• Korean Chemical Engineering Research
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• 제43권2호
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• pp.206-214
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• 2005

$TiO_2$에 담지된 불균일 촉매상에서 ppm 수준으로 존재하는 수중 유기오염물질들을 제거하기 위한 모델반응으로 액상 trichloroethylene(TCE) 분해반응을 선정하였으며, 여러 반응변수의 동시제어가 가능하도록 디자인된 연속 흐름식 고정층 반응기 내에서 incipient wetness 기법으로 제조된 여러 전이금속 산화물 촉매들의 TCE 분해활성을 조사하였다. 선택된 반응조건에서 모델반응의 내부확산저항은 없었으며, $36^{\circ}C$의 반응온도에서 촉매표면에 흡착에 의한 액상 TCE 제거된 정도는 무시할 만하였고 촉매반응에 의해서만 제거될 수 있었다. TCE 제거반응에 대한 촉매들의 활성 및 반응시간에 따른 분해효율의 의존성은 사용된 금속 산화물 및 담지체의 종류에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 5 wt.% $CoO_x$/$TiO_2$ 촉매는 본 대상반응에 대하여 가장 우수한 활성을 갖는 것으로 나타났으며, 반응시간의 경과 정도에 따라 TCE 분해효율이 점진적으로 증가하여 안정되는 전이구간의 존재를 확인할 수 있었다. 이와 같은 촉매활성의 반응시간 의존성은 반응 초기와 일정시간 경과 후의 $TiO_2$ 표면에 존재하는 $CoO_x$의 표면구조가 상이할 뿐만 아니라 반응시간 경과와 함께 활성이 더욱 높은 Co species의 표면노출을 암시하고 있다. $NiO_x$, $CrO_x$와 같은 금속 산화물 촉매들의 반응활성은 매우 낮은 수준이었다. $TiO_2$와 MFI를 담지체로 하여 각각 incipient wetness법과 이온교환법으로 제조된 $CuO_x/TiO_2$, Cu-MFI, $FeO_x/TiO_2$ 및 Fe-MFI의 TCE 제거효율을 반응시간의 함수로 살펴본 결과, Cu 촉매들에서 관찰되는 반응시간-분해효율 거동과는 다른 현상이 $FeO_x/TiO_2$와 Fe-MFI 촉매상에서 관찰되었다. $36^{\circ}C$의 반응온도에서 전반응시간 동안에 5 wt.% $FeO_x/TiO_2$ 촉매상에서 TCE 제거반응은 일어나지 않았으나, 1.2 wt.% Fe-MFI의 경우 반응 초기에 높은 제거율을 일정시간 동안 유지하다가 서서히 감소하는 비활성화 현상이 발생하였다. 이는 동일한 활성성분이 사용된다 할지라도 그 제조방법에 따라 촉매활성이 달라질 수 있음을 보여주고 있으며, 액상반응 중에 일어나는 활성성분의 redox cycle이 중요한 역할을 할 수 있음을 암시하고 있다. 가장 우수한 $CoO_x/TiO_2$ 촉매의 TCE 분해활성에 미치는 $CoO_x$ 담지량, 반응온도 등의 영향을 조사한 결과, 최적의 $CoO_x$ 담지량이 존재하였고 반응온도가 높을수록 TCE 제거효율은 높게 나타났다. 반응 중에 $CoO_x$ leaching에 의한 $CoO_x$의 손실이 확인되었으나 TCE 전환율에 영향을 미칠 정도는 아닌 것으로 판단되었다.

• 청정기술
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• 제20권4호
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• pp.375-382
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• 2014

금속산화물이 담지된 허니컴 형상의 플라즈마-촉매 반응기를 이용하여 아이소프로필 알코올(isopropyl alcohol, IPA) 저감 및 부산물 생성 거동에 대해 조사하였다. 허니컴 형상의 다공질 세라믹 지지체(주성분: ${\alpha}-Al_2O_3$)에 금속산화물로 산화철($Fe_2O_3$) 또는 산화구리(CuO)를 담지시킨 후, 이 촉매가 동축 원통형 전극구조 내부에 위치하도록 플라즈마-촉매 반응기를 구성하였다. 플라즈마 반응에 의한 IPA 분해속도가 매우 빨랐기 때문에 IPA 분해효율 자체는 금속산화물 담지 여부 및 금속산화물 종류에 관계없이 유사한 것으로 나타났으나, 부산물 생성거동은 촉매종류에 따라 큰 차이를 보여주었다. 아세톤, 폼알데하이드, 아세트알데하이드, 메테인, 일산화탄소 등의 유해 부산물 농도는 $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$ < $CuO/{\alpha}-Al_2O_3$ < ${\alpha}-Al_2O_3$ 순으로 높게 나타났다. 유량 $1L\;min^{-1}$, IPA 초기농도 5,000 ppm(산소: 10%), 방전전력 47 W의 조건에서 얻어진 $CO_2$ 선택도는 ${\alpha}-Al_2O_3$, $CuO/{\alpha}-Al_2O_3$, $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$에 대해 각각 40, 80, 95%로서 $Fe_2O_3/{\alpha}-Al_2O_3$가 플라즈마-촉매를 이용한 IPA의 산화에 가장 효과적인 것으로 나타났다. 플라즈마를 단독으로 사용하여 휘발성유기화합물을 분해할 경우 타르형태의 생성물이 반응기에 퇴적되는 문제점이 있으나, 플라즈마-촉매 공정에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았으며 촉매의 활성이 그대로 유지되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제26권1B호
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• pp.51-60
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• 2006

산업활동으로 인해서 발생하는 제강슬래그와 최근 선진국에서 환경개선 및 오염방지를 위한 용도로 활용하고자 활발히 연구되고 있는 제올라이트 등의 다공성 재료를 오염된 하천의 정체수역에 설치하여 저비용으로 수질을 개선시킬 수 있는 기법은 폐기물의 재이용 측면과 하천수질개선 측면에서 매우 필요하다. 현재 제철소에서 발생하는 부산물인 제강슬래그의 화학적성분은 주로 CaO, $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ 등으로 이루어져 있으며, 침전유발물질 및 흡착성물질이 함유되어 있다. 제강슬래그는 다공질 형태의 비표면적을 가지고 있어서 정화용 필터나 흡착재로 이용하기에 좋은 이점을 지니고 있다. 그리고 제올라이트는 양이온 교환특성, 흡착특성, 촉매특성, 탈수 및 재흡수특성 등의 이점을 지니고 있어서 축산농가의 환경개선, 도시의 생활하수의 처리, 공업폐수 처리, 음료수 수질개선, 방사성폐기물 처리 및 방사성 물질의 오염방지 등에 응용되고 있다. 그러므로 제강슬래그나 제올라이트를 Mattress/Filter의 채움재 및 수질정화용 여재로 활용함으로써 수질개선 등 효과를 동시에 얻을 수 있다. 본 연구에서는 제강슬래그와 제올라이트가 정체수역에 설치되는 Mattress/Filter시스템의 채움재로 활용할 때 공극률에 따른 수질개선효과를 파악하기 위하여 공극률을 38.6%인 P1, 45.8%인 P2 및 49.8%인 P3로 변화시켜 각각의 유입수와 유출수의 pH, DO, T-N, T-P 등을 측정하여 비교하였다. 수질개선에 사용된 Mattress/Filter시스템은 오염된 하천수가 Mattress/Filter시스템의 공극사이를 통과하면서 채움재에 형성된 다공질에 의한 여과작용과 생물막에 의한 접촉작용, 흡착작용 및 생물분해작용 등을 촉진시키는 기능을 가지고 있음을 알 수 있었다. 제강슬래그 및 제올라이트를 채움재로 사용한 Mattress/Filter 시스템은 쉽게 생물막을 형성시키고 유기물의 흡착을 촉진시켜 오염물질을 정화하는데 필요한 자정작용의 효과를 증대시키고 수질개선을 촉진시킬 수 있는 자연환경에서 하천정화에 이용될 수 있는 시스템임을 확인할 수 있었다.

• 농업과학연구
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• 제3권1호
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• pp.105-119
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• 1976

Caramel 색소(色素)의 원료(原料) 대체(代替)를 위(爲)한 기초연구(基礎硏究)로서 자당(蔗糖), 포도당(葡萄糖), 전분당화액(澱粉糖化液) 및 전분질원료당화액(澱粉質原料糖化液)을 여러 가지 촉매하(觸媒下)에서 Caramel화(化) 시킨 다음 그 제품(製品)을 분석(分析)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. Sucrose syrup에 pH3.5가 되도록 산(酸)($H_2SO_4$)을 가(加)한 다음 Caramel화(化)하면 색력(色力)이 비교적(比較的) 강(强)하고 색조양호(色調良好)하며 내식염성(耐食鹽性), 내(耐)Tannin성(性) 및 내(耐)Alcohol성(性)이 강(强)한 품제(品製)이 되었다. 2. Sucrose syrup에 pH9.5가 되도록 Alkali($Na_2CO_3$)를 가(加)하여 Caramel화(化)한 제품(製品)은 색력(色力)이 매우 강(强)하나 적미(赤味)가 약간(若干) 떨어지며, 내(耐)Alcohol성(性)이 강(强)하였으나 내염성(耐鹽性) 및 내(耐)Tannin성(性)이 약(弱)하였다. 3. Sucrose syrup에 $NH_4Cl$ 및 $(NH_4)_2SO_4$와 같은 Ammonium의 강산염(强酸鹽)을 가(加)하여 Caramel화(化)하면 색력(色力)은 매우 강(强)하나 적미(赤味)가 부족(不足)하고 안정성(安定性)이 대단(大端)히 약(弱)한 제품(製品)이 되었으며 $(NH_4)_2CO_3$ 및 $(NH_4)_2SO_3$와 같은 Ammonium의 약산염(弱酸鹽)을 가(加)하였을때에는 색력(色力)이 비교적(比較的) 강(强)하고 색조양호(色調良好) 하며 내염성(耐鹽性) 및 내(耐)Alcohol이 강(强)하였으나 내(耐)Tannin성(性)은 약(弱)하였다. 4. Glucose syrup에 pH9.5에 달(達)하도록 Alkali($Na_2CO_3$)를 가(加)하여 Caramel화(化)하면 색력(色力)을 매우 강(强)하나 적미(赤味)는 떨어지고 내염성(耐鹽性) 및 내(耐)Alcohol은 강(强)하였으나 내(耐)Tannin성(性)은 약(弱)한 제품(製品)이 되었다. 5. Glucose syrup에 각종(各種) Ammonium염(鹽)을 첨가(添加)하고 Caramel화(化) 시켰을 때 $NH_4Cl$구(區)는 색력(色力)이 극(極)히 약(弱)하고 색조불량(色調不良)하며 내(耐)Tannin성(性)도 약(弱)한 제품(製品)이 되었으나 $(NH_4)_2CO_3$, $(NH_4)_2SO_4$, 및 $(NH_4)_2SO_3$ 구(區)는 모두 색력(色力)이 매우 강(强)하였으나 적미(赤味)는 떨어지고 내(耐)Tannin성(性)도 약(弱)하였으나 $(NH_4)_2SO_3$구(區)는 내염성(耐鹽性) 및 내(耐)Alcohol성(性), $(NH_4)_2SO_3$구(區)는 내(耐)Alcohol성(性), $(NH_4)_2SO_4$구(區)는 내염성(耐鹽性)이 강(强)하였다. 6. 각종전분(各種澱粉)의 산당화액(酸糖化液)을 산성하(酸性下)에서 $(NH_4)_2SO_4$를 첨가(添加)하여 Caramel화(化) 하였을 때 감자 전분당화액구(澱粉糖化液區)가 색력(色力)이 가장 강(强)하여 Glucose Caramel의 그것과 비숫한값(2.385)을 나타내었으며 다음이 고구마 전분당화액구(澱粉糖化液區)(1.665)이고 옥수수 전분당화액구(澱粉糖化液區)의 색력(色力)(0.90)이 가장 약(弱)하였으며 이들은 모두 내염성(耐鹽性)이 강(强)하고 내(耐)Tannin성(性) 및 내(耐)Alcohol성(性)이 약(弱)하였다. 7. 건조(乾燥) 분쇄(粉碎)한 고구마, 도토리, 및 굴발분말(粉末), 물로 7일간(日間) 추출(抽出), 경사(傾斜)시키거나 50% Alcohol 용액(溶液)에 24시간(時間) 추출과정(抽出過)한 도토리 및 굴밤분말(粉末)을 전분당화시(澱粉糖化時) 동일방법(同一方法)으로 산당화(酸糖化)시킨 다음 Caramel화(化)하여 그 제품(製品)을 분석(分析)한 결과(結果), 거의 대부분(大部分) 색력(色力)이 약(弱)하고 적미부족(赤味不足)하며 안정성(安定性)도 매우 떨어져, 전분(澱粉)의 분리(分離), 정제(精製), 또는 당액(糖液)의 정제(精製)가 선행(先行)되어야 할것으로 생각되었다.