• 제목/요약/키워드: catalytic reduction

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니켈담지촉매상에서 부탄에 의한 이산화탄소의 환원반응 (The Catalytic Reduction of Carbon Dioxide by Butane over Nickel loaded Catalysts)

  • 윤조희;김건중
    • 공업화학
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    • 제8권3호
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    • pp.543-549
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    • 1997
  • 니켈(Ni)이 담지된 촉매상에서 이산화탄소와 부탄의 직접반응에 의한 합성가스와 탄화수소화합물의 생성을 검토하였다. $CO_2$$C_4H_{10}$의 반응에서 니켈 담지촉매는 백금 담지촉매와 유사한 활성을 나타내었으며, 부탄의 탈수소에 따큰 코크의 누적이 현저하게 나타났다. 담체로 알루미나나 Y형 제올라이트를 사용하면 일산화탄소와 수소가 주생성물이었다. 반면에 니켈을 ZSM-5형 제올라이트에 담지한 경우에는 생성물 중에 다량의 방향족화합물이 얻어졌다. Ni/ZSM-5, Ni/NaY 및 Ni/알루미나 촉매상에서 반응물 중의 이산화탄소/부탄 몰비의 증가와 함께이산화탄소의 전환율도 증가하다가 2이상에서 다시 감소하였다. 담체로 ZSM-5를 사용하고 이에 담지되는 니켈의 양을 다르게 하였을 때, 반응물의 전환율은 니켈금속의 담지량이 5wt% 부근에서 가장 높았다. 코크가 누적된 촉매상에 $CO_2$ 가스나 수증기를 흘리면 코크의 양은 감소하였다. 촉매상에 누적된 코크는 활성이 높은 상태로 결합되어 있으며, 표면의 활성탄소는 반응의 중요한 중간체로 작용하는 것으로 해석된다.

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배출가스의 질소산화물과 이산화황 동시 저감 기술 (Various Technologies for Simultaneous Removal of NOx and SO2 from Flue Gas)

  • 박현우;엄성현
    • 공업화학
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    • 제28권6호
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    • pp.607-618
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    • 2017
  • 석탄화력발전소를 포함한 다양한 산업설비에서 유해 대기오염물질이 배출되고 있으며, 이러한 오염물질은 인체 건강과 자연 생태계에 영향을 준다. 특히, 질소산화물($NO_x$)와 이산화황($SO_2$)은 인체 건강에 악영향을 주는 미세먼지($PM_{2.5}$) 형성에 원인물질로 알려져 있다. 이러한 $NO_x$$SO_2$ 배출을 저감하기 위해서 선택적 촉매 환원(SCR)과 습식 탈황 공정(WFGD)으로 결합된 혼합 시스템이 사용되고 있으나, 높은 설치비용 및 운전비용을 필요로 하며, 유지보수의 문제점, 기술적인 한계점을 가지고 있다. 최근에 이러한 혼합 시스템을 대체하기 위한 $NO_x$, $SO_2$ 동시 저감 기술이 연구되고 있으며, 제안된 기술들은 흡수, 고도 산화(AOPs), 저온 플라즈마(NTP), 전자 빔(EB) 등이 있다. 이러한 기술들은 강한 수용성 산화제 및 산화력을 가진 화학활성종에 의한 $NO_x$, $SO_2$$HNO_3$, $H2SO_4$ 형태로의 산화 반응, 기-액 계면에서 $HNO_3$$H2SO_4$ 흡수 반응, 화학 첨가제에 의한 중화 반응을 기본으로 하고 있다. 본 논문에서는 각각의 동시 저감공정에 대한 기술적인 특징과 대용량 처리 공정 응용을 위한 향후 전망을 정리하였다.

수열합성공정에 의한 ZrxCe1-xO2 촉매 분말의 제조 및 특성 (Fabrication and characterization of ZrxCe1-xO2 catalytic powder by a hydrothermal process)

  • 최연빈;손정훈;손정호;배동식
    • 한국결정성장학회지
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    • 제27권6호
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    • pp.309-312
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    • 2017
  • 세리아 분말은 Ce 이온의 산화, 환원 반응을 통한 산소저장능력(OSC)이 뛰어나 배기가스를 정화하는 자동차의 삼원촉매에 대표적인 재료로 사용된다. 그러나 일반적으로 세리아는 고온에서 열적 안정성이 떨어지기 때문에 금속이온을 도핑시켜 열적 안정성을 향상시켜 사용한다. 따라서 본 연구에서는 Zr 이온을 세리아 분말에 도핑시켰고, 도핑으로 인해 입자크기가 감소하면서 비 표면적 증가로 인해 그 특성은 더욱 향상되었다. 그리고 본 연구에서는 세리아 및 Zr 이온이 도핑된 세리아를 나노 크기로 합성하기 위해 수열반응법을 이용하여 합성하였다. 수열합성 조건은 pH = 11, 반응온도는 $200^{\circ}C$에서 6시간 동안 합성하였다. 수열합성법을 이용하여 합성된 세리아 및 Zr 도핑 $CeO_2$ 나노 분말의 평균 입자 크기는 약 20 nm 이하였다. 합성된 세리아 나노분말의 비표면적은 $52.03m^2/g$, Zr 이온이 도핑된 $CeO_2$ 분말의 비 표면적 $132.27m^2/g$이었다.

운전 조건을 고려한 승용차용 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 내부 유동 해석에 관한 연구 (Internal Flow Analysis of Urea-SCR System for Passenger Cars Considering Actual Driving Conditions)

  • 문성준;조낙원;오세두;이호길;박경우
    • 대한기계학회논문집B
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    • 제40권3호
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    • pp.127-138
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    • 2016
  • 디젤 차량의 유해배출가스인 질소산화물 저감을 위해서는 정화성능이 우수한 요소첨가 선택적 촉매환원장치가 장착되어야 한다. 본 연구에서는 3차원 오일러리안-라그랑지안 전산유체해석을 통해 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 수송현상에 따른 화학반응과 다상유동 특성을 수치적으로 예측한다. 이때, 수치적인 분무형상은 가시화실험에서 측정된 분사속도, 분무관통길이, 분무반경, 평균액적지름과 비교를 통해 보정되었다. 그리고 해석 결과는 실제 엔진 및 차량 시험에서 측정한 질소산화물 저감효율과 비교를 통해 검증되었으며, 상대오차 5% 이하의 정확도를 보여준다. 검증된 전산모델은 요소첨가 선택적 촉매환원장치의 내부유동해석에 사용되었으며, 이를 통해 압력강하와 속도증가 특성을 분석하고, 암모니아의 농도균일도와 과잉분포 위치를 예측한다.

과산화수소에 의한 시안의 분해특성 (Characteristics of Cyanide Decomposition by Hydrogen Peroxide Reduction)

  • 이진영;윤호성;김철주;김성돈;김준수
    • 자원리싸이클링
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    • 제11권2호
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    • pp.3-13
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    • 2002
  • 본 연구에서는 시안 성분을 제거함에 있어 처리수의 재활용이 가능한 과산화수소에 의한 시안분해 특성을 규명하기 위한 실험을 수행하였다. 수용액중의 과산화수소의 자가분해반응은 pH와 금속촉매(Cu) 유무에 크게 좌우된다. pH 10 이하에서는 자가분해반응은 미미하여 90%이상의 과산화수소가 잔류하지만 pH 12에서는 90경과시 잔류 과산화수소가 9%이하로 낮아졌다. 금속촉매 첨가(5 g Cu/L)한 경우 pH 12에서도 40분 경과후 대부분의 과산화수소가 분해되었다. 유리시안의 휘발성은 용액의 pH에 크게 좌우된다. 동일한 240분 경과시 pH 8이하에서 대부분의 시안이 휘발하는데 반하여 pH 10이상에서는 10%미만이 휘발하였다. 비촉매반응에 의한 과산화수소의 시안분해실험에서는 $H_2$$O_2$/CN 몰비 4까지 과다하게 증가하여도 8%가량의 시안이 잔류하였다. 그러나 구리촉매반응에 의한 과산화수소의 시안분해 실험에서는 과산화수소 및 구리 첨가량이 증가함에 따라 분해속도가 증가하였다. 그러나 일정량 이상 첨가시 과산화수소의 자체분해 반응에 의해 $H_2$$O_2$의 시안분해 효율이 감소하며 과산화수소와 구리의 적정투입량은$ H_2$$O_2$/CN 몰비 2, Cu 몰비 0.05로서 이때의 분해속도는 22 mM/min, $H_2O$$_2$효율은 57%이었다. 또한 이러한 적정조건에서 70분 반응시 완전제거가 가능하였다.

상용 $V_2O_5/TiO_2$ 촉매의 바나듐 함량이 SCR 반응성과 $SO_2$ 내구성에 미치는 영향 (Effect of Vanadium Oxide Loading on SCR Activity and $SO_2$ Resistance over $TiO_2$-Supported $V_2O_5/TiO_2$ Commercial De-NOx Catalysts)

  • 박광희;차왕석
    • 공업화학
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    • 제23권5호
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    • pp.485-489
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    • 2012
  • 바나듐 함량이 각기 다른 소각로 및 발전소에 사용된 6개의 국내외 상용촉매를 이용하여 바나듐 함량이 SCR활성 및 $SO_2$ 내구성에 미치는 영향을 조사하였다. XRD, Raman, ICP, BET 분석결과 6개 상용촉매 모두 아나타제 $TiO_2$에 바나듐이 고루 담지된 촉매이며, $WO_3$$SiO_2$가 포함되어 있었다. SCR활성에 있어서, 바나듐함량이 증가할수록 SCR활성은 증가하는 경향이 있고, $WO_3$가 초촉매로 첨가된 촉매가 더 높은 SCR 활성을 보인다. $SO_2$ 내구성에 있어서, 촉매의 바나듐함량이 증가할수록 부정적인 요소로 작용한다. 그러나 $WO_3$$SiO_2$첨가는 부정적인 요소를 억제한다. 특히, $SiO_2$가 첨가된 촉매는 $WO_3$이 첨가된 촉매 보다는 $SO_2$에 대한 내구성을 더욱 증가시킨다.

아크롤레인 선택 산화반응에서 Mo-V-O와 금속산화물의 상간협동 (Phase Cooperation Between Mo-V-O and Metal Oxide in Selective Oxidation of Acrolein)

  • 박대원;나석은;김경훈;이원호;정종식
    • 공업화학
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    • 제5권2호
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    • pp.327-336
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    • 1994
  • 본 연구는 아크롤레인의 선택산화반응에서 Mo-V-O와 금속산화물의 기계적 혼합촉매에 대한 synergy 효과를 고찰한 것으로 금속산화물로는 $SnO_2$, ${\alpha}-Sb_2O_4$, $WO_3$, ${\alpha}-Al_2O_3$, CuO, $MnO_2$, $Cu_2O$, MgO, CoO 그리고 ZnO 등을 사용하였다. $SnO_2$${\alpha}-Sb_2O_4$와 Mo-V-O의 혼합물 촉매는 Mo-V-O보다 높은 전화율과 수율을 나타내었는데 이것은 이들이 산소 빈자리에 해리 홉착된 산소를 형성하여 Mo-V-O에 전달하는 상간협동에 의한 것으로 판단된다 그러나 $Cu_2O$, MgO, CuO, $MnO_2$와 Mo-V-O의 혼합물 촉매의 경우 전화율은 증가하였으나 수율은 감소하였고, CoO와 ZnO는 Mo-V-O의 촉매성능을 억제하였다. 각 금속산화물의 역할이 서로 다른 점을 그들의 산화-환원 특성으로 설명하였다.

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Leuconostoc mesenteroides sp. strain JFY 균주에 의한 만니톨 발효 조건의 최적화 (Optimization of Mannitol Fermentation by Leuconostoc mesenteroides sp. strain JFY)

  • 유선균;허상선;송석환;김경민;황경숙
    • 생명과학회지
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    • 제15권3호
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    • pp.374-381
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    • 2005
  • 기능성 식품 첨가물 중에서 당 알코올은 최근 그들의 탁월한 기능성이 알려지면서 수요가 증가하고 있다. 당 알코올 중에서, 만니톨$(C_6H_{14}O_6)$은 식품, 화장품, 제약 산업 등에 매우 광범위하게 이용되고 인체에 독성이 없어 미국 FDA에 의하여 GRAS (Generally Recognized As Safe)로 승인이 되어 이에 대한 수요량이 급격히 증가하는 추세이다. 본 연구는 발효 김치에서 분리 된 L. mesenteroides sp. strain JFY 균주를 이용하여 과당으로부터 만니톨 생산을 위한 최적 생물 전환 조건을 확립하기 위한 것이다. 만니톨 생산을 위한 최적 조건들은 pH 6.5, 배양온도 $28^{\circ}C$, 효모 추출물의 농도 $0.5\%$, 과당의 농도는 $10\%$이었고, 이 조건에서 최대 만니톨생산은 31.5g/l이었다.

크롬 질화물(CrN)의 합성 및 촉매특성에 관한 연구 (Synthesis of Chromium Nitride and Evaluation of its Catalytic Property)

  • 이용진;권혁회
    • 공업화학
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    • 제17권5호
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    • pp.451-457
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    • 2006
  • $CrCl_{3}$$NH_{3}$와 반응시켜 약 $850^{\circ}C$에서 표면적이 높은 단일 상 CrN 촉매를 합성하였다. 열질량분석을 통해 고체상 화학변이가 발생하는 온도를 파악하였고 물질의 상을 XRD로 분석하였다. 합성물질의 표면적, 결정크기 등을 분석하였고 합성변수의 영향을 확인하였다. 합성된 질화물의 표면적은 $12{\sim}47m^2/g$이었다. 공간속도는 표면적 증가에 약하게나마 영향을 미쳤는데 반응중간생성물의 빠른 제거가 표면적을 높이는데 기여하는 것으로 파악되었다. 승온환원반응 분석 결과 CrN은 비활성화(passivation)시 거의 산화되지 않아 수소분위기에서의 환원이 거의 일어나지 않았으며 약 $700^{\circ}C$$950^{\circ}C$ 부근에서 결정격자 중의 질소가 $N_{2}$로 분해되었다. 공기분위기에서 10 K/min의 속도로 가열하면 $300^{\circ}C$ 이후의 온도에서 산화가 진행되어 $800^{\circ}C$ 부근에서 $Cr_{2}O_{3}$ 상이 형성되기 시작하였으며 $900^{\circ}C$에서도 완전히 산화되지 않았다. 부탄과 피리딘을 이용한 활성실험 결과 CrN 촉매는 탈수소반응에 선택적으로 높은 활성을 가졌으며 수첨탈질이나 수소분해반응 활성은 거의 없었다. 부탄의 탈수소반응에서 부피반응속도는 상용 촉매인 $Pt-Sn/Al_{2}O_{3}$보다 우수하였다.

가미한다열소탕(加味寒多熱少湯)이 고지방식이 비만생쥐의 체지방감소에 미치는 영향 (Effects of Gami-Handayeolso-Tang on Body Fat Reduction in High Fat Diet-Fed Obese Mice)

  • 이하일;이종하;권영미;송용선
    • 한방재활의학과학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.13-31
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    • 2016
  • Objectives In this study, it was investigated whether Gami-Handayeolso-Tang (HDYST) medication has anti-obesity effects in high fat diet (HFD)-fed obese mice. Methods The experimental animals were divided into five groups-normal diet-fed (ND), high fat diet-fed control (HFD), HFD+HDYST 150, HFD+HDYST 300, and HFD+orlistat as a positive drug. The obese markers such as body weight, diet efficiency ratio, serum levels of total cholesterol, triglyceride, lipid contents, leptin, adiponectin, and GOT/GPT were measured. Also, white adipose tissue, liver weight, abdominal fat mass, hepatic lipid contents, and mRNA expression of obese-associating genes were examined in obese mice. Results In high fat diet-fed mice, HDYST administration significantly decreased body weight, diet efficiency ratio, serum levels of total cholesterol, triglyceride, LDL-cholesterol, as well as leptin and GOT/GPT, compared to the HFD group in a dose-dependent manner. HDYST increased significantly the serum levels of HDL-cholesterol and adiponectin. It also reduced the accumulation of lipids, such as total lipid and triglycerides, in organs such as liver and abdominal adipose tissue. Moreover, HDYST administration significantly decreased the expression levels of fatty acid synthetic genes, such as sterol regulatory element-binding protein-1c (SREBP-1c), FAS and Stearoyl-Coenzyme A desaturase 1 (SCD-1), in the liver tissues, while it increased the messenger RAN (mRNA) levels of fatty acid catalytic genes, such as Peroxisome proliferator activated receptor alpha (PPAR-${\alpha}$), acyl-COA oxidase (ACO), and Carnitine palmitoyltransferase-1a (CPT-1a). Conclusions Based on the results above, HDYST reveals anti-obesity effects declining body fat accumulation through the regulation of fatty acid metabolism and leptin/adiponectin serum levels. It therefore suggests that HDYST can be clinically useful for the treatment of obesity.