• Title/Summary/Keyword: E/N ratio

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Enhanced Mechanical Properties and Thermal Stability of CrAlN Coatings by Interlayer Deposition (중간층 증착에 의한 CrAlN 코팅의 기계적 물성 및 내열성 향상에 관한 연구)

  • Kim, Hoe-Geun;Ra, Jeong-Hyeon;Song, Myeon-Gyu;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2016.11a
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    • pp.100-100
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    • 2016
  • 물리기상증착방법 (Physical vapor deposition)에 의하여 합성된 천이금속 질화물 박막은 경도, 내마모성 등 절삭공구의 성능을 향상시키며, Ti-Al-N, Ti-Zr-N, Zr-Al-N, Cr-Si-N 등의 3원계 경질 박막에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 이중에서도 CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 코팅에 적합한 중간층을 합성함으로써 공구 코팅으로의 적용 가능성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅의 물성을 향상시키기 위해 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrN, CrZrN, CrN/CrZrSiN 등의 다양한 중간층을 합성하였으며, 중간층을 포함한 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$ 로 제어하였다. 합성된 코팅의 미세조직, 경도 및 탄성계수, 내모성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, ball-on-disk 마모시험기 및 ${\alpha}-step$을 사용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였으며, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio 는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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Copolymerization of Ethylene and Cycloolefin with Metallocene Catalyst: I. Effect of Catalyst (메탈로센 촉매를 애용한 에틸렌과 시클로올레핀의 공중합 : I. 촉매의 영향)

  • 이동호;정희경;김우식;민경은;박이순
    • Polymer(Korea)
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    • v.24 no.4
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    • pp.445-452
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    • 2000
  • The copolymerization of ethylene (E) and norbornene (N) was examined by using various metallocene catalysts and modified-MAO(MMAO) cocatalyst. For $C_2$-symmetry catalysts such as rac-Et(Ind)$_2$ZrC $l_2$, M $e_2$Si(Ind)$_2$ZrC $l_2$, M $e_2$Si(Cp)$_2$ZrC $l_2$ and Cs-symmetrical iPr(FluCp)ZrC $l_2$ as well as CGC and di-bridged zirconocene, the effects of catalyst structure and [N]/[E] feed ratio on catalyst activity, thermal property and [N] content of copolymer (COC) was investigated. For rac-Et(Ind)$_2$ZrC $l_2$ catalyst of a constant [N]/[E] feed ratio, the appropriate conditions of [Al]/[Zr] mole ratio, polymerization temperature and cocatalyst structure were found to be 3000, 4$0^{\circ}C$, MMAO cocatalyst, respectively. As [N]/[E] feed ratio increased, the incorporation of norbornene to copolymer increased while, the activity of catalyst decreased except for iPr(FluCp)ZrC $l_2$ With consideration of catalyst activity as well as N content, it was found that rac-Et(Ind)$_2$ZrC $l_2$/MMAO system exhibited relatively high activity and controllable $T_{g}$. Monomer reactivity ratio was determined by Kelen-Tudos method..

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Effect of Various Interlayer Deposition on Room Temperature and High Temperature Properties of CrAlN Coatings (다양한 중간층 증착이 CrAlN 코팅의 상온 및 고온 특성에 미치는 효과에 관한 연구)

  • Kim, Hoe-Geun;Ra, Jeong-Hyeon;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2017.05a
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    • pp.143-143
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    • 2017
  • CrAlN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내산화성 및 내열성을 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구사용 환경의 가혹화로 인하여 코팅의 내마모성 및 내열성 등의 물성 향상을 통한 공구의 수명 향상이 필요시 되고 있으며, 다양한 코팅 물질을 활용하여 다층 코팅을 합성함으로써 난삭재용 공구 코팅의 물성을 높이는 연구들이 진행되고 있다. 본 연구에서는 CrAlN 코팅과 WC-Co 6wt.% 모재 사이에 CrZrN, CrN, CrN/CrZrSiN 등의 중간층을 합성하여 CrAlN 코팅의 상온 및 고온 특성을 향상시키는 연구가 진행되었다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 코팅의 고온 특성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였고, $500^{\circ}C$ annealing 코팅의 표면 조도 분석 및 $500^{\circ}C$에서 마찰마모시험을 실시하였다. CrAlN 코팅의 상온 특성을 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(35.5-36.2 GPa)와 탄성계수(424.3-429.2 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수는 0.33로 CrZrN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 마찰계수(0.41)에 비해 향상된 값 보였으며, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083 으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 내열성 시험 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었다. $500^{\circ}C$ annealing 후 진행된 표면 조도와 마모시험 결과, 모든 코팅의 조도 값 및 마찰계수는 상온 값에 비해 증가하였으며 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅의 변화량이 가장 낮은 값을 보였다. 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 $SiN_x$ 비정질상이 고온 annealing시에 산소 차폐막 역할을 하여, 코팅내의 잔류 산소에 의한 산화작용을 효과적으로 방지함으로써 코팅의 고온 특성이 향상된 것으로 판단된다.

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모재/중간층/박막의 H/E ratio 구배에 따른 Cr계 경질 박막의 기계적 특성에 관한 연구

  • Kim, Hoe-Geun;Song, Myeon-Gyu;Lee, Sang-Yul
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2018.06a
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    • pp.135-135
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    • 2018
  • 천이금속 질화물 코팅은 우수한 기계적 특성들로 인해 공구 코팅으로 많이 사용 되어왔다. 그 중에서도 특히 Cr계 경질 코팅은 높은 경도와 낮은 표면조도, 우수한 마찰특성 등 뛰어난 기계적 특성을 나타내므로 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 그러나 최근 공구산업의 발전으로 인해 공구가 더욱 가혹한 환경에서 사용됨에 따라, 공구의 수명을 향상시키고 보호하기 위해 코팅의 높은 밀착력이 요구되고 있으며, 모재와 코팅 사이에 중간층을 합성함으로써 공구의 밀착력을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 이전 연구에서 모재/중간층/코팅간의 경도와 탄성계수 비율(H/E ratio)의 구배가 코팅의 밀착력에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로, WC 모재와 Cr계 코팅의 중간값의 H/E ratio를 갖는 중간층의 합성을 통해 코팅의 밀착력을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는, 코팅의 밀착력을 향상시키기 위해 다양한 중간층을 증착한 CrZrN, CrAlN 코팅을 비대칭 마그네트론 스퍼터링 장비를 이용하여 합성하였다. 모재로는 디스크 형상의 WC-6wt.%Co 시편을 사용하였고 Cr, Zr, Si, Al single 타겟을 이용하여 Cr, CrN, CrZrN, CrZrSiN 등의 중간층이 증착된 코팅을 합성했다. 코팅의 합금상, 경도 및 탄성계수, 미세조직 및 조성, 표면 조도을 확인하기 위해 X-ray diffractometer (XRD), Fischer scope, field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), atomic force microscopy를 사용하였고, 코팅의 밀착 특성을 분석하기 위해 scratch tester와 optical microscopy (OM)를 이용하였다. 코팅의 내열성을 확인하기 위해 코팅을 furnace에 넣어 공기중에서 500, 600, 700, 800, 900, $1,000^{\circ}C$로 30분 동안 annealing 한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정하였다. CrZrN 및 CrAlN 코팅을 나노 인덴테이션으로 분석한 결과, 모든 코팅의 경도(33.4-35.8 GPa)와 탄성계수(384.1-391.4 GPa)는 중간층의 종류에 상관없이 비슷한 값을 보인 것으로 확인됐다. 그러나, 코팅의 마찰계수는 중간층의 종류에 따라 다른 값을 보였다. CrZrN 코팅의 경우 CrN 합금상 중간층을 갖을 때 가장 낮은 값을 보였으며, CrAlN 코팅의 경우 CrN/CrZrSiN 중간층을 증착하였을때 마찰계수는 0.34로 CrZrN 중간층을 증착하였을 때(0.41)에 비해 낮은 값을 보였다. 또한, 코팅의 마모율 및 마모폭도 비슷한 경향을 보인 것으로 보아, CrN/CrZrSiN 중간층을 합성한 CrAlN 코팅의 내마모성이 상대적으로 우수한 것으로 판단된다. 코팅의 밀착력의 경우도 마찰계수와 비슷한 경향을 보였다. 이것은 중간층의 H/E ratio가 코팅의 내마모성에 미치는 영향에 의한 결과로 사료된다. H/E ratio는 파단시의 최대 탄성 변형율로써, 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배에 따라 코팅 내의 응력의 완화 정도가 변하게 된다. WC 모재 (H/E=0.040)와 CrAlN 코팅(H/E=0.089) 사이에서 CrN, CrZrSiN 중간층의 H/E ratio는 각각 0.076, 0.083으로 모재/중간층/코팅의 H/E ratio 구배가 점차 증가함을 확인 할 수 있었고, 일정 응력이 지속적으로 가해지면서 진행되는 마모시험중에 CrN과 CrZrSiN 중간층이 WC와 CrAlN 코팅 사이에서 코팅 내부의 응력구배를 완화시키는 역할을 함으로써 CrAlN 코팅의 내마모성이 향상된 것으로 판단된다. 모든 코팅을 열처리 후 경도 분석 결과, CrN/CrZrSiN 중간층을 증착한 CrAlN 코팅은 $1,000^{\circ}C$까지 약 28GPa의 높은 경도를 유지한 것으로 확인 되었고, 이는 CrZrSiN 중간층 내에 존재하는 SiNx 비정질상의 우수한 내산화성에 의한 결과로 판단된다.

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Synthesis of $Ni_2Y$ magnetic particles by coprecipitation method (공침법에 의한 $Ni_2Y$ 자성 분말의 합성)

  • 김한근;사공건
    • Electrical & Electronic Materials
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    • v.9 no.9
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    • pp.906-910
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    • 1996
  • Ferroxplana N $i_{2}$Y(B $a_{2}$N $i_{2}$F $e_{12}$ $O_{22}$ ) magnetic particles, which is one of the hexagonal ferrite were synthesized by a coprecipitation method. The coprecipitates were prepared by adding aqueous solution of BaC $I_{2}$ - 2 $H_{2}$O, NiC $I_{2}$ - 6 $H_{2}$O and FeC $I_{3}$ - 6 $H_{2}$O(of which the mole ratio is $Ba^{+2}$ : N $i^{+2}$ : F $e^{3+}$= 1 : 1 : 6) to a mixture of NaOH and N $a_{2}$C $O_{3}$. The shape of Ferroxplana N $i_{2}$Y magnetic particles obtained at 1, 100(.deg. C) was hexagonal plate-like, average particle size and aspect ratio were 2(.mu.m) and 7, respectively.y.

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A New Analysis Method of the Consolidation Test Data for an Undisturbed Clay (불교란 점토 압밀시험 결과의 새로운 해석법)

  • 박종화;고우모또타쯔야
    • Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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    • v.44 no.6
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    • pp.106-114
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    • 2002
  • In this study, the results of a series of consolidation test for undisturbed Ariake clay in Japan were analyzed by three methods, e-log p (e: void ratio, p: consolidation pressure), log e-log p and n-log p (n: porosity). Moreover, the characteristics of each analysis method were studied. For undisturbed Ariake clay, the log o-Log p and the n-log p relationships can be found as two groups of straight lines of different gradients, but both the elastic consolidation and plastic consolidation regions of e-log p relationship are expressed as a curve. In this paper, the porosity of consolidation yield n$\_$y/, consolidation yield stress p$\_$y/, and the gradient of the plastic consolidation region C$\_$p/ were represented by the log e-log p method, and n$\_$c/, P$\_$cn/ and C$\_$cn/ were represented by the n-log p method. The meaning and the relationships of each value were studied, and the interrelationships among compression indices i.e. C$\_$cn/, C$\_$p/ and C$\_$c/ are obtained from each analysis method as a function of initial porosity n$\_$0/.

Effect of C/N ratio on polyhydroxyalkanoates (PHA) accumulation by Cupriavidus necator and its implication on the use of rice straw hydrolysates

  • Ahn, Junmo;Jho, Eun Hea;Nam, Kyoungphile
    • Environmental Engineering Research
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    • v.20 no.3
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    • pp.246-253
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    • 2015
  • The effects of carbon-to-nitrogen (C/N) ratio in simulated rice straw hydrolysates using glucose and ammonium chloride on polyhydroxyalkanoates (PHA) accumulation by Cupriavidus necator was investigated. In general, PHA accumulation rate was higher under higher degrees of N-deficient conditions (e.g., C/N ratio of 360:1) than lower degrees of N-deficient conditions (e.g., C/N ratio of 3.6:1 and 36:1). Also, the most PHA accumulation was observed during the first 12 h after the PHA accumulation initiation. This study showed that the similar PHA accumulation could be achieved by using different accumulation periods depending on C/N ratios. N source presence was important for new cell production, supported by approximately ten times greater PHA accumulation under the N-deficient condition ($NH_4Cl$ 0.01 g/L) than the N-free (without $NH_4Cl$) condition after 96 h. C/N ratio of the rice straw hydrolysate was approximately 160:1, based on the glucose content, and this accumulated $0.36{\pm}0.0033g/L$ PHA with PHA content of $21{\pm}3.1%$ after 12 h. Since external C or N source addition for C/N ratio adjustment increases production cost, an appropriate accumulation period may be used for PHA accumulation from organic wastes, based on the PHA accumulation patterns observed at various C/N ratios and C and N concentrations.

Design of Multi-winding Inductor for Minimum Inductor Current Ripple Using Optimized Coupling Factor

  • Kang, Taewon;Suh, Yongsug
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2016.07a
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    • pp.231-232
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    • 2016
  • This paper investigates the design of multi-winding coupled inductor for minimum inductor current ripple. Based on the general circuit model of coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor of n-phase multi-winding coupled inductor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -(1/n-1), i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the duty ratio of steady-state operating point approaches 1/n, 2/n, ${\cdots}$ or (n-1)/n. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the duty ratio of steady-state operating point approaches either zero or one. Therefore, coupled inductors having optimal coupling factor can minimize the ripple current of inductor and inductor size.

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Analysis of Generalized n-winding Coupled Inductor in dc-dc Converters

  • Kang, Taewon;Suh, Yongsug
    • Proceedings of the KIPE Conference
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    • 2017.07a
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    • pp.88-89
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    • 2017
  • This paper investigates the design of multi-winding coupled inductor for minimum inductor current ripple in rapid traction battery charger systems. Based on the general circuit model of multi-winding coupled inductor together with the operating principles of dc-dc converter, the relationship between the ripple size of inductor current and the coupling factor is derived under the different duty ratio. The optimal coupling factor which corresponds to a minimum inductor ripple current becomes -(1/n-1), i.e. a complete inverse coupling without leakage inductance, as the steady-state duty ratio operating point approaches 1/n, 2/n, … or (n1)/n. In an opposite manner, the optimal coupling factor value of zero, i.e. zero mutual inductance, is required when the steady-state duty ratio operating point approaches either zero or one.

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Solubilization of Hydrocarbon Oils by C12E8 Nonionic Surfactant Solution (C12E8 비이온 계면활성제 수용액에 의한 탄화수소 오일의 가용화에 관한 연구)

  • Lim, JongChoo
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • v.45 no.3
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    • pp.219-225
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    • 2007
  • The equilibrium solubilization capacity of pure hydrocarbon oils by 2.5 wt% $C_{12}E_8$ nonionic surfactant solution was measured at $30^{\circ}C$ by gas chromatography (GC) analysis. Experimental results indicated that the molar solubilization ratio (MSR) for pure alkanes was found to decrease almost linearly with the alkane carbon number (ACN) of the hydrocarbon oil. For the binary mixture systems of the hydrocarbon oils both selective and nonselective solubilization behaviors were observed depending on the difference in carbon number of the two hydrocarbon oils. Equilibrium solubilization tests for the two n-octane/n-nonane and n-nonane/n-decane mixture systems in $C_{12}E_8$ surfactant solutions suggest slightly selective solubilization in favor of n-octane, but the small difference in solubilization rates between two hydrocarbon oils does not allow ruling out non-selective solubilization for these particular systems. This is certainly not the case for the n-octane/n-decane mixture, for which selective solubilization was conclusively demonstrated by GC analysis data.