The isothermal adsorption, dynamic, and thermodynamic parameters of Acid black (AB) and Quinoline yellow (QY) adsorption by activated carbon were investigated using the initial concentration, contact time, temperature, and pH of the dyes as adsorption parameters. The adsorption equilibrium data fits the Freundlich isothermal adsorption model, and the calculated Freundlich separation factor values found that activated carbon can effectively remove AB and QY. Comparing the kinetic data showed that the pseudo second order model was within 10% error in the adsorption process. The intraparticle diffusion equation results were divided into two straight lines. Since the slope of the intraparticle diffusion line was smaller than the slope of the boundary layer diffusion line, it was confirmed that intraparticle diffusion was the rate-controlling step. The thermodynamic experiments indicated that the activation energies of AB and QY were 19.87 kJ mol-1 and 14.17 kJ mol-1, which corresponded with the physical adsorption process (5 ~ 40 kJ mol-1). The adsorption reaction was spontaneous because the free energy change in the adsorption of AB and QY by activated carbon was negative from 298 to 318 K. As the temperature increased, the free energy value decreased resulting in higher spontaneity. Adsorption of AB and QY by activated carbon showed the highest adsorption removal rate at pH 3 due to the effect of anions generated by dissociation. The adsorption mechanism was electrostatic attraction.
The adsorption of Acid Fuchsin (AF) on granular activated carbon (GAC) was investigated for isothermal adsorption and kinetics and thermodynamic parameters by experimenting with the initial concentration, contact time, temperature, and pH of the dye as adsorption parameters. In the pH effect experiment, the adsorption of AF on activated carbon showed a bathtub type with increased adsorption at pH 3 and 11. The adsorption equilibrium data of AF fit well with the Freundlich isotherm model, and the calculated separation factor (1/n) value was found in which activated carbon can effectively remove AF. The pseudo-second-order kinetic model fits well within 7.88% of the error percent in the adsorption process. According to Weber and Morris's model plot, it was divided into two straight lines. The intraparticle diffusion rate was slow because the stage 2 (intraparticle diffusion) slope was smaller than that of stage 1 (boundary layer diffusion). Therefore, it was confirmed that the intraparticle diffusion was a rate-controlling step. The activation energy of AF (13.00 kJ mol-1) corresponded to the physical adsorption process (5 - 40 kJ mol-1). The free energy change of the AF adsorption by activated carbon showed negative values at 298-318 K. As the spontaneity increased with increasing temperature. The adsorption of AF was an endothermic reaction (ΔH = 22.65 kJ mol-1).
Kim, Song-Yi;Lee, A-Young;Cha, Eun-Ji;Kwon, Do-Hun;Hong, Sung-Uk;Lee, Min-Woo;Kim, Hwi-Jun;Lee, Min-Ha
Journal of Powder Materials
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v.25
no.3
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pp.246-250
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2018
In this study, we investigate the deformation behavior of $Hf_{44.5}Cu_{27}Ni_{13.5}Nb_5Al_{10}$ metallic glass powder under repeated compressive strain during mechanical milling. High-density (11.0 g/cc) Hf-based metallic glass powders are prepared using a gas atomization process. The relationship between the mechanical alloying time and microstructural change under phase transformation is evaluated for crystallization of the amorphous phase. Planetary mechanical milling is performed for 0, 40, or 90 h at 100 rpm. The amorphous structure of the Hf-based metallic glass powders during mechanical milling is analyzed using differential scanning calorimetry (DSC) and X-ray diffraction (XRD). Microstructural analysis of the Hf-based metallic glass powder deformed using mechanical milling reveals a layered structure with vein patterns at the fracture surface, which is observed in the fracture of bulk metallic glasses. We also study the crystallization behavior and the phase and microstructure transformations under isothermal heat treatment of the Hf-based metallic glass.
The behaviour of alloys in the semi-solid state strongly depends on the imposed stress state and on the morphology of the phase which can vary from dendritic to globular. To optimal net shape forging of semi-solid materials, it is important to investigate for filling phenomena in forging process of arbitrarily shaped dies. To produce a automotive part which has good mechanical property, the filling pattern according to die velocity and solid fraction distribution has to be estimated for arbitrarily shaped dies. Therefore, the estimation of filling characteristic in the forging simulation with arbitrarily shaped dies of semi-solid materials are calculated by finite element method with proposed algorithm. The proposed theoretical model and a various boundary conditions for arbitrarily shaped dies is investigated with the coupling calculation between the liquid phase flow and the solid phase deformation. The simulation process with arbitrarily shaped dies is performed to the isothermal conditions of two dimensional problems. To analysis of forging process by using semi-solid materials, a new stress-strain relationship is described, and forging analysis is performed by viscoelastic model for the solid phase and the Darcy's law for the liquid flow. The calculated results for forging force and filling limitations will be compared to experimental data. The filling simulation of simple products performed with the uniform billet temperature(584$^{\circ}C$) from the induction heating by the commercial package MAGMAsoft. The initial step of computation is the touching of semi-solid material with the end of die gate and the initial concept of proposed system just fit with the capability of MAGMAsoft.
A simple drying process was developed for the preparation of a Pt/Nafion self-humidifying membrane to be used for a proton-exchange membrane fuel cell (PEMFC). Platinum (II) bis (acetylacetonate), $Pt(acac)_2$ was sublimed, penetrated into the surface of a Nafion film and then reduced to Pt nanoparticles simultaneously without any support of a reducing agent in a glass reactor at $180^{\circ}C$ for 15 min. The process was carried out in $N_2$ atmosphere to prevent the oxidation of Pt nanoparticles at high temperature. The morphology and distribution of the Pt nanoparticles were observed by transmission electron microscopy (TEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS), and we found that the average Pt particle size was ca. 3.7 nm, the penetration depth was ca. $17{\mu}m$. Almost all Pt nanoparticles were formed just beneath the surface and the number density decreased rapidly as the penetration depth increased. To estimate water absorption characteristics of the Nafion membranes, water uptake at an isothermal condition was measured by dynamic vapor sorption (DVS), and it was found that water uptake of the Pt/Nafion membrane was higher than that of the neat Nafion membrane.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.29
no.8
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pp.938-945
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2005
The microstructure evolution in hot forging process is composed of dynamic recrystallization during deformation as well as grain growth during dwell time. Therefore, the control of forging parameters such as strain, strain rate. temperature and holding time is important because the microstructure change in hot working affects the mechanical properties. Modeling equations are developed to represent the flow curve. grain size. recrystallized volume fraction and grain growth phenomena by various tests. The developed modeling equations were combined with thermo-viscoplastic finite element modeling to predict the microstructure change evolution during hot forging process. The large exhaust valve spindle (head diameter of 512mm) was simulated by closed die forging with hydraulic press and cooled in air after forging. The preform was heated to each 1080 and 1150$^{\circ}C$. Numerical calculation was performed by DEFORM-2D. a commercial finite element code. Heat transfer can be coupled with the deformation analysis in a non-isothermal deformation analysis. In order to obtain the fine and homogeneous microstructure and good mechanical properties in forging. the FEM would become a useful tool in the simulation of the microstructure development. In forging, appropriate temperature, strain and strain rate and rapid cooling are required to obtain the fine grain microstructure The optimal forging temperature and effective strain range of Nimonic 80A for large exhaust valve spindle are about 1080$\∼$l120$^{\circ}C$ and 150$\∼$200$\%$.
In this study, the heat flow of the plant scale aluminum extrusion process was investigated to establish optimum continuous heat treatment conditions. During the extrusion of 6061 aluminum alloy, processing parameters such as the extrusion pressure, speed and temperature histories of billets were logged as a function of time. The surface temperature of the billets increased at constant ram speed, while it decreased with decreases of the ram speed. In order to maintain the billet temperature within a solutionizing temperature range prior to the succeeding water quenching step, the ram speed or the temperature of the blower should be controlled. The temperature histories of the billets during the extrusion and hot air blowing processes were successfully simulated by using the velocity boundary model in ANSYS CFX. The methodology to design an optimum process by using a commercial simulation program is described in this study on the basis of the metallurgical validation results of the microstructural observation of the extrudates. The developed model allowed the advantages of taking into account the motion of the extrudate coupled with the temperature change based on empirical data. Calculations were made for the extrudate passing through the isothermal chamber maintained at appropriate temperature. It was confirmed that the continuous heat treatment system is beneficial to the productivity enhancement of the commercial aluminum extrusion industry.
Purpose: The age-hardening mechanism of an Au-Ag-Cu-Pt-Zn alloy for crown and bridge fabrication was investigated by means of hardness test, X-ray diffraction study and field emission scanning electron microscopic observation. Methods: Before hardness testing, the specimens were solution treated and then were rapidly quenched into ice brine, and were subsequently aged isothermally at $400-450^{\circ}C$ for various periods of time in a molten salt bath and then quenched into ice brain. Hardness measurements were made using a Vickers microhardness tester. The specimens were examined at 15 kV using a field emission scanning electron microscope. Results: By the isothermal aging of the solution-treated specimen at $450^{\circ}C$, the hardness increased rapidly in the early stage of aging process and reached a maximum hardness value. After that, the hardness decreased slowly with prolonged aging. However, the relatively high hardness value was obtained even with 20,000 min aging. By aging the solution-treated specimen, the f.c.c. Au-Ag-rich ${\alpha}_0$ phase was transformed into the Au-Ag-rich ${\alpha}_1$ phase and the AuCu I ordered phase. Conclusion: The hardness increase in the early stage of aging process was attributed to the formation of lattice strains by the precipitation of the Cu-rich phase and then subsequent ordering into the AuCu I-type phase. The decrease in hardness in the later stage of aging process was due to the release of coherency strains by the coarsening of tweed structure in the grain interior and by the growth and coarsening of the lamellar structure in the grain boundary. The increase of inter-lamellar space contributed slightly to the softening compared to the growth of lamellar structure toward the grain interior.
Extraction of valuable light hydrocarbon from atmospheric residue using pentane as a solvent has been carried out. The SIMDIS was used to calculate the true boiling point of atmospheric residue containing complex components before the modeling of the extraction process could by performed. In order to simplify the procedure, modeling was adopted and a lumping method was used, such that a large number of compounds were divided into similar component classes called pseudocomponents. The modeling of the extraction process of the atmospheric residue-pentane system was based on the isothermal flash calculation, and the Peng-Robinson equation of state was used to calculate the fugacity coefficient of vapor and liquid phase during calculation steps of modeling. The agreement between the experiments and the calculations was reasonable considering the uncertainties involved in modeling such complex processes.
Numerical models simulating the process of NAPL from contaminated soil or groundwater through steam injection can be a useful tool for designing and evaluating the cleanup strategy under various field conditions. One and two dimensional numerical analyses were conducted based on the governing equations describing the NAPL removal as a non-isothermal, multi-phase and multi component process. Relatively good agreements were obtained between the numerical results and the observations from one-dimensional laboratory experiment, except some discrepancy due to experimental difficulties. Simulation effectively identified the steam displacement process of xylene floating on the water table and TCE sinking on the aquifer bottom in a two-dimensional analysis. Overall, simulation models have a high potential in the design/appraisal of a system for field application of the technique as well as in the examination of complex processes such as vaporization which is hard to identify experimentally.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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