• Title, Summary, Keyword: 제올라이트

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국내산 제올라이트의 부가가치 향상을 위한 광물특성 평가방안

  • 노진환
    • Mineral and Industry
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    • v.14 no.1
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    • pp.1-17
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    • 2001
  • 국내에서 천연 제올라이트는 부존자원으로서의 높은 잠재성에도 불구하고, 용도개발에 대한 연구개발이 부진하여 관련산업이 활성화되지 못하고 있는 실정이다. 환경개선용 기능성 소재로서의 천연 제올라이트의 응용이 앞으로 국내에서 천연 제올라이트의 부가가치 향상을 도모할 수 있는 효과적인 방안이 될 것으로 생각된다. 환경산업 분야에서는 천연 제올라이트가 합성 제올라이트와의 경쟁관계에서 유리한 위치를 점유할 수 있을 것으로 판단된다. 환경산업에서 천연 제올라이트의 새로운 수요처가 형성되면 기존의 저급한 용도보다 한 단계 향상된 부가가치의 창출이 가능할 것으로 여겨진다. 국내산 천연 제올라이트의 자원잠재성과 부가가치를 제고시키기 위해서 앞으로는 관련산업이 응용광물학적 지식기반 산업으로 전환되어야 한다. 또한 지금까지 국내에서 천연 제올라이트에 관례적으로 적용되어 왔던 화학조성 및 CEC 분석자료에 의거한 제올라이트의 품위 및 품질 평가 방식에서도 개선과 보완이 요구된다. 특히 X-선회절 정량분석, 전자현미경관찰, 선택적 이온교환 및 흡착특성과 관련된 실험 등을 통해서 천연 제올라이트의 품위와 품질이 보다 정밀하게 감정되고 평가되어야 할 것으로 여겨진다. 따라서 앞으로는 천연제올라이트의 부가가치 향상을 위한 연구개발과 산업응용은 반드시 제올라이트의 세공구조, 광물상, 광물 조성 및 특성에 대한 이해와 지식에 기반하여 이루어져야 할 것이다.

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A Study on the Properties of Concrete Using Zeolite (제올라이트를 사용한 콘크리트의 기초적 성질에 관한 연구)

  • 최재진
    • Magazine of the Korea Concrete Institute
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    • v.10 no.5
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    • pp.205-216
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    • 1998
  • 천연제올라이트를 사용한 콘크리트의 특성을검토하기 위하여 천연제올라이트의 대체율 및 입자크기에 따라 콘크리트의 압축강도, 동결융해저항성, 건조수축 및 투수성 등을 실험하였다. 이때 천연제올라이트는 입자크기(중간값)가 12.7$\mu\textrm{m}$과 10.39$\mu\textrm{m}$인 것을 사용하였으며 콘크리트실험에서 천연제올라이트의 시멘트 중량에 대한 대체율은 5%, 10%, 15% 및 20%로 하였다. 천연제올라이트의 대체율이 15%이하인 콘크리트는 동일한 물-결합재비에서 천연제올라이트를 사용하지 않은 경우와 비교하여 재령 28일 및 91일의 압축강도가 크게나타났으며 이러한 강도의 증가는 천연제올라이트의 입자크기가 작은 경우 보다 크게 나타났다. 콘크리트의 동결융해에 대한 저항성이나 건조수축에 의한 길이변화는 천연제올라이트의 대체율에 따라 명확한 차이를 보이자 않았으나 다만 천연제올라이트의 대체율이 20%인 경우는 길이변화가 크게 되는 경향을 나타냈다. 수밀성시험에서는 천연제올라트의 입자크기가 12.7$\mu\textrm{m}$인 경우 그의 사용량이 증가함에 따라 수밀성이 저하하였으며 입자크기가 10.39$\mu\textrm{m}$인경우는 천연제올라이트의 대체율이 10% 이하인 경우 수밀성이 다소 개선되는 것으로 나타났으나 그 이상의 대체율에서는 수밀성이 저하되는 경향을 나타냈다.

Hydration Characteristics of Cement Containing Zeolite (제올라이트가 함유된 시멘트의 수화 특성)

  • Lee, Chang-Yong;Kim, Youn Cheol;Lee, Jong-Jib
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.22 no.4
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    • pp.423-428
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    • 2011
  • Hydration characteristics of cement containing zeolite mined at Daepo in Gyeongbuk province were studied for use as a mineral admixture. The cement paste containing zeolite was characterized by the measurement of heat evolution, XRD, EDS, nitrogen adsorption and mercury intrusion porosimetry. The cement paste containing zeolite exhibited tendencies toward acceleration of paste setting and promotion of cement hydration with the increase of zeolite content. The flow of mortar containing zeolite strongly reduced with increase of zeolite content. Compressive strength of the mortar containing zeolite increased very rapidly at an early age in comparison with plain mortar. These results would be related to aluminum species escaped from zeolite particles during the alkali dealumination of zeolite by the hydration process of cement.

Adsorption of water vapor on zeolites of different framework types and alkali ions (다양한 구조와 양이온을 갖는 제올라이트 분체의 수증기 흡착 거동 연구)

  • Song, Ju-Sub;Sharma, Pankaj;Kim, Beom-Ju;Kim, Min-Zi;Han, Moon-Hee;Cho, Churl-Hee
    • Journal of Energy Engineering
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    • v.23 no.4
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    • pp.160-168
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    • 2014
  • In the present study, water vapor adsorption was evaluated at 298.15K for 9 different zeolites having LTA, FAU, CHA, and RHO frameworks, and then effect of framework type, Si/Al molar ratio, and alkali ion type on water up-take was investigated. Zeolites showed water up-takes which were increased in an order of $RHO<CHA{\approx}LTA<FAU$ frameworks. NaY zeolite having FAU framework showed a water up-take of 406 mg/g at p/po=0.5. The up-take was a little larger than that of 13X zeolite with the same framework. Among LTA zeolites, Ca-type 5A zeolite showed the highest water adsorption (282 mg/g at p/po=0.5) which could be explained by the large pore volume. Both CHA zeolite with a Si/Al molar ratio of 2.35 and RHO zeolite with a Si/Al molar ratio of 3.56 showed considerable water up-takes, even though the Si/Al molar ratio was much larger than that of LTA zeolite. In the present study, it is announced that in addition to FAU and LTA zeolites, CHA and RHO zeolites can be a promising dehumidification adsorbent.

Removal of Free Fatty Acid in used oil on Zeolite Catalysts (제올라이트 종류에 따른 유리지방산 제거 특성)

  • Chang, Duk-Rye;Oh, Sung-Hwa
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.263-265
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    • 2008
  • 자원 재활용 및 에너지 생산관점에서 폐유지로부터 환경친화적인 연료인 바이오디젤에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 폐유지내 함유된 유리지방산 및 수분에 의해 효율적인 에스테르화 반응이 어렵기 때문에 이를 전처리 단계에서 제거되어야 한다. 본 연구에서는 폐유지내 유리지방산을 효과적으로 제거하기 위하여 회분식 반응기에서 제올라이트 촉매의 종류에 의한 세공구조와 산성도 변화에 따른 유리지방산 전환반응에 미치는 영향을 조사해 보았다. 제올라이트 촉매의 유리지방산 전환율은 세공구조와 산성도에 따라 큰 차이를 나타내었다. 유리지방산 전환율은 FAU < MOR < MFI < BEA의 순으로 높았다. 제올라이트의 세공구조는 1차원적인 구조를 가질 경우 탄소침적이 일어나지만 3차원적인 세공구조를 가지는 경우 탄소침적에 의한 촉매의 활성저하가 감소된다. 또한 제올라이트의 산성도에 따른 특성으로는 유리지방산의 전환반응에는 중간정도의 산세기를 가진 촉매가 유리함을 확인하였다. 그러므로 폐유지로부터 유리지방산을 제거하기 위한 우수한 제올라이트 촉매로는 BEA 제올라이트 촉매임을 확인하였다.

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Synthesis and Characterization of Zeolite Using Water Treatment Sludge (정수슬러지를 이용한 제올라이트의 합성 및 특성연구)

  • Ko, Hyun Jin;Ko, Yong Sig
    • Clean Technology
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    • v.26 no.4
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    • pp.263-269
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    • 2020
  • Zeolite was synthesized hydrothermally using the water-treatment sludge, and the effects of various synthesis parameters like reaction temperature, reaction time, and Na2O/SiO2 molar ratio on the crystallization of zeolite were investigated. Crystal structure, physical property, and thermal stability of zeolite crystals were characterized by X-ray powder diffraction, FTIR spectroscopy, BET nitrogen adsorption, and TGA measurements. The removal efficiencies of nitrogen in ammonia, heavy metal ions, and TOC were calculated to evaluate zeolite's adsorption capacity. The primary chemical composition of water-treatment sludge was 28.79% Al2O3 and 27.06% SiO2. The zeolites were synthesized by merely employing the water-treatment sludge as silica and alumina sources without additional chemicals. Zeolite crystals synthesized through the water-treatment sludge were confirmed as an A-type zeolite structure. Zeolite A had the highest crystallinity obtained from a gel with the molar composition 2.1Na2O-Al2O3-1.6SiO2-65H2O after 5 h at a temperature of 90 ℃. The specific surface area of zeolite obtained was 55 ㎡ g-1, which was higher than commercial zeolite A. The removal efficiency of nitrogen in ammonia was 68% after 3 h of reaction time, while the removal efficiencies of Pb2+ and Cd2+ ions were 99.1% and 99.3%, respectively. These results indicate active ion exchange between Pb2+ or Cd2+ ion and Na+ ion in the zeolite framework. The adsorption experiments on the different zeolite addition conditions were performed for 3 h with 300 ppm humic acid. Based on the results, TOC's highest efficiency was 83% when 5 g of zeolite was added.

A Comparative Study on the Formation of Zeolite-Methane Hyudrate (제올라이트-메탄 하이드레이트 생성에 대한 비교 연구)

  • Park, SungSeek;An, EoungJin;Kim, NamJin
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • pp.145.2-145.2
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    • 2011
  • 메탄 하이드레이트는 낮은 온도와 높은 압력 조건에서 물분자들의 격자구조에 메탄가스분자가 포획되어 수소결합으로 형성되는 외관상 얼음과 비슷한 결정성 화합물이다. $1m^3$의 메탄 하이드레이트는 표준상태에서 $172m^3$의 메탄가스와 $0.8m^3$의 물로 분해되며, $-10^{\circ}C{\sim}-20^{\circ}C$의 온도에서는 하이드레이트 입자표면에서 생성되는 얼음막으로 인하여 상압에서도 안정하게 존재하는 자기보존 효과를 가지고 있다. 따라서 이와 같은 특징을 천연가스 수송 및 저장의 방법으로 이용할 경우 $-162^{\circ}C$의 초저온을 만들고 유지시키기 위하여 고가의 설비를 필요로 하는 기존의 LNG 수송방법을 대체할 수 있다. 특히 연간 천연가스 소비량을 0.4 ~ 1.0 million ton으로 가정했을 때, 하이드레이트 수송방법은 LNG 수송에 비해 18 ~ 25% 정도의 비용을 절약할 수 있는 경제적인 방법으로 알려져 있다. 그러나 하이드레이트를 인공적으로 제조할 경우 물분자와 가스분자의 반응율이 낮기 때문에 하이드레이트가 생성되기까지 많은 시간이 소요되며, 하이드레이트에 포획되는 가스분자의 양도 적다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 다공성 물질인 천연 제올라이트와 제올라이트 13X를 이용하여 제올라이트 혼합유체를 제조하였으며, 메탄가스와 반응시켜 하이드레이트를 생성시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 하이드레이트 생성 시 천연 제올라이트와 제올라이트 13X 모두 0.01 wt%의 혼합비율에서 가장 좋은 효과를 나타내었으며, 하이드레이트에 포획된 가스의 양은 같은 과냉도 조건에서 천연제올라이트와 제올라이트 13X 혼합유체를 이용하여 하이드레이트를 생성 시켰을 때, 증류수보다 각각 4배, 5배 높음을 보였다. 또한 낮은 과냉도에서 하이드레이트 생성 시 제올라이트, 제올라이트13X 혼합유체에서 하이드레이트 생성시간이 증류수에서 하이드레이트를 생성시킬 때보다 빨라짐을 확인하였다.

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Selective Catalytic Reduction of NOx with Ammonia over Cu and Fe Promoted Zeolite Catalysts (구리 제올라이트와 철 제올라이트 촉매에 의한 질소산화물의 암모니아 선택적 촉매환원반응 특성)

  • Ha, Ho-Jung;Hong, Ju-Hwan;Choi, Joon-Hwan;Han, Jong-Dae
    • Clean Technology
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    • v.19 no.3
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    • pp.287-294
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    • 2013
  • The $NH_3$-selective catalytic reduction (SCR) reaction of NO with excess of oxygen were systematically investigated over Cu-zeolite and Fe-zeolite catalysts. Cu-zeolite and Fe-zeolite catatysts to adapt the SCR technology for mobile diesel engines were prepared by liquid ion exchange and incipient wetness impregnation of $NH_4$-BEA and $NH_4$-ZSM-5 zeolites. The catalysts were characterized by BET, XRD, FE-TEM (field emission transmission electron microscopy) and SEM/EDS. The SCR examinations performed under stationary conditions showed that the Cu-exchanged BEA catalyst revealed pronounced performance at low temperatures of $200{\sim}250^{\circ}C$. With respect to the Fe-zeolite catalyst, the Cu-zeolite catalyst showed a higher activity in the SCR reaction at low temperatures below $250^{\circ}C$. BEA zeolite based catalyst exhibited good activity in comparison with ZSM-5 zeolite based catalyst at low temperatures below $250^{\circ}C$.

Separation of Carbon Dioxide Using Pelletized Zeolite Adsorbent with Amine Impregration (아민 함침 성형 제올라이트 흡착제를 이용한 이산화탄소 분리)

  • Hong, Mi So;Pankaj, Sharma;Jung, Yun Ho;Park, Sung Youl;Park, So Jin;Baek, Il Hyun
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.50 no.2
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    • pp.244-250
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    • 2012
  • In order to separate of carbon dioxide in the combustion exhaust gas, monoethanolamine (MEA) and piperazine (PZ) impregnated zeolite 13X adsorbents were used. A series of adsorbents were synthesized by impregnating 30, 50 and 70 wt% of MEA and PZ respectively on zeolite 13X pellet. XRD, FT-IR and BET were used to characterize the properties of impregnated pelletized zeolite 13X absorbents. In order to investigate the separation characteristics of carbon dioxide, zeolite pellet, MEA impregnated zeolite and PZ impregnated zeolite pellet were investigated at 25, 50 and $75^{\circ}C$. Amine impregnated pelletized zeolite absorbent has shown that adsorption decreases with increasing temperature. Finally, the carbon dioxide adsorption capacity when emission temperature of the combustion exhaust gas, PZ impregnated zeolite pellet was 1.8 times than zeolite pellet as well as 20 times than MEA impregnated zeolite pellet.

Synthesis of Zeolite from the Mixtures of Aluminosilicate Gel and Activated Carbon (알루미노 실리케이트 겔과 활성탄 혼합물상에서의 제올라이트 합성)

  • Park, Jeong-Hwan;Suh, Jeong-Kwon;Jeong, Soon-Yong;Lee, Jung-Min;Doh, Myung-Ki
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.9 no.5
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    • pp.615-618
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    • 1998
  • The zeolite crystals were synthesized by hydrogel process into the pore of activated carbon. The effect of activated carbon in the course of the crystallization of zeolite was investigated. The phenomena of impregnation of zeolite crystals into the pore of the activated carbon were also examined. The results show that in case of the addition of 5% of activated carbon to the aluminosilicate gel including the mole composition of zeolite A, zeolite A was purely synthesized without the existence of other type of zeolite. However, in case of the addition of 20% of activated carbon, zeolite X was purely synthesized. In the pore mouth and internal of activated carbon, zeolite crystals having the size under $1{\mu}m$ was observed. From the results of the pore size and particle size distributions, it was confirmed that the synthetic sample was the composite material impregnated by the zeolite crystals into the pore of activated carbon, not the simple mixture of zeolite and activated carbon.

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