A Solid-phase micro extraction(SPME) was evaluated as a tool for headspace sampling of tobacco samples. Several experimental parameters (sampling temperature, pH, and type of SPME fibers) were optimized to improve sampling efficiency in two aspects ; maximum adsorption and selective adsorption of volatile organic acids onto SPME fibers. Among four types of SPME fibers such as PDMS(Polydimethylsiloxane), PA(Polyacrylate), Car/PDMS (Carboxen/Polydimethylsiioxane) and PDMS/DVB(Polydimethylsiioxane/Divinylbenzene) which were investigated to determine the selectivity and adsorption efficiency. A variety of tobacco samples such as flue cured, burley and oriental were used in this study. The effect of these parameters was often dominated by the physical and chemical nature (volatility, polarity) of target compounds. This method allowed us to make important improvements in selectivity and sensitivity. The Car/PDMS fiber was shown to be the most efficient at extracting the 10 selected volatile organic acids. The parameters were optimized: $80^{\circ}C$ adsorption temperature, 30 min of adsorption time, $240^{\circ}C$ desorption temperature, 1 min of adsorption time.
혼합금속산화물인 AlCoPd (1/1/0.05) 및 AlCoFe (1/1/2) 촉매의 Lean $NO_x$ Trap (LNT) 적용을 위하여 NO 및 $N_2O$에 대한 흡착 및 탈착 특성을 살펴보았다. 이들은 NO 및 $N_2O$에 대해 산화 과정 없이도 NO를 잘 흡착하는 성능을 나타냈다. 산소가 공존하는 복합 성분의 흡착에서는 흡착량이 많이 떨어졌지만 NO의 경우 산소대비 높은 선택성과 흡착능을 유지한 반면 $N_2O$의 선택성과 흡착능은 급격히 떨어지는 양상을 나타냈다. 또한 TPD로 살펴본 탈착 특성에서는 고온 영역에서 NO 및 $N_2O$성분이 분해되며 생성된 산소 성분 등이 높은 온도에서도 촉매에 강하게 결합되어 있는 것으로 파악되었다.
장전자 방출법으로 텅스텐(210)면 및 (310)면(100)면의 질소 흡착에 의한 일함수의 변화와 heat of desorption을 측정하였으며 Thermal Desortion Spectra(TDS) 결과로부터 adsorption site를 예측하였다. 텅스텐 (210)면 및 (310)면에 질소가 흡착될 때 흡착율에 따라 일함수는 증가하다가 각 면에 대하여 흡착율 5 Lang-muir 일 때 최대 변화량 0.29eV 및 0.20 eV에서 포화되었다. TDS 결과는 이 면들은 낮은 dose의 영역에서 각각 3개의 흡착 site가 있음을 보였으며 이 흡착 site들 중 $\alpha$1 state의 spectrum의 강도는 (210)면에서 보다 (310)면에서 상대적으로 강해짐을 보였다. 또한 (210)와 (310)면의 $\alpha_1$과 $\beta_2$ state의 흡착 site에 흡착된 질소의 dipole moment의 방향은 이 흡착 site들에 대응되는 (100)면의 $\alpha_1$과 $\beta_2$ state의 흡착 site에 흡착된 질소의 dipole moment의 방향과 반대 방향으로 측정되었으며 이 현상으로부터 질소의 상대적인 흡착 위치를 예측하였다.
토양내에서 황산이온의 이동성은 산화환원전위, 토양광물 특성, pH, 그리고 환산이온과 토양입자 표면에 흡착에 관여하는 타 음이온들에 의해 영향을 받는다고 알려져 있 다. 제시된 황산이온의 흡착 기작은 토양입자 표면과 수용성상태의 음이온간의 상관 관계를 나타낸 것이다. 그러므로 흡 탈착연구로 부터 얻어진 적정한 계수를 적용함으로서 다중 이온이 존재하는 토양내에서의 일반적 등온흡착 곡선을 적용할 수 있는 이 동모형은 실험적 접근 방법을 수용하게 된다.
메탄 속에 포함되어 있는 TBM, THT, DMS 등의 유기 황 화합물에 대한 흡착 제거가 NaY와 CuNaY 제올라이트를 이용하여 303 K, 대기압 조건하에서 수행되었다. 삼성분계 흡착시스템 실험을 통해, NaY에서는 THT의 선택적 흡착이 목격되었으며, CuNaY에서는 모든 유기 황 화합물의 동시 흡착이 일어났다. 이러한 현상은 파과흡착곡선, 승온탈착, 겉보기 탈착 활성화 에너지 등의 실험결과로 부터 설명될 수 있었다. 황에 대한 흡착능은 CuNaY(2.90~3.20 mmol/g)가 NaY(0.70~0.90 mmol/g)보다 매우 우수하였다. 본 연구결과는 CuNaY에 존재하는 $Cu^{1+}$ 흡착점과 강한 산의 세기가 황 원자와의 강한 상호작용을 유발하여 높은 황 흡착능을 갖게 하는 것으로 이해된다.
막 축전식 탈염(MCDI) 셀에 공급하는 총 전하(TC)를 조절하여 경도물질($Ca^{2+}$)을 안정하게 탈염할 수 있는 방법을 연구하였다. 흡착과정에서 TC를 변화시키면서 흡착(1.5 V)과 탈착(0.0 V)을 30회 반복하였다. 탈염과정에서 유출수의 농도와 pH, 흡착 및 탈착량, 전류밀도와 셀 전위의 변화를 분석하였다. MCDI 셀에 사용된 탄소전극의 최대허용전하(MAC)는 46 C/g로 측정되었다. MAC 이하의 TC (40 C/g)에서 운전한 결과 전극반응이 일어나지 않아 장기간 운전에서도 안정적인 탈염특성을 얻을 수 있었다. 반면, MAC 이상의 TC (50, 60 C/g)에서 운전한 경우 유출수의 농도와 pH가 크게 변하였다. 또한 전극반응으로 인해 전극표면에 스케일이 생성되어 셀의 전기저항이 점차 증가하였다. 이를 통해 흡착과정에서 MCDI 셀에 공급하는 전하를 제어함으로써 전극반응 없이 경도물질을 안정하게 제거할 수 있음을 확인하였다.
바이오필터담체가 충전된 흡착칼럼 운전 시의 흡착 및 탈착거동에 대하여 조사하였다. 에탄올을 휘발성유기화합물(VOC)로서 함유하는 폐가스를 처리하기 위한 연속동적흡착 실험을 바이오필터공정과 같은 90% 이상의 상대습도에서 수행하였다. 에탄올 1,000 ppmv(or 2,050 mg ethanol/$m^3$)를 포함하는 폐가스 2 L/min을 흡착칼럼에 공급하였을 때에 흡착칼럼 출구에서의 파과점과 흡착평형에 이르는 시간은 1단 시료구에서 보다 각각 10배와 3배 만큼 지연되었다. 한편 에탄올 2,000 ppmv(or 4,100 mg ethanol/$m^3$)를 포함하는 폐가스의 경우에는 각각 9배와 3배 지연되었다. 이와 같이 흡착칼럼 출구에서 지연기간의 비는 공급농도와 무관하게 서로 거의 일치하였음이 관찰되었다. 또한 1단 시료구와 출구에서 비교한 유입폐가스의 에탄올농도의 10%를 보이는 탈착시간 지연비도 약 1.5배로서 거의 일치하였다. 한편 미생물활성과 멸균공정의 흡착평형에 대한 영향에 대하여 조사하였다. 멸균된 입상 활성탄으로 충전된 vial의 기상 에탄올 농도는 멸균되지 않은 입상 활성탄으로 충전된 경우와 거의 일치하였다. 그러나 퇴비(compost)나 입상 활성탄/퇴비 혼합물의 경우에는 멸균 안한 경우가 멸균한 경우보다 기상에서의 에탄올 농도가 현저하게 높았다.
This study was carried out to evaluate the performance of a sampling and analytical methodology for the measurement of selected volatile organic compounds (VOCs) in the ambient air. VOCs were determined by the adsorbent tube sampling and automatic thermal desorption coupled with GC/FID and GC/MSD analysis. Target analytes were aromatic VOCs, including BTEX, 1,3,5-and 1,2,4,-trimethylbenzenes(TMBs), and naphthalene. The methodology was investigatedwith a wide range of performance criteria such as repeatability, linearity, lower detection limits, collection efficiency, thermal conditioning, breakthrough volume and calibration methods using internal and external standards. standards. Stability of samples collected on adsorbent tubes during storage was also investigated. In addition, the sampling and analytical method developed during this study was applied to real samples duplicately collected in various indoor and outdoor environments. Precisions for the duplicate samples and distributed volume samples appeared to be well comparable with the performance criteria recommended by USEPA TO-17. The audit accuracy was estimated by inter-lab comparison of both duplicate samples and standard materials between the two independent labs. The overall precision and accuracy of the method were estimated to be within 30% for major aromatic VOCs such as BTEX. This study demonstrated that the adsorbent sampling and thermal desorption method can be reliably applied for the measurement of BTEX in ppb levels frequently occurred in common indoor and ambient environments.
시화/반월 산단 내 활성탄 흡착탑을 사용하는 대표적인 업체에서 수거한 폐활성탄의 탈착특성 및 열량특성을 조사하였다. 열중량분석기를 이용하여 폐활성탄의 탈착반응특성을 조사하였다. 탈착특성 데이터를 바탕으로 탈착반응특성 비교에 중요한 요소인 반응차수 및 활성화에너지를 구하기 위하여 Freeman-Carroll법을 사용하여 반응차수와 활성화에너지 값을 구하였다. 또한 폐활성탄에 흡착되어 있는 휘발성 유기 화합물의 총탄화수소 배출특성을 이용하여 톨루엔을 기준으로 한 휘발성 유기 화합물의 열량을 계산하였다. 본 연구에서 는 반응차수가 0.1~0.8, 활성화에너지가 6.8~26.4 kJ/mol로 나타났으며, 열량은 업체별로 0.4~10.7 kcal/kg으로 나타났다.
We have developed a facile method to position different dyes (N719 and N749) sequentially in a mesoporous TiO2 layer through selective desorption and adsorption processes. Only upper part of the first adsorbed N719 dye was selectively removed by the desorption solution formulated with polypropylene glycol and tetrabutylammonium hydroxide without any damages of the dye. The desorption depth was controlled by the number of desorption process. Multi-dyed dye-sensitized solar cells (MDSSC) were fabricated by utilizing the method and their photovoltaic properties were investigated. From the incident photon-to-current conversion efficiency (IPCE) measurement, it was found that the MDSSC exhibited the extended spectral response for the solar spectrum while without decrease of maximum IPCE value compare to the DSSCs using one kind of dye (N719 or N749). The highest photocurrent density of 19.3 mA/cm2 was obtained from the MDSSC utilizing $15\;{\mu}m$ N719 / $14\;{\mu}m$ N749 bi-layered mesoporous TiO2 film. The photocurrent density was 25% and 8% higher than that of the DSSC using only N719 and N749 dye as a sensitizer, respectively. The power conversion efficiency of 9.8% was achieved from the MDSSC under the AM 1.5G one sun illumination.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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