Abbasov, Vagif M.;El-Lateef, Hany M. Abd;Aliyeva, Leylufer I.;Ismayilov, Ismayil T.;Qasimov, Elmar E.;Narmin, Mamedova M.
대한화학회지
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제57권1호
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pp.25-34
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2013
The efficiency of three complex surfactants based on sunflower oil and nitrogen containing compounds as corrosion inhibitors for mild steel in $CO_2$-saturated 1% NaCl solution, has been determined by weight loss and LPR corrosion rate measurements. These compounds inhibit corrosion even at very low concentrations. The inhibition process was attributed to the formation of an adsorbed film on the metal surface that protects the metal against corrosive media. The inhibition efficiency increases with increasing the concentration of the studied inhibitors. Maximum inhibition efficiency of the surfactants is observed at concentrations around its critical micellar concentration (CMC). Adsorption of complex surfactants on the mild steel surface is in agreement with the Langmuir adsorption isotherm model, and the calculated Gibbs free energy values confirm the chemical nature of the adsorption. Energy dispersive X-ray fluorescence microscopy (EDRF) observations of the electrode surface confirmed the existence of such an adsorbed film.
A copper-based metal organic framework (MOF) named Cu-BTC, also known as HKUST-1, was synthesized by using a solvothermal method at various synthesis temperature, time and pressure. The obtained samples were characterized with Powder X-ray diffraction (XRD) for phase structure, scanning electron microscopy (SEM) for crystal structure, and nitrogen adsorption-desorption for pore textural structure. The Cu-BTC sample was also studied for $CO_2$ adsorption. The analysis results displayed that the sample synthesized at the condition of temperature: $120^{\circ}C$, synthesis time: 12 hours, pressure: 1 bar exhibited a good crystal structure with uniform size of octahedral particles. The BET data revealed a high surface area of 1741.7 $m^2g^{-1}$ and a pore volume of 0.7137 $cm^3g^{-1}$and exhibiteda maximum $CO_2$ adsorption capacity of 170 mg/g of the sorbent at $25^{\circ}C$.
Activated carbon is proposed as a new application of wastepaper recycling other than the paper-making. Waste kraft bag is considered to be a suitable raw material for activated carbon because of its low ash content. Small pellets of wastepaper squeezed out from the continuous kneader were carbonized in a nitrogen atmosphere and activated using carbon dioxide. The BET specific surface areas of activated carbon prepared from waste kraft bag was $1,285m^{2}/g$, which is higher than commercially available activated carbons. The activated carbon prepared from wastepaper has a well-developed porous structure, particularly in mesopore and macropore ranges. As a result, activated carbon with iodine adsorption capacity of 1,400 mg/g was obtained from waste kraft bag. In this paper, adsorption amount of Bisphenol A (BPA) was determined to investigate adsorbability of activated carbon from waste kraft bag. Adsorption measurements were on solutions ranging from $0.1{mu}g/L\;to\;100mg/L$. The activated carbon from waste kraft bag gave higher BPA adsorbabilities over a wide range, compared with commercially available activated carbons.
The woodceramics are porous amorphous carbon and glassy carbon composite materials. Woodceramics attracted a lot of attention in recent years because they are environmentally friendly and because of their unique functional characteristics such as catalysis, moisture absorption, deodorization, purification, carrier for microbial activity, specific stiffness, corrosion and friction resistance, and their electromagnetic shielding capacity. In this paper, we made new products of clay-woodceramics to investigate the industrial analysis and ethylene gas adsorption for basic data of building- and packging- materials keeping fruit fresh for a long time. Clay-woodceramics were carbonized for 3 h of heating in a special furnace under a gas flow of nitrogen(15 ml/min.) from 3 layers-clay-woodparticleboard made from pallet waste wood, phenol- formaldehyde resin(hereafter PF, Non volatile content:52%, resin content 30%), and clay(10%, 20% and 30%). Carbonization temperature was 400℃, 600℃ and 800℃. Experimental results shows that the higher the carbonization temperature, the higher the fixed carbon and the lower the volatile contents. The higher the clay content, the more the ash content. The higher the carbonization temperature, the more the ethylene gas adsorption. Carbonization temperature of 800℃ gave the best reslts as same as that of white charcoal and activated carbon.(800℃-clay-woodceramic: 5.36 ppm, white charcoal: 5.66 ppm, activated carbon: 5.79 ppm) The clay contents did not make difference of ethylene gas adsoption.
본 연구에서는 원시 활성탄에 질산을 이용한 산 처리 또는 LiOH를 첨착한 후, 이에 대한 이산화탄소의 흡착 특성을 수분의 공존 유, 무 상태에서 고정층 파과 실험을 통해 평가하였다. 질산 처리 및 LiOH 첨착에 따른 활성탄의 표면 성상 및 물리, 화학적 특성은 SEM, EDS, 질소 흡착, FTIR, XRD를 이용하여 고찰하였다. 질산 처리로 인해 원시 활성탄의 비표면적은 감소하였지만 활성탄 표면에서 산소 함량은 증가하였으며, 질산의 산화 반응으로 활성탄 표면에 탄소 및 산소 외에 질소를 포함한 새로운 관능기가 생성되었다. LiOH 첨착으로 인한 비표면적의 감소 폭은 질산 처리한 활성탄이 원시 활성탄에 비해 작게 나타났다. LiOH를 2 wt% 이상으로 첨착하면 상당 부분의 LiOH가 활성탄 세공 내부에 들어가지 못하고 외부 표면에 존재하였다. 고정층 파과 실험을 통해 질산 처리 및 LiOH 첨착량 증가에 따라 활성탄의 이산화탄소 흡착 성능은 향상되었다. 또한 공급가스 내에 수분이 공존함에 따라 이산화탄소 흡착량이 증가하였다. LiOH가 첨착된 활성탄에서 이산화탄소 흡착 후 LiOH는 화학반응에 의해 $Li_2CO_3$로 전환함을 확인하였다.
수계 내 질소의 증가는 부영양화나 녹조 및 적조현상을 유발하여 수계의 파괴 및 물의 자정능력을 저하시켜 전세계적으로 중요한 환경문제가 되었다. 수계 내 질소의 가장 일반적인 형태는 암모늄(NH4+)이온의 형태로 폐수로부터 유입되는 가장 많은 부분을 차지하고 있으며 부영양화의 주요 원인이 되고 있어 암모늄 제거에 있어 적절한 처리 및 방안이 필요하다. 본 연구에서는 생장력이 좋은 바이오매스 중 하나인 수단그라스를 적용하여 바이오차를 생산하였으며, 200℃-400℃ 탄화 온도 조건 변화에 따른 과정에서 생성된 수단그라스 바이오차를 활용하여 암모늄 이온, 10~100ppm 농도 변화에 따른 흡착능력 분석하였으며, 이 결과를 통해 흡착제로써 활용 가능성을 평가하고자 하였다. 탄화반응으로 인해 수단그라스의 화학구조가 분해되면서 바이오차의 탄소 및 고정 탄소함량이 증가하였다. 바이오차의 pH는 탄화 온도가 높을수록 pH와 전기전도도가 높아지면서 전기전도도로 인해 양이온에 대해 높은 흡착 가능성을 보였다. 흡착실험 결과를 바탕으로 NH4-N의 농도가 높아지면서 최대 54.5%, 최저 17.4%의 제거효율을 보였으며, 탄화 온도가 높을수록 바이오차의 기공 및 비표면적 증가로 인해 오염물질의 흡착이 용이해져 NH4-N의 제거효율이 높아졌다. FT-IR 분석 결과, 탄화반응의 고온으로 인해 전체적인 표면 작용기의 감소가 나타났다.
정수슬러지를 이용하여 제올라이트(zeolite)를 수열합성하고, 제올라이트의 결정화에 대한 반응온도, 반응시간, Na2O/SiO2 몰비의 영향을 살펴보았다. 제조한 제올라이트의 결정구조, 물성 및 열적 특성은 각각 X-선 회절분석, FTIR, BET 질소흡착 및 TGA로 분석하였다. 제올라이트의 흡착성능을 조사하기 위해 암모니아성 질소, 중금속이온 및 TOC 제거효율을 측정하였다. 정수슬러지의 주성분은 Al2O3와 SiO2로서 각각 28.79%와 27.06%을 나타내었으며, 제올라이트 합성을 위한 실리카 및 알루미나 원료는 정수슬러지 이외에 어떠한 화학원료도 추가로 첨가하지 않고 합성을 진행하였다. 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트는 A형 제올라이트의 구조를 나타내었으며, 반응기질의 조성을 2.1Na2O-Al2O3-1.6SiO2-65H2O으로 하고, 반응온도 90 ℃, 반응시간 5시간, Na2O/SiO2 몰비가 1.3인 경우에 가장 높은 결정성을 나타내었다. 합성 제올라이트의 비표면적은 55 ㎡ g-1로서 상업용 제올라이트 A 보다 높게 나타났다. 합성 제올라이트의 암모니아성 질소(NH4+) 제거율은 3시간 반응한 경우 68%를 나타내었으며, 제올라이트의 Pb2+ 및 Cd2+ 이온에 대한 흡착실험 결과 제거율은 각각 99.1% 및 99.3%를 나타내었다. 이는 제올라이트의 격자 내에 존재하는 Na+ 이온과 Pb2+ 및 Cd2+ 이온 간의 원활한 이온교환이 이루어졌음을 나타낸다. 300 ppm 부식산 용액에 제올라이트의 첨가량을 변화시켜 3시간 동안 흡착실험을 수행한 결과 제올라이트 5 g을 첨가한 경우 TOC 제거율이 83%로서 가장 높게 나타났다.
토성에 따라 합리적인 PCP시용량을 결정하고 아울러 어독해의 추정으로 무어독 처리방법을 강구하기위한 기초자료를 얻고자 물리 화학적 성질을 달리하는 수종의 충북지방 답토양을 시료로 하여 PCP의 흡착관계를 살펴본바 그 결과는 다음과 같다 1. 토양의 점토함량, 전질소, 유기물, CEC, 치환성염기, 인산흡수계수등과 PCP 흡착과의 사이에는 正의 상관이, pH와는 부(負)의 상관을 보여 주었으나 모두 유의성은 인정되지 않았다. 그러나 점토함량, $H^+$, Mg 및 CEC와 PCP흡착과는 비교적 큰값을 보여주어 주목할만한 일이었다. 2. 토성별로 PCP흡착은 식토>양로>사질양토의 순이었다. 3. $H_2O_2$처리 토양에서의 PCP흡착은 현저하게 저하하지만 그 줄어든 비율은 부식의 함량에 비례하지는 않았다. 4. 치환성 염기처리토양에서의 PCP흡착은 $H^+$-토양>$K^+$-토양>$Na^+$-토양> $Ca^{++}$-토양>$Mg^{++}$-토양의 순이었다. 5. PCP의 흡착관계를 Langmuir's adsorption isotherm과 Freundlicr's adsorption isotherm으로 표현가능하며 이로서 PCP의 최대 흡착량과 결합 energy 및 흡착층(吸着層)의 길이를 산출할수 있었다. 6. 토성별로 PCP 최대흡착량을 보면 식양토는 213.13mg/100gr, 양토는 $97.28{\sim}121.59mg/100gr$, 사양토는 $32.93{\sim}91.74mg/100gr$ 이 었다. 7. 무어독처리를 위한 한계시용량의 혼합토층의 깊이는 진천토양이 0.88cm로 가장 얕은 그리고 내산리 사질양토는 4.29cm로 가장 깊은 혼합시용을 요한다.
이 연구에서는 은행껍질기반 활성탄으로 음이온성 염료인 메틸오렌지(MO)의 흡착 특성을 조사하였다. 이를 위해 은행껍질과 대표적인 화학활성화제인 수산화칼륨(KOH)을 이용하여 서로 다른 기공 특성을 지닌 다공성 활성탄(GS-1, GS-2, GS-4)을 제조하였다. 제조한 활성탄의 구조적 특성값과 KOH 혼합비율과의 상관관계는 질소 흡/탈착등온선으로 조사하였다. 활성탄에 대한 MO 흡착 평형 실험은 서로 다른 pH (pH 3~11) 및 온도(298~318 K) 조건에서 실시하였으며 그 결과를 Langmuir, Freundlich, Sips 및 온도 의존 Sips식으로 살펴보았다. 그리고 Langmuir 무차원 분리계수값으로 제조한 활성탄의 MO 흡착처리공정의 타당성을 조사하였다. 흡착에너지분포함수(AED)로 비교 분석한 활성탄에 대한 MO의 불균일 흡착 특성은 온도와 활성탄의 구조적 특성과 밀접한 관련이 있었다. 서로 다른 온도에서 수행한 회분식 흡착 속도 실험 결과는 외부물질전달, 입자 내 확산 및 활성사이트의 흡착을 고려한 균일표면확산모델(HSDM)로 만족스럽게 설명할 수 있었다. 또한 표면확산계수값을 Arrhenius 플롯으로 나타내어 구한 활성화에너지와 흡착에너지분포 함수값과의 상관관계를 살펴보았다. 그리고 Biot 수를 이용하여 제조한 활성탄에 대한 MO의 흡착 공정 메커니즘을 평가하였다.
As a part of the studies on adsorptive properties of Korean halloysite clays, Hadong white clays of premium grade were examined for geometric pore structured by mercury porosimetry and for specific surface areas by nitrogen adsorption according to the BET procedure. Three size fractions of the native clay sample were derived from passage BS #100, #200 and #325 meshes, respectively. Several parameters lhus observed in relation to the pore structures are shown below: 1. The size fraction of BS #100, #200 and #325 show internal pore volumes of 25.3, 30.2 and $35.0m^2g^{-1}$, respectively. 2. In the distribution curves of the cumulative pore volume against pore diameter, it has been shown that the larticle sizes, the steeper the distribution over the larger ranges of pore diameters. The converse is true the smaller particles. 3. Internal pore areas increase with decrease in pore sizes. It follows that the pores having diameters of $\leq$0.1$\mu\textrm{m}$ are responsible for more than 90% of the total pore area. 4. The behaviour of nitrogen adsorption can be best described by BET type IV isotherm. Further, the hysteresis loops of the adsorptiondesorption curves become narrower with decresing particle sizes. 5. The specific surface areas observed for the fractions of BS #100, BS #200 and BS #325 are 34.6, 35.4 and 43.2m $^2g^{-1}$, respectively. and the calcined clay of BS #325 has a specific surface area near $30.4m^2g^{-1}$.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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