• 제목/요약/키워드: zeolites

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MWW와 MFI 제올라이트에서 메탄올의 올레핀으로 전환 반응: 세공 구조가 생성물 분포와 촉매의 활성 저하에 미치는 영향 (Methanol-to-Olefin Reaction over MWW and MFI Zeolites: Effect of Pore Structure on Product Distribution and Catalyst Deactivation)

  • 송기원;서곤;신채호
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제49권5호
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    • pp.521-529
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    • 2011
  • 원형 세공과 선형 세공이 독립적으로 발달한 MWW와 구부러진 세공과 선형 세공이 서로 교차하는 MFI 제올라이트에서 세공 구조가 메탄올의 저급 올레핀으로 전환(MTO) 반응에서 생성물 분포와 활성 저하에 미치는 영향을 조사하였다. 산성도가 비슷한 MWW와 MFI 제올라이트는 MTO 반응에서 전환율이 높고 활성 저하가 느린 점이 서로 비슷하지만, MWW에서는 $C_3-C_9$의 선형 탄화수소가 많이 생성되나 MFI에서는 $C_2{^=}$와 방향족 화합물의 수율이 높았다. MTO 반응 중 MWW에는 다고리 방향족 화합물(PAHs)이 많이 축적되나 MFI에서는 벤젠과 나프탈렌 유도체만 생성되었다. MFI와 달리 MWW에 인을 담지하면 MTO 반응에서 촉매 활성과 톨루엔의 흡착량이 크게 줄었다. MWW의 선형 세공에는 MTO 반응 중 PAHs가 축적되어 활성이 없어지나 PAHs가 생성되지 않은 원형 세공에서 선형 탄화수소가 생성된다. 그러나 원형 세공에 인이 담지되면 세공이 막혀 활성이 크게 줄어든다. MFI에는 세공 교차 부분에 인이 담지되어 강한 산점이 중화되어 생성물 분포는 달라지나 활성은 저하되지 않았다. 세공 구조의 차이로 MTO 반응에서 MWW와 MFI의 촉매로서 거동 차이를 설명하였다.

한국산(韓國産) 천연(天然) 제오라이트의 암모늄과 아연이온의 흡착(吸着)특성 (Characterization of $NH_4\;^+$ and $Zn^{2+}$ Adsorption by Korean Natural Zeolites)

  • 강신정
    • Applied Biological Chemistry
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    • 제32권4호
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    • pp.386-392
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    • 1989
  • 4종류(種類)의 한국산(韓國産) 천연(天然)제오라이트를 사용(使用)하여 $1{\sim}7{\times}10^{-3}N$ 농도(濃度)의 $NH_4\;^+,Zn^{2+}$ 및 그것들의 혼합용액내(混合溶液內)에서 $NH_4\;^+$$Zn^{2+}$의 흡착실험(吸着實驗)을 하였다. 실험(實驗)에 사용(使用)된 제오라이트의 주광물(主鑛物)은 mordenite, clinoptilolite, mordenite를 함유(含有)한 clinoptilolite 및 clinoptlolite를 함유(含有)한 mordenite였다. 모든 시료에서 $Zn^{2+}$에 비(比)해 $NH_4\;^+$이 많이 흡착(吸着)되었고 그것들의 흡착량(吸着量)은 고농도(高濃度)에서 감소하는 경향이었다. 그러나 그 감소의 정도는 $NH_4\;^+$은 경미한 반면 $Zn^{2+}$은 심하였다. $Zn^{2+}$의 흡착량(吸着量)은 $Zn^{2+}$의 단일 흡착시(吸着時)에 비(比)해 $NH_4\;^+$이 공존할 때 감소하였으나 $NH_4\;^+$의 흡착(吸着)은 $Zn^{2+}$에 영향을 받지 않았다. 시료간 $Zn^{2+}$에 대한 $NH_4\;^+$의 선택성(選擇性)은 mordenite>clinoptilolite를 함유(含有)한 mordenite>clinoptilolite>mordenite를 함유(含有)한 clinoptilolite 순으로 높았다. $3{\times}10^{-3}N$$1\;:\;1\;NH_4CI-ZnCl_2$ 용액(溶液)으로 연속 6회 세척하였을 때 제오라이트에 의한 $NH_4\;^+$ 총 흡착량(吸着量)은 $43.7{\sim}50.4me/100g$이었으며, $Zn^{2+}$의 총 흡착량은 $6.6{\sim}17.0me/100g$이었다. 이상의 결과(結果)로부터 mordenite와 clinoptilolite 특히 mordenite는 도시폐수중에 함유(含有)된 $NH_4\;^+$의 제거(除去)에 효과적일 것으로 사료되며 도시폐수에 처리된 제오라이트는 비료자원(肥料資源)이 될 수 있을 것으로 추정된다.

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Fe-TNU-9 제올라이트 상에서 아산화질소의 분해반응 속도론 (Kinetics of N2O Decomposition over Fe-TNU-9 Zeolite)

  • 박정현;전성희;위엔반과;신채호
    • 공업화학
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    • 제20권4호
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    • pp.453-458
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    • 2009
  • Fe의 함량을 0.5~3.3 wt%의 범위에서 이온 교환하여 제조한 Fe-TNU-9 제올라이트 촉매상에서 $N_2O$ 농도를 2000~8500 ppm, 반응온도를 $300{\sim}550^{\circ}C$ 범위 내에서 $N_2O$ 직접분해반응을 수행하였다.제조된 촉매는 X-선 회절분석, 질소흡착, 주사전자현미경 등으로 특성분석을 수행하였다. 최적 Fe 함량은 2.7 wt%로 그 이상의 함량에 있어 Fe 함량은 $N_2O$ 직접분해반응에 큰 영향을 미치지 않았다. 이온교환 후에 TNU-9의 XRD 상으로는 안정된 상태를 유지하였지만 0.01 M Fe 용액 하에서 이온 교환한 3.1 wt% Fe-TNU-9 제올라이트는 H-TNU-9에 비해 최대 60%까지의 결정화도가 감소하였다. 이러한 결정화도의 감소는 비표면적 및 기공부피와 연관질 수 있지만 감소정도는 약 10% 정도로 결정화도 감소와 비교하면 영향은 크지 않았다. 멱차수법을 이용한$N_2O$ 분해반응에 있어$N_2O$ 부분 반응차수는 $420^{\circ}C$에서 0.69, $464^{\circ}C$에서 0.97차까지 변화하였다. 활성화 에너지는$N_2O$의 농도가 증가하면 같은 경향으로 증가하였고, 34~43 kcal/mol 범위 내에서 넓게 분포하였다.

탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온을 교환한 Y형 제올라이트의 NO흡착 특성 (Adsorption Characteristics of Nitrogen monoxide over Dealuminated and Alkali/Alkaline-earth Metal ion Exchanged Y-Zeolites)

  • 김철현;이창섭
    • 한국가스학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.17-25
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    • 2005
  • 탈알루미늄 및 알칼리/알칼리토금속 양이온을 교환한 Y형 제올라이트 촉매를 제조하였다. 제조한 촉매물질의 원소조성 및 구조 변화를 ICP-AES, XRF 및 XRD와 같은 각종 분광학적 방법으로 분석하였으며, NO-TPD 실험을 통한 표면흡착종의 탈착 거동을 조사하였다. 탈알루미늄 처리 후 출발물질인 NaY보다 촉매물질의 Si/Al비는 증가하였으며, 탈알루미늄 후 Cs및 Ba양이온으로 교환한 Y형 제올라이트의 경우 Si/Al비가 부가적으로 조금 더 감소하였다. 탈알루미늄 처리한 촉매는 Al원자의 탈리로 기본골격의 파괴가 심화되어 framework (tetrahedral)구조가 감소하고 non-framework (octahedral) 구조가 증가하였다. 이러한 현상은 스팀처리시간이 많아질수록 증가하였으며 양이온을 교환한 후에는 더 크게 나타났다. NO-TPD 실험에서 탈알루미늄 및 양이온 교환 후 촉매의 활성점을 나타내는 탈착 봉우리들은 저온으로 이동하였으며, 스팀처리시간이 많아질수록 탈착 봉우리가 상대적으로 저온에서 나타났다. 탈알루미늄 및 양이온 교환을 한 Y형 제올라이트는 교환된 양이온과 탈알루미늄으로 인한 non-framework (octahedral) 구조의 생성이 촉매의 활성에 미치는 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

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Shape-Selective Catalysis over Zeolite. An Attempt in the Alkylation of Biphenyl

  • Sugi, Yoshihiro;Komura, Kenichi;Kim, Jong Ho
    • 공업화학
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    • 제17권3호
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    • pp.235-242
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    • 2006
  • Liquid phase alkylation of biphenyl (BP) was studied over large pore zeolites. Selective formation of the least bulky products, 4,4'-diisopropylbiphenyl (4,4'-DIPB) occurred only in the isopropylation of BP over some large pore molecular sieves. H-mordenites (MOR) gave the highest selectivity among them. The dealumination of MOR enhanced catalytic activity and the selectivity of 4,4'-DIPB because of the decrease of coke-deposition. Non-selective catalysis occurs on external acid sites over MOR with the low $SiO_2/Al_2O_3$ ratio because severe coke-deposition deactivates the acid sites inside the pores by blocking pore openings. The selectivity of DIPB isomers was changed with reaction temperature. Selective formation of 4,4'-DIPB was observed at moderate temperatures such as $250^{\circ}C$, whereas the decrease of the selectivity of 4,4'-DIPB occurred at higher temperatures as $300^{\circ}C$. However, 4,4'-DIPB was almost exclusive isomer in the encapsulated DIPB isomers inside the pores even at high temperatures. These decreases of the selectivity of 4,4'-DIPB are due to the isomerization of 4,4'-DIPB on the external acid sites. Some 12-membered molecular sieves, such as SSZ-24, MAPO-5 (M:Mg, Zn, Si), SSZ-31, and ZSM-12, which have straight channels, gave 4,4'-DIPB with moderate to high selectivity; however; SSZ-55, SSZ-42, and MAPO-36 (M: Mg, Zn) gave lower selectivity because of cages in 12-membered one dimensional channels. Three dimensional H-Y and Beta zeolites also yield 4,4'-DIPB in low yield because of their wide circumstances for the isopropylation of BP. The increasing the size of alkylating agent enhanced the shape-selective alkylaiton even for the zeolites, such as UTD-1. The ethylation of BP to ethylbiphenyls (EBPs) and diethylbiphenyls (DEBPs) over MOR was non-selective. The ethylation of BP to EBPs was controlled kinetically. However, there was difference in reactivity of EBPs and DEBPs for their further ethylation. 4-EBP was ethylated preferentially among the isomers, although the formation of 4,4'-DEBP was less selective. The least bulky 4-EBP and 4,4'-DEBP have the highest reactivity among EBPs and DEBPs for the ethylation to polyethylbiphenyls (PEBPs). These results show that the environments of MOR pores are too loose for shape selective formation of the least bulky isomers, 4-EBP and 4,4'-DEBP in the ethylation of BP, and that MOR pores have enough space for the further ethylation of 4,4'-DEBP.

몽골, 한국, 미국 천연 제올라이트의 특성 비교 분석 (Comparative Analysis of the Characteristics of Natural Zeolites from Mongolia, Korea, and the United State)

  • 바야르사이칸 바트체첵;김후식;김영훈;김정진;임우택
    • 광물과 암석
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    • 제35권2호
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    • pp.141-151
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    • 2022
  • 몽골(6종), 미국(1종), 한국(9종)지역에서 채취한 총 16종의 천연 제올라이트를 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차, 열 중량 분석 및 양이온 교환능 분석을 통해 특성분석을 수행하였다. 16종의 시료 모두 두 종류 이상의 광물상이 공존하는 혼합광 형태이며, 주로 클라이놉틸로라이트, 휼란다이트, 모데나이트 및 차바자이트와 같은 광물의 조합으로 이루어져 있으며, 일부 시료에서는 운모 점토광물인 일라이트와 석영과 같은 광물이 불순물로 함유되어 있었다. X-선 형광 분석 결과 16종의 천연 제올라이트는 SiO2, Al2O3, K2O, CaO, Na2O, MgO 및 Fe2O3 산화물이 함유되어 있었다. 미국 천연 제올라이트인 U-1 시료가 223.3 meq/100 g으로 양이온 교환능이 가장 높게 나타났으며 몽골 천연 제올라이트에서는 M-6 시료가, 한국 천연 제올라이트에서는 K-1 시료가 각각 166.6 meq/100 g으로 가장 높게 나타났다. 열시차 및 열중량 분석 결과 16종의 시료 모두 600℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인 하였다.

탄소-실리카막을 이용한 기체분리 (Carbon-Silica Membrane for Gas Separation)

  • Lee, Young-Moo;Park, Ho-Bum
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 2004년도 첨단 분리막 연구동향
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    • pp.77-102
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    • 2004
  • Carbon materials obtained from organic polymers are usually amorphous structure. The structure of carbon materials is not nearly as well defined as that of zeolite. Carbon are amorphous materials with comparatively wide pore size distribution as compared to the crystalline zeolites with monodisperse ultramicropore and micropore dimensions. (omitted)

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