• Korean Chemical Engineering Research
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• 제53권3호
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• pp.339-349
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• 2015

본 연구에서는 활성탄을 대체하는 소재로서 재생이 용이하고 열적 안정성이 높은 DAY (Dealuminated Y-type) 제올라이트를 제조하였다. 원료물질로는 NaY 제올라이트를 이용하였으며, 이온교환, 소성, 수증기처리, 산처리의 단계를 거쳐 DAY 제올라이트를 제조하였다. 이때 결정성을 유지하면서 높은 Si/Al ratio를 얻기 위하여 소성 온도, 시간 및 수증기 처리 시간에 변화를 주었다. 또한 제조한 DAY 제올라이트, 원료 물질인 NaY 제올라이트 및 상용 제올라이트인 HISIV 1000에 대하여 상대습도 50%의 공기 흐름 중에서 VOCs 들에 대한 흡착 실험을 하였다. $520^{\circ}C$에서 4시간 소성 및 7시간의 수증기처리를 통해 제조한 DAY 제올라이트는 결정성이 유지되었고, Si/Al ratio는 80.4이였다. 수분흡착특성은 NaY 제올라이트의 10% 정도로 소수성을 나타내었다. 상용 DAY 제올라이트인 HISIV 1000과 비교한 결과 극성이 강한 MEK에 대해서는 0.8배 정도의 흡착용량을 보였으나, 무극성이거나 극성이 약한 toluene과 EA에 대해서 각각 1.6배, 1.3배 정도 높은 흡착 용량을 보였다.

• 공업화학
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• 제5권2호
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• pp.361-372
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• 1994

수열합성법 및 탈알루미늄 처리 이후 $NH_4VO_3$담지법으로 바나듐이 함유된 MFI형 제올라이트를 제조하였다. X선 회절분석, 시차 열분석, 적외선 분광분석 및 전자스핀공명분석을 수행하여 바나듐의 격자구조 내로의 도입을 검토하였다. 탈알루미늄된 ZSM-5에 $NH_4VO_3$를 담지시키고 소성한 경우에도 수열합성법으로 제조한 시료와 같이 바나듐이 구조 내로 도입될 수 있었다. 제올라이트 구조 중의 바나듐은 고온처리에 의해 산화-환원과정을 거칠 수 있으며, 이들은 원자단위로 분산되어 고정됨을 나타내었다. 벤젠 수산화반응과 hexane 및 알코올의 산화반응을 바나듐 함유 MFI형 제올라이트의 특성 검토를 위한 시험반응으로 이용하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권4호
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• pp.420-430
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• 2005

본 연구는 연속적인 고온수증기에 의한 가수분해와 질산추출공정으로 제올라이트결정구조내의 알루미늄을 제거하여 Si/Al비를 높임으로서 친수성인 $NH_4Y$형 제올라이트를 VOCs제거용 소수성의 것으로 바꾸기 위해 수행하였으며, 이를 위해 펠렛으로 만든 3가지 $NH_4Y$형 제올라이트 시료들을 각각 스텐레스제 컬럼에서 $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$ 그리고 $600^{\circ}C$ 등 3가지 온도의 수증기와 4시간 동안 접촉시킨 후, 각 온도에서 처리된 제올라이트별로 제올라이트의 결정구조로부터 이탈한 알루미늄을 500 mL 플라스크 속에서 $90^{\circ}C$의 0.25 M, 0.50 M. 0.75 M, 그리고 0.10 M 등 4가지 농도의 질산용액으로 추출하였다. 그 결과 탈알루미늄된 제올라이트들의 XRD분석을 통해 $500^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$의 수중기로 가수분해한 제올라이트들은 결정구조로부터 이탈한 알루미늄을 추출하기 위해 사용된 질산의 농도가 높은 것일수록 피크가 많이 일그러졌고, $400^{\circ}C$의 증기로 가수분해한 제올라이트들은 4가지 농도의 질산으로 처리한 모든 제올라이트들이 무정형으로 변환됨이 확인되었다. 또한 EDX분석을 통해 $600^{\circ}C$의 증기로 가수분해한 제올라이트들의 BET비표면적과 TPV값이 0.25 M과 0.50 M의 질산을 사용했을 때는 높은 농도의 질산으로 처리된 것이 컸고 0.75 M과 1.0 M의 질산을 사용했을 때는 작음이 확인되었다. 이상의 실험결과들로부터 친수성인 $NH_4Y$형 제올라이트를 소수성의 것으로 변환시키기 위한 수증기의 온도는 $500^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$가, 그리고 질산의 농도는 0.5 M이 적합한 것으로 결론지을 수 있고, 이와 같은 결론은 BET비표면적과 TPV값과 같은 경향을 보인 벤젠과 톨루엔의 흡착용량측정결과로 입증되었다. 탈알루미늄된 제올라이트들의 수분에 대한 Si/Al비와 흡착용량은 각각 높은 농도의 질산으로 처리된 것일수록 증가하고 감소하여 소수성이 증가함을 나타내었다.

• 공업화학
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• 제5권1호
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• pp.24-29
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• 1994

모더나이트와 크리노프티로라이트가 혼재되어 있는 한국산 천연 제올라니트(경북 구룡포산)로부터 제올라이트 X를 합성하였다. 원료를 열처리한 결과 크리노프티로라이트는 없어지고 모더나이트만 남았다. 2N-8N의 염산으로 알루미늄을 추출하거나 혹은 열처리한 국산 천연 제올라이트에 NaCl과 $NaAlO_2$ 및 NaOH를 첨가한 혼합용액을 $95^{\circ}C$에서 12~36시간 동안 반응시켜 제올라이트 X를 얻었다. 염산으로 전처리한 시료 25g을 3.5g NaCl, 8g $NaAlO_2$와 6N NaOH 50ml의 혼합용액으로 $95^{\circ}C$에서 24시간 반응시킨 것이 제올라이트 NaX의 최대수율을 나타내었다.

• 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.

• 대한화학회지
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• 제23권3호
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• pp.161-164
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• 1979

$Ca^{2+},\;La^{3+},\;NH_4^+$ 등으로 양이온을 교혼하거나, 알루미늄을 추출한 합성 zeolite Y에 팔라듐을 담지시켜, 촉매산성도 및 담지된 금속의 유효표면적을, n-butane의 분해반응에서 촉매활성과 관련지어 조사하였다. 암모니아의 TPD(Temperature Programmed Desorption) 실험에 의하면 NaY < CaY < LaY 순으로 강한 산점의 양이 많아졌으며, 알루미늄 추출로 $SiO_2/Al_2O_3$의 비가 커질 수록 전체산점의 양은 감소되었으나, 강한 산점의 양은 증가되었다. CO의 화학흡착으로 측정한 담지금속의 유효표면적은 산성도가 큰 촉매에서 비교적 컸다. n-Butane의 zeolite 촉매에서의 반응은, 촉매의 산성도와 금속성분의 유효표면적에 관계되나, 전화율이 측정한 범위내에서의 유효표면적에 비례하므로 금속성분에 의한 탈수소반응이 중요한 단계로 생각된다.

• 대한화학회지
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• 제25권1호
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• pp.26-29
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• 1981

양이온 교환 및 알루미늄 추출시킨 모더나이트와 제올라이트 Y 촉매에서 m-크실렌의 반응이 마이크로펄스방법으로 연구되었다. H-모더나이트 촉매에서 전처리온도가 높아지거나 Si/Al비가 증가할 때 동종간 주고 받기반응생성물이 크게 증가했다. $Ba^{2+}-, Mg^{2+}- $이온교환한 모더나이트촉매에서 양이온교환정도가 증가할에따라 트리메틸벤젠의 생성량이 급격히 감소했다. m-크실렌의 동종간 주고 받기반응에서는 모더나이트의 산성도의 영향과 아울러 촉매 유효세공의 크기에 따른 형상 선택성을 보여준다.

• 공업화학
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• 제2권2호
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• pp.97-107
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• 1991

실리카가 많이 함유된 제올라이트 즉 silicalite(end member of ZSM-5)를 2.55 $Na_2O-5.0$ TPABr-100 $SiO_2-2800H_2O $ 조성으로 $180^{\circ}C$에서 7일간 반응시켜 합성하였다. Silicalite 합성을 위한 최초 반웅물들이 담겨진 autoclave들은 반응기간 중 고중력장을 얻기 위하여 특수제작된 열풍식 항온조 내에서 원심분리되었다. 반응은 1, 30 및 50G에서 수행되었다. 30 및 50G의 고중력하에서 합성된 silicalite의 평균 및 최대 결정크기는 동일 조건하의 1G에서 합성된 결정들보다 현저하게 증가되었고, 수율도 4 %에서 55 %정도까지 약 11배가 증가되었다. 1G에서 얻어진silicalite 결정의 평균크기는 1 일에서 7 일에 걸친 전 반응기간을 통하여 $50-70{\mu}m$에 불과한 반면, 30 및 50G에서 얻어진 결정의 평균크기는 $160-190{\mu}m$로 2-3배 증가된 결과가 나타났다. 더욱 특이할만한 현상으로 고중력하에서는 핵심생성과 결정성장이 뚜렷하게 2 단계에 걸쳐 나타남이 관측되었다. 예로써 50G하에서는 단지 2 내지 3 일간의 반응 후에 평균 $135\mu}m$ 정도의 silicalite 결정이 생성되는 비교적 빠른 제 1 성장단계(first growing stage)를 보였고, 이어 5일에 이르기까지 평균 $200{\mu}m$ 정도의 결정이 되는 매우 빠른 제 2 성장단계(second growing stage)가 관찰되었다. 위의 2 단계 결정성장과정에서 얻어진 최대결정 크기는 각각 190 및 $300{\mu}m$이었다. 고중력이 결정핵 생성, 성장, 수율 및 silicalite 결정의 크기에 미치는 영향들에 관하여 자세히 논의하였다.

• 공업화학
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• 제8권6호
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• pp.1048-1053
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• 1997

수소형 모더나이트를 불화수소산처리하여 실리카/알루미나의 비가 다른 변형된 모더나이트를 만들고 이를 $\gamma$-알루미나와 혼합한 촉매를 제조하여 미소반응기에서 triphenylmethane (TPM)의 분해반응을 실시하였다. 미세공 구조인 수소형 모더나이트를 불화수소산처리로 탈알루미늄하면 산량은 감소하지만 2차 세공인 중세공이 형성되어 TPM의 분해활성과 2차 분해생성물인 벤젠의 선택성이 향상되었다. 그러나 더욱 불화수소산처리된 모더나이트는 산량 감소와 일부 세공구조의 파괴에 의한 미세공막힘 현상에 의해 분해활성이 저하되었다. 따라서 전처리된 모더나이트상에서 TPM의 분해활성과 벤젠의 선택성은 모더나이트의 실리카/알루미나 비가 17 정도에서 가장 우수하였다. 이들 전처리된 모더나이트를 알루미나와 혼합한 촉매는 순수한 모더나이트 촉매보다 TPM의 분해활성이 더욱 우수하였다. 이는 알루미나의 큰 중세공에서 TPM이 1차 분해반응하고 다음에 모더나이트의 중세공과 미세공에서 분해되는 단계적인 분해반응이 일어나기 때문이다.

• 공업화학
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• 제16권6호
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• pp.857-864
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• 2005

탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온으로 치환한 Y형 및 ZSM-5 제올라이트 촉매를 제조하였다. 전처리 후 Y형 및 ZSM-5 제올라이트의 Si/Al비는 증가하였고, bulk보다는 표면에서의 Si/Al비가 더 큰 것을 알 수 있었다. 전처리에 의해 제조된 Y형 및 ZSM-5 제올라이트의 골격구조 파괴는 주로 탈알루미늄 처리과정에서 Al 이온의 탈리에 의한 것이며, framework이 감소하고 non-framework이 증가하였다. 이러한 현상은 스팀처리 시간이 많아질수록 증가하였고, 양이온으로 치환함에 따라 더욱 심화되었음을 알 수 있었다. NO-TPD 실험결과, 전처리된 Y형 및 ZSM-5 제올라이트는 탈착봉우리가 저온으로 이동하였다. 또한 스팀처리 시간이 많은 촉매물질일수록 탈착온도가 더 낮은 온도로 이동하였다. 촉매의 활성은 치환된 양이온, Si/Al 함량비 및 탈알루미늄으로 변화된 골격구조에서 framework과 non-framework의 비율에 의존하였다.