Cd을 흡착하는데 효율적인 흡착제로 사용될 수 있다는 것을 보였다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.348-356
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• 2018

분자전산 모사 방법에 의하여 슬릿 기공과 무작위 에칭 흑연(randomly etched graphite, REG) 기공을 가지는 탄소계 흡착제에서 산소, 질소 그리고 아르곤에 대한 흡착 평형을 계산 하였다. 흡착량 계산에서 흡착제와 흡착질의 신뢰할 만한 모델은 공업적 흡착 분리 공정의 정확한 설계에 매우 중요하다. $5.6{\AA}$의 가장 작은 물리적 기공 크기에서 오직 산소만이 기공의 중심에 흡착하였으며, $5.9{\AA}$부터 질소와 아르곤이 흡착을 시작하였다. 균일한 표면을 가지는 슬릿기공이 결함 기공의 불용 부피와 접근이 불가능한 부피로 인하여 표면에 이질성을 가지는 REG 기공보다 더 높은 흡착 능력을 보였다. 탄소계 흡착제의 경우 질소보다 산소가 높은 흡착량을 보였으며, 기공이 큰 경우 산소와 아르곤의 흡착량은 동일함을 보였다. 298 K에서 흡착 등온선 계산으로부터 압력이 증가할수록 질소에 대한 산소의 흡착량의 비율이 높아짐을 보였다.

• 전기화학회지
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• 제9권1호
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• pp.10-18
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• 2006

This article is concerned with the overview of the activated carbon fibers. Firstly, this review provides a comprehensive survey of the overall processes for the synthesis of the activated carbon fibers from the carbonaceous materials. Subsequently, the physicochemical properties such as pore structures and surface oxygen functional groups of the activated carbon fibers were discussed in detail. Finally, as electrochemical applications of the activated carbon fibers to electrode materials for electric double-layer capacitor (EDLC), the electrochemical characteristics of the activated carbon fiber electrodes and the various methods to improve the capacitance and rate capability were introduced. In particular, the effect of pore length distribution (PLD) on kinetics of double-layer charging/discharging was discussed based upon the experimental and theoretical results in our work. And then we discussed in detail the applications of the activated carbon fibers to adsorbent materials for purification of liquid and gas.

• Carbon letters
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• 제17권1호
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• pp.18-28
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• 2016

Global warming is considered one of the great challenges of the twenty-first century. In order to reduce the ever-increasing amount of methane (CH₄) released into the atmosphere, and thus its impact on global climate change, CH₄ storage technologies are attracting significant research interest. CH₄ storage processes are attracting technological interest, and methane is being applied as an alternative fuel for vehicles. CH₄ storage involves many technologies, among which, adsorption processes such as processes using porous adsorbents are regarded as an important green and economic technology. It is very important to develop highly efficient adsorbents to realize techno-economic systems for CH₄ adsorption and storage. In this review, we summarize the nanomaterials being used for CH₄ adsorption, which are divided into non-carbonaceous (e.g., zeolites, metal-organic frameworks, and porous polymers) and carbonaceous materials (e.g., activated carbons, ordered porous carbons, and activated carbon fibers), with a focus on recent research.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권6호
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• pp.669-675
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• 2006

본 연구에서는 휘발성 유기화합물 중 산업공정에서 사용빈도가 가장 높은 방향족류의 toluene, 케톤류의 MEK, 알코올류의 IPA에 의한 삼성분계 휘발성 유기화합물의 탄소계 흡착제에 대한 흡착특성 실험을 수행하였다. 입상 활성탄, 활성탄소섬유를 이용한 단일흡착제와 입상 활성탄과 활성탄소섬유를 동시에 적용한 조합흡착제를 사용하여 흡착성능과 흡착량을 비교 분석하였다. 실험용 흡착장치를 사용하여 단일성분 및 삼성분계 휘발성 유기화합물에 대한 흡착파과 실험을 수행하였으며, 각 경우에 대해 흡착량과 흡착성능을 비교하였다. 입상 활성탄은 toluene의 단일흡착 시 높은 흡착성능을 보였으나, IPA, MEK의 단일성분과 삼성분계 흡착실험에서는 상대적으로 낮은 성능을 보였다. 활성탄소섬유와 조합흡착제는 단일성분 흡착결과에서 모두 우수한 흡착성능을 보였으나, 삼성분계 흡착의 경우에는 흡착제의 경제성과 흡착효율을 고려하였을 때 입상 활성탄과 활성탄소섬유를 동시에 적용한 조합흡착제가 흡착제로서 가장 적합함을 확인할 수 있었다.

• 청정기술
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• 제28권3호
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• pp.249-257
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• 2022

Grand canonical Monte Carlo 전산모사 방법에 의하여 77.16 K에서 국부분자배향 모델을 가지는 나노 기공 탄소 흡착제에 대한 질소의 평형 흡착량을 계산하였다. 국부분자배향 모델은 일정한 공간을 가지는 규칙적인 격자에 동일한 크기를 배열하였다. 국부분자배향 영역의 연속적인 평면의 직교(out-of-plane)의 제거에 의해 미세기공을 도입하였고, 기본구조단위의 기울임을 통해 기울어진 기공을 도입하였다. 이런 기공 구조는 틈새형 기공 구조보다 나노기공을 가지는 탄소계 흡착제의 흡착 연구에 보다 현실적인 모델이 된다. 또한 이들 기공 구조에 대해 기공도, 표면적 그리고 제한된 비선형 최적화 기법을 활용하여 기공크기분포에 구하였다. 또한 참고 자료로써 틈새형 기공에서의 등온 평형흡착량도 계산하였다. 틈새형 기공에서는 질소분자의 5배 이상의 기공에서 hysteresis 루프가 관찰되었고, 모세관 응축과 응축의 역과정인 증발이 한 압력에서 한 번에 일어났다. 국부분자배향 기공모델에서는 질소분자의 크기의 6배 큰 기공에서 기저 슬립면, armchair 슬립면 그리고 상호연결된 채널에서 각각 세 가지 연속적인 응축이 관찰되었다. 탈착 과정의 hysteresis 루프에서는 단일 또는 두 압력에서 응축의 반대인 증발이 관찰되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제13권4호
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• pp.23-31
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• 2004

수산물 처리시 폐기물로 발생하는 Undaria pinnatifida 를 $Pb^{2+}$ 가 함유된 폐수의 흡착처리시 흡착제로 활용하는 방안을 검토하였다. 성분분석 결과, Undaria pinnatifida는 주로 탄화수소화합물로 구성되어 있었으며 비표면적이 상당히 높아 흡착제로서의 잠재적 활용도가 큰 것으로 파악되었다. Undaria pinnatifida 입자의 Electrokinetic Potential은 pH 8 부근에서 음의 최대값을 보였으며 전 pH 범위에 걸쳐 음으로 하전되어 양이온의 흡착에 적합한 것으로 검토되었다. $Pb^{2+}$는 실험조건에서 반응개시 수 분 이내에 대부분이 흡착되었으며 평형에 도달하는 시간은 약 30분 정도인 것으로 나타났다. 또한, Undaria pinnatifida 표면에 대한 $Pb^{ 2+}$의 흡착은 Freundlich Isotherm 을 따르는 것으로 관찰되었으며 발열반응의 특성을 확인하였다. 산에 의한 흡착제의 전처리는 흡착능을 향상시켰으나 염기로 전처리할 경우에는 오히려 흡착능이 저하되었다. Undaria pinnatifida 표면에 존재하는 작용기들과 $Pb^{ 2+}$ 와의 Organometallic Complex 형성이 $Pb^{ 2+ }$의 흡착에 주요하게 작용하는 것으로 파악되었으며, 경쟁적 흡착질의 존재, ionic Strength 의 변화, 그리고 착화합물제가 수중에 공존할 경우 $Pb ^{2+}$ /의 흡착성이 상당한 영향을 받는 것으로 관찰되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제25권3호
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• pp.384-392
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• 2020

The presence of high fluoride concentration (> 1.5 mg/L) in water causes serious health problems such as fluorosis, infertility, brain damage, etc., which are endemic to many places in the world. This study has investigated the fluoride removal capacity of the novel activated biochar (BTS) and hydrochar (HTS) using Teff (Eragrostis tef) straw as a precursor. Activated biochar with mesoporous structures and large specific surface area of 627.7 ㎡/g were prepared via pyrolysis process. Low-cost carbonaceous hydrochar were also synthesized by an acid assisted hydrothermal carbonization process. Results obtained from both adsorbents show that the best local maximum fluoride removal was achieved at pH 2, contact time 120 min and agitation speed 200 rpm. The thermodynamic studies proved that the adsorption process was spontaneous and exothermic in nature. Both adsorbents equilibrium data fitted to Langmuir isotherm. However, Freundlich isotherm fitted best for BTS. The maximum fluoride loading capacity of BTS and HTS was found to be 212 and 88.7 mg/g, respectively. The variation could primarily be attributed to a relatively larger Surface area for BTS. Hence, to treat fluoride contaminated water, BTS can be promising as an effective adsorbent.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.97-108
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• 2023

Two carbonaceous adsorbents CAT and CARBOPAL were tested for reducing the concentration of the three herbicides in water: 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid), TCP (2,4,6-trichlorophenol) and metolachlor. Textural and chemical characterization of the adsorbents include nitrogen isotherms, FTIR, titration and thermogravimetric analyses. Adsorption was studied in discontinuous adsorption experiments at different pH values. The experimental adsorption isotherms data were fitted to four theoretical models. Adsorbent characterization reveals that CAT has higher micropore area, lower pore diameter and lower acidity than CARBOPAL. The adsorption is a second-order process and the isotherms best fitted to Sips model. The efficiency of the process depends mainly on the charge of the adsorbate for TCP and 2,4-D, but it depends on the charge of the surface for metolachlor. Adsorption capacity is higher on CAT for 2,4-D and TCP (small molecules), and it is higher on CARBOPAL for metolachlor (large molecules). Theoretical calculations clearly support this assumption.