미국 New Jersey주에서 채취한 4종류의 토양사료를 이용하여 토양에서 카드뮴 흡착과 치환성양이온의 탈착에 미치는 pH와 유기뮬함령의 영향을 조사하였다. 카드뮴용액으로는 $1\times10^{-5}$M,$1\times10^{-4}$M, $2\times10^{-4}$M, $3\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용하였고, 흡착평형시의 토양용액의 pH는 4.0,5.5, 7.0, 8.5로 맞추었다. 카드뮴흡착등온선의 기울기는 토양용액의 pH가 증가하였으며, partition coefficient($K_4$)도 용액의 pH가 증가할수록 크게 증가하였다. 또한 Langmuir흡착방정식에 의하여 구한 카드뮴대흡착량도 용액의 pH가 높은 경구가 낮은 경우보다 훨씬 많았다. $1\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용한 실험에서 유기물함량과 partition coefficient사이의 correltion coefficient($r^2$)는 용액의 pH가 4.0인 경우의 0.3027에서 pH가 8.5인 경우의 0.9964로 증가하였으며, $2\times10^{-4}$M ${Cd(NO_3)}_2$ 용액을 사용한 실험에서는 pH가 4.0인 경우의 0.2093에서 pH가 8.5인 경우의 0.9657로 증가하였다. 칼슘과 마그네슘의 탈착량은 토양용액의 pH가 증가할수롱, 흡착된 카드뮴의 양이 증가할수록 감소하였다.
카올리나이트 KGa-2 (표준 점토)의 인산염 흡착-탈착 특성을 규명하기 위하여 벳치(batch) 흡착 실험을 실시하였으며, 흡착 상태를 알아보기 위하여 ATR-FTIR (Attenuated Total Reflectance-Fourier Transform Infrared) 분광분석을 실시하였다. 인의 함량은 UV-VIS-IR 분광분석 기를 사용하여 측정하였으며, 이 때 파장은 820 nm를 이용하였다. pH 4에서 pH 9 범위 내에서 카올리나이트 KGa-2의 인산염 흡착량은 pH가 증가하면 대체적으로 증가하는 경향을 나타내지만, 인산염 농도에 따라 매우 다른 형태를 보여준다. 카올리나이트 KGa-2의 인산염 흡착 특성은 랑미어 흡착등온선, 템킨 흡착등온선, 프로인드리히 흡착등온선 순으로 잘 부합하며, 랑미어 최대 흡착능은 $204.1{\sim}256.5\;mg/kg$, 평균간은 232.5 mg/kg으로서, 카올리나이트 KGa-1b에 비하여 높은 인산염 흡착능을 가진다. 카올리나이트에 흡착된 대부분의 인산염이 탈착되기보다, 광물 내에 고착되는 경향을 나타내지만 이에 대해서는 후속적인 실험이 필요한 것으로 판단된다. ATR${\sim}$FTIR 스펙트럼에서 카올리나이트에 의한 흡수피크의 위치가 인 피크와 거의 중첩되고, 카올리나이트에 의한 흡수 피크의 강도가 인 피크에 비하여 월등히 크기 때문에 카올리나이트에 흡착된 인에 의한 피크를 카올리나이트 자체에 의한 피크로부터 분리하는 것이 거의 불가능하였다.
저장 중 쌀의 수분이동에 따른 균열현상을 구명하고 균열을 발생시키는 임계조건을 산출하여 이를 토대로 쌀의 균열을 방지할 수 있는 저장조건을 확립하였다. 쌀의 평형상대습도와 노출된 환경의 상대습도의 차이$({\Delta}ERH)$가 적을 때는 균열이 발생하지 않은 반면, 그 차이가 임계치보다 클 때는 균열이 발생하였으며 균열의 발생정도는 쌀의 평형상대습도와 환경의 상대습도의 차이가 클수록 심하게 나타났다. 탈습환경 하에서는 불규칙한 형상의 균열이 쌀알의 외부에 발생하였으며 흡습환경 하에는 규칙적인 형상의 균열이 쌀알의 내부에 축방향과 수직방향으로 방사상으로 발생하였다. 노출시간별 균열발생 패턴을 Weibull함수에 의거하여 해석한 결과, ${\Delta}ERH$가 클수록 균열속도상수가 증가하였다. 동할미 발생률은 In$({\Delta}ERH)$에 따라 직선적으로 증가하였으며, 임계 균열발생 상대 습도차(critical crack-inducing ${\Delta}ERH$)는 탈습시 $11.3{\sim}16.4%$, 흡습시 $10.8{\sim}17.1%$의 값을 보였다. 실험결과를 토대로 수분함량 및 수분활성도 별 쌀의 안전저장 상대습도를 나타내는 diagram을 제시하였다.
휘발성 유기화합물인 저 농도의 MEK와 톨루엔을 사용하여 고정층 반응기에서 활성탄소섬유의 흡착 및 탈착특성을 조사하였다. 활성탄소섬유의 성능은 평형흡수량, 평형에 도달하는 시간, 그리고 탈착효율로 파악하였다. 다양한 실험을 통해 흡착공정에 있어 중요한 공정변수인 유입가스농도, 유량, 수분함량, 흡착제 주입량에 대한 영향을 연구하였다. 흡착층의 온도, 유량 그리고 유입가스농도가 증가할수록 파과시간이 감소하였다. 그리고 흡착제의 충전높이가 증가할수록 파과시간은 길어짐을 알 수 있었다. MEK와 톨루엔으로 흡착된 활성탄소섬유는 일정속도 가열과정을 통해 만족스럽게 재생되었으며 두 휘발성 유기화합물 중 MEK가 $150^{\circ}C$이하의 온도에서 훨씬 손쉽게 재생됨을 알 수 있었다.
본 연구에서는 규조토, 벤토나이트, 제올라이트를 사용하여 건축내장용 조습패널을 제조하였으며,패널 제조에 사용된 원료의 특성에 따른 조습 성능 등을 평가해 보고자 하였다. 철원 규조토는 형태와 구조가 와해 변질된 상태로 존재하였으며, 포항 벤토나이트는 입자 표면이만곡 현상(彎曲 現狀)과 많은 기공을 관찰할 수 있었다. 제올라이트는 타원형 또는 구형의 형태를 가지고 있으며, 다수의 판상 입자들이 한개의 거대 입자(15$\mu$m 전후)를 형성하는 특징이 있었다. 또한 대부분의 원료들은 판상이거나 침상으로 다공질의 미세구조를 관찰할 수 있었다. 각 원료를 사용해 제조한 조습패널은 다공성 원료의 첨가로 인해 다공성 원료를 혼합하지 않은 패널 보다 수분의 흡방습 특성은 크게 개선되어, 포항 제올라이트 10% 패널의 경우에는 흡습량 180g/m$^2$, 방습량 105g/m$^2$ 수준이었다. 또한 패널의 비표면적 및 기공 부피와 수분 흡방습량과의 높은 상관성이 있음을 확인하였다. 또한 다공성 원료의 종류에 따라서도 패널의 수분 흡방습량은 차이가 있었으며, 이는 다공성 원료의 영향으로 판단되었다. 이때 철원 규조토를 10% 첨가한 패널의 수분 흡습량은 170g/m$^2$ 정도 였으며, 포항 제올라이트를 10% 첨가한 패널의 수분 흡습량은 180g/m$^2$, 방습량은 105g/m$^2$ 로 다공성 원료를 혼합하지 않은 패널(흡/방습량:80/40g/m$^2$) 보다 매우 우수한 흡방습능을 나타내었다.
Metal-organic frameworks (MOFs) of cobalt gallate were synthesized and deposited on gold electrodes using self-assembly monolayers (SAMs) and hydrothermal processing. These MOF films exhibit strong adsorption capabilities for gaseous particulates, and the use of SAMs allows the synthesis and deposition processes to be completed in a single step. When cobalt gallate is mixed with SAMs, a coordination bond is formed between the cobalt ion and the carboxylate or hydroxyl groups of the SAMs, particularly under hydrothermal conditions. Additionally, the quartz crystal microbalance (QCM) gas sensor accurately measures the number of particulates adsorbed on the MOF films in real-time. Thus, the QCM gas sensor is a valuable tool for quantitatively measuring gases, such as SO2, NO2, and CO2. Furthermore, the QCM MOF film gas sensor was more effective for gas adsorption than the MOF particles alone and allowed the accurate modeling of gas adsorption. Moreover, the QCM MOF films accurately detect the adsorption-desorption mechanisms of SO2 and NO2, which exist as gaseous particulate matter, at specific gas concentrations.
본 연구에서는 탄소나노튜브를 KOH를 이용하여 활성화 한 후 이를 아민으로 표면처리한 탄소나노튜브의 이산화탄소 흡착거동에 관하여 고찰하였다. 아민 처리한 탄소나노튜브의 물리화학적 특성은 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), $N_2$ adsorption isotherm, thermogravimetric analysis (TGA), 그리고 temperature programmed desorption (TPD)을 이용하여 분석하였다. 실험 결과, 활성화된 탄소나노튜브 표면의 아미노 관능기는 산성가스인 이산화탄소를 선택적으로 흡착하기 위한 염기성 자리로서 작용하였다. 상온에서의 이산화탄소 흡착량은 미처리된 탄소나노튜브가 가장 크게 나타났으나 온도가 증가할수록 급격한 감소를 나타내었으며 PEHA 처리한 경우 완만한 흡착거동을 보였다. 이는 탄소표면의 아미노 관능기와 이산화탄소 사이의 상호작용 때문이라 판단된다.
Lysine produced during microbial fermentation is usually recovered by an ion-exchange process, in which lysine is first converted to the cationic form (by lowering the pH to less than 2.0 with sulfuric acid) and then fed to a cationexchange column containing an exchanger that has a sulfone group with a weak counterion such as NH;. Ammonia water with a pH above 11 is then supplied to the column to displace the purified lysine from the column and allow its recovery. To enhance the adsorption capacity and for a possible reduction in chemical consumption, monovalent lysine fed at pH 4 was investigated in comparison with conventional divalent lysine fed at pH 1.5. The adsorption capacity increased by more than 70% on a mass basis using pH 4 feeding compared with pH 1.5 feeding. Lysine adsorbed at pH 4 started to elute earlier than that adsorbed at pH 1.5 when ammonia water was used as the eluant solution, and the extent of early elution became more notable at lower concentrations of ammonia. Moreover, the elution of monovalent lysine fed at pH 4 displayed a stiffer front boundary and higher peak concentration. However, when the ammonium concentration was greater than 2.0 N, complete saturation of the bed was delayed during adsorption and the percent recovery yield from elution was lowered., both drawbacks that were considered inevitable features originating from the increased adsorption of monovalent lysine.
The adsorption of molecular $NH_3$ on rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces was investigated using a temperature-programmed desorption (TPD) technique combined with a molecular beam apparatus. A quantitative investigation into the TPD spectra of $NH_3$ was made for $NH_3$ adsorbed on two kinds of rutile $TiO_2(110)-1{\times}1$ surfaces with the oxygen vacancy ($V_O$) concentration of ~0% (p-$TiO_2(110)$) and ~5% (r-$TiO_2(110)$), respectively. On both surfaces, non-dissociative adsorption of $NH_3$ was inferred from a quantitative analysis on the amount of adsorbed $NH_3$ and those desorbed. With increasing coverage, the monolayer desorption feature shifted from 400 K toward lower temperatures until it saturates at 160 K, suggesting a repulsive nature in the interaction between $NH_3$ molecules. At the very low coverage regime, the desorption features were found to extend up to 430 K and 400 K on p-$TiO_2(110)$ and p-TiO(110), respectively. As a result, the saturation coverage of monolayer of $NH_3$ was higher on the p-$TiO_2(110)$ surface than on the p-TiO(110) by about 10%. The desorption energy ($E_d$) of $NH_3$ obtained by inversion of the Polanyi-Wigner equation indicated that the difference between the $E_d$'s of $NH_3$ (that is, $E_d(on\;p-TiO_2(110)$) - $E_d$(on p-TiO(110)) was 14 kJ/mol at ${\theta}(NH_3)=0$ and decreased to 0 as the coverage approached to a monolayer. The observed adsorption behavior of $NH_3$ was interpreted using an interaction model between $NH_3$ and surface defects on $TiO_2$ such as VO's and $Ti^{3+}$ interstitials.
In order to develop a dye coloring technology on Conchiolin layer in cultured pearls, appropriate dyes were selected, their solubilities in various solvents were studied, and adsorption and desorption experiments were performed. Solubilities of several basic dyes known to suitable for the pearl coloring, i.e., Rhodamine 6G(R6), Rhodamine B(RB) and Methylene Blue(MB), in several solvents (distilled water, methanol, ethanol, and acetone) were investigated. Among these dyes, R6 was chosen as a dye for single component adsorption and desorption experiment due to the relatively good solubility in various solvents tested. Solubilities of dyes were judged to be enough to color the pearls since dye concentrations in pearl coloring are, in general, not so high. The internal surface area of the pearl layer is believed to be directly related to the dye adsorption, the single-point internal surface area of the pearl layer measured at the nitrogen relative pressure of 0.3 was found to be $0.913m^2/g$, and the BET internal surface area, $1.01m^2/g$ The most probable diameters of micropores and macropores were found to be $40{\AA}$and $5000{\AA}$ respectively, from the pore size distribution data. Adsorption isotherm was well fitted to the Langmuir isotherm model, resulting in q=$\frac{1.62C}{1+1.09C^{.}}$
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[게시일 2004년 10월 1일]
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