The use of ionic liquids as reaction media can confer many advantages upon catalytic reactions over reactions in organic solvents. In ionic liquids, catalysts having polar or ionic character can easily be immobilized without additional structural modification and thus the ionic solutions containing the catalyst can easily be separated from the reagents and reaction products, and then, be reused. More interestingly, switching from an organic solvent to an ionic liquid often results in a significant improvement in catalytic performance (e.g., rate acceleration, (enantio)selectivity improvement and an increase in catalyst stability). In this review, some recent interesting results which can nicely demonstrate these positive “ionic liquid effect” on catalysis are discussed.
석유 탈황 폐촉매 중의 바나듐을 습식법으로 회수한 후의 라피네이트로부터 몰리브덴을 회수하기 위한 연구를 수행하였다. 이 라피네이트의 조성은 Mo 1,100 ppm, V150ppm, Al 19 ppm, Ni 33 ppm으로 이루어져 있으며, 이 수용액 중의 몰리브덴을 효율적으로 분리.회수하기 위하여, 킬레이트수지에 의한 흡착 또는 3급 아민에 의한 용매추출법에 의하여 분리하는 방법을 적용하였다. 킬레이트수지에 의한 Mo의 흡착은 폴리에틸렌 아민형 킬레이트수지에 의하여 몰리브덴을 선택 흡착시킨 후, $3.0mol/{dm}^{3}$-$NH_4$OH을 용리제로 사용하여 $60g/{dm}^{3}$의 몰리브덴으로 농축할 수 있었다. 한편, 용매추출법으로는 2N-HCl으로 접촉시켜 전처리한 10vol%-Alamine 336에 의하여 몰리브덴이온은 전 pH 범위에서 100%의 추출율을 나타내었다.
석탄화력발전소에서 부산물로 발생하는 비산재를 이용하여 저밀도 폴리에틸렌 열분해용 저가 크래킹 촉매를 합성하였다. 석탄비산재에 포함되어 있는 실리카와 알루미나를 NaOH와의 융합을 통해 용출시키고 이를 공침시킴으로써 비정질 실리카알루미나 촉매로 합성하였다. NaOH/석탄비산재 중량비와 활성화 시간 등의 합성조건이 촉매 합성에 미치는 영향을 살펴보기 위하여 열중량분석기를 사용하여 저밀도 폴리에틸렌 촉매 열분해를 수행하였다. 열분해 온도 변화와 열분해 생성물의 비점분포를 분석하여 합성 촉매의 성능을 평가하였으며 합성된 촉매의 물리적 특성과 촉매 활성간의 관계를 고찰하였다. NaOH/석탄비산재의 중량비가 1.2이고 활성화 시간이 8시간일 때 합성된 촉매가 가장 우수한 성능을 나타내었다. 최적 조건에서 합성된 촉매는 상용촉매와 유사한 활성을 나타내어 우수한 효과를 나타내었으며 폐플라스틱 재활용에 효과적으로 사용할 수 있으리라 예측된다.
탈질용 선택적 촉매 환원(SCR) 촉매는 화력발전소의 탈질 시스템에서 발생한다. 폐 SCR 촉매로부터 바나듐 및 텅스텐과 같은 유가금속을 회수하기 위한 공정은 소다배소 및 수침출 법으로 이루어진다. 본 연구에 사용된 폐 SCR 촉매는 $V_2O_5$ 1.23 %, $WO_3$ 7.73 %를 함유하고 있다. 소다배소 공정은 바나듐과 텅스텐 화합물을 수용성의 물질로 전환시켜 주는 역할을 하며, 실험은 $Na_2CO_3$ 첨가량 5 당량, 배소온도 $850^{\circ}C$, 배소시간 120 분, 폐촉매 입자크기 $54{\mu}m$의 조건에서 수행하였다. 소다배소 실험 이후 배소산물을 사용하여 수침출 실험을 수행하였다. 침출실험을 위한 배소산물은 $-45{\mu}m$의 입자크기로 분쇄하였으며, 수침출 실험조건은 침출온도 $40^{\circ}C$, 침출시간 30 분, 광액밀도 10 %이다. 소다배소 및 수침출 실험결과, 바나듐 46 %, 텅스텐 92%의 침출율을 얻었다.
Recently, interest in utilization plan of recycling paper have been enhanced. Therefore, this research aimed to develop the manufacture process of cellulose acetate using old newsprint by acetosolv pulping process. And the manufactured cellulose acetate was also analyzed, especially based on chemical properties. The summarized results in this research were as follows; Reaction time, kind and amount of catalyst, and ratio of liquor to material were varied during acetosolv pulping process of old newsprint. Ratio of liquor to material did not give the significant difference in reaction product. Delignification rate was increased with increasing reaction time during acetosolv pulping, but yield and degree of substitution decreased with increasing reaction time. Sulfuric acid are better catalyst than hydrochloric acid in acetosolv pulping process for old newsprint, and optimal addition amount of catalyst was 1% based on reaction material. Delignification, yield, and degree of substitution were influenced by the catalyst and reaction time. Under pulping condition of $120^{\circ}C$ in 1/12 liquor to material ratio and 60min, degree of substitution was about 0.7. The acetylation reaction was not completely caused by these reaction condition. The examination of the FT-IR spectra revealed that absorption band(1200$\textrm{cm}^{-2}$, 1,750$\textrm{cm}^{-1}$) caused by carbonyl group were confirmed.
세계의 인구증가와 경제성장에 따라 천연자원 특히 전략금속의 수요가 급격히 증가하고 있다. 국가가 보유하고 있는 자원의 양은 천연자원 뿐 아니라 재활용을 통하여 얻을 수 있는 폐자원을 함께 포함해야 한다. 본 연구에서는 전략금속의 안정적 확보와 폐자원의 효율적 재활용을 위하여 코발트의 국내외 사용현황 등을 조사하였으며 아울러 미국 내에서의 코발트 물질흐름에 대한 자료를 정리하였다. 그 결과 미국에서는 2003년도에 약 8,000톤의 코발트가 사용되었으며 원료로 재사용된 스크랩의 양은 총사용량의 28%인 2,200톤이었다. 미국의 경우 초합금과 촉매의 재활용은 잘 이루어지고 있으나 자석류와 초경합금의 경우 재활용율이 다소 낮음을 알 수 있었다.
폴리우레탄 폼은 반복된 우레탄과 우레아 그룹을 가지고 있는 고분자 물질이다. 연질 폴리우레탄 폼을 이루고 있는 이 두 그룹들은 반응온도 $200^{\circ}C$, 글리콜, 초산 칼륨 촉매 존재 하에서 가열시키면 에스테르교환반응에 의해 분해되어 액상의 생성물을 형성한다. GPC, IR 분석을 이용한 생성물의 분자량과 성분 함량분포 측정을 통하여 촉매글리콜분해 반응기구를 조사하였다. 폴리우레탄 폼의 에스테르교환 반응에서는 우레탄 그룹이 우레아 그룹의 분해 반응속도보다 빨랐다. 이온화 경향이 큰 potassium acetate 촉매를 사용함으로써 alkoxide의 친핵성이 증진되어 에스테르교환 반응속도를 촉진시킴을 알 수 있다. 또한, potassium acetate와 strontium acetate 촉매를 사용한 촉매글리콜분해반응은 서로 같은 반응경로로 반응이 진행되지만 반응속도의 차이로 생성물을 구성하는 성분의 함량이 다름을 알 수 있었다.
탈황 폐촉매 중에 함유되어 있는 Ni, V 및 Mo을 배소, 암모니아 침출 및 용매추출법을 이용하여 분리.회수하는 프로세스에 대하여 연구하였다. 폐촉매를 $400^{\circ}C$로 3시간 동안 배소한 후, 20mesh 이하로 분쇄하여, 고액비 50g/d㎥의 조건에서 100g/d㎥-(NH$_4$)$_2$CO$_3$를 침출제로 하여 $80^{\circ}C$에서 침출한 결과 Ni, V 및 Mo의 침출율은 각각 81.2%, 65%, 87.5%이었다. 이 침출액을 방냉하면 침출액 중의 74%의 V이 바나듐산 나트륨염의 형태로 침전되어 순도 95.7%의 V을 회수할 수 있었다. 1차 침출 후의 잔사에$ Na_2$$CO_3$를 가하여 $1000^{\circ}C$에서 재차 배소한 후, 온수에 침출하여 잔존된 Mo과 V을 95%이상 침출되었다. 1차 침출액 중의 Ni, V 및 Mo을 용매추출법으로 분리.정제하였다. 용액 중의 Ni는 MSP-8, V은 TOMAC을 추출제로 하여 추출.분리하고 Mo은 raffinate로 분리하였다. Batch 추출에 의하여 Ni은 95%, V은 98%가 유기상에 추출되었으며, 역추출액에 환원제를 첨가하여 순도 99%이상의 V을 회수하였다.
The increased production and consumption of polyethylene terephthalate (PET)-based products over the past several decades has resulted in the discharge of countless tons of PET waste into the marine environment. PET microparticles resulting from the physical erosion of general PET wastes end up in the ocean and pose a threat to the marine biosphere and human health, necessitating the development of new technologies for recycling and upcycling. Notably, enzyme-mediated PET degradation is an appealing option due to its eco-friendly and energy-saving characteristics. PETase, a PET-hydrolyzing enzyme originating from Ideonella sakaiensis, is one of the most thoroughly researched biological catalysts. However, the industrial application of PETase-mediated PET recycling is limited due to the low stability and poor reusability of the enzyme. Here we developed the whole-cell catalyst (WCC) in which functional PETase is attached to the outer membrane of Escherichia coli. Immunoassays are used to identify the surface-expressed PETase, and we demonstrated that the WCC degraded PET microparticles most efficiently at 30℃ and pH 9 without agitation. Furthermore, the WCC increased the PET-degrading activity in a concentration-dependent manner, surpassing the limited activity of soluble PETase above 100 nM. Finally, we demonstrated that the WCC could be recycled up to three times.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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