• 한국재료학회지
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• 제29권7호
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• pp.412-424
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• 2019

Global fitting functions for Fe-selective chlorination in ilmenite($FeTiO_2$) and successive chlorination of beneficiated $TiO_2$ are proposed and validated based on a comparison with experimental data collected from the literature. The Fe-selective chlorination reaction is expressed by the unreacted shrinking core model, which covers the diffusion-controlling step of chlorinated Fe gas that escapes through porous materials of beneficiated $TiO_2$ formed by Fe-selective chlorination, and the chemical reaction-controlling step of the surface reaction of unreacted solid ilmenite. The fitting function is applied for both chemical controlling steps of the unreacted shrinking core model. The validation shows that our fitting function is quite effective to fit with experimental data by minimum and maximum values of determination coefficients of $R^2$ as low as 0.9698 and 0.9988, respectively, for operating parameters such as temperature, $Cl_2$ pressure, carbon ratio and particle size that change comprehensively. The global fitting functions proposed in this study are expressed simply as exponential functions of chlorination rate(X) vs. time(t), and each of them are validated by a single equation for various reaction conditions. There is therefore a certain practical merit for the optimal process design and performance analysis for field engineers of chlorination reactions of ilmenite and $TiO_2$.

• 자원리싸이클링
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• 제25권3호
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• pp.74-81
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• 2016

고정층 반응기에서 PVC를 염화제로 사용하여 일메나이트 광석 중 철을 선택적으로 제거하기 위한 염화반응에 대하여 조사하였다. 철의 제거율에 미치는 PVC첨가량과 반응온도의 영향에 대하여 조사하였다. 철의 제거율은 PVC 첨가량과 온도가 증가할수록 상승하였다. PVC에서 생성된 HCl가스와 반응한 후의 시편 표면에는 많은 기공이 관찰되었다. 이러한 기공에 의해서 일메나이트 입자의 중앙부분에 있는 철과 반응할 수 있었던 것으로 생각된다. 선택적 염화반응을 속도론적 모델에 의해 조사한 결과 입자 계면에서의 화학반응에 의해서 율속되는 것으로 생각된다. PVC를 사용한 일메나이트의 선택적 염화반응에서 활성화 에너지는 20.47 kJ/mol로 계산되었다.

• 청정기술
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• 제25권2호
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• pp.107-113
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• 2019

2단 유동층 염화로에서 일메나이트광의 선택염화반응과 이산화티탄의 탄소염화반응의 염화도를 예측하기 위해서 shrinking core 모델과 유출률 및 입자파손을 고려한 수치 모델을 개발하였다. 입자분포를 고려하여 입자별 물질 수지와 염화반응을 반영할 수 있는 유동층 염화 반응 해석이 가능하다. 유동층 염화로의 실험값과 비교하여 약 6% 오차율의 정확성을 보였다. 입자 크기에 따라서는 입자 크기가 작을수록 염화도의 변화가 더 크게 나타났으며 염화도 1의 값에 도달하는 반응시간 차이가 약 100 min 정도로 나타났다. 온도의 변화($800{\sim}1000^{\circ}C$)에 대한 염화도의 변화는 염화도 0.9에 도달하는 반응시간이 약 10 min 차이로 크게 나타나지 않았다. 1단계 선택염화공정에서 일메나이트광의 질량감소율은 180 min 경과 시에 이론값인 0.4735 값에 근접하고, Fe 성분의 염화도는 $FeCl_2$ 또는 $FeCl_3$로 변환되어 180 min 경과 시에는 거의 1의 값을 보인다. 2단계 탄소염화공정에서 $TiO_2$의 염화도는 180 min 경과 시 0.98에 근접하고, 질량분율은 0.02에 도달하여 $TiCl_4$로 변환되는 것으로 나타났다. 1단계 선택염화공정에서 $TiO_2$는 180 min 경과 시에 98%까지 생성되었다가 연속적인 2단계 탄소염화공정에서 추가로 90 min 경과 시(총 경과 시간 270 min)에 99% $TiCl_4$로 전환되는 것으로 나타나고, 질량감소율도 99% 이상 감소하였다.

• 공업화학
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• 제3권3호
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• pp.451-463
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• 1992

유동층 반응기에서 함티탄자철광의 염소화 반응에 의해 함티탄자철광중의 철분만을 선택적으로 분리할 수 있는 염소화 조건과 아울러 rutile 대용품의 제조 가능성을 조사하였다. 염소화 반응의 적정조건은 반응온도 $950^{\circ}C$, 반응시간 2시간, 함티탄자철광에 대한 환원제 petroleum coke의 무게비 0.12 그리고 염소가스의 유속은 5cm/sec이었다. 이 반응조건하에서 얻어진 반응잔사는 $TiO_2$함량 70%이며 X-선 회전분석 결과 rutile로 확인되는 rutile 대용품이었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제16권6호
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• pp.507-511
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• 1995

Catalytic chlorination of chlorobenzene was studied in vapor phase using various solid-acid catalysts such as silica-alumina, alumina, zeolite and a modified clay prepared by impregnating bentonite with ferric chloride. The conversions of both chlorine gas and chlorobenzene showed high over silica-alumina, alumina and modified clay catalysts. However relatively large amounts of polychlorinated benzene derivatives were also observed. The active species of catalytic activity in chlorination of chlorobenzene in vapor phase were proved to be as Lewis acid sites by in-situ IR experiments. The strength of Lewis acid sites which were effective for the vapor-phase chlorination seemed to be having Hammett acidity Ho >-3.0. The selectivity to dichlorobenzenes was proved to be high over the zeolite catalyst due to their shape-selective properties. p-Dichlorobenzene or dichlorobenzene selectivities were improved more or less by changing the reaction conditions.

• 자원리싸이클링
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• 제29권3호
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• pp.3-10
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• 2020

일메나이트의 선택염화를 통해 제조한 합성루타일을 유동층에서 CO와 Cl₂ 혼합가스를 이용하여 염화시켜 TiO₂의 염화반응 속도에 미치는 반응 온도, 시간, CO가스와 Cl₂가스의 분압 비($p_{Cl_2}/p_{CO}$)의 영향에 대하여 조사하였다. $p_{Cl_2}/p_{CO}$가 높을 때 TiCl₄의 전환율은 감소하였으며, 화학양론 계산결과와 실험결과를 비교하였을 때 Cl₂가스 보다 CO가스의 분압이 더 큰 영향을 미친 것으로 판단되었다. 따라서 실험 결과를 입자의 기공을 고려한 모델에 대입하였을 때 합성 루타일의 염화반응은 화학반응율속으로 결정되었고, 활성화에너지는 53.77 kJ/mol로 계산되었다.

• 자원리싸이클링
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• 제27권3호
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• pp.30-38
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• 2018

본 연구는 1173 K에서 60분 동안 유지하는 조건하에 PVC 또는 $CO-Cl_2$ 혼합가스를 각각 사용하여 환원제에 따른 ilmenite ore의 Fe 선택염화 거동에 대해 조사하였다. 환원제로 PVC를 사용한 경우, 무게 감소율은 28%로 관찰되었다. 그리고 반응관 출구부위에 생성된 응축물은 X-선 회절 분석결과 $FeCl_2$로 확인되었다. 이러한 결과로부터 ilmenite ore 내의 철은 HCl 가스와 반응하였고 $FeCl_2$ 형태로 Fe만 선택적으로 제거된 것으로 관찰하였다. 그러나 환원제로 $CO-Cl_2$ 혼합가스를 사용한 경우, 무게 감소 비율은 54%로 관찰되었으며, 실험 종료 후 반응관 출구부위에 생성된 응축물은 $FeCl_3$로 추측할 수 있었다. 이를 통해 ilmenite ore는 $CO-Cl_2$ 혼합가스와 반응하여 $FeCl_3$ 및 $TiCl_4$ 반응물 형태로 동시에 제거되는 것으로 관찰되었다. 다만 반응후 ilmenite ore의 X선 회절 결과에서 Fe는 대부분 제거되었음을 보여주었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제16권4호
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• pp.349-355
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• 1995

Bromo-and chlorotrimethylsilane react with selenium dioxide in halocarbon solvents and generate selenium oxybromide and oxychloride, respectively. These in-situ generated oxyhalides turned out to be very efficient for selective bromination and chlorination of aldehydes and ketones. Under carefully controlled reaction conditions, second and third introduction of halogens into carbonyl compounds can be greatly suppressed, and high yields of monohalo compounds were obtained. The product ratios of this halogenation reactions can be best explained if the reactions are assumed to involve intermediate β-ketoselenenyl chlorides.

• 방사성폐기물학회지
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• 제13권3호
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• pp.211-218
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• 2015

본 연구에서는 산화된 피복관으로부터 염소화 공정을 통해 Zr을 선택적으로 회수하기 위한 연구의 일환으로, 단면이 개방된 ZIRLO 피복관의 염소화 반응 속도식을 열중량분석기를 이용하여 분석하였다. 실험을 통해 산화된 ZIRLO 피복관은 400도 염소화 조건에서 염소 기체와 반응하지 않는 것으로 확인되었다. 하지만 피복관 한쪽 혹은 양쪽 끝의 새로운 단면이 개방될 경우 ZIRLO의 염소화 반응이 가능함을 확인하였고 반응을 완료하기까지 8 시간이 소요되었다. 이는 반응 완료까지 7 시간이 소요된 산화되지 않은 피복관에 비하여 반응시간이 14% 증가한 것이다. Sharp-Hancock 식을 이용하여 단면이 개방된 ZIRLO 피복관과 염소 기체의 반응을 모사하기 위한 구조함수를 도출하였으며, 부피축소 모델이 본 연구 조건에서 가장 적합한 구조 함수로 확인되었다. 또한, 본 연구를 통해 ZIRLO 피복관의 표면이 산화되어 있는 조건에서도 단면노출을 통해 염소화 공정에 적용이 가능함을 확인하였다.

• Applied Biological Chemistry
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• 제42권3호
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• pp.256-261
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• 1999

볶은 보리 알과 보리 티백으로부터 일상적인 차를 만드는 과정에 따라 보리차를 제조할 때 염소로 소독된 물로부터 염소소독부산물의 수준이 감소되는지의 여부를 알아보았다. 수돗물과 두 종류의 보리차 중의 여덟가지 염소소독부산물 중에서 여섯 가지의 휘발성화합물들은 10분 동안의 가열한 후에 검출한계 이하가 되었으므로, 비휘발성 화합물인 dichloroacetic acid, trichloroacetic acid 및 총잔류염소에 대해 서로 비교하였다. 가열전후의 상대적인 양의 변화를 비교한 결과, 세 항목 모두 유의적인 차이가 발견되지 않았으며, 원래의 물 중에서 존재하지 않았던 새로운 봉우리들이 기체크로마토그래프/전자포획검출기 (GC/ECD)의 총이온크로마토그램(TIC)상에 나타났다. 증류되고 탈이온화된 물을 이용하여 두 종류의 보리차(알곡과 티백), 옥수수차와 결명차를 제조한 후 액-액 추출법과 기체크로마토그래피/질량선택검출(GC/MSD)을 이용하여 phenol류, furan류, pyrrole류 등 33종의 유기화합물을 분리 확인하였다.