• 청정기술
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• 제25권1호
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• pp.56-62
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• 2019

입상 활성탄에 의한 murexide 흡착의 평형, 동역학 및 열역학 파라미터들에 대해 조사하였다. 실험은 흡착제의 양, 염료의 초기농도, 접촉시간과 온도를 변수로 하여 회분식 실험으로 진행하였다. 등온흡착평형관계는 293 ~ 313 K의 범위에서 Freundlich 식에 가장 잘 적용되었으며, Langmuir 식의 분리계수 $R_L$과 Freundlich 식의 분리계수 ${\beta}$로부터 입상 활성탄에 의한 murexide의 흡착조작이 적절한 처리방법이 될 수 있다는 것을 알았다. 또한 Dubinin- Radushkevich 식에서 얻은 흡착에너지(E)로부터 물리흡착공정임을 알 수 있었다. 흡착공정에 대한 동역학적 해석을 통해 반응속도식의 적용 결과는 유사이차반응식이 유사일차반응식보다 일치도가 높은 것으로 나타났다. Gibbs 자유에너지 변화($-0.1096{\sim}-10.5348kJ\;mol^{-1}$), 엔탈피변화($+151.29kJ\;mol^{-1}$)을 통해 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정으로 진행되었음을 알 수 있었다. 또한 Gibbs 자유에너지 변화는 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 입상 활성탄에 의한 murexide의 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 높아졌다. 엔트로피 변화 ($512.4J\;mol^{-1}\;K^{-1}$)는 활성탄에 의한 murexide의 흡착반응이 일어나는 동안 고-액 계면에서 무질서도가 증가함을 나타냈다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.565-573
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• 2021

활성탄에 의한 Brilliant Green(BG), Quinoline Yellow(QY) 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학, 열역학적 특성치와 경쟁흡착을 흡착제의 양, pH, 초기농도, 접촉시간 및 온도를 변수로 하여 수행하였다. BG와 QY는 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 pH 11에서 92.4%의 최고 흡착율을 나타내었고, QY는 sulfite 이온(SO₃^-)의 영향으로 pH3에서 90.9%의 최고 흡착률을 나타냈다. 등온흡착 데이터로부터, BG의 경우는 Freundlich 등온식에 잘 맞아서 다분자층 흡착이었고, QY는 Langmuir 등온식이 가장 높은 일치도를 나타내어 주로 단분자층흡착이었다. Freundlich 식과 Langmuir 식의 분리계수는 활성탄에 의해 이들 염료를 효과적으로 처리할 수 있는 공정임을 나타냈다. Temkin 등온식에 의해 평가된 흡착 에너지는 활성탄에 의한 BG와 QY의 흡착이 물리 흡착임을 확인시켰다. 동력학적 실험결과는 유사 이차 반응속도식이 유사일차 반응속도식보다 일치도가 높았고 평형흡착량에 대한 오차도 더 작았다. 입자내 확산식을 이용하여 도시한 그래프는 2단계의 직선으로 나타났는데 기울기가 낮은 입자내 확산이 율속단계임을 확인하였다. 흡착공정의 활성화 에너지와 엔탈피 변화는 흡착과정이 비교적 수월하게 일어나며 흡열반응임을 나타냈다. 엔트로피 변화는 활성탄에 대한 BG와 QY 염료의 흡착이 진행됨에 따라 흡착시스템의 무질서도가 증가함을 나타냈고, Gibbs 자유 에너지 변화로 부터 흡착반응이 온도가 높아질수록 자발성이 더 커진다는 것을 알았다. 혼합용액의 경쟁흡착 결과는 상대적으로 흡착률이 높은 QY가 BG에 의해 큰 방해를 받아 흡착률이 크게 감소하는 것으로 나타났다.

• Composites Research
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• 제35권2호
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• pp.98-105
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• 2022

본 연구에서는, 미세유체 시스템 기반 폴리바이닐알코올(PVA)/그래핀 옥사이드(GO)/산화철(Fe₃O₄) 자성 마이크로겔을 제조하고 겔의 염료 흡착성능을 평가하였다. 겔의 흡착성능(q_e)은 염료의 농도, pH, 및 접촉시간을 변수로 하여 평가하였다. 사용된 염료는 메틸렌 블루(MB), 크리스탈 바이올렛(CV), 말라카이트 그린(MG)이며, 마이크로겔은 메틸렌 블루에 대해 가장 높은 흡착성능(191.1 mg/g)을 나타내었다. pH에 따른 겔의 흡착성능은 염료가 가지고 있는 atomic nitrogen 이온(N⁺)의 영향으로 모든 염료에서 pH가 10일 때 가장 높은 흡착성능을 나타냈다. 등온흡착 데이터분석을 통해 Langmuir 등온선의 일치도가 높아 단분자층 흡착임을 확인하였으며, 동역학적 분석에서는 유사 1차 반응 보다 유사 2차 반응의 일치도가 높아 화학흡착임을 확인하였다. 또한, 자성 마이크로겔의 회수와 겔표면에 흡착된 염료의 탈착을 통한 재사용 성능을 평가하였는데, 흡착성능은 흡·탈착 5회동안 70% 이상의 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권8호
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• pp.2719-2723
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• 2012

A kinetic study is reported for nucleophilic substitution reactions of benzyl 4-pyridyl carbonate 6 with a series of alicyclic secondary amines in MeCN. The plot of pseudo-first-order rate constant ($k_{obsd}$) vs. [amine] curves upward, which is typical for reactions reported previously to proceed through a stepwise mechanism with two intermediates (i.e., a zwitterionic tetrahedral intermediate $T^{\pm}$ and its deprotonated form $T^-$). Dissection of $k_{obsd}$ into the second- and third-order rate constants (i.e., $Kk_2$ and $Kk_3$, respectively) reveals that $Kk_3$ is significantly larger than $Kk_2$, indicating that the reactions proceed mainly through the deprotonation pathway (i.e., the $k_3$ process) in a high [amine] region. This contrasts to the recent report that the corresponding aminolysis of benzyl 2-pyridyl carbonate 5 proceeds through a forced concerted mechanism. An intramolecular H-bonding interaction was suggested to force the reactions of 5 to proceed through a concerted mechanism, since it could accelerate the rate of leaving-group expulsion (i.e., an increase in $k_2$). However, such H-bonding interaction, which could increase $k_2$, is structurally impossible for the reactions of 6. Thus, presence or absence of an intramolecular H-bonding interaction has been suggested to be responsible for the contrasting reaction mechanisms (i.e., a forced concerted mechanism for the reaction of 5 vs. a stepwise mechanism with $T^{\pm}$ and $T^-$ as intermediates for that of 6).

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제33권9호
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• pp.2971-2975
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• 2012

Second-order rate constants $k_N$ have been measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of t-butyl 4-pyridyl carbonate 8 with a series of alicyclic secondary amines in $H_2O$ at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. The Br${\emptyset}$nsted-type plot for the reactions of 8 is linear with ${\beta}_{nuc}$ = 0.84. The ${\beta}_{nuc}$ value obtained for the reactions of 8 is much larger than that reported for the corresponding reactions of t-butyl 2-pyridyl carbonate 6 (i.e., ${\beta}_{nuc}$ = 0.44), which was proposed to proceed through a forced concerted mechanism. Thus, the aminolysis of 8 has been concluded to proceed through a stepwise mechanism with a zwitterionic tetrahedral intermediate $T^{\pm}$, in which expulsion of the leaving-group from $T^{\pm}$ occurs at the rate-determining step (RDS). In contrast, aminolysis of benzyl 4-pyridyl carbonate 7 has been reported to proceed through two intermediates, $T^{\pm}$ and its deprotonated form $T^-$ on the basis of the fact that the plots of pseudo-first-order rate constant $k_{obsd}$ vs. amine concentration curve upward. The current study has demonstrated convincingly that the nature of the leaving and nonleaving groups governs the reaction mechanism. The contrasting reaction mechanisms have been rationalized in terms of an intramolecular H-bonding interaction, steric acceleration, and steric inhibition.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권2호
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• pp.303-308
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• 2010

Pseudo-first-order rate constants ($k_{obsd}$) have been measured spectrophotometrically for nucleophilic substitution reactions of 4-nitrophenyl benzoate (5a), 4-nitrophenyl 4-methoxybenzoate (5b), and 4-nitrophenyl 4-hydroxybenzoate (5c) with alkali metal ethoxides, $EtO^-M^+$ ($M^+=Li^+$, $Na^+$ and $K^+$) in anhydrous ethanol (EtOH) at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. The plots of $k_{obsd}$ vs. [$EtO^-M^+$] exhibit upward curvatures in all cases, indicating that $M^+$ ions catalyze the reactions and ionpaired $EtO^-M^+$ species are more reactive than dissociated $EtO^-$. Second-order rate constants for reactions with dissociated $EtO^-$ and ion-paired $EtO^-M^+$ (i.e., $k_{EtO^-}$ and $k_{EtO^-M^+}$, respectively) have been calculated from ion-pair treatment for the reactions of 5a and 5b. However, such ion-pair treatment has failed to determine $k_{EtO^-}$ and $k_{EtO^-M^+}$ values for the reactions of 5c. It has been concluded that reactions of 5a and 5b are catalyzed by one metal ion, which increases electrophilicity of the reaction center through coordination on the carbonyl oxygen. In contrast, reactions of 5c have been suggested to involve two metal ions, i.e., the one coordinated on the carbonyl oxygen increases the electrophilicity of the reaction center while the other one associated on the phenoxy oxygen decreases the charge repulsion between the anionic reagents (i.e., $EtO^-$ and deprotonated 5c). It has been found that the rate equation derived from the mechanism involving two metal ions fits nicely to the kinetic results obtained for the reactions of 5c.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제32권6호
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• pp.1951-1956
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• 2011

A kinetic study is reported on nucleophilic substitution reactions of 4-nitrophenyl nicotinate 5 and isonicotinate 6 with alkali metal ethoxide EtOM (M = K, Na, and Li) in anhydrous ethanol at $25.0{\pm}0.1^{\circ}C$. Plots of pseudo-first-order rate constant $k_{obsd}$ vs. EtOM concentration exhibit upward curvature for the reactions of 5 and 6 with EtOK and EtONa but are almost linear for those with EtOLi. Dissection of $k_{obsd}$ into $k_{EtO^-}$ and $k_{EtOM}$ (i.e., the second-order rate constant for the reaction with dissociated $EtO^-$ and ion-paired EtOM, respectively) has shown that $k_{EtOK}$ ${\geq}$ $k_{EtONa}$ > $k_{EtO^-}$ but $k_{EtOLi}$ < $k_{EtO^-}$. It has been concluded that $K^+$ and $Na^+$ ions catalyze the reactions by increasing the electrophilicity of the carbonyl carbon atom through formation of a 4-membered cyclic transition state $TS_3$ or $TS_4$. However, $M^+$ ion catalysis has been found to be much less significant for the reactions of 5 and 6 than for the corresponding reactions of 4-nitrophenyl picolinate 4, which was reported to proceed through a 5-membered cyclic transition state $TS_2$. Although 5 and 6 are significantly more reactive than 4-nitrophenyl benzoate 3, the reactions of 5 and 6 result in smaller $k_{EtOK}/k_{EtO^-}$ ratios than those of 3. The electron-withdrawing ability of the nitrogen atom in the acyl moiety of 5 and 6 has been suggested to be responsible for the increase in reactivity and the decrease in the $k_{EtOK}/k_{EtO^-}$ ratio.

• BMB Reports
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• 제28권2호
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• pp.112-117
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• 1995

Succinic semialdehyde reductase was inactivated by o-phthalaldehyde. The inactivation followed pseudo-first order kinetics, and the second-order rate constant for the inactivation process was 28 $M^{-1}s^{-1}$ at pH 7.4 and $25^{\circ}C$. The absorption spectrum ($\lambda_{max}$ 337 nm) and fluorescence excitation ($\lambda_{max}$ 340 nm) and fluorescence emission spectra ($\lambda_{max}$ 409 nm) were consistent with the formation of an isoindole derivative in the catalytic site between a cysteine and a lysine residue approximately about 3 $\AA$ apart. The substrate, succinic semialdehyde, did not protect enzymatic activity against inactivation, whereas the coenzyme NADPH protected against o-phthaladehyde induced inactivation of the enzyme. About 1 isoindole group per mol of the enzyme was formed following complete loss of enzymatic activity. These results suggest that the amino acid residues of the enzyme participating in a reaction with o-phthalaldehyde are cysteinyl and lysyl residues at or near the NADPH binding site.

• 대한환경공학회지
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• 제28권4호
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• pp.397-401
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• 2006

본 연구에서는 지하수내의 TCE 오염물질을 과망간산을 이용하여 산화분해할 경우의 반응율에 대하여 평가하였다. 또한 최적의 산화제 주입량 결정을 위하여 TCE뿐만 아니라 지하수 대수층 물질에 의한 과망간산의 소모율에 대한 실험을 수행하였다. 대수층 물질이 없는 경우에 과망간산에 의한 TCE의 분해는 효과적으로 이루어졌으며 500 mg/L의 과망간산 농도에서 $k_{obs}=5.24{\times}10^{-3}s^{-1}$의 유사 1차반응계수를 얻었다. TCE와 과망간산에 대하여 각각 1차반응, 전체적으로는 2차반응을 나타내었다. 이때의 반응계수는 $k=0.65{\pm}0.08M^{-1}s^{-1}$였다. 반면 대수층 물질 자체는 산화제인 과망간산과 활발한 반응을 하여 상당한 소모효과를 나타내었으며 이는 대수층 물질내에 존재하는 금속산화물에 의한 것이라 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권9호
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• pp.505-512
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• 2017

NaA 제올라이트 분말(Z-PA) 및 펠렛(Z-BA)를 이용하여 수중의 Sr 이온의 흡착특성을 검토하였다. 회분식 실험에서 Z-BA와 Z-PA에 의한 Sr 이온의 흡착은 유사 1차식보다는 유사 2차식에 잘 부합되었고, 등온 흡착실험 결과는 Langmuir 등온식에 잘 부합하였으며, 이 등온식으로부터 구한 최대 흡착량은 Z-PA는 233.32 mg/g, Z-BA는 164.60 mg/g이었다. 연속식 실험에서 Sr 이온의 농도가 증가함에 따라 Sr 이온의 총 흡착량(q)는 증가하였으나 파과시간, 처리 부피($V_{eff}$) 및 총 제거율(R)은 감소하였다. 실험으로부터 구한 파과곡선은 Thomas 모델식에 의해 잘 모사되었다.