When processing the biomass by Hydrothermal carbonization (HTC), a slow pyrolysis process, it produces bio-gas, biooil, and biochar. Among these end products, biochar is known for isolating or storing carbon and being used as a soil amendment. In this study, the characteristics of biochar generated by HTC at $250^{\circ}C$ for 1 hour, 2 hours, 3 hours, and 20 hours with synthetic food wastes and wood wastes were analyzed for potential uses in soil contaminated with heavy metals. The yield of biochar (weight %) increased when the ratio of wood wastes increased and showed a decreasing tendency as reaction time increased. Elemental analysis of biochar based on various conditions showed a maximum of 70% carbon (C) content. The carbon content showed an increasing tendency with the increase of wood wastes. Iodine adsorption test was peformed to determine the optimum reaction condition, which was 15% wood waste for mixing ratio and 2 hours for reaction time. Using biochar generated at the optimum condition, its capability of adsorbing heavy metals (Cd, Cu, Pb, Zn, Ni) was evaluated. It was concluded that lead (Pb) was removed efficiently while zinc (Zn) and nickel (Ni) were hardly adsorbed by biochar.
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.54-54
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2010
Zinc oxide is metal oxide semiconductor with the 3.37 eV bandgap energy. Zinc oxide is very attractive materials for many application fields. Zinc Oxide has many advantages such as high conductivity and good transmittance in visible region. Also it is cheaper than other semiconductor materials such as indium tin oxide (ITO). Therefore, ZnO is alternative material for ITO. ZnO is attracting attention for its application to transparent conductive oxide (TCO) films, surface acoustic wave (SAW), films bulk acoustic resonator (FBAR), piezoelectric materials, gas-sensing, solar cells and photocatalyst. In this study, we synthesized ZnO nanoparticles and defined their physical and chemical properties. Also we studied about the application of ZnO nanoparticles as a photocatalyst and try to find a enhancement photocatalytic activity of ZnO nanorticles.. We synthesized ZnO nanoparticles using spray-pyrolysis method and defined the physical and optical properties of ZnO nanoparticles in experiment I. When the ZnO are exposed to UV light, reduction and oxidation(REDOX) reaction will occur on the ZnO surface and generate ${O_2}^-$ and OH radicals. These powerful oxidizing agents are proven to be effective in decomposition of the harmful organic materials and convert them into $CO_2$ and $H_2O$. Therefore, we investigated that the photocatalytic activity was increased through the surface modification of synthesized ZnO nanoparticles. In experiment II, we studied on the stability of ZnO nanoparticles in water. It is well known that ZnO is unstable in water in comparison with $TiO_2$. $Zn(OH)_2$ was formed at the ZnO surface and ZnO become inactive as a photocatalyst when ZnO is present in the solution. Therefore, we prepared synthesized ZnO nanoparticles that were immersed in the water and dried in the oven. After that, we measured photocatalytic activities of prepared samples and find the cause of their photocatalytic activity changes.
U, Dae-Gwang;Ha, Su-Hyeon;Kim, Myeong-Jun;Hang, Zhang;Kim, Tae-Seong
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2010.02a
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pp.117-117
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2010
나노입자 제조 기술이 점차 발전하면서 금속산화물, 반도체용 및 태양전지용, 신소재 등 다양한 응용분야에 사용하고 있다. 따라서 이와 같은 나노입자 제조방법으로는 펄스 레이저 용사법(pulsed laser ablation), 플라즈마 아크 합성법(plasma arc synthesis), 열분해법(pyrolysis), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD)법 등과 같은 기상공정이 많이 사용되고 있다. 기상공정은 기존의 공정에 비해 고순도 입자의 대량 생산, 다성분 입자의 화학적 균질성 유지, 비교적 간단하고 깨끗한 공정 등의 장점을 가지고 있다. 기상공정에서 일반적인 입자 형성 메커니즘은 기체 상태의 화학 물질이 물리적 공정 혹은 화학 반응에 의해 과포화상태에 도달하게 되며, 이 때 동질 핵생성(homogeneous nucleation)이 일어나고 생성된 핵(nuclei)에 기체가 응축되고 충돌, 응집하면서 입자는 성장하게 된다. 열분해법은 실리콘 나노입자를 생산하는 기상공정 중 하나이다. 일반적으로 열분해 공정은 지속적으로 열이 가해지는 반응기 내에 반응기체인 $SiH_4$을 주입하고, 운반기체는 He, $H_2$, Ar, $N_2$ 등을 사용하였을 때, 높은 열로 인해 $SiH_4$가 분해되며, 이 때 가스-입자 전환 현상(gas to particle conversion)이 일어나 실리콘 입자가 형성된다. 그러나 입자 형성과정은 $SiH_4$ 농도, 유량, 작동 압력, 온도 등 매우 다양한 요소에 영향을 받는다. 고, 복잡한 화학반응 메커니즘에 의해 명확히 규명되지는 못하고 있다. 이에 본 연구에서는 복잡한 화학반응을 해석하는 상용코드 CHEMKIN 4.1.1을 이용하여 열분해 반응기 내에서의 실리콘 입자 형성, 성장, 응집, 전송 모델을 만들고 이를 수치해석하였다. 표면 반응, 응집, 전송에 의한 입자 성장 메커니즘을 포함하고 있는 aerosol dynamics model을 method of moment법으로 해를 구하였으며, 이를 실험 결과와 비교하여 모델링을 검증하였다. 또한 반응기의 온도, 압력, 가스 농도, 유량 등의 요소를 고려하여 실리콘 나노입자를 형성하는 최적의 조건을 연구하였다.
Yun, Ye Jun;Park, Chun Woong;Choi, Won June;Byun, Jongmin
Journal of Powder Materials
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v.28
no.1
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pp.20-24
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2021
Ti-based alloys are widely used in biomaterials owing to their excellent biocompatibility. In this study, Ti-Mn-Cu alloys are prepared by high-energy ball milling, magnetic pulsed compaction, and pressureless sintering. The microstructure and microhardness of the Ti-Mn-Cu alloys with variation of the Cu addition and compaction pressure are analyzed. The correlation between the composition, compaction pressure, and density is investigated by measuring the green density and sintered density for samples with different compositions, subjected to various compaction pressures. For all compositions, it is confirmed that the green density increases proportionally as the compaction pressure increases, but the sintered density decreases owing to gas formation from the pyrolysis of TiH2 powders and reduction of oxides on the surface of the starting powders during the sintering process. In addition, an increase in the amount of Cu addition changes the volume fractions of the α-Ti and β-Ti phases, and the microstructure of the alloys with different compositions also changes. It is demonstrated that these changes in the phase volume fraction and microstructure are closely related to the mechanical properties of the Ti-Mn-Cu alloys.
Seo, Sang-Kyu;Kim, Yun-Chul;Bae, Ji-Yeul;Hahm, Hee-Chul;Hwang, Tae-Kyung
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.49
no.5
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pp.355-363
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2021
Heat resistance performance evaluation and thermal analysis were performed to confirm the applicability of the lyocell-based carbon/phenolic composite material for heat-resistant parts for aerospace. Heat resistance performance evaluation of carbon/phenolic was conducted by Thermal Protection Evaluation Motor (TPEM). In this paper, boundary layer integration code considering the boundary layer analysis of combustion gas and MSC-Marc 2018 considering ablation and thermal pyrolysis were used for the thermal analysis. The ablation and thermal insulation performance were analyzed by the pressure curve of test motor and the cut carbon/phenolic specimens. The thermal response of the lyocell-based carbon/phenolic material was similar to that of the rayon-based carbon/phenolic material. Based on the results through the combustion test, the applicability of heat-resistant parts for aerospace to which domestic lyocell-based carbon fibers were applied was confirmed.
Proceedings of the Korean Society of Near Infrared Spectroscopy Conference
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2001.06a
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pp.1516-1516
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2001
During the recent years, wine analysis has played an increasing role due the health benefits of phenolic ingredients in red wine [1]. On the other hand there is the need to be able to distinguish between different wine varieties. Consumers want to know if a wine is an adulterated one or if it is based on the pure grape. Producers need to certificate their wines in order to ensure compliance with legal regulations. Up to now, the attempts to investigate the origin of wines were based on high-performance liquid chromatography (HPLC), gas chromatography (GC) and pyrolysis mass spectrometry (PMS) [l,2,3]. These methods need sample pretreatment, long analysis times and therefore lack of high sample throughput. In contradiction to these techniques using near infrared spectroscopy (NIRS), no sample pretreatment is necessary and the analysis time for one sample is only about 10 seconds. Hence, a near infrared spectroscopic method is presented that allows a fast classification of wine varieties in bottled red wines. For this, the spectra of 50 bottles of Cabernet Sauvignon, Lagrein and Sangiovese (Chianti) were recorded without any sample pretreatment over a wavelength range from 1000 to 2500 nm with a resolution of 12 cm$\^$-1/. 10 scans were used for an average spectrum. In order to yield best reproducibility, wines were thermostated at 23$^{\circ}C$ and a optical layer thickness of 3 mm was used. All recorded spectra were partitioned into a calibration and validation set (70% and 30%). Finally, a 3d scatter plot of the different investigated varieties allowed to distinguish between Cabernet Sauvignon, Lagrein and Sangiovese (Chianti). Considering the short analysis times this NRS-method will be an interesting tool for the quality control of wine verification and also for experienced sommeliers.
Proceedings of the Korean Environmental Sciences Society Conference
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2019.10a
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pp.134-134
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2019
Utilization of organic waste as a renewable energy source is promising for sustainability and mitigation of climate change. Pyrolysis converts organic waste to gas, oil, and biochar by incomplete biomass combustion. Biochar is widely used as a soil conditioner and adsorbent. Biochar adsorbs/desorbs metals and ions depending on the soil environment and condition to act as a nutrient buffer in soils. Biochar is also regarded as a carbon storage by fixation of organic carbon. Phosphorus (P) and nitrogen (N) are strictly controlled in many wastewater treatment plants because it causes eutrophication in water bodies. P and N is removed by biological and chemical methods in wastewater treatment plants and transferred to sludge for disposal. On the other hand, P is an irreplaceable essential element for all living organisms and its resource (phosphate rock) is estimated about 100 years of economical mining. Therefore, P and N recovery from waste and wastewater is a critical issue for sustainable human society. For the purpose, intensive researches have been carried out to remove and recover P and N from waste and wastewater. Previous studies have shown that biochars can adsorb and desorbed phosphates implying that biochars could be a complementary fertilizer. However, most of the conventional biochar have limited capacity to adsorb phosphates and nitrate. Recent studies have focused on biochar impregnated with metal salts to improve phosphates and nitrate adsorption by synthesizing biochars with novel structures and surface properties. Metal salts and metal oxides have been used for the surface modification of biochars. If P removal is the only concern, P adsorption kinetics and capacity are the only important factors. If both of P and N removal and the application of recovery are concerned, however, P and N desorption characteristics and bioavailability are also critical factors to be considered. Most of the researches on impregnated biochars have focused on P removal efficiency and kinetics. In this study, coffee waste is thermally treated to produce biochar and it was impregnated with Mg/Al to enhance phosphates and nitrate adsorption/desorption and P bioavailability to increase its value as a fertilizer. Kinetics of phosphates and nitrate adsorption/desorption and bioavailability analysis were carried out to estimate its potential as a P and N removal adsorbent in wasewater and a fertilizer in soil.
Kai Chen;Zeda Meng;Yao Liu;Yilei Sun;Yuan Liang;Won-Chun Oh
Korean Journal of Materials Research
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v.34
no.9
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pp.409-421
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2024
Among the products of the electrocatalytic reduction of carbon dioxide (CO2RR), CO is currently the most valuable product for industrial applications. However, poor stability is a significant obstacle to CO2RR. Therefore, we synthesized a series of bimetallic organic framework materials containing different ratios of tungsten to copper using a hydrothermal method and used them as precursors. The precursors were then subjected to pyrolysis at 800 ℃ under argon gas, and the M-N bimetallic sites were formed after 2 h. Loose porous structures favorable for electrocatalytic reactions were finally obtained. The material could operate at lower reduction potentials than existing catalysts and obtained higher Faraday efficiencies than comparable catalysts. Of these, the current density of WCu-C/N (W:Cu = 3:1) could be stabilized at 7.9 mA·cm-2 and the FE of CO reached 94 % at a hydrogen electrode potential of -0.6 V (V vs. RHE). The novel materials made with a two-step process helped to improve the stability and selectivity of the electrocatalytic reduction of CO2 to CO, which will help to promote the commercial application of this technology.
Jeong, Tae Yong;Kim, Yong Gyun;Kim, Jin Ho;Lee, Byoung Hwa;Song, Ju Hun;Jeon, Chung Hwan
Korean Chemical Engineering Research
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v.50
no.6
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pp.1034-1042
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2012
This study was performed by using an LFR (laminar flow reactor), which can be used to carry out different types of research on coal. In this study, an LFR was used to analyze coal flames, tar and soot yields, and structures of chars for two coals depending on their volatile content. The results show that the volatile content and oxygen concentration have a significant effect on the length and width of the soot cloud and that the length and width of the cloud under combustion conditions are less than those under a pyrolysis atmosphere. At sampling heights until 50 mm, the tar and soot yields of Berau (sub-bituminous) coal, which contains a large amount of volatile matter, are less than those of Glencore A.P. (bituminous) coal because tar is oxidized by the intrinsic oxygen component of coal and by radicals such as OH-. On the other hand, at sampling heights above 50 mm, the tar and soot yields of Berau coal are higher than those of Glencore A.P. coal by reacted residual volatile matter, tar and light gas in char and flame. With above results, it is confirmed that the volatile matter content and the intrinsic oxygen component in a coal are significant parameters for length and width of the soot cloud and yields of the soot. In addition, the B.E.T. results and the images of samples (SEM) obtained from the particle separation system of the sampling probe support the above results pertaining to the yields; the results also confirm the pore development on the char surface caused by devolatilization.
Jung, Yong-Kgil;Park, No-Kuk;Jun, Jin Hyuk;Lee, Jong-Dae;Ryu, Si-Ok;Lee, Tae-Jin
Clean Technology
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v.9
no.4
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pp.189-196
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2003
ZnO-CuO mixed sorbents for desulfurization in hot gas cleaning process Were prepared and investigation on their characteristics was performed in this study. The rate of sulfidation increased as the amount of copper oxide in the composite sorbent was raised. TPO experiments were carried out to investigate the characteristics of the regeneration of the sorbents with severa1 different ratios of Zno to CuO. Copper sulfate was formed at temperatures above $400^{\circ}C$, while it was decomposed by pyrolysis above $700^{\circ}C$. $SO_2$ slippage due to $CuSO_4$ was observed in the sorbent regenerated at temperatures above $600^{\circ}C$. However, it was not observed when regenerated above $700^{\circ}C$. It was confirmed in the ZnO-CuO mixed sorbent system that CuO suppressed the vaporization of ZnO on the one hand and Zno minimized the $SO_2$ slippage due to CuO on the other hand.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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