• 제목/요약/키워드: Zeolite thermal decomposition

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Cs-흡착 CHA-Cs 및 CHA-PCFC-Cs 제올라이트계와 Sr-흡착 4A-Sr 및 BaA-Sr 제올라이트계의 고온 열분해 (High-temperature Thermal Decomposition of Cs-adsorbed CHA-Cs and CHA-PCFC-Cs Zeolite System, and Sr-adsorbed 4A-Sr and BaA-Sr Zeolite System)

  • 이일희;김지민;김형주;김익수;정동용;김광욱;이근영;서범경
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.49-58
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    • 2018
  • 본 연구는 고온 열분해를 통한 Cs, Sr 등 고방사성핵종의 고정화를 위하여 각각 Cs이 흡착된 CHA (K형 Chabazite zeolite)-Cs, CHA-PCFC (potassium cobalt ferrocyanide)-Cs 및 Sr이 흡착된 4A-Sr, BaA-Sr 등의 제올라이트 계에서 TGA 및 XRD에 의한 배소 온도 변화에 따른 상변환을 고찰하였다. CHA-Cs 제올라이트 계의 경우 $900^{\circ}C$ 까지는 CHA-Cs의 형태를 유지하고 있으며, $1,000^{\circ}C$에서 무정형 단계를 거친 후 $1,100^{\circ}C$에서 pollucite ($CsAlSi_2O_6$)로 재결정 되었다. 반면에 CHA-CFC-Cs 제올라이트 계는 $700^{\circ}C$ 까지는 CHA-PCFC-Cs 형태를 유지하고 있으나, $900{\sim}1,000^{\circ}C$ 사이에서 구조가 파괴되어 무정형으로 상변환된 후 $1,100^{\circ}C$에서 pollucite로 재결정 되었다. 한편 4A-Sr 제올라이트 계의 경우 $700^{\circ}C$ 까지는 4A-Sr의 구조를 유지하고 있으며, $800^{\circ}C$에서 무정형으로 상변환 된 다음 $900^{\circ}C$에서는 Sr-feldspar ($SrAl_2Si_2O_8$, hexagonal)으로, $1,100^{\circ}C$에서 $SrAl_2Si_2O_8$ (triclinic)로 재결정 되었다. 그러나 BaA-Sr 제올라이트 계의 경우는 $500^{\circ}C$ 이하부터 구조가 파괴되기 시작하여 $500{\sim}900^{\circ}C$에서 무정형 단계를 거친 후, $1,100^{\circ}C$에서 Ba/Sr-feldspar ($Ba_{0.9}Sr_{0.1}Al_2Si_2O_8$$Ba_{0.5}Sr_{0.5}Al_2Si_2O_8$ 공존)로 재결정 되었다. 상기 제올라이트 계 모두 온도 증가에 따라 탈수/(분해)${\rightarrow}$ 무정형${\rightarrow}$ 재결정의 단계를 거쳐 광물상으로 재결정 되었으며, 고온 열분해 과정에서의 Cs 및 Sr의 휘발성, 침출성 등의 추가 연구가 요구되지만 각 제올라이트 계에 흡착된 Cs 및 Sr은 pollucite나 Sr-feldspar, Ba/Sr-feldspar 등으로 광물화 하여 Cs과 Sr을 배소체/(고화체) 내에 완전히 고정화 시킬 수 있을 것으로 보인다.

Artificial Photosynthesis Using Zeolites

  • Castagnola, Norma B.;Dutta, Prabir K.
    • Journal of Photoscience
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    • 제6권3호
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    • pp.91-96
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    • 1999
  • Zeolites and microporouos materials continue to attract attention as novel hosts for photochemical reactions. Zeolities are attractive because of their ability to selectivity exchange and incorporate species within the void spaces and interconnecting channels, providing a spatial arrangement of molecules. Our research has primarily focused on intrazeolitic electron transfer from excited Ru(bpy)32+ in supercages of zeolite Y to a series of bipyridinium ions. In the Ru(bpy)32+ viologen-zeolite Y samples, the slowing of the back electron transfer from the bipyridinium radical cation to Ru(bpy)32+ allows for charge propagation via self exchange between diquat molecules. This provides an opportunity for permanent charge separation. When the migrating charge on the diquat radical within the zeolite reaches the surface, it can be transferred to a neutral viologen (PVS) in solution, resulting in permanent charge separation. The advantage of long-lived charge separation can be exploited for useful chemistry if suitable catablysts can be assembled on the zeolities. We have studied Ru(bpy)2 as water oxdiation catalysts. We have demonstrated that synthesis of RuO2 fibers on a zeolite via thermal decomposition of Ru3(CO)12 leads to the most active water decomposition catalyst reported to date. Because of the extensive interest of photochemical water reduction to H2, much is known about catalytic systems usin gone electron catalyst, and even more importantly, that no reaction of viologen occurred with H2 over this catalyst. The present challenge is to incorporate all these elements of the system into an architecture and we are examining zeolite membranes for this purpose.

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Kinetic Analysis for the Catalytic Pyrolysis of Polyethylene Terephthalate Over Cost Effective Natural Catalysts

  • Pyo, Sumin;Hakimian, Hanie;Kim, Young-Min;Yoo, Kyung-Seun;Park, Young-Kwon
    • 공업화학
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    • 제32권6호
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    • pp.706-710
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    • 2021
  • In the current research, thermal and catalytic thermogravimetric (TG) analysis of polyethylene terephthalate (PET) over natural zeolite (NZ), olivine, bentonite, HZSM-5, and HAl-MCM-41 were investigated using a TG analyzer and model-free kinetic analysis. Catalytic TG analysis of PET was carried out at multi-heating rates, 10, 20, 30, and 40 ℃/min, under nitrogen atmosphere. Apparent activation energy (Ea) values for the thermal and catalytic pyrolysis of PET were calculated using Flynn-Wall-Ozawa method. Although natural catalysts, NZ, olivine, and bentonite, could not lead the higher PET decomposition efficiency than synthetic zeolites, HZSM-5 and HAl-MCM-41, maximum decomposition temperatures on the differential TG (DTG) curves for the catalytic pyrolysis of PET, 436 ℃ over olivine, 435 ℃ over bentonite, and 434 ℃ over NZ, at 10 ℃/min, were definitely lower than non-catalytic pyrolysis. Calculated Ea values for the catalytic pyrolysis of PET over natural catalysts, 177 kJ/mol over olivine, 168 kJ/mol over bentonite, and 171 kJ/mol over NZ, were also not lower than those over synthetic zeolites, however, those were also much lower than the thermal decomposition, suggesting their feasibility as the proper and cost-effective catalysts on the pyrolysis of PET.

폐 농업용 비닐 수지에서 연료유 생성을 위한 원료 수지의 열분해 반응에서 제올라이트계 촉매의 영향 (The Effects of Zeolite-Type Catalysts on the Pyrolysis Reaction of Raw Material Resin to Produce Fuel-Oil from Waste Vinyl)

  • 박영철;최주홍;조태호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제47권3호
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    • pp.303-309
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    • 2009
  • 폐 농업용 비닐을 이용한 연료유 생산 공정을 위한 저밀도폴리에틸렌(LDPE)과 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 수지에 대한 열분해 반응 실험을 하였다. 질소 분위기에서 상온에서 $650^{\circ}C$까지의 비등온 조건에서의 열분석기(열중량분석기, 시차주사열량계)와 $420^{\circ}C$의 배치형 반응기에서 무촉매 반응과 천연제올라이트, FCC 촉매, 폐 FCC 촉매, 중국 촉매(촉매 A) 등의 제올라이트계 촉매를 사용한 열분해가 행하여졌다. TGA 실험에서 무적제가 첨가된 EVA 수지는 열분해 개시 온도가 $250^{\circ}C$ 근처로 매우 낮아졌으나, 황토와 장수제 첨가는 열분해를 다소 지연시켰다. LDPE에서 제올라이트 계열 촉매는 촉매 A>폐 FCC 촉매>천연제올라이트>LDPE의 순으로 열분해 반응속도를 높이는데 유효하였다. EVA에서 제올라이트 계열 촉매 첨가 시는 폐 FCC 촉매>천연제올라이트>촉매 A>EVA 수지의 순으로 열분해 반응을 촉진시켰다. DSC 실험에서 제올라이트 계열 촉매 첨가 시 촉매 A>폐 FCC 촉매>천연제올라이트>LDPE의 순으로 융해개시 온도와 열분해열이 낮아졌다. 회분식 실험에서 천연제올라이트 첨가 시 시료 중 가장 높은 액상의 연료유 생성수율을 얻었다.

Thermal Decomposition of Chabazite-Cs and Chabazite-PCFC-Cs Zeolite

  • Lee, Eil-Hee;Kim, Ji-Min;Oh, Maeng-Kyo;Kim, Min-Jeong;Lee, Keun-Young;Kim, Kwang-Wook;Kim, Hyung-Ju;Kim, Ik-Soo;Chung, Dong-Yong;Moon, Jei-Kwon;Choi, Jong-Won
    • 한국방사성폐기물학회:학술대회논문집
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    • 한국방사성폐기물학회 2017년도 춘계학술논문요약집
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    • pp.311-312
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    • 2017
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폴리프로필렌 수지 이용 연료유 생성을 위한 열분해 반응에서 제올라이트계 촉매의 영향 (The Effects of Zeolite-Type Catalysts on the Pyrolysis Reaction of PP to Produce Fuel-oil)

  • 박영철;최주홍;오세희
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제50권3호
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    • pp.442-448
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    • 2012
  • 폐 플라스틱을 이용한 연료유 생산 공정을 위한 폴리프로필렌(PP) 수지에 대한 열분해 반응 실험을 하였다. 질소 분위기에서 상온에서 $650^{\circ}C$ 까지의 비등온 조건에서의 열분석기와 $420^{\circ}C$ 등온에서의 Pyrolyser GC-mass 분석기, $420^{\circ}C$의 배치형 반응기에서 무촉매반응과 천연제올라이트, 폐 FCC 촉매, ZSM-5 등의 제올라이트 계 촉매를 사용한 열분해 실험이 행하여졌다. TGA 실험에서 PP 수지의 열분해반응은 $330^{\circ}C$ 부근에서 시작되어, $497^{\circ}C$에서 완결되었다. 촉매반응에서 제올라이트 계열 촉매는 폐 FCC 촉매> 천연제올라이트> ZSM-5> PP의 순으로 열분해 반응속도를 높이는데 유효하였다. 열분해가 완료되는 온도도 폐 FCC 촉매 첨가 시 가장 낮게 나타났다. PY-G.C. mass 실험에서 PP 수지 만의 경우에서보다 촉매가 첨가됨에 따라 탄소 수가 낮은 생성물이 생성되는 것을 알 수 있었다. ZSM-5 촉매나 폐 FCC 촉매 첨가 시 특히 낮은 탄소 수의 생성물이 많이 생성되었다. 회분식 반응기에서 초기 오일생성율은 폐 FCC 촉매 첨가시 가장 높지만, 최종 오일전환율은 천연제올라이트 첨가 시가 폐 FCC 촉매 첨가 시보다 2% 정도 높았다. 탄소분석에서도 폐 FCC 촉매 첨가가 경유 성분이 주성분으로 요구되는 연료유 제조에 우수 하였다.

A Study of the Structure and Thermal Property of $Cu^{2+}\;and\;NH_{4}{^+}$ Ion-Exchanged Zeolite A

  • Park, Jong-Yul;Kang, Mi-Sook;Choi, Sang-Gu;Kim, Yang;Kim, Un-Sik
    • Bulletin of the Korean Chemical Society
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    • 제15권5호
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    • pp.341-346
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    • 1994
  • The frameworks of $(Cu(NH_3)_3OH^+)_x(NH_4^+)_{12-x}-A{\cdot} zH_2O$ which were prepared by the ion-exchange of zeolite A with ammoniac cupric nitrate solution are more stable than those of $Cu_xNa_{12-2x} -A$ obtained by the ion exchange with aqueous cupric nitrate solution are more stable than those of $Cu_xNa_{12-2x} -A$ obtained by the ion exchange with aqueous cupric nitrate solution. An energetic calculation was made on the relatively stable $(CuOH^+)_2(NH_4^+)_{10}-A{\cdot} 2H_2O$ prepared by the partial evacuation of $(Cu(NH_3)_3OH^+)_2(NH_4^+)_{10}-A{\cdot} zH_2O$. The mean stabilization energies of water, OH-, and $NH_4^+$ ions are -30.23 kcal/mol, -60.24 kcal/mol, and -16.65 kcal/mol, respectively. The results of calculation were discussed in terms of framework stability. The $(Cu(NH_3)_3OH^+)_2(NH_4^+)_{10}-A{\cdot} zH_2O$ zeolite shows two step deammoniation reactions. The first deammoniation around 210 $^{\circ}$C (third DSC peak) was attributed to the decomposition of $[Cu(NH_3)_3OH^+]$ ion and the second one around 380 $^{\circ}$C (fourth DSC peak) was ascribed to the decomposition of $NH_4^+$ ion. The activation energies of the first and second deammoniation reactions were 99.75 kJ/mol and 176.57 kJ/mol, respectively.

저온플라즈마와 촉매를 이용한 톨루엔 분해 연구 (Study of toluene decomposition using nonthermal plasma and catalyst)

  • 임윤희;이주열;신재란;최진식;박병현
    • 한국응용과학기술학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.541-548
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    • 2014
  • This study was performed to obtain high conversion efficiency of $C_7H_8$ using non-thermal plasma and metal-supported catalyst. Adsorption-desorption characteristics of toluene was performed using 4A type (Zeolite) filled in a concentration reactor. Through this test, it was found that the concentration reactor has 0.020 g/g of adsorption capacity (at ambient temperature and pressure) and 3,600 ppm of desorption property at $150^{\circ}C$ (with in 20 min). In case of developed catalyst, toluene decomposition rate of Pd-AO (Pd coated catalyst) was better than Pd/Cu-AO and Pd/Ag-AO (Pd/Ag composite metal catalyst). Developed non-thermal plasma system was obtained flame amplification effect using injection process of desorbed tolune, and 98% of removal efficiency.

저온 회화법에 의한 무기물의 정량${\cdot}$정성분석 (Quantitative and Qualitative Analysis of Inorgainc Substances by Low Temperature Ashing)

  • 이종만;류정용;신종호;송봉근;오세균;신채호
    • 펄프종이기술
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    • 제31권2호
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    • pp.77-85
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    • 1999
  • A study on the thermal stability of commonly used six fillers, such as titanium dioxide, silica, ground calcium carbonate, zeolite, and, clay, showed that most fillers except titanium dioxide were strongly effected by heat treatment. Therefore, the present methods for determination of ash in paper give weight loss due to thermal decomposition of fillers. It was found that a paper ashing method at a temperature of 40$0^{\circ}C$ allows most fillers in their original and undecomposed from. Results presented in this paper also show that X-ray diffraction can be used for qualitative determination of mixed fillers and coating pigments in a paper sheet.

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