• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제10권6호
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• pp.61-68
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• 2009

본 연구에서는 팽창질석을 이용하여 중금속 흡착 제거능을 평가 하고자 하였다. 먼저 XRF를 사용하여 질석의 화학적 조성을 분석하였고, 시료중의 중금속 농도분석은 ICP-AES를 사용하여 이루어졌다. 수용액 상의 중금속 제거 특성을 살펴보기 위해 Batch kinetic test와 batch sorption test가 실시되었으며 그 결과, 시료용액의 pH가 증가하는 양상을 보이다가 약 5시간 경과 후 pH가 평형상태에 도달함을 알 수 있었다. 그리고 $3mg\;L^{-1}$의 초기농도로 실시된 실험에서 평형농도(1680분 후)에서의 제거율이 각각 Pb: 98.54%, Cd: 96.82%, Cu: 96.08%, Zn: 96.71%, Cr: 36.23%로 크롬을 제외한 모든 중금속 성분이 90% 이상의 높은 제거율을 나타내어 선별적이지만 중금속이 효과적으로 제거됨을 확인 할 수 있었다. 최종적으로 batch sorption test를 통해 얻은 결과를 각각 Freundlich와 Langmuir 등온흡착식에 대입한 결과 두 가지 등온흡착식 모두에서 흡착용량이 Pb>Cd>Cu>Zn>Cr의 순서로 나타났으며, Langmuir model을 통해 알아낸 최대흡착용량(Qmax)은 Pb $725.4mg\;kg^{-1}$, Cd $568.8mg\;kg^{-1}$, Zn $540.2mg\;kg^{-1}$, Cu $457.2mg\;kg^{-1}$ Cr $0.9mg\;kg^{-1}$로 나타나 크롬을 제외한 나머지 중금속에 대한 높은 흡착 제거능을 보임으로써 흡착제로써의 적용이 가능하다는 결론을 얻을 수 있었다.

• 대한화학회지
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• 제53권5호
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• pp.553-559
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• 2009

Metal organic frameworks (MOF)과 유사하게 금속과 유기물로 이루어진 골격 물질 중 제올라이 트와 유사한 구조를 갖는 zeolitic imidazolate framework (ZIF)를 처음으로 마이크로파(MW)를 이용하여 합성하였다. ZIF 중 잘 알려진 ZIF-8을 전통적인 전기 가열(CE)과 마이크로파 조사로 합성하였으며 ZIF-8은 $140{\sim}180^{\circ}C}$의 범위에서 용이하게 얻을 수 있었다. MW 합성에 의해 ZIF-8을 신속 하게 합성할 수 있었으며 결정 크기는 전통적인 합성에 비해 전반적으로 감소하였다. $140{^{\circ}C}$에서의 합성 결과 전통 적인 합성에 비해 MW에 의해 약 5배의 반응 속도가 증가함을 알 수 있었고 4시간 이내에 합성 반응이 종료됨을 알 수 있었다. MW로 얻어진 ZIF-8은 CE에 의한 ZIF-8에 비해 증가된 표면적과 세공부피를 가 졌다. 얻어진 모든 ZIF-8은 질소 흡착 실험 결과 type-I 흡착 등온선을 보였고 미세 세공을 가짐을 알 수 있었다. FTIR 및 TGA 결과 두 방법으로 얻어진 ZIF-8은 서로 유사한 결합 및 열적 특성을 보였다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.648-652
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• 2010

고정층 상압 흐름 반응기에서 메탄의 부분산화반응를 수행하여 메탄으로부터 수소제조 위한 촉매의 활성도를 평가하였고, BET, XPS, XRD를 사용하여 촉매의 특성을 분석하였다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 BET 표면적, Horvath-Kawaze의 기공부피와 기공폭, t-플롯 미세기공 면적과 부피는 각각 $284m^2/g$, $0.233cm^3/g$, 3.9 nm, $30m^2/g$ $0.015cm^3/g$과 $396m^2/g$, $0.324cm^3/g$, 3.7 nm, $119m^2/g$, $0.055cm^3/g$이었다. 촉매는 히스테리시스가 잘 발달된 IV형 임을 $N_2$-흡착등온선으로부터 확인할 수 있었다. XPS분석으로부터 SPK에 Ti와 Zr이 부분 치환된 Ti-SPK과 Zr-SPK의 Si 2p과 O 1s 피크는 SPK의 Si 2p와 O 1s 피크 보다 낮은 결합에너지 쪽으로 화학 이동함을 알 수 있었고, 촉매표면의 Pd의 산화상태는 $Pd^0$와 $Pd^{+2}$이었다. XRD의 결정 피크는 반응 전에 무정형인 촉매가 반응 후에는 결정상으로 변함을 보여주었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매의 메탄의 전화율과 수소의 선택도는 973 K, $CH_4/O_2$ = 2, GHSV = $8.4{\times}10^4mL/g_{cat}{\cdot}h$. 반응조건에서 각각 77, 84%와 78, 72%이었고, 반응 시작 후 3일까지도 촉매의 활성이 거의 일정하게 유지되었다. Pd(5)/Ti-SPK과 Pd(5)/Zr-SPK 촉매는 메탄의 부분산화반응에서 활성도와 열 안정성 및 물리화학적 성질이 우수하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제31권2호
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• pp.95-106
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• 1998

매년 석탄화력발전소에서 다량으로 배출되어 나오는 폐기물 fly ash를 효율적으로 재활용하고 환경오염을 줄이기 위해서 fly ash를 알카리 처리하여 인공 zeolite를 합성하고 광물학적 특성 및 형태학적 구조를 X-ray, IR, SEM 분석으로 밝혀냈다. 또한 $NH_4{^+}$, $K^+$, $H_2PO_4{^-}$ 이온에 대한 fly ash와 인공 zeolite의 흡착능을 비교하기 위해 반응시간, 시료의 양, 이온의 농도에 따른 흡착량을 조사하였고, 4% PVA(Polyvinylalcohol)용액으로 입자화시킨 인공 zeolite를 다양한 비율로 첨가하여 상토를 제조하고 폿트 실험을 실시한 결과를 종합하면 다음과 같다. 인공 zeolite의 양이온치환용량(CEC)은 $257.7cmol^+kg^{-1}$으로 fly ash의 $7.0cmol^+kg^{-1}$보다 36배나 증가된 값을 보였으며 $SiO_2/Al_2O_3$의 비가 감소하였고, $Na^+$의 양은 증가하였다. 인공 zeolite의 이화학성질, X-ray, IR 분석의 결과를 종합해볼 때 천연 zeolite 조성 ($Na_2O-SiO_2-Al_2O_3-H_2O$)과 유사하였다. SEM 촬영 결과 fly ash는 전체적으로 표면에 전혀 공극이 없는 구형의 형태를 지녔으며, 인공 zeolite는 알카리 처리로 인해 다공성이 큰 물질로 변화되어 표면적이 한층 증대된 것을 볼 수 있었다. fly ash와 인공 zeolite 모두 반응시간이 증가할수록, 시료의 양이 증가할수록, 이온의 농도가 높을수록 흡착량이 많았으며 대체적으로 $NH_4{^+}$ 이온이 $K^+$ 이온보다 더 많은 흡착량을 보였으며, fly ash 보다는 인공 zeolite가 이온에 대한 흡착능이 더 우수함을 볼 수 있었다. NPK+토양+입자상태의 zeolite 20%+퇴비 5%구에서 배추의 생육이 가장 좋았으며 시중 상토의 경우 재배기간이 20일이 넘었을 때 엽이 황색으로 변했지만 제조한 상토에서 자란 배추는 이러한 증상을 나타내지 않았다. 폐기물인 fly ash를 알카리 처리하여 양이온치환용량이 증가된 인공 zeolite를 합성하고 여기에 비료 성분 N, P, K를 첨가하여 입자화 시킨 후 이를 상토제조에 이용하는 것이 석탄회의 부가가치를 높이는 가장 효과적인 방법이라고 판단된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제46권3호
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• pp.581-584
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• 2008

중기공성 층상화합물의 촉매 담체를 제조하고, 메탄으로부터 수소를 제조하기 위한 활성도를 평가하기 위해서 고정층 상압 유통식 반응기를 사용하여 Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매상에서 메탄의 부분산화반응를 수행하였다. 또한, BET, TEM, TPR를 사용하여 촉매 및 담체의 특성을 분석하였다. 촉매 담체인 실리카 지주 $H^+-kenyaite$(SPK) 와 $H^+-magadite$(SPM)의 BET 비 표면적은 각각 $760m^2/g$와 $810m^2/g$ 이었고, 평균기공크기는 각각 3.0 nm와 2.6 nm 이었다. $N_2$-흡착등온선은 히스테리시스가 잘 발달된 IV형이었으며, TEM으로 중기공성 층상화합물이 잘 만들어졌음을 확인할 수 있었다. Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매는 973 K, $CH_4/O_2=2$, $1.25{\times}10^{-5}g-Cat.hr/ml$의 반응조건에서 각각 90%, 87%의 수소의 수율를 얻을 수 있었으며, 약 60시간 까지도 높은 수소 수율을 유지하였다. Ru(3)/SPK와 Ru(3)/SPM 촉매의 TPR 피크는 각각 453K와 413K의 근방에서 비슷한 환원도를 보여주었다. 이러한 분석자료로부터 SPK와 SPM은 산화반응의 촉매 담체로서 구비조건(비 표면적, 열안정성, 평균기공크기 등)를 갖추고 있음을 알 수 있었다.

• 한국토양비료학회지
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• 제25권2호
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• pp.111-126
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• 1992

pH와 산화환원(酸化還元) 전위(電位)가 토양(土壤)의 규산흡착(珪酸吸着)에 미치는 영향(影響)을 보기위하여 두개의 필리핀토양과 두개의 한국 토양을 사용하여 실내(室內)에서 실험하였다. 규산의 등온흡착(等溫吸着)은 등온흡착(等溫吸着)의 분류체계(分類體系)에 의하면 약(弱)한 L-type(점근선적(漸近線的) 증가(增加))을 지닌 C-type(직선적(直線的) 증가(增加))에 속(屬)하였다. 규산의 등온흡착(等溫吸着)은 Freundlich와 Tempkin 등온흡착식(等溫吸着式)에 잘 맞았으나 Langmuir 등온흡착식(等溫吸着式)에는 잘 맞지 않았다. Molybdenum-blue 법(法)에 의한 규산 발색시(發色時) 환원(還元) 및 낮은 pH 조건(條件)에서 $Fe^{2+}$ 이온에 기인(起因)된 것으로 보이는 발색장해(發色障害)가 나타났다. Freundlich 식(式)의 절편(切片), Tempkin 식(式)의 기울기, "Silica reactivity"와 C-type slope" 등 4개의 지표(指標)를 규산흡착에 미치는 처리효과 판정(判定)을 위한 지표(指標)로서 검토(檢討)하였다. 이들중 "Silica reactivity"와 C-type slope"는 본(本) 실험에서 제안(提案)된 지표(指標)였다. 4개의 지표(指標)중 "C-type slope"가 가장 좋은 지표(指標)로 판명되었다. C-type 등온흡착(等溫吸着)의 직선회귀(直線回歸)는 Freundlich와 Tempkim식(式)과 거의 동일(同一)한 높은 직선회귀(直線回歸) 상관계수(相關係數)를 보였다. 또한 pH와 log(C-type slope)는 고도(高度)의 직선관계(直線關係)를 보였다. C-type slope를 지표로 이용한 처리효과 분석(分析)결과 pH와 토양종류(土壤種類)는 규산의 토양흡착에 크게 영향을 미치는 반면 산화환원(酸化還元) 전위(電位)의 효과는 없었다. 모든 형태(形態)의 Al과 Fe 및 OM이 규산흡착과 고도(高度)의 상관(相關)을 보였으며 그 중 $Fe_d$가 기여도(寄與度)가 가장 큰 성분(成分)으로 나타났다. 산화(酸化)알루미늄의 분별정량법(分別定量法)이 확립(確立)되어 있지 않은 결과(結果) Al의 기여도(寄與度)는 불확실(不確實)하게 나타나는 것으로 보였다.