• 한국광물학회지
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• 제16권3호
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• pp.201-213
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• 2003

각종 산업폐수에서 심각한 환경문제를 야기시킬 수 있는 중금속(Ag, Pb, Cr, Cu, Zn, Mn) 이온들에 대한 국내산 주요 제올라이트의 흡착 성향 및 능력을 광물 조성 및 특성 분석과 일련의 흡착실험을 통해서 광석 단위로 평가해 보았다. 국내산 제올라이트 광석의 중금속 흡착 반응은 기본적으로는 양이온 교환방식에 의존되지만, 높은 CEC 값이 반드시 보다 많은 중금속 흡착능력을 의미하는 것은 아닌 것으로 나타난다. 제올라이트 광석의 중금속 흡착성향은 광종별로 다소 차이를 보이지만, 일반적으로 흡착선호도에 있어서 $Ag\geq$Pb>Cr, $Cu\geq$Zn>Mn와 같은 흡착 서열을 이루는 것으로 밝혀졌다. 휼란다이트는 Cr을 보다 더 선호하는 성향을 보이는 반면에, 클리놉틸로라이트는 Cu를 더 선호하는 경향을 나타낸다. 일반적으로 제올라이트의 광종에 관계없이 Ag와 Pb는 상대적으로 월등한 흡착선호도를 나타낸다. 특히 Ag는 Na에 의한 재용출 과정에서 전혀 유리되지 않을 정도로 제올라이트에 대한 높은 흡착성향을 보인다. 제올라이트 광석의 중금속 흡착능력은 광종별로 현격한 차이를 보인다: 페리어라이트>클리놉틸로라이트>휼란다이트. 이에 비해서 모오데나이트는 CEC 성향으로 보아 클리놉틸로라이트와 비슷한 수준인 것으로 해석된다. 제올라이트의 암모늄 이온에 대한 CEC 값과 중금속 이온 흡착능력은 엄밀히 잘 부합되지 않는 것으로 나타난다. 또한 제올라이트 광석들의 중금속 흡착능력은 대개 제올라이트의 함량, 즉 광석의 품위에 의존되는 경향을 보이지만, 광석에 따라 그 일반적 추이에서 크게 벗어난 흡착 양상을 보이기도 한다. 이는 제올라이트의 선택적 흡착특성, 중합단층의 존재와 같은 구조적 결함이나 천연상 교환성 양이온의 조성(특히 흡착선호도가 높은 K의 함유도)에 의한 효과로 추정된다. 국내산 제올라이트를 중금속 흡착제거용으로 응용하는 데에는 부존자원의 활용성, 경제성 및 성능을 고려하여 클리놉틸로라이트 계열의 광석을 사용하는 것이 합리적일 것으로 판단된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권10호
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• pp.3696-3701
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• 2011

The single-crystal structure of partially dehydrated partially $Mg^{2+}$-exchanged zeolite Y, ${\mid}Mg{30.5}Na_{14}(H_2O)_{2.5}{\mid}$ [$Si_{117}Al_{75}O_{384}$]-FAU per unit cell, ${\alpha}$ = 25.5060(1) ${\AA}$, dehydrated at 723 K and $1{\times}10^{-4}$ Pa, has been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd$\bar{3}$ m at 100(1) K. The structure was refined using all intensities to the final error indices (using only the 561 reflections with $F_{\circ}$ > $4{\sigma}(F_{\circ})$) $R_1$ = 0.0377 (Based on F) and $R_2$ = 0.1032 (Based on $F^2$). About 30.5 $Mg^{2+}$ ions per unit cell are found at four different crystallographic sites. The 14 $Mg^{2+}$ ions occupy at site I at the center of double 6-ring (Mg-O = 2.231(3) ${\AA}$, O-Mg-O = $89.15(11)^{\circ}$ and $90.85(11)^{\circ}$). Four $Mg^{2+}$ ions are found at site I' in the sodalite cavity; the $Mg^{2+}$ ions are recessed 1.22 ${\AA}$ into the sodalite cavity from their 3-oxygen plane (Mg-O = 2.20(3) ${\AA}$ and O-Mg-O = $92.3(14)^{\circ}$). Site II' positions (opposite single 6-rings in the sodalite cage) are occupied by 2.5 $Mg^{2+}$ ions, each coordinated to an $H_2O$ molecule (Mg-O = 2.187(20) ${\AA}$ and O-Mg-O = $114.2(16)^{\circ}$). The 10 $Mg^{2+}$ ions are nearly three-quarters filled at site II in the supercage, being recessed 0.12 ${\AA}$ into the supercage (Mg-O = 2.123(4) A and O-Mg-O = $119.70(19)^{\circ}$). About 14 $Na^+$ ions per unit cell are found at one crystallographic site; the $Na^+$ ions are located at site II in the supercage (Na-O = 2.234(7) ${\AA}$ and O-Mg-O = $110.5(4)^{\circ}$).

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제29권3호
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• pp.147-155
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• 2006

기체 저장제로서 제올라이트의 구조와 기체분자의 유출입 기전을 이해하기 위해 완전히 탈수된 $K_3-A$들을 제조하고 $K_3Na_8H-A(R_1=0.0478,\;R_2=0.0458$ 및 $a=12.257(1){\AA}$)의 결정구조들을 Pm3m 입방 공간군에서 단결정 X-ray 회절 방법으로 연구하였다. 진공 탈수된 $K_3Na_8H-A$의 결정구조에 있어서, 단위세포 당 3개의 $K^+$ 이온들이 8-ring(0.0, 0.4531, 0.4531) 상에 존재하였고, 단위세포 당 8개의 $Na^+$ 이온들이 6-oxygen ring들의 중앙에 위치하였다. 8-ring상에 존재하는 각 $K^+$ 이온들은 두 가지 종류의 골격산소 원자들로 부터 각각 $2.87(2){\AA}$과 $2.79(1){\AA}$의 거리를 가지고 있었다. 이러한 값들은 이미 기존에 알려진 $K_{12}Na-A$의 값들보다 더 짧은 값으로 이들의 이온 반경들을 고려할 때 더 타당한 값들이였다. $K^+$ 이온들의 정확한 위치들은 8-ring들의 중앙으로부터 약 $0.8{\AA}$ 떨어져 있었다. 이러한 결과는 제올라이트 골격을 안전화시켜 기체분자들의 효과적인 유출입 통제와 저장을 가능하게 하며, 유효 부피 극대화를 이루어 더 많은 기체 저장을 할 수 있으므로 병원에서 사용하는 산소 저장 용기를 더욱더 소형임은 물론 산소가 필요한 응급환자 들을 위한 휴대하기 간편한 용기를 만들어 줄 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.174-179
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• 2021

Recently, hybrid coal research is underway to upgrade low-grade coal. The hybrid coal is made by mixing low-grade coal with bioliquids such as molasses, sugar cane, and lignin. In the case of lignin used here, a large amount of lignin is included in the wastewater of the papermaking process, and thus, research on hybrid coal production using the same is attracting attention. However, since a large amount of metal ions are contained in the lignin wastewater from the papermaking process, substances that corrode the generator are generated during combustion, and the amount of fly ash is increased. To solve this problem, it is essential to remove metal ions in the lignin wastewater. In this study, metal ions were removed by ion exchange with a alumina hollow fiber membrane coated with K-Phillipsite (K-PHI) zeolite. The alumina hollow fiber membrane used as the support was prepared by the nonsolvent induced phase separation (NIPS) method, and K-PHI seeds were prepared by hydrothermal synthesis. The prepared K-PHI seed was seeded on the surface of the support and coated by secondary growth hydrothermal synthesis. The characteristic of prepared coating membrane was analyzed by Scanning Electron Microscope (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), Energy Dispersive Spectroscopy (EDX), and the concentration of metal ions before and after ion exchange was measured by Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometer (ICP-OES). The extraction amount of K+ is 86 mg/kg, and the extraction amount of Na+ is 54.9 mg/kg. Therefore, K-PHI zeolite membrane has the potential to remove potassium and sodium ions from the solution and can be used in acidic lignin wastewater.

• 한국결정학회지
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• 제15권2호
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• pp.59-68
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• 2004

부분적으로 $Co^{2+}$ 이온으로 치환된 제올라이트 A를 진공 탈수한 후 $300^{\circ}C$에서 12시간, 6시간, 2시간 동안 각각 0.6 torr의 K증기로 반응시킨 3개의 구조$(a=12.181(1)\;{\AA},\; a=12.184(1)\;{\AA},\; a=12.215(1)\;{\AA})$를 $21^{\circ}C$에서 입방공간군 Pm3m를 사용하여 단결정 X-선 회절법으로 해석하고 정밀화한다. K 증기로 반응시킨 3개의 구조는 Full-matrix 최소자승법 정밀화 계산에서 $1>\sigma(I)$인 70, 82, 80개의 독립반사를 각각 사용하여 최종오차인자를 R (weight) = 0.090, 0.091, 0.090까지 각각 정밀화한다. 3개의 구조에서 4개의$Co^{2+}$이온과 4개의 $Na^+$이온모두 K증기에 의해서 환원되어 $Co^{2+}$ 이온과 $Na^+$ 이온은 제올라이트 내에 더 이상 생성되지 않는다. K종류는 5개의 다른 결정학적 자리에 위치하는데 3개의 $K^+$이온은 8-링의 평면에 완전히 채워져 위치하고 약 11.5개의 $K^+$ 이온은 3회 회전축상의 6-링에 위치하고 약 4개는 큰 동공, 4개는 소다라이트 동공, 0.5개는 큰 공동의 4-링과 마주보는 위치에 위치하고 3개의 $K^0$원자는 3회 회전축상의 큰 동공 깊숙이 위치한다. 이들 구조는 제올라이트 A의 소다라이트 동공에서 사면체 $K_4$ (혹은 삼각형 $K_3$) 클라스터를 이루고 있으며 $K_4$ 혹은 $K_3$ 클라스터는 6-링의 3개의 산소와 삼면체로 결합한다. 이들 클라스터의 부분적으로 환원된 이온은 제올라이트 골조 산소와 우선적으로 결합한다. 이들 구조에서 제올라이트 골조의 음전하를 상쇄시키는데 필요한 12개의 $K^+$ 이온보다 많은 단위세포당 14.5개의 K종류가 존재하는데 이들 결과로 $K^0$원자가 흡착되었음을 알 수 있다. 큰 동공 깊숙이 위치한 3개의 $K^0$ 원자는 4개의 큰 동공에 위치한 $K^+$ 이온 중 3개와 결합하여 $K_7^{4+}$클라스터를 형성하며$K_7^{4+}$ 클라스터는 골조산소와 우선적으로 결합한다.

• 한국표면공학회지
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• 제26권6호
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• pp.285-290
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• 1993

A series of samples were prepared by treating natural zeolite from Kampo area with HCl and NaOH. And, the adsorption characteristics of some liquid samples were investigated by the Diamond-Kinter method. The adsorption amount of all liquid investigated was more effective in acid treatment than in alkali treatment. In the case of n-, iso-C3H7OH, thed adsorption amount of n-form which has smaller molecular size was larger. Similar tenedncy was observed in n-, iso-C4H9OH, but the amount was lower than n-, iso-C3H7OH. In CHCl3 and CCl4, that of CHCl, which is smaller molecular size and has polarity, was far lager. From the view of the molecular size, adsorption amount of C6H5CH3 and p-C6H4(CH3)2 showed the characteristics of surface activity rather than chemical treatment.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제19권4호
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• pp.466-470
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• 1998

Catalytic hydrogenation of carbon dioxide for the simultaneous synthesis of methanol and dimethyl ether (together called oxygenates) over a combination of methanol synthesis and methanol dehydration catalysts has been studied. Various methanol synthesis and methanol dehydration catalysts were examined for this reaction. The addition of promotors like $Ga_2O_3\; and\; Cr_2O_3$ to Cu/ZnO catalyst gave much more enhanced yield on the formation of oxygenates. From the results, the promotional effect of $Cr_2O_3$ has been explained in terms of increase in the intrinsic activity of Cu while that of $Ga_2O_3$ being increase in the dispersion of Cu. Among the methanol dehydration catalysts examined, the solid acids bearing high population of intermediate-strength acid sites were found to be very effective for the production of oxygenates. HY zeolite which contains strong acid sites produce small amount of hydrocarbons as by-products. However, CuNaY zeolite in which the presence of strong acid sites are minimum gives very high oxygenates yield without the formation of hydrocarbons.

• 에너지공학
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• 제6권1호
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• pp.26-33
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• 1997

유기주형물질을 첨가하지 않고 순수하고 결정성이 좋은 구리이온이 교환된 Cu-ZSM5 제올라이트 촉매를 제조하여 NO 분해반응 실험에 사용하였다. 구리이온교환 정도의 증가에 따라 NO 분해 활성은 점차로 증가하였고 100% 이상으로 구리이온교환 시에도 지속적으로 증가하였다. 산소의 존재하에서 NO의 분해 활성은 $O_2$양이 증가할수록 저하되었고, NO, $O_2$TPD실험 결과 NO의 분해 활성점과 $O_2$의 흡착점은 같은 것으로 판명되었다. 또한 50$0^{\circ}C$에서 전처리 후에도 촉매 표면의 $O_2$는 완전히 탈착되지 않았으며, 50$0^{\circ}C$에서 수소 처리를 하였을 경우 반응 활성이 초기에 상당량 향상되는 현상으로 보아 촉매 표면에 흡착된 산소가 NO의 분해반응 활성을 저하시키는 요인이 된다는 것을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제28권6호
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• pp.432-443
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• 2018

본 연구에서는 Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 프로필렌/프로페인 분리 거동을 예측하기 위하여 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인 단일기체에 대한 중량식흡착 거동을 관찰하고자 하였다. 제올라이트 13X 입자의 프로필렌 및 프로페인에 대한 중량식흡착 거동은 자성부유평형저울(MSB)을 이용하여 323, 343, 363 K의 온도와 0.02-1 bar의 압력 범위에서 0.1 bar씩 증가시키면서 측정되었다. 그 결과, 온도가 증가할수록 프로필렌 및 프로페인의 흡착량은 감소하였으며, 프로필렌/프로페인의 흡착 선택도는 증가하였다. 또한 흡착 온도가 증가함에 따라 프로필렌과 프로페인의 확산계수는 증가하여 아레니우스 식을 따랐고, 프로필렌/프로페인 확산 선택도는 323 K에서 0.9753으로 최대값을 가졌다. 흡착 특성을 통해 분리막의 투과선택도를 계산하였고, Na형 Faujasite 제올라이트 분리막의 단일 기체 투과 특성과 비교하였다. 그 결과 계산된 투과선택도와 측정된 투과선택도가 모두 323 K에서 최대값을 갖는 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 중량식 흡착법으로 예측된 분리막의 프로필렌/프로페인 분리거동 예측이 합리적이며 또한 표면확산에 기반한 프로필렌/프로페인 분리용 제올라이트 분리막의 분리성능예측에 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.254-268
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• 2007

다양한 재료특성(Si/Al 몰비, 두께, 구조적 불완전성)을 갖는 Na형 faujasite 제올라이트 분리층을 다공성 $\alpha$-알루미나 튜브 표면에 수열조건에서 이차성장 시키고 $CO_2/N_2$ 분리거동을 $CO_2/N_2$ 몰비가 1인 혼합기체에 대하여 $30^{\circ}C$에서 평가하였다. 수열조건 중에서 수열용액 내의 $SiO_2$ 양은 형성된 제올라이트 분리층의 재료특성에 가장 큰 영향을 주는 변수임을 확인하였다. 즉, 수열용액 내의 $SiO_2$ 양이 증가함에 따라서 형성된 제올라이트 분리층의 Si/Al 몰비, 두께, 구조적 불완전성(discontinuity)은 동시에 증가하였다. 본 논문에서는 불완전한 치밀화에 의해 잔존하는 결정립간 공극(void), GIS Na-P1 상에 의해 형성된 균열(crack) 등 구조적 불완전성이 $CO_2/N_2$ 분리에 가장 큰 영향을 주는 재료특성이며, 투과부에서의 $CO_2$ 탈착이 전체 $CO_2$ 투과의 율속단계(rate-determining step)임을 확인하였다.