대한전자공학회 2001년도 The 6th International Symposium of East Asian Resources Recycling Technology
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pp.616-620
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2001
The objectives of this study are to investigate the suitability of various coal fly ashes and incineration ashes for zeolite synthesis. Zeolite P and hydroxysodalite are produced from coal fly ash and paper sludge incineration ash. When soluble and acid-soluble materials in incineration fly ash are removed by the water washing or acid washing before hydrothermal synthesis, hydroxysodalite can be produced. The factors to make solid-liquid separation difficult are the calcium component and the unburned carbon in ash.
Through alkaline hydrothermal activation processes, zeolite minerals were synthesized from fly ashes produced at Youngwol and Boryoung power plants. The syntheses were performed in a closed teflon vessel with a teflon-coated magnetic bar for continuous stirring during the reaction periods. The experiments were caeeied out at three different reaction temperatures ($100^{\circ}C$,$200^{\circ}C$, and $250^{\circ}C$), with varying NaOH concentations (0.5~8N) and reaction time (24 to 288 hours). Mineralogical characterization of the reaction products indicated that Na-p1, analcime, and hydroxysodalite were dominant zeolites formed from the both fly ashes at the given experimental conditions, The highest amount of zoelites produced from the Youngwol and Boryoung fly ash were:60 and 45wt%for Na-P1, 70 and 45wt% for analicime, 50 and 40wt% for hydroxysodalite, respectively. A small amount of zeolite A was present in NaP-dominant dample is about 250 meq/100g. This suggests the possibility of its utilization as an ion-absorbent.
마그네슘 함수 규산염인 사문석을 염산처리하여 얻은 다공성의 침출잔사인 비정질 실리카를 제올라이트 A합성을 위한 실리카 원료로 사용하였다. 제올라이트 A는 사문석 침출잔사인 다공성 실리카와 알루미늄원인 수산화 알루미늄을 각각 수산화나트륨에 혼합 용해하여 대기압하에서 수열반응에 의하여 합성하였으며 최적합성조건은 반응온도 $80^{\circ}C$, 반응시간 2시간 그리고 $Na_2O/SiO_2$몰비 1.5이었다. 또한 제올라이트의 결정화속도는 반응온도 및 알칼리도가 높을수록 빨리 일어나지만 반응온도 $80^{\circ}C$, 반응시간 120분 이상인 실험조건에서는 hydroxysodalite 제올라이트가 생성되었다.
Am(rphous aluminosilicate zeolite A and hydroxysodalite were obtained by reaction of Hadong kaolin(halloysite) with IN sodium hydroxide solntion in the temperature range of 60 to 10$0^{\circ}C$ For determination of the mechanism of the reaction Various possible mechanisms were compared with the experimental results. It was observed that the reaction mechamism of zeolite A synthesis from Hadong kaolin was first order consecu-tive reaction as follows : halloysitelongrightarrowamorphous aluminosilicatelongrightarrowzeolite Alongrightarrowhydroxysodalite
석탄회를 NaOH로 용융시킨 후 수열 처리에 의하여 제올라이트 A를 합성하였다. NaOH/석탄회의 비, 용융 온도, $NaAlO_2$의 첨가량, 수열 처리 온도 및 시간이 생성된 제올라이트의 종류와 결정도에 미치는 영향에 대하여 연구하였다. 결정도가 높은 제올라이트의 생성에 필요한 최적의 NaOH/석탄회의 중량비는 1.2, 최적의 용융 온도는 $550^{\circ}C$이었다. 용융된 석탄회로부터 $Si^{4+}$ 와 $Al^{3+}$의 용출은 교반 시간의 영향을 받지 않았다. 생성된 제올라이트의 형태는 첨가한 $NaAlO_2$의 영향을 받는 것으로 나타났다. 적은 양의 $NaAlO_2$를 첨가하면 제올라이트 X가 생성되나 $NaAlO_2$의 양이 증가하면 단일상의 제올라이트 A가 생성되었다. 수열처리 시간과 온도가 증가하면 제올라이트 A는 hydroxysodalite로 변화 하였다. 승온 속도를 낮춰 반응 온도까지의 도달시간을 증가시키면 결정도가 좋은 제올라이트 A를 얻을 수 있었다.
영일 bentonite를 여러 농도의 NaOH, $Na_2SO_4 또는 NaHSO_4 용액으로 처리온도와 처리 시간을 달리하여 처리한 시료의 Methylene Blue 흡착력을 조사하였다. NaHSO_4용액으로 처리했을 경우에는 Methylene Blue 흡착력이 거의 개선되지 않았다. Na_2SO_4$ 용액으로 처리했을 경우에는 1N 용액으로 $100^{\circ}C$에서 2시간 처리했을 경우가 가장 좋았으며, 원시료의 3배의 흡착력을 나타내었다. 더 높은 농도와 더 높은 온도로 처리하면 Faujasite이 생성됨을 알았다. NaOH용액으로 처리했을 경우의 가장 좋은 처리조건은 1N, 1hr, $100^{\circ}C$이고 원시료의 3.3배의 흡착력을 나타내었다. 더 높은 농도와 더 높은 온도인 경우에는 hydroxysodalite이 생성됨을 알았다.
Siliceous mudstones are embedded on a large scale in the Tertiary formations of Pohang area. Some useful zeolites such as NsP, (Na, TMA)P, analcime and hydroxysodalite were synthesized from the siliceous mudstones by treating with the variety of solution, i.e ., NaOH, NaOH+NaCl, NaOH, NaOH+$NaAlO_2$and NaOH+TMAOH at the low-temperature hydrothermal system ranging 60~12$0^{\circ}C$. Major precursor of zeolites is found as opal-CT in the zeolite-forming reaction. Smectite, which is included in considerable amounts in the mudstone, appears to play a major role of Al-source in the zeolite synthesis. In comparison, chalcedonic quartz and mica are rather insoluble in alkaline solution, and thus, these are observed as major impurities in the reaction products. An addition of $NaAlO_2$to NaOH solution is effective for eliminating these impurities in the reaction procedure, through these are partly dissolved when elevating the reaction temperature, concentration, and time. Phase change from NaP to hydroxysodalite takes place at the NaOH concentrations of 3.0~4.0 M, and the reaction is not sensitive to the temperature shift. NaP is more stable at lower NaOH concentration and higher activity of $Na_{+}$ whereas analcime is sensitive to the temperature change and stable at higher than $100^{\circ}C$ and 2.0~4.0 M in NaOH concentration. For the pure NaP synthesis without any other products, the treatment of mudstones with 1:1 solution of NaOH and $NaAlO _2$ turns out to be quite effective. NaP was successfully synthesized together with analcime at $100^{\circ}C$ as well as lower concentrations of NaOH+NaCl solution. In addition, the organic type, (Na, TMA)P was formed together with smectite in the 1:1 solution of NaOH and TMAOH.
알칼리 활성 반응에 의한 고로 슬래그와 플라이 애시의 반응생성물에 대하여 강도실험 및 방사광 X선 회절 연구가 실시되었다. 본 연구는 지금까지 제올라이트 계열로 추정되어 왔던 지오폴리머의 실제 결정 구조가 무경절질형태의 ABC-6 family 제올라이트에 속해 있음을 제안한다.
A study on the synthesis of zeolite from bituminous coal ESP fly ash as a raw material, which was emitted from the power plant, was carried out to reduce environmental problems and reuse of the industrial wastes. Bituminous coal fly ash was used as the source of silica and alumina. Zeolite was synthesized by hydrothermal reaction in aqueous NaOH solution with sodium aluminate as additive. The objective of this study is to elucidate the effect of several experimental variables on the synthesis of zeolite. The effects of preroasting temperature, mixing speed, leaching alkalinity, and molar ratio of Na$_{2}$O/SiO$_{2}$ and SiO$_{2}$/Al$_{2}$O of the products were investigated. The synthesized zeolite was proved to be NaA, which is known as 4A type, by comparing with SEM images, and X-ray diffraction analysis. And also we know that the transformation of zeolite A take places into other types of zeolites, i.e. Hydroxysodalite, zeolite P, with the variation of leaching alkalinity.
도시 소각재 용융슬래그로부터 반응시간 및 $SiO_2/Al_2O_3$의 비를 변화시키면서 Na-A형 제올라이트의 수열합성 거동에 대하여 고찰하였다. 반응시간에 대한 Na-A형 제올라이트를 수열합성한 반응물의 거동은 반응 초기에 첨가된 규산소다와 알루민산 소다가 먼저 반응하여 핵을 생성하였다. 생성된 핵은 시간이 지남에 따라 용융슬래그로부터 용해된 $SiO_2$ 및 $Al_2O_3$ 성분들과 반응하여 Na-A형 제올라이트로 성장되었다. 수열반응은 10시간 이내에 완결되며, 반응시간이 10시간 이상으로 증가하면 생성된 Na-A형 제올라이트가 용해되면서 하이드록시소달라이트로 변환되었다. 또한 $SiO_2/Al_2O_3=0.80{\sim}1.96$에서 Na-A형 제올라이트만 형성되었으나, $SiO_2/Al_2O_3=2.54$에서 Na-A형 제올라이트와 더불어 Na-P형 제올라이트가 생성되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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