막증류는 소수성이 강한 0.1 내지 $0.5{\mu}m$의 정밀여과막을 통하여 휘발도가 상대적으로 큰 성분을 증발시켜 분리하는 방법이다. 본 연구에서는 중공사형 분리막을 이용한 직접접촉식 막증류 공정을 "COMSOL Multiphysics" 프로그램을 이용하여 수치해석 하였으며 유체의 유입온도, lumen 및 shell side 공급 유속의 변화로 인한 투과량의 변화를 해석하였다. Lumen 공급용액의 온도가 30 에서 $50^{\circ}C$까지 증가할 경우 막증류 투과량은 1.0에서 $3.8L/m^2{\cdot}hr$ 까지 증가하였으나 shell 유체온도 영향은 상대적으로 낮았다. 또한 lumen 공급유속에 따른 막증류 투과량과 운전 압력손실을 고려할 경우 0.15 m/s ($Re_L=135$)일 때 가장 효율적임을 확인하였다.
The synthesis of hollow ${Sb_93}{Pt_7}$ nanospheres smaller than 30 nm with a shell consisting of smaller nanoparticles, with an average particle size of ${\sim}$ 3 nm is reported. The formation of this alloy is driven by galvanic replacement reaction involving Sb nanoparticles and ${H_2}{PtCl_6} $ without need for any additional reductants. Further, the reaction proceeds selectively as long as the redox potential between two metals is favorable. The capacities of the hollow samples are 669 and 587mAh/g at rates of 1 and 7C, respectively, while those values for the nanoparticles are 647 and 480mAh/g at rates of 1, 7C, respectively. This result shows the significantly improved capacity retention of the hollow sample at higher C rates, indicating that high surface area of the hollow nanospheres makes the current density more effective than that for the solid counterpart.
Monodispersed porous NiO and $Co_3O_4$ microcapsules with a hollow core were synthesized using SBA-16 silica sol and PS as a hard template. The porous hollow microcapsules were characterized by XRD, TEM and $N_2$ adsorption/desorption analysis. After $H_2$ reduction of metal oxide microspheres, they were conducted as an active catalyst in the reduction of chiral butylronitrile and cyanobenzene. The mesoporous metals having a hollow structure showed a higher activity than a nonporous metal powder and an impregnated metal on the carbon support.
Quasi-ordered arrays of hollow $SnO_2$ hemispheres were prepared by utilizing the colloidal templating route and RF-sputtering methods. Hollow $SnO_2$ hemispheres with shell thickness of 20nm exhibited an uniform continuity and open porosity, resulting in high gas sensitivity due to enhanced surface area as well as reduced interfacial effects. Multilayered hollow $SnO_2$ hemispheres and hollow $SnO_2$ hemispheres with controlled wall thickness were fabricated by controlling processing steps.
Layer-by-layer 방법을 기초로 기존의 방법보다 간단히 합성된 껍질 두께를 달리한 속이 빈 구형체인 폴리아닐린과 폴리피롤을 리튬이차전지 양극 활물질로 사용하여 껍질 두께에 따른 방전용량에 미친 효과를 조사하였다. 유화중합으로 중합된 음이온계 계면활성제에 의해 표면 개질 된 폴리스타이렌을 지지체로 사용하였다. 아닐린과 피롤의 모노머 양을 각각 다르게 추가하여 합성하여 쉘 두께를 조절하였다. 그 후, 유기용매를 통해 폴리스타이렌을 제거하여 속이 빈 구형체를 제조하였다. 이는 리튬이차전지에서 전해액과의 접촉을 증가시키기 위해 넓은 표면적을 가진 속이 빈 구형체 구조로 제조하고, 분자량 조절이 어렵고 단위부피당 질량이 낮아 용량이 낮은 단점을 가진 고분자를 껍질 두께의 조절로 단점을 보완하고자 하였다. 아닐린 모노머 양을 1.2, 2.4, 3.6, 4.8 및 6.0 mL로 증가시킨 경우 폴리아닐린의 껍질 두께는 30.2, 38.0, 42.2, 48.2 및 52.4 nm이고 피롤 모노머 양이 0.6, 1.2, 2.4 및 3.6 mL일 경우 양극재료는 폴리아닐린의 경우 껍질 두께가 30.2, 42.2 및 52.4 nm 일 때, 10회 후, 방전 용량은 약 ~18, ~29 및 ~62 mAh/g으로 나타났으며, 폴리피롤의 경우 껍질 두께가 16.0, 22.0, 27.0 및 34.0 nm 일 때, 15회 후, 방전용량은 약 ~15, ~36, ~56 및 ~77 mAh/g으로 껍질의 두께가 증가할수록 방전용량 역시 증가하는 것을 알 수 있었다.
Apergillus niger LK의 epoxide hydrolase 활성을 이용하여 chiral styrene oxide를 제조할 수 있는 hollow-fiber 반응기 기반의 비대칭 분할 시스템을 개발하였다. 라세믹 styrene oxide 기질을 dodecane 유기용매에 용해시켜 hollow-fiber 반응기의 lumen 부위로 공급하였으며, 생촉매인 A. niger LK 미세분말은 shell 부위로 공급함으로써 막 표면에서 비대칭 분할 반응을 수행하였다. 반응 산물로 생성되는 phenyl-1,2-ethandiol에 의한 epoxide hydrolase 활성 저해효과를 감소시키기 위하여 2번째 hollow-fiber 반응기에서 완충용액을 이용하여 diol을 추출하여 제거시켰다. 2성분 용매를 사용한 cascade형 hollow-fiber 반응기 시스템을 이용하여 광학적으로 순수한 (ee > 99%) (5)-styrene oxide를 19.5% (이론 수율 대비 39%)의 수율로 얻을 수 있었다.
Jeon, Sang Gweon;Yang, Jin Young;Park, Keun Woo;Kim, Geon-Joong
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제35권12호
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pp.3583-3589
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2014
This study evaluated a simple and useful route to the synthesis of mesoporous $TiO_2$ microcapsules with a hollow macro-core structure. A hydrophilic precursor sol containing the surfactants in the hydrophobic solvents was deposited on PMMA polymer surfaces modified by non-thermal plasma to produce mesoporous shells after calcination. The surface of the PMMA polymer spheres was coated with $NH_4F$ and CTAB to control the interfacial properties and promote the subsequent deposition of inorganic sols. These hollow type mesoporous $TiO_2$ microcapsules could be applied as an efficient substrate for the immobilization of DNA oligonucleotides.
Simultaneous nitrification and denitrification of ammonia and organic compounds-containing wastewater were performed in a fluidized bed biofilm reactor with polysulfone(PS) hollow fiber as a double layer biomass carrier. The PS hollow fiber fragment has both aerobic and anoxic environments for the nitrifiaction and denitrification at the shell and lumen-side respectively. The reactor system showed about 80% nitrification efficiency stably throughout the ammonia load conditions applied in the experiment. Denitrification efficiency depended on organic load and C/N ratio. High free ammonia concentration and low dissolved oxygen resulted in nitrite accumulation which leads to enhance organic carbon efficiency in denitrification when compared to nitrate denitrification. The simultaneous nitrification and denitrification reactor system has an economic advantages in reduced chemical cost of organic carbon for denitrification as well as compact reactor configuration.
입자 분포가 균일하며, 마이크론 크기를 가지는 중공 유기 안료에 대한 합성 방법을 연구하였다. 코어-쉘 합성 방법에 의해 다양한 크기의 중공 유기 안료를 합성할 수 있었으며, 각각의 코어 크기 및 분자량에 따른 최종 입자 크기 변화 및 반응 중 코어의 중화 시간에 따른 은폐율 변화에 대한 실험을 진행하였다. 그 결과 사용한 코어 크기가 클수록 최종 입자 크기는 증가되며, $1.0{\mu}m$ 이상의 마이크론 크기를 가지는 중공 유기 안료를 합성하기 위해서는 적어도 200 nm 이상의 코어를 사용해야 함을 알 수 있었다. 또한, 사용한 코어 크기가 클수록 중공 부피비가 증가되나, 은폐율을 높이기 위해서는 코어의 분자량을 줄이거나, 코어의 알카리 팽윤 단계에서 중화 시간을 증가시켜 주어야 한다. 그리고, 반응 중 교반 속도 및 합성 고형분이 마이크론 크기의 중공 유기 안료 합성에 끼치는 영향을 알아보았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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