과실, 채소류가 수확 후 발생하는 에칠렌 등의 가스를 흡착하는 소재를 개발하여 과재류의 신선도 유지용 포장소재로 개발코자 천연제올라이트와 이를 가공한 소재들간의 특성을 검토하였다. 천연 제올라이트의 성분조성은 $SiO_2$가 66.34%, $Al_2O_3$가 13.89%였고 Si/Al의 몰비가 4.78로서 silica가 비교적 높은 게올라이트였으며, DTA와 TG 곡선에서 $80^{\circ}C$ 부근에서 미미한 탈수를 나타냈고 $1,000^{\circ}C$에서 16%의 감량이 나타났다. X-선 회절분석 결과 mordenite가 주요구성광물이었으며, 비표면적은 천연 제올라이트가 $75.2m^2/g$였으나 가열온도가 높아짐에 따라서 비표면적은 $2.12m^2/g$까지 감소함으로 열처리에 의한 방법은 바람직하지 않았으나, 화학 처리한 것들의 비표면적은 1N HCl로 처리한 것은 $90.78m^2/g$으로 나타나 산처리 한 것이 비표면적이 가장 높게 나타났는데, 이는 천연 제올라이트 보다 약 4배 증가되었다. 따라서, 포장소재로는 산처리한 것이 가장 우수하였다.
This paper presents the applicability of natural zeolite (Clinoptilolite) for recovery of ammonium nitrogen from high-strength wastewater stream. Isotherm experiments showed the ammonium exchange Clinoptilolite followed Freundlich isotherm and its maximum exchange capacity was $18.13mg\;NH_4{^+}-N/g$ zeolite. The X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis indicated that a significant amount of nitrogen was adsorbed to the Clinoptilolite. Optimal flowrate for recovery of high concentration ammonium nitrogen was determined at 16 BV/d (=19.2 L/min) throughout the lab-scale column studies operated under various flowrate conditions. This study also provided a method to determine the recovery rate of final product of nitrogen fertilizer based on the model application to the lab-scale continuous data.
Seo, Sung Man;Kim, Young Hun;Lee, Seok Hee;Lim, Woo Taik
한국토양비료학회지
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제46권2호
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pp.87-91
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2013
The crystal structure of partially dehydrated fully $Zn^{2+}$-exchanged zeolite Y was determined by X-ray diffraction techniques in the cubic space group $Fd\bar{3}m$ at 294(1) K and refined to the final error indices $R_1/wR_2$ = 0.035/0.119 for $|Zn_{35.5}(H_2O)_{13}|[Si_{121}Al_{71}O_{384}]$-FAU. About 35.5 $Zn^{2+}$ ions per unit cell are found at six distinct positions; sites I, I', a second I', II', II, and a second II. In sodalite cavities, the 11 water molecules coordinate to Zn(I'b) and/or Zn(II') ions; each of two $H_2O$ bonds to a Zn(IIb) in supercages. Two different $Zn^{2+}$ positions near 6-oxygen ring are due to their Si-Al ordering in tetrahedral site by Si/Al ratio leading to the different kinds of 6-rings.
조성이 각각 1.9 ${SiO}_2$-1.5 $Na_2O-Al_2O_3-40$$H_2O$인 반응물과 $SiO_2-0.13 Na_2O-52$$H_2O$-0.12 TPAOH 인 반응물로부터 다공성 지지판에 성장된 A 형 및 ASM-5형 제올라이트 결정박막을 합성하여 X 선회절분석기와 주사전자현미경으로 마그이 특성을 검토하였다. 알루미나 지지상에 붙어 성장한 ZSM-5gtud 제올라이트 결정은 치밀하게 서로 붙은 상태였다. A형 제올라이트는 지지체상에 치밀한 결정막으로 성장시키기가 어려웠으며, 반응시간을 연장시키면 물의 분리가 어려운 P형의 제올라이트결정막으로 전환되었다. 반응물을 조제할 때, 물은 첨가하지 않은 채로 혼합하고 디스크형으로 가압성형하여 100$^{\cirt}C$에서; 결정화시키면 단시간에 lcalf하게 성장된 A형 제올라이트 결정막을 합성할 수 있었다. 제조한 다공성 무기막들이 물과 알코올의 혼합액으로부터 물을 투과증발시키는 특성을 각각 검토하였다. 막으로 결정화시킨 A형 제올라이트는 미세세공의 분자체기능을 통하여 물과 알코올의 혼합수용랙에서 물만을 선택적으로 투과시키는 것을 알 수 있었다.
PSA (Pressure Swing Adsorption) 공정과 VSA (Vacuume Swing Adsorption) 공정은 산소를 얻기 위산 중/소규모의 분리 공정들 중에서 가장 널리 쓰이는 공정들이다. PSA 공정과 VSA 공정은 주기적인 압력 변화에 따른 각각의 흡착질의 흡착제에 대한 흡착량의 차이를 이용하여 분리하는 공통점을 가지고 있지만 가압과 탈착 압력에서 차이가 있다. 이번 연구에서는 압력평등화를 포함하는 6단계 PSA 공정과 5단계 VSA 공정을 제시하였고, 흡착 시간과 가압 시간, 그리고 압력 평등화 시간의 변화에 따른 산소순도와 회수율의 변화를 살펴보았다. 그 결과, 제올라이트 10X를 사용한 VSA 공정은 제올라이트 5A를 사용한 PSA 공정과 제올라이트 13X를 사용한 VSA 공정보다 우수한 성능을 보였다. 또한, 동일한 시간에서 PSA와 VSA 공정의 순도와 회수율간의 관계를 비교하여 200Torr 정도의 진공압력 상태에서는 VSA 공정이 PSA 공정보다 회수율과 생산성이 높았다. 이 사실을 바탕으로 높은 생산성과 대규모화에는 PSA 공정에 비해 VSA 공정이 적합하다는 사실을 알아내었다.
The crystal structure of a benzene sorption complex of fully dehydrated Cd2+-exchanged zeolite X, Cd46Si100Al92O384·43C6H6 (a=24.880(6) Å), has been determined by single-crystal X-ray diffraction techniques in the cubic space group Fd3 at 21 ℃. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing stream of 0.05 M aqueous Cd(NO3)2 for 3 d, followed by dehydration at 400 ℃ and 2 x 10-6 Torr for 2 d, followed by exposure to about 92 Torr of benzene vapor at 22 ℃. The structure was determined in this atmosphere and refined to the final error indices R1=0.054 and Rw=0.066 with 561 reflections for which I > 3σ(I). In this structure, Cd2+ ions are found at four crystallographic sites: eleven Cd2+ ions are at site 1, at the centers of the double six-oxygen rings; six Cd2+ ions lie at site I', in the sodalite cavity opposite to the double six-oxygen rings; and the remaining 29 Cd2+ ions are found at two nonequivalent threefold axes of unit cell, sites Ⅱ' (in the sodalite cavity ) and site Ⅱ (in the supercage) with occupancies of 2 and 27 ions, respectively. Each of these Cd2+ ions coordinates to three framework oxylkens, either at 2.173(13) or 2.224(10) Å, respectively, and extends 0.37 Å into the sodalite unit or 0.60 Å into the supercage from the plane of the three oxygens to which it is bound. The benzene molecules are found at two distinct sites within the supercages. Twenty-seven benzenes lie on threefold axes in the large cavities where they interact facially with the latter 27 site-Ⅱ Cd2+ ions (Cd2+-benzene center=2.72 Å; occupancy=27 molecules/32 sites). The remaining sixteen benzene molecules are found in 12ring planes; occupancy=16 molecules/16 sites. Each hydrogen of these sixteen benzenes is ca. 2.8/3.0 Å from three 12-ring oxygens where each is stabilized by multiple weak electrostatic and van der Waals interactions with framework oxygens.
라돈은 토양이나 암석, 지하수 안에서 우라늄(U-238)이 핵분열 할 때 발생하는 무색, 무취, 무미의 반응성이 거의 없는 비활성 단원자 분자 기체로 반감기 동안 연쇄적으로 붕괴하는데 이때 방사성 핵종(Bi, Po, Pb)이 만들어 지며 이를 자손핵종이라 한다. 이는 공기 중의 먼지 등에 흡착하여 사람이 호흡할시 폐에 흡착하여 붕괴하는데 여기서 발생하는 알파선에 장기간 피폭하면 폐암을 유발하는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 실내공기질에 관한 기준과 연구가 지속적으로 시행되고 있는 실정이다. 본 연구는 실내 라돈가스를 최소화 하고 저감하기 위한 무시멘트계 흡착재를 연구개발 하기위한 기초실험으로 흡착재의 첨가량에 따라 유동성 및 강도는 저하되는 경향을 보였지만, 이는 흡착재의 밀도 및 공극에 의한 것으로 판단되며, 라돈가스 농도의 경우 첨가량 증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 향후 가장 적합한 흡착재를 활용하여 보다 세밀하고 다양한 실험이 이루어져야 할 것으로 판단되며, 경화체상의 기초실험을 통해 추후 건축 마감재에 관한 실험도 이루어져야 할 것이다.
본 연구에서는 제올라이트에 의하여 Cs 및 Sr을 분리하는 무기이온 교환계에 있어서 물질전달 특성을 규명하는데 중점을 두었다. Cs이온의 경우 선택도가 우수한 AW300 및 AW500 제올라이트, Sr이온의 경우는 4A, 13X 제올라이트를 각각 선정하여 물질전달실험을 수행하였다. 실험조건으로는 $25^{\circ}C$, 교반속도 300rpm, 제올라이트량 4g, Cs 및 Sr 용액의 농도, 부피는 각각 1000ppm, 2000ppm의 $0.5{\ell}$에서 회분식의 이온교환 방식을 채택하였다. 물질전달속도는 경막내 확산에 의해 지배됨을 알았으며, 경막 내 물질 전달계수는 $10^{-4}{\sim}10^{-3}cm/sec$, 입자내 겉보기 확산계수는 $10^{-8}cm^2/sec$의 차수를 나타내었다.
The structure of a carbon monoxide sorption complex of dehydrated fully $Ca^{2+}$-exchanged zeolite X, $|Ca_{46}(CO)_{27}|[Si_{100}Al_{92}O_{384}]$-FAU, has been determined in the cubic space group $Fd\;{\overline{3}}$ at $21^{\circ}C$ (a = 24.970(4) ) by single-crystal X-ray diffraction techniques. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing stream of 0.05 M aqueous ${Ca(NO_3)_2}$ for three days, followed by dehydration at $400^{\circ}C$ and $2{\times}10^{-6}$ Torr for two days, and exposure to 100 Torr of zeolitically dry carbon monoxide gas at $21^{\circ}C$. The structure was determined in this atmosphere and was refined, using the 356 reflections for which $F_o$ > $4{\sigma}(F_o)$, to the final error indices $R_1$ = 0.059 and $wR_2$ = 0.087. In this structure, $Ca^{2+}$ ions occupy three crystallographic sites. Sixteen $Ca^{2+}$ ions fill the octahedral site I at the centers of hexagonal prisms (Ca-O = 2.415(7) ${\AA}$). The remaining 30 $Ca^{2+}$ ions are found at two nonequivalent sites II (in the supercages) with occupancies of 3 and 27 ions. Each of these $Ca^{2+}$ ions coordinates to three framework oxygens, either at 2.276(10) or 2.298(8) ${\AA}$, respectively. Twenty-seven carbon monoxide molecules have been sorbed per unit cell, three per supercage. Each coordinates to one of the latter 16 site-II $Ca^{2+}$ ions: C-Ca = 2.72(8) ${\AA}$. The imprecisely determined N-C bond length, 1.26(14) ${\AA}$, differs insignificantly from that in carbon monoxide(g), 1.13 ${\AA}$.
Seo, Sung-Man;Kim, Ghyung-Hwa;Kim, Young-Hun;Wang, Lian-Zhou;Lu, Gao-Qing;Lim, Woo-Taik
Bulletin of the Korean Chemical Society
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제30권3호
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pp.543-550
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2009
The single-crystal structure of largely ammonium-exchanged zeolite Y dehydrated at room temperature (293 K) and 1 ${\times}\;10^{-6}$ Torr. has been determined using synchrotron X-radiation in the cubic space group $Fd\overline{3}m\;(a=24.9639(2)\AA)$ at 294 K. The structure was refined to the final error index $R_1$ = 0.0429 with 926 reflections where $F_o>4\sigma(F_o)$; the composition (best integers) was identified as |$(NH_4)_{60}Na_{11}$|[$Si_{121}Al_{71}O_{384}$]-FAU. The 11 $Na^{+}$ ions per unit cell were found at three different crystallographic sites and 60 ${NH_4}^{+}$ ions were distributed over three sites. The 3 $Na^{+}$ ions were located at site I, the center of the hexagonal prism ($Na-O\;=\;2.842(5)\;\AA\;and\;O-Na-O\;=\;85.98(12)^{\circ}$). The 4 $Na^{+}$ and 22 ${NH_4}^{+}$ ions were found at site I' in the sodalite cavity opposite the double 6-rings, respectively ($Na-O\;=\;2.53(13)\;\AA,\;O-Na-O\;=\;99.9(7)^{\circ},\;N-O\;=\;2.762(11)\;\AA,\;and\;O-N-O =\;89.1(5)^{\circ}$). About 4 $Na^{+}$ ions occupied site II ($(Na-O\;=\;2.40(4)\;\AA\;and\;O-Na-O\;=\;108.9(3)^{\circ}$) and 29 ${NH_4}^{+}$ ions occupy site II ($N-O\;=\;2.824(9)\;\AA\;and\;O-N-O\;=\;87.3(3)^{\circ}$) opposite to the single 6-rings in the supercage. The remaining 9 ${NH_4}^{+}$ ions were distributed over site III' ($N-O\;=\;2.55(3),\;2.725(13)\;\AA\;and\;O-N-O\;=\;94.1(13),\;62.16(15),\;155.7(14)^{\circ}$).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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