In order to improve gas separation properties of polymeric membranes which have been widely applied in the industry field, aluminosilicate hollow nanoparticles named as allophanes were synthesized by sol-gel method and formulated in Poly(dimethylsiloxane) (PDMS) matrix to investigate the gas separation properties of PDMS membrane. Transmission electron microscope (TEM), Energy dispersive X-ray analysis (EDX), X-ray diffractometer (XRD), Surface area and pore size analyzer (BET) and Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR) were carried out to characterize the synthetic allophanes. Then the PDMS mixed matrix membranes were prepared by adding different volume fraction of allophanes. To examine the effect of allophanes addition in PDMS matrix using unmodified allophane and modified ones, the gas permeation experiments were performed using oxygen, nitrogen, methane and carbon dioxide. As the volume fraction of modified allophane increased up to 4.05 Vol% the permeability of four test gases through PDMS mixed matrix membranes increased. Also, the selectivity of $O_2/N_2$ and $CO_2/CH_4$ increased with the contents of the modified allophane. Further improvement of gas separation properties of PDMS mixed matrix membranes containing higher volume percent of allophanes can be expected as long as well dispersion of allophanes in PDMS matrix can be achieved for better PDMS membranes.
Kim, Jae-Kon;Jeon, Cheol-Hwan;Yim, Eui-Soon;Jung, Choong-Sub;Lee, Sang-Bong;Lee, Yun-Je;Kang, Myung-Jin
Journal of the Korean Applied Science and Technology
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v.29
no.3
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pp.450-458
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2012
In order to reduce the effects of greenhouse gas (GHG) emissions, the South Korean government has announced a special platform of technologies as part of an effort to minimize global climate change. To further this effort, the Korean government has pledged to increase low-carbon and carbon neutral resources for biofuel derived from biomass to replace fossil and to decrease levels of carbon dioxide. In general, second generation biofuel produced form woody biomass is expected to be an effective avenue for reducing fossil fuel consumption and greenhouse gas (GHG) emissions in road transport. It is important that under the new Korean initiative, pilot scale studies evolve practices to produce biomass-to-liquid (BTL) fuel. This study reports the quality characteristics of F-T(Fischer-Tropsch) diesel for production of BTL fuel. Synthetic F-Tdiesel fuel can be used in automotive diesel engines, pure or blended with automotive diesel, due to its similar physical properties to diesel. F-T diesel fuel was synthesized by Fischer-Tropsch (F-T) process with syngas($H_2$/CO), Fe basedcatalyst in low temperature condition($240^{\circ}C$). Synthetic F-T diesel with diesel compositions after distillation process is consisted of $C_{12}{\sim}C_{23+}$ mixture as a kerosine, diesel compositions of n-paraffin and iso-paraffin compounds. Synthetic F-T diesel investigated a very high cetane number, low aromatic composition and sulfur free level compared to automotive diesel. Synthetic F-T diesel also show The wear scar of synthetic F-T diesel show poor lubricity due to low content of sulfur and aromatic compounds compared to automotive diesel.
To accomplish the greenhouse gas reduction which is over core unit project of the "Green growth" policy and "Resource circulation society", it is important to maintain proper balance and complement between energy recovery from waste and material recycling. This research(study) examined the related policies on the past of korea and foreign country, and also "The 4th resource recycling master plan" and "Energy recovery from waste plan" to provide advisable direction for resource recycling policy. The results of the research(study) showed that there were no significant difference between korea and developed foreign countries waste management policies. But in German policy, energy recovery from waste and pre-treatment are importantly considered and highly required for permission. Under current circumstance in korea, recycling will be more difficult than in the past. According to "The 4th resource recycling master plan", film type of synthetic resin was not sustainable recycled material in substance."Energy recovery from waste plan", proved that the energy recovery from RDF/RPF have lower efficiency than regular incineration generation and substance recycling. To solve these problems, the energy and remainder heat recovery must be generalized to "Energy recovery" concept and institutional improvement such as LCA(Life Cycle Assessment) system are need to support it. And also technology development to extract synthetic polymer by dissolved film type of synthetic resin must be provided.
Kim, Taek-Su;Bae, Min-Su;Cho, Yun-Kyung;Cho, Kwang-Myeung
Journal of Korean Society on Water Environment
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v.21
no.5
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pp.464-469
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2005
In the nonwoven fabric filter bioreactor (NFBR), both the construction and the operation costs could be saved because a high concentration of microorganism can be maintained in the reactor as in the membrane bioreactor. However, the NFBR process has been investigated only under aerobic and/or anoxic conditions, In this research, a basic anaerobic treatment experiment was performed at $35^{\circ}C$ by feeding an airtight NFBR with a concentrated synthetic organic wastewater. The organic loading rate (OLR) of the NFBR was increased stepwise from $0.25kg\;COD/m^3-day$ to $0.77kg\;COD/m^3-day$ by gradually decreasing the hydraulic retention time from 20 days to 13 days. The results of the research showed that the best COD removal efficiency achieved at the OLR of $0.67kg\;COD/m^3-day$ with a value of 99.3%. The methane content of the produced gas was highest with a value of 61.2% at the OLR of $0.33g\;COD/m^3-day$. The highest methane production rate was $0.89g\;COD/m^3-day$ at the same OLR. The operation was terminated at the OLR of $0.77kg\;COD/m^3-day$ because of the deterioration in COD removal efficiency, gas production rate, and the methane content of the gas. Further researches are recommended for the NFBR to be employed for anaerobic treatment of organic wastewaters.
The purpose of this paper is to investigate the optimal operating condition for the hydrogen production by biogas reforming using the plasmatron induced thermal plasma. The component ratio of biogas($CH_4/CO_2$) produced by anaerobic digestion reactor were 1.03, 1.28, 2.12, respectively. And the reforming experiment was performed. To improve hydrogen production and methane conversion rates, parametric screening studies were conducted, in which there are the variations of biogas flow ratio(biogas/TFR: total flow rate), vapor flow ratio($H_2O/TFR$: total flow rate) and input power. When the variations of biogas flow ratio, vapor flow ratio and input power were 0.32~0.37, 0.36~0.42, and 8 kW, respectively, the methance conversion reached its optimal operating condition, or 81.3~89.6%. Under the condition mentioned above, the wet basis concentrations of the synthetic gas were H2 27.11~40.23%, CO 14.31~18.61%. The hydrogen yield and the conversion rate of energy were 40.6~61%, 30.5~54.4%, respectively, the ratio of hydrogen to carbon monoxide($H_2/CO$) was 1.89~2.16.
The amount of biogas increases as the amount of organic waste increases. Recently, biogas from organic waste have been made much efforts to utilize as a energy. In particular, the concentration of $CH_4$ and $CO_2$ generated from sewage sludge and livestock manure treatment are 60-70% and 30-35%, and $CH_4$ and $CO_2$ generated from food wastes are 60-80% and 20-40%. In case of landfill gas, $CH_4$ and $CO_2$ have a concentration of 40-60% and 40-60% respectively. Therefore, in order to use the biogas more widely, it is necessary to convert the biogas to methanol, LNG or DME. In this study, experiments were conducted to produce hydrogen and carbon monoxide through various biogas reforming reactions on $Ni/Ce-ZrO_2/Al2O3$ catalysts. The experiment of synthetic gas synthesis was carried out on a wide concentrations of methane and carbon dioxide, which were the major constituents of biogas from various organic wastes. The effect of $(O_2+CO_2)/CH_4$ (=R') on the yields of hydrogen and carbon monoxide, the conversion rate of methane and carbon dioxide was investigated. Also simulation for syngas synthesis on the $CO_2$ reforming of $CH_4$ was computed by employing total Gibbs free energy minimization method using PRO/II simulator, and compared with the experimental results on wet and dry reforming reaction of biogas.
Hydrogen producing acidogenic microorganisms were self-immobilized using organic-inorganic hybrid polymer within 5 minutes. During the continuous tratment of synthetic wastewater at a hydraulic retention time of 20 hours, at 37$^{\circ}C$, pH 5.0, the self-immobillized granules were maintained in a stirred tank reactor. The black colored granules gradually became milky. Image analysis showed that the mean diameter of the milky colored granules ranged from 1.5 to 20. mm. The maximum bio-gas procuction rate was 380 ml/L/hy and the concentration of H$_2$was around 50%, while no methane was detected. Granular ECP was extracted and its content was measured to elucidate the role of the organic-inorganic hybrid polymer. Further increases of granule concentration are expected to increase the hydrogen production rate.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.19
no.3
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pp.138-145
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2011
Diesel particulate filter (DPF) systems are being used to reduce the particulate matter emission of diesel vehicles. The DPF should be regenerated after certain driving hours or distance to eliminate soot in the filter. The most widely used method is active regeneration with oxygen at $550{\sim}650^{\circ}C$. Syngas (synthetic gas) can be used to lower the regeneration temperature of Catalyzed DPF (CDPF). The syngas is formed by fuel reforming process of CPOx (Catalytic Partial Oxidation) at specific engine condition (1500rpm, 2bar) using 1wt.% $Rh/CeO_2-ZrO_2$ catalyst. The oxidation characteristics of PM with syngas supplied to filter were studied using partial flow system that can control temperature and flow rate independently. The filter is coated with washcoat loading of $25g/ft^3$$Pt/Al_2O_3-CeO_2$, and multi-channel CDPF (MC-CDPF) was used. The filter regeneration experiments were performed to investigate the effect of syngas exothermic reaction on soot oxidation in the filter. For this purpose, before oxidation experiment, PM was collected about 8g/L to the filter at engine condition of 1500rpm, bmep 8bar and flow temperature of $200^{\circ}C$ Various conditions of temperature and concentration of syngas were used for the tests. Regeneration of filter started at 2% $H_2$ and CO concentration respectively and inlet temperature of $260^{\circ}C$. Filter Regeneration occurs more actively as the syngas concentration becomes higher.
In this study, the reducing agent hydrazine and precipitator NaOH were used with $NiCl_2$ as a starting material in order to compound Ni-based material with spherical nano characteristics; resulting material was used as an anode for SOFC. Synthetic temperature, pH, and solvent amounts were experimentally optimized and the synthesis conditions were confirmed. Also, a 0 ~ 0.15 mole ratio of metal(Co, Fe) was alloyed in order to increase the catalyst activation performance of Ni and finally, spherical nano $Ni_{(1-x)}-M_{(x=0{\sim}0.15)}$(M = Co, Fe) alloy materials were compounded. In order to evaluate the catalyst activation for hydrocarbon fuel, fuel gas(10%/$CH_4$+10%/Air) was added and the responding gas was analyzed with GC(Gas Chromatography). Catalyst activation improvement was confirmed from the 3% hydrogen selectivity and 2.4% methane conversion rate in $Ni_{0.95}-Co_{0.05}$ alloy; those values were 4.4% and 19%, respectively, in $Ni_{0.95}-Fe_{0.05}$ alloy.
Several experiments have been done to investigate the removal of hydrogen sulfide ($H_2S$) synthetic gas from biogas streams by means of chemical absorption and chemical reaction with 0.1-1 M Fe/EDTA solution. The roles of Fe/EDTA were studied to enhance the removal efficiency of hydrogen sulfide because of oxidizing by chelate. The motivation of this investigation is first to explore the feasibility of enhancing the toxic gas treatment in the biogas facility. The biogas purification strategy affords many advantages. For instance, the process can be performed under mild environmental conditions and at low temperature, and it removes hydrogen sulfide selectively. The end product of separation is elemental sulfur, which is a stable material that can be easily disposed with minor potential for further pollution. As the Fe-EDTA concentration increased, the conversion rate of hydrogen sulfide increased because of the high stability of Fe-EDTA complex. pH as an important environmental factor was 9.0 for the stability of chemical complex in the oxidation of hydrogen sulfide.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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