• 신재생에너지
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• 제17권2호
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• pp.32-39
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• 2021

The optimal conditions for producing levulinic acid from office waste paper were investigated. Glucose was produced by enzymatic hydrolysis and its yield maximized by varying the soaking time of the substrate and amounts of enzyme and substrate. The optimal conditions to produce levulinic acid using the hydrolysate were determined by response surface methodology, with reaction temperature and catalyst (sulfuric acid) concentration as independent variables. The production model was assessed with an ANOVA regression analysis, and the results indicate its suitability for levulinic acid production (p, F, and lack-of-fit values were 0.003, 20.1, and 0.058, respectively). The optimal conditions were a reaction time of 56.27 min and catalyst concentration of 5.9% with a predicted yield of 2.588 g/L. We verified the findings under the same conditions and obtained 2.323 g/L of levulinic acid.

• 자원리싸이클링
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• 제13권1호
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• pp.14-21
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• 2004

백금을 함유하고 있는 폐촉매가 정유공장과 화학공장에서 발생하고 있다. 백금은 고가일 뿐만 아니라 희귀하고 뛰어난 물성으로 인하여 오래 전부터 회수대상이 되어 왔다. 본 연구에서는 알루미나로 구성된 폐촉매의 담체를 황산으로 용해하여 불용성 백금을 농축하는 방법으로 석유 폐촉매로부터 백금을 회수하고자 하였다. 황산에 일부 용해된 백금은 알루미늄을 환원제로 사용하는 세멘테 이션법으로 회수되었다. 온도, 시간, 황산농도, 광액농도 등이 담체의 용해에 미치는 영향을 조사하였다. 담체가 $\Upsilon-Al_2$$O_3$로 구성된 폐 촉매를 6.0 M $H_2$$SO_4$ 용액으로 $100^{\circ}C$에서 2시간 동안 용해하였을 때 알루미나의 용해율은 약 95% 정도이었다. 담체가 $\Upsilon-Al_2$O$_3$와 $\alpha$-$Al_2$O$_3$의 혼합물로 구성되어 있는 경우, 4시간 용해하였을 때 약 92%의 알루미나가 용해하였다. 담체를 황산으로 용해한 다음 백금을 회수하는 방법을 이용하여 석유 폐촉매로부터 99% 이상의 백금을 회수할 수 있었으며 동시에 황산알루미늄을 부산물로 얻었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제47권6호
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• pp.762-767
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• 2009

해외 열대작물 씨앗에서 추출한 식물성 오일을 이용하여 바이오디젤을 생산하고 물성분석을 통해 차량연료로서의 사용가능성을 검토하는 연구를 수행하였다. 유리지방산 함량이 높은 열대작물 오일의 효율적인 바이오디젤 생산을 위해서는 유리지방산을 산촉매로 에스테르화한 후 전이에스테르화 반응하는 2단계 반응공정의 적용이 필요하였다. 전처리(에스테르화) 반응에 적합한 촉매를 선정하기 위해 3가지 산 촉매의 비교실험 수행 결과 황산이 최적 촉매임을 확인하였고, 반응표면분석법(response surface method, RSM)에 의해 도출한 최적 반응조건은 황산 촉매 0.982%와 메탄올 26.7%로 나타났다. 전이에스테르화 반응에 대한 최적화 실험을 반응표면분석법에 근거하여 수행하고, 결과로 KOH 촉매 1.24%, 메탄올 22.76%로 확인되었지만 본 연구팀의 선행 실험의 반응조건(KOH 0.8%)보다 과량의 촉매가 투입된 것으로 나타났다. 이에 대한 확인실험으로 메탄올과 촉매 투입량에 대한 추가 실험을 수행하였으며, 그 결과로서 최적 반응조건으로 KOH 촉매 0.8%와 메탄올:오일 몰비 6.2:1로 도출하였으며 반응생성물의 분석결과 지방산 메틸에스테르(fatty acid methyl ester, FAME) 100.8%, 산가 0.45 mgKOH/g, 수분 0.00%, 산화안정성 0.70 h, 총 글리세롤 함량 0.04%, Mono-glyceride 함량 0.04%, Di-glyceride 함량 0.01%, Tri-glyceride 함량 0.00%, 동점도($40^{\circ}C$에서) $4.041mm^2/s$, 저온필터막힘점 $1.0^{\circ}C$로 주요 바이오디젤 품질규격을 만족하는 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제43권6호
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• pp.838-850
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• 2015

본 연구에서는 국산 소경 신갈나무를 이용하여 약산 전처리를 실시하고, 당으로부터 변환된 푸르푸랄 및 레불린산의 함량 변화를 평가하였다. 약산 전처리는 반응온도($140-180^{\circ}C$), 반응시간(10-30분), 황산 촉매 농도(0-2%, w/w)에 따라 수행하였고, 전처리 후 액상 내 글루코오스, XMG (자일로오스 + 만노오스 + 갈락토오스), 푸르푸랄, 레불린산의 함량을 측정/분석하였다. 글루코오스는 반응온도의 상승, 반응시간과 황산 촉매 농도의 증가에 의해 그 함량이 높아져 최대 16.02%까지 나타났으나, 황산 촉매 농도 2% (반응온도 $170^{\circ}C$ 이상, 반응시간 20분 이상)에서 함량이 감소하였다. 한편, XMG 함량은 반응온도의 영향을 크게 받았고, 반응온도와 황산 촉매 농도의 증가에 따라 1.63%까지 감소하 였으며, 반응시간의 증가에 의한 함량변화는 적었다. 푸르푸랄 함량은 반응온도, 반응시간, 황산 촉매 농도 증가에 따라 높아져 초기시료 중량 대비 최대 7.61% (반응온도 $180^{\circ}C$, 반응시간 20분, 1% 황산 촉매 농도)로 나타났으나, 전처리 조건이 최대 푸르푸랄 함량 조건보다 가혹해지면서 감소하는 경향이 발생하였다. 레불린산 함량은 반응온도, 반응시간, 황산 촉매 농도가 증가함에 따라 높아졌고, 특히 반응온도 $170^{\circ}C$ 이상에서 급격한 함량 증가를 확인하였으며, 최대 10.98% (반응온도 $180^{\circ}C$, 반응시간 30분, 2% 황산 촉매 농도)로 나타났다. 반면 황산 촉매를 투입하지 않았을 경우 모든 반응온도, 반응시간 조건에서 푸르푸랄 및 레불린산 함량은 1% 미만으로 나타났다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
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• 제22권5호
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• pp.714-720
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• 2011

Ethanol was used as reducing agent to remove $NO_x$ exhaust from the stationary source. Pre-treatment with sulfuric acid over $Ag/Al_2O_3$ catalyst was dedicated to overcome the $SO_2$ poisoning effect. The $NO_x$ reduction experiment was performed under the simulated condition of power plant The increased surface area with higher CPSI devoted to increase de-$NO_x$ yield. De-$NO_x$ yield of the $NO_x$ exhaust containing 20 ppm of $SO_2$ increased after acid treatment with 0.7% $H_2SO_4$ over 4.0% $Ag/Al_2O_3$, where the increased dispersion of Ag found from the results of XRD and XPS was the dominant factor for the increased de-$NO_x$ yield. However, the reason for the decreased de-$NO_x$ yield with the acid treatment of higher concentration (1.0% and 2.0%) of $H_2SO_4$ was found to be due to the formation of $Ag_2SO_4$ crystallites found from XRD result. Acid-treated $Ag/Al_2O_3$ catalyst showed maximum de-$NO_x$ yield at higher temperature than non-treated $Ag/Al_2O_3$ catalyst did.

• KSBB Journal
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• 제26권4호
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• pp.341-346
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• 2011

This work is focused on the possibility of marine biomass Codium fragile as renewable resources for production of levulinic acid. In an effort to optimize the reaction conditions of levulinic acid production from Codium fragile, response surface methodology was applied. A total of 18 individual experiments were designed to investigate the effect of reaction temperature, catalyst amount, and reaction time. As a result, 4.26 g/L levulinic acid from Codium fragile was produced in the condition of $160.7^{\circ}C$ of reaction temperature, 3.9% of sulfuric acid, and 39.1 min of reaction time. This result will provide the useful information for chemical production from marine resource.

• 청정기술
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• 제20권2호
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• pp.108-115
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• 2014

셀룰로우스(cellulose)를 5-히드록시메틸푸르푸랄(5-hydroxymethylfurfural, 5-HMF)로 직접 전환하기 위해 이온성 액체 용매하에서 다양한 금속염화물과 산 촉매를 비교 연구하였다. 사용한 금속염화물은 Sn(II), Zn(II), Al(III), Fe(III), Cu(II), Cr(III)를 포함한 염화물을 비교하였으며 산 촉매는 산성 이온성 액체를 고정화하여 사용하였다. 비교를 위하여 $H_2SO_4$, HCl, Amberlyst-15와 DOWEX50x8을 사용하였다. 제조한 촉매의 산도와 산 밀도 특성은 Hammett Indicator 지시약을 통하여 분석하였다. 5-HMF의 선택도 및 수율은 반응온도, 반응시간과 촉매 비를 통하여 확인하였다. 사용한 촉매들 중에서 5-HMF의 선택도는 $CrCl_3-6H_2O$와 $SiO_2-[ASBI]HSO_4$를 사용하였을 때에 가장 높게 나타났으며, 상용화 고체 산인 Amberlyst-15와 DOWEX50x8에 비하여 활성이 높다는 것을 확인할 수 있었다. 5-HMF의 선택도는 산 촉매의 산도와 반응에 사용된 촉매비에 영향이 있음을 확인할 수 있었으며, 반응 중 재수화 반응이 일어나 레불린산(levulinic acid)이 생성된다는 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.244.2-244.2
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• 2010

Biological conversion of biomass into fuels and chemicals requires hydrolysis of the polysaccharide into monomeric sugars. In this study, dilute sulfuric acid used as a catalyst for the pretreatment of rapeseed straw. Hydrolysis can be performed enzymatically, and with dilute or concentrate mineral acids. Dilute-acid hydrolysis of rapeseed straw was optimized through the utilization of combined severity. Evaluation criteria for optimization of the pretreatment conditions were based on high xylose recovery and low inhibitor contents in the hydrolyzates. In addition, this paper reports the compositional analysis of hydrolyzate liquors and solid residues, xylose and glucose mass balance closures, and digestibility results of the acid pretreated rapeseed straw.

• Macromolecular Research
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• 제13권1호
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• pp.68-72
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• 2005

A low-molecular-weight poly(lactic acid) was synthesized through the condensation reaction of L-lactic acid. The effects that the catalyst and temperature have on the reaction rate were studied to determine the optimum reaction conditions. The reaction kinetics increased with temperature up to $210^{\circ}C$, but no further increase was observed above this temperature. Among a few selective catalysts, sulfuric acid was the most effective because it maximized the polymerization reaction rate. Reduction of the pressure was another important factor that enhanced this reactions kinetics.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제28권5호
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• pp.732-738
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• 2018

Novel carbon-based solid acid catalysts were synthesized through a sustainable route from lipid-extracted microalgal residue of Dunaliella tertiolecta, for biodiesel production. Two carbon-based solid acid catalysts were prepared by surface modification of bio-char with sulfuric acid ($H_2SO_4$) and sulfuryl chloride ($SO_2Cl_2$), respectively. The treated catalysts were characterized and their catalytic activities were evaluated by esterification of oleic acid. The esterification catalytic activity of the $SO_2Cl_2$-treated bio-char was higher ($11.5mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.\;^{-1}$) than that of commercial catalyst silica-supported Nafion SAC-13 ($2.3mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.^{-1}$) and $H_2SO_4$-treated bio-char ($5.7mmol\;Prod.{\cdot}h^{-1}{\cdot}gCat.^{-1}$). Reusability of the catalysts was examined. The catalytic activity of the $SO_2Cl_2$-modified catalyst was sustained from the second run after the initial activity dropped after the first run and kept the same activity until the fifth run. It was higher than that of first-used Nafion. These experimental results demonstrate that catalysts from lipid-extracted algae have great potential for the economic and environment-friendly production of biodiesel.