• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.565-573
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• 2021

활성탄에 의한 Brilliant Green(BG), Quinoline Yellow(QY) 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학, 열역학적 특성치와 경쟁흡착을 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간 및 온도를 변수로 하여 수행하였다. BG와 QY는 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 pH 11에서 92.4%의 최고 흡착율을 나타내었고, QY는 sulfite 이온(SO₃^-)의 영향으로 pH3에서 90.9%의 최고 흡착률을 나타냈다. 등온흡착 데이터로부터, BG의 경우는 Freundlich 등온식에 잘 맞아서 다분자층 흡착이었고, QY는 Langmuir 등온식이 가장 높은 일치도를 나타내어 주로 단분자층흡착이었다. Freundlich 식과 Langmuir 식의 분리계수는 활성탄에 의해 이들 염료를 효과적으로 처리할 수 있는 공정임을 나타냈다. Temkin 등온식에 의해 평가된 흡착 에너지는 활성탄에 의한 BG와 QY의 흡착이 물리 흡착임을 확인시켰다. 동력학적 실험결과는 유사 이차 반응속도식이 유사일차 반응속도식보다 일치도가 높았고 평형흡착량에 대한 오차도 더 작았다. 입자내 확산식을 이용하여 도시한 그래프는 2단계의 직선으로 나타났는데 기울기가 낮은 입자내 확산이 율속단계임을 확인하였다. 흡착공정의 활성화 에너지와 엔탈피 변화는 흡착과정이 비교적 수월하게 일어나며 흡열반응임을 나타냈다. 엔트로피 변화는 활성탄에 대한 BG와 QY 염료의 흡착이 진행됨에 따라 흡착시스템의 무질서도가 증가함을 나타냈고, Gibbs 자유 에너지 변화로 부터 흡착반응이 온도가 높아질수록 자발성이 더 커진다는 것을 알았다. 혼합용액의 경쟁흡착 결과는 상대적으로 흡착률이 높은 QY가 BG에 의해 큰 방해를 받아 흡착률이 크게 감소하는 것으로 나타났다.

• 대한화학회지
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• 제37권5호
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• pp.503-512
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• 1993

역상 액체 크로마토그래피를 이용하여 페놀류를 효과적으로 분리-분석하는데 기본적으로 필요한 용리거동을 조사하고, 이를 바탕으로 머무름을 예측하는데 이 연구의 목적을 두었다. 정지상으로는 monomeric $C_{18}$ 컬럼($\mu-{Bondapak}$)과 polymeric $C_{18}$ 컬럼(201TP)을 사용하여 상호 비교하였으며, 이동상으로는 메탄올-물과 아세토니트릴-물 혼합액을 사용하고, 대상물질로는 25종의 페놀류를 선택하였다. 엔탈피-엔트로피 상쇄현상을 조사하였을 때 nitrophenols의 머무름은 이동상에 관계없이 methylphenols와 chlorophenols의 머무름과는 달랐으며, 메탄올-물 이동상에서 methylphenols와 chlorophenols는 상쇄현상이 있기 때문에 그 머무름 메카니즘은 조성과 관계없이 일정하였고, 아세토니트릴-물에서는 머무름 메카니즘이 더욱 복잡함을 알았다. Monomeric $C_{18}$ 컬럼과 polymeric $C_{18}$ 컬럼에서의 페놀류의 머무름을 비교하였을 때, polymeric $C_{18}$ 컬럼에서 정지상과 시료의 소수성 상호작용이 더 큼을 알 수 있었다. 메탄올-물 및 아세토니트릴-물 계에서 이동상의 조성 및 컬럼 온도가 변화할 때 쉽게 계산할 수 있는 $\pi$와 ${\sigma}+E_s$ 파라미터를 이용하여 페놀류의 머무름을 예측할 수 있는 관계식을 구하였다.

• 공업화학
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• 제5권3호
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• pp.406-412
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• 1994

Water glass로부터 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$를 합성하여, 이의 칼슘과 마그네슘의 이온교환성, 이온교환에 대한 열역학적 특성치를 조사하였다. Water glass로부터 합성한 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 최적 합성온도가 $725^{\circ}C$ 근처임을 알았다. 이온교환반응에 있어서 마그네슘 이온교환능이 칼슘 이온교환능보다 우수하였고, 마그네슘의 이온교환능은 온도에 민감하지 않은 반면에, 칼슘의 이온교환능은 온도에 민감하여 온도증가에 따라 이온교환능의 증가폭이 큼을 알 수 있었다. 초기 수용액 pH 변화에 따른 칼슘과 마그네슘의 이온교환능은 초기 수용액 pH가 2~6 사이에서 약간 감소하였으나, 6 이상에서는 ${\delta}-Na_2Si_2O_5$의 알카리 완충효과 때문에 각각 일정하게 나타났다. 이온교환 Gibbs 자유에너지는 이온교환 선택성의 역순으로 칼습 이온 교환반응이 마그네슘 이온교환반응보다 높게 나타났으며, 엔탈피와 엔트로피값도 칼슘 이온교환반응이 마그네슘 이온교환 반응보다 높게 나타났다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제20권4호
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• pp.422-429
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• 1992

Maltosy-$\beta$-cyclodextrin는 $\beta$-cyclodextrin에 maltose가 $\Alpha$-1,6 glycosidic bond로 결합된 분지환상결합체로서 pullulanase의 역반응(축합반응)을 이용하여 $\beta$-cyclodextrin과 maltose로부터 합성된다. Maltosyl-$\beta$-cycloextrin의 합성수율을 증가시키기 위하여 각종 water activity depressor인 각종 polyol, sugar 그리고 polyethylene glycol(PEG)등의 첨가의 영향을 검토하였다. 가장 적절한 water activity depressor는 PEG 6000로서, 첨가량 10%(w/w)의 경우 maltosyl-$\beta$-cyclodextrin 생성량과 합성수율은 크게 증가하여 3.02g/100ml 와 55.9%(w/w)로서, 첨가하지 않았을 경우보다 약 1.3배 증가하였다. Water activity는 PEG 6000을 20%(w/w) 첨가할 때 원래의 0.966에서 0.914로 감소하였으며, maltosyl-$\beta$-cyclodextrin 합성수율은 water activity에 반비례하여 증가하였다. Pullulanase의 역반응을 이용한 maltosyl-$\beta$-cyclodextrin 합성반응의 각종 열역학적 상수를 평가하였으며, $\Delta$H는 36.788kJ/mol, $\Delta$S는 0.067kJ/moleK, 그리고 $\Delta$G는 14.433kJ/mole이였다. PEG 6000의 분리회수에 적절한 ultrafiltration membrane의 pore size는 3K dalton이었으며, 여과액과 농축액의 적정 분획비는 1.0 : 9.0였다. Maltosyl-$\beta$-cyclodextrin 합성수율의 증가는 첨가한 PEG가 water activity를 감소시켜 합성된 maltosyl-$\beta$-cyclodextrin이 재분해되는 pullulanase이 정반응인 hydrolysis reaction을 억제하여 equilbrium state에 변화를 주기 때문인 것으로 유추된다.

• 대한화학회지
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• 제35권4호
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• pp.343-349
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• 1991

CHCl$_3$, CHCl$_3$ : CH$_2$Cl$_2$(1:1) 및 CH$_2$Cl$_2$ 용매 중에서 치환 aniline[aniline, N,N-dimethylaniline(N,N-DMA), 2,6-dimethylaniline(2,6-DMA) 및 2,4,6-trimethylaniline(2,4,6-TMA)]과 iodine간의 charge transfer complex 형성에 대하여 전도도법을 이용하여 속도론적으로 조사하였다. 초기에 일시적으로 생성된 outer charge transfer complex가 inner complex로 변환되는 과정에 있어서 치환 aniline의 electron donor 및 polar medium으로서의 작용에 대하여 고찰해 보았다. 또한 변환의 빠르기는 medium의 dielectric environment와 치환 aniline의 pK$_a$값에 의존하였으며 2,4,6-TMA, 2,6-DMA, aniline, N,N-DMA의 순서로 증가하였다. Chloroform 용매 중에서 2.5M 농도의 치환 aniline에 대해서 얻은 ${\Delta}H^{\neq}$값은 N,N-DMA, 3.47kcal/mol:aniline, 4.25kcal/mol:2,6-DMA, 7.79kcal/mol:2,4,6-TMA, 7.96kcal/mol:${\Delta}S^{\neq}$값은 모든 aniline에 있어서 -41~-55cal/mol${\cdot}$K의 큰 음의 값을 나타내었다.

• 청정기술
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• 제27권3호
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• pp.261-268
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• 2021

석탄계 입상 활성탄(CGAC)에 의한 acid black 1 (AB1) 염료의 평형, 동력학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH 를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 AB1의 흡착반응은 산성에서는 활성탄의 표면(H⁺)과 AB1이 가지고 있는 sulfite ion (SO₃^-), nitrite ion (NO₂^-) 사이의 정전기적 인력에 의해 일어났고, 최고 흡착률은 pH 3에서 97.7%였다. AB1의 등온 데이터는 Freundlich 등온식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(1/n) 값으로부터 활성탄에 의한 AB1의 흡착이 효과적인 처리과정이 될 수 있음을 알았다. Temkin 식의 흡착열 관련상수의 값은 물리 흡착 공정(< 20 J mol^-1)임을 나타냈다. 동역학 실험에서는 유사 2차 모델이 유사 1차 모델보다 더 일관성이 있었으며 추정된 평형 흡착량은 오차 백분율의 9.73% 이내에서 잘 일치하였다. 입자내 확산이 흡착 과정에서 속도 조절 단계였다. 활성화 에너지와 엔탈피 변화값으로부터 흡착반응이 물리흡착으로 진행되는 흡열반응임을 확인하였다. 엔트로피 변화는 활성탄 표면에서 AB1의 흡착이 일어나는 동안 고-액 계면에서 활발한 반응에 의해 엔트로피가 증가하는 것으로 나타났다. 자유에너지 변화는 온도증가와 함께 흡착반응의 자발성이 더 커지는 것을 나타냈다.

• 청정기술
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• 제27권2호
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• pp.182-189
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• 2021

입상 활성탄(GAC)에 의한 disperse yellow 3(DY 3) 염료의 흡착을 초기농도, 접촉 시간, 온도 및 pH를 흡착변수로 하는 실험을 통해 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 조사하였다. pH 변화실험에서 활성탄에 대한 DY 3의 흡착은 산성영역인 pH 3에서 흡착률이 가장 높았다. 이는 양(+)으로 하전된 활성탄 표면과 DY 3의 음이온(OH^-) 사이의 정전기적 인력에 기인한 것으로 판단되었다. DY 3의 흡착평형자료로부터 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았으며, 계산된 분리계수(R_L) 값으로부터 활성탄이 DY 3을 효과적으로 제거할 수 있다는 것을 알았다. 또한, Temkin 식의 흡착열 관련 상수의 값이 20 J mol^-1을 넘지 않아 물리 흡착 공정임을 알 수 있었다. 동력학 실험은 농도별 실험과 온도별 실험 모두 유사 이차 속도식이 오차율 10.72% 이내였다. Weber와 Morris의 입자내 확산 모델의 플로트는 두 단계의 직선으로 나타났다. Stage 2(입자내 확산)의 기울기가 stage 1(경계층 확산)의 기울기보다 작게 나타나 입자 내 확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. 활성탄에 의한 DY 3 흡착의 자유에너지 변화는 298 ~ 318 K에서 모두 음의 값을 나타냈으며, 온도가 증가할수록 자발성이 더 높아졌다. 활성탄에 대한 DY 3의 흡착반응의 엔탈피 변화는 0.65 kJ mol^-1 로 흡열반응이었으며, 엔트로피 변화는 2.14 J mol^-1 K^-1로 양의 값(positive value)을 나타냈다.

• 대한화학회지
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• 제18권3호
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• pp.157-170
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• 1974

텅그스텐산이온 용액의 다핵화반응과 다중음이온의 양성자화반응에 대한 이온세기의 영향을 1∼4M KCl 용액에서 헥사텅그스텐산이온과 헥사텅그스텐산 이온의 양성자화된 형태가 생성되었다. 20∼50 C 및 1∼4M KCl 용액에서 헥사텅그스텐산이온 및 헥사텅그스텐이온의 양성화된 형태가 생성되는 반응에 대한 평행상수를 계산하였다. Van`t Hoff방정식을 이용하여 계산한 헥사텅그스텐산이온의 양성자화된 형태가 생성되는 반응의 엔탈피변화는 이온세기에 관계없었다. $7H^++{6WO_4}^{2-}={HW_6O_{21}}^{5-}+3H_2O\;\;{\Delta}H^{\circ}=-62.4{\pm}0.6$$H^++{HW_6O_{21}}^{5-}={H_2W_6O_{21}}^{4-}\;\;{\Delta}H+_1^{\circ}=-4.12{\pm}0.10$$H^++{H_2W_6O_{21}}^{4-}={ H_3W_6O_{21}}^{3-}\;\;{\Delta}H_2^{\circ}=-4.36{\pm}0.30$위에 기술한 각 반응에 대한 자유에너지 변화 및 엔탈피변화를 계산하였고 이온세기의 영향을 고찰해보았다. 이온세기와 $log k_{6,7}$ 사이에 직선함수식이 성립하였다.$log k_{6,7}\;=\;D{\mu}+I,\;D\;=\;1.66{\pm}0.02$$logk_1$ 및 $logk_2$와 ${\mu}$ 사이에도 전체 이온세기 범위내에서 직선함수식이 성립하였다.$logk_1=D_1{\mu}+I_1,\;logk_2\;=\;D_2{\mu}+I_2$ 여기에서 $D_1=-0.065{\pm}0.001이었고\;D_2=-0.367{\pm}0.0006$이었다.

• 분석과학
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• 제6권1호
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• pp.107-119
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• 1993

본 연구에서는 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 역상 액체 크로마토그래피에서 용리 거동을 조사하여 머무름 메카니즘을 연구하고 이들의 최적 분리 조건을 알아내었다. 중성의 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 머무름에 소용매성 효과가 크게 영향을 준다는 것을 알았다. 또한, 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 기하학적 구조가 머무름에 많은 영향을 준다는 것을 알았다. 팔면체 구조인 $Rh(acac)_3$, $Ir(acac)_3$보다는 평면 사각형 구조인 $Pd(acac)_2$, $Pt(acac)_2$가 비극성 정지상과 상호 작용할 수 있는 표면적이 더 크므로 더 늦게 용리된다. 컬럼의 온도를 $25{\sim}45^{\circ}C$까지 변화시키면서 각 이동상 조성에서 van't Hoff plot를 구한 결과 온도에 따른 머무름 메카니즘은 일정함을 알 수 있었다. 이동상의 조성변화에 따라 용질의 머무름 메카니즘이 변화하는가를 알아보기 위하여 엔탈피-엔트로피 상쇄 현상을 조사하였다. 메탄올-물 용매의 조성이 40~70%로 변할 때 팔면체 구조인 $Rh(acac)_3$, $Ir(acac)_3$와 평면 사각형 구조인 $Pd(acac)_2$, $Pt(acac)_2$는 각각 엔탈피-엔트로피 상쇄 현상이 관찰되었으므로 머무름 메카니즘이 킬레이트의 구조에 따라 일정함을 알았다. 아세토니트릴-물 용매 조성이 30~60%로 변할 때는 엔탈피-엔트로피 상쇄 형상이 관찰되지 않았으므로 머무름 메카니즘이 복잡함을 알았다. 백금족 금속-아세틸아세톤 킬레이트들의 최적 분리 조건은 40% 메탄올, polymeric C18 컬럼, $45^{\circ}C$이다.

• 대한화학회지
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• 제36권5호
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• pp.669-673
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• 1992

알칼리금속이온(Li^+, Na^+, K^+, Rb^+, and Cs^+)과 아미드기를 포함하는 피리디노아자 크라운 화합물인 DBPDA와 PDA의 착물형성에 대한 안정도상수, K를 전기 전도도법을 이용하여 여러 온도에서 측정하였다. 각 온도에서 K값은 DBPDA의 경우 Cs^+ > K^+ > Rb^+ > Li^+ > Na^+의 순서였으며, PDA의 경우는 Cs^+ > K^+ > Rb^+ > Li^+ > Na^+이었다. 또한 DBPDA가 PDA보다 이들 알칼리 금속 이온에서 더 큰 K값을 보여주었다. 넓은 의미를 갖는 "Hole-Size-Selectivity" 원리에 이들 착물은 적용되지 않는 것으로 나타났다. 온도 변화에 따른 K값으로부터 {\delta}H와 T{\delta}S를 각각 구했으며, 이들 반응들은 엔탈피 기여에 따르는 착물형성반응으로 나타났다. 그러나 PDA의 경우 부분적인 엔트로피 항의 증가도 착물의 형성에 기여함을 알았다.