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한국공업화학회> 공업화학> Mn 담지 미세기공 제올라이트를 이용한 악취오염물질인 아세트알데히드의 분해반응

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Mn 담지 미세기공 제올라이트를 이용한 악취오염물질인 아세트알데히드의 분해반응

Decomposition of Odor Pollutant Acetaldehyde Using Mn Loaded Microporous Zeolites

이형원 ( Hyung Won Lee ) , 이희진 ( Heejin Lee ) , 박영권 ( Young-kwon Park )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 31권1호
  • : 연속간행물
  • : 2020년 02월
  • : 57-60(4pages)

DOI


목차

1. Introduction
2. Experimental
3. Results and Discussion
4. Conclusion
Acknowledgement
Reference

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An acetaldehyde, a representative food waste odor, was decomposed using a hybrid system comprised of a non-thermal plasma and catalyst at an ambient temperature under high humidity. A five wt.% Mn was impregnated on two differently structured microporous zeolites, namely Beta and ZSM-5, with a different molar ratio of SiO2/Al2O3. Under high humidity conditions, the acetaldehyde degradation was higher in zeolites with the high ratio of SiO2/Al2O3. Among studied catalysts, a five wt.% Mn/Beta (SiO2/Al2O3 = 300) showed the highest acetaldehyde removal activity owing to its high hydrophobicity and reducibility. During long term stability test using the same catalyst for 110 hours, the acetaldehyde removal activity was relatively well-maintained.

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  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
  • : SCOPUS
  • : 격월
  • : 1225-0112
  • : 2288-4505
  • : 학술지
  • : 연속간행물
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  • : 3737


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1바이오가스 유래 수소 제조 기술 동향 및 효과적인 적용

저자 : 송형운 ( Hyoungwoon Song ) , 정희숙 ( Hee Suk Jung ) , 엄성현 ( Sunghyun Uhm )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 1-6 (6 pages)

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바이오가스를 이용한 수소 제조는 주요한 에너지 및 환경 관련 이슈들을 동시에 해결할 수 있다는 장점으로 꾸준히 주목받아 왔다. 바이오가스 정제를 통해 얻은 바이오메탄 수증기개질은 천연가스 개질을 대체할 수 있는 좋은 현실적인 대안이다. 하지만, 경제성과 환경 유해성을 모두 고려한다면 바이오가스를 직접 개질반응에 활용하는 바이오가스수증기 개질 및 건식 개질을 활용한 수소 제조가 보다 효과적이라 평가된다. 본 논문에서는 바이오가스 기반 추출수소 제조 관련 최근의 기술 이슈 및 개발 동향을 소개하며 향후 상업화를 위한 효과적인 적용 방향에 대해서 고찰하고 자 한다.

2황기 줄기 바이오차를 활용한 카드뮴과 망간 이온의 제거

저자 : 최석순 ( Suk Soon Choi ) , 하정협 ( Jeong Hyub Ha ) , 김승수 ( Seung-soo Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 7-12 (6 pages)

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충북의 북부지역에서 한약재 부산물로서 황기 줄기가 대량 생산되고 있으나, 이러한 부산물들은 특별한 수요처가 없이 밭에 폐기물로 버려지고 있다. 본 연구에서는 이 폐기물을 재활용하고자, 황기 줄기를 사용하여 바이오차를 제조하였다. 이 바이오차를 사용하여 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온의 제거특성을 고찰하였다. 50과 100 mg/L 카드뮴이온을 처리하기 위하여 흡착 평형 실험이 이루어졌을 때, 카드뮴의 제거효율은 각각 100과 95%를 나타내었다. 또한, 50과 100 mg/L 망간 이온을 제거하기 위하여 5 h의 반응이 이루어졌을 때, 각각 36.1과 37.9 mg/g 최대 흡착량을 얻을수 있었다. 위의 실험 결과, 카드뮴과 망간 이온의 제거공정에서 황기 줄기 바이오차는 활성탄보다 4배 이상의 흡착량을 나타내었다. 그리고 황기 줄기 바이오차와 활성탄 표면의 화학 구조를 관찰하기 위하여 X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)를 분석한 결과, 황기 줄기 바이오차는 활성탄과 비교하여 산소 함량과 O/C의 비율이 각각 2.1과 2.4배증가함을 알 수 있었다. 또한, 망간 이온의 제거능력을 향상시키기 위하여 온도 변화에 의한 운전이 이루어졌으며, 45 ℃로 4 h에서 흡착 평형에 도달하였으며 50과 100 mg/L 망간 이온은 각각 92, 53%의 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 이러한 실험 결과들은 물속에 용해된 카드뮴과 망간 이온을 친환경적이며 경제적으로 처리하는 새로운 제거기술에 유용하게 사용될 수 있을 것이다.

3산화철 나노입자의 마이크로캡슐화와 이를 이용한 세포의 자력부상 배양

저자 : 이진실 ( Jin Sil Lee ) , 이준호 ( Joon Ho Lee ) , 심재권 ( Jae Kwon Shim ) , 허원 ( Won Hur )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 13-18 (6 pages)

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실크의 섬유 고분자 단백질인 피브로인을 사용하여 산화철 나노입자가 내포된 테라그노시스가 가능한 마이크로캡슐을 제조하였다. 열중량 분석으로 산화철의 함량은 4.28%, 자력계로는 5.11%로 측정되었다. 산화철 마이크로캡슐이 첨가된 마우스 섬유아세포 3T3 배양액에서 얻어진 세포 현탁액은 자력에 반응하여 맑게 변하고, 세포는 자석 방향으로 응집하였다. 배양접시 상단에 올려둔 네오디뮴 자석은 세포를 배양액 표면 중심으로 세포를 끌어모았다. 배양액 표면에 모인 세포들은 응집하여 72 h 이후 장축의 길이가 2 mm인 비대칭 타원체인 세포 집합체를 형성하였다. 세포집합체의 바깥층에는 세포들이 상대적으로 크고 서로 모여 치밀한 조직을 형성하였으나, 중심부는 물질전달제한으로 세포의 사멸이 진행되는 것으로 관찰되었다. 바깥층에는 산화철 마이크로캡슐이 자력의 방향으로 체인처럼 일렬로 늘어선 현상도 관찰되었다. 마이크로CT를 이용하여 세포응집체 내부의 산화철이 고루 분포하지 않고 자력 방향으로 비대칭적으로 분포하고 있음을 보였다.

4Tween-Span계 혼합계면활성제를 이용한 Coconut Oil 원료 O/W 유화액의 제조 : CCD-RSM을 이용한 최적화

저자 : 유봉호 ( Bong-ho Yoo ) , 주카이양 ( Kaiyang Zhu ) , 줘청량 ( Chengliang Zuo ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 19-24 (6 pages)

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본 연구에서는 coconut oil과 Tween-Span계 혼합계면활성제를 사용하여 O/W 유화액을 제조하고 유화안정성을 향상시키기 위한 유화조건을 최적화하였다. 이를 위해 최적화과정은 CCD-RSM (central composite design model-response surface methodology)를 이용하였다. 계량인자로는 HLB (hydrophile-lipophilie balance) value, 혼합계면활성제 첨가량, 유화속도 등을 설정하였으며, 반응치로는 평균액적크기(MDS), 유화액의 유화안정도지수(ESI), 열적 불안정도지수(TII)를 설정하였다. CCD-RSM 분석결과 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적조건으로 HLB value (9.1), 혼합계면활성제 첨가량(8.7 wt.%), 유화속도(6,200.8 rpm)로 산출되었으며, CCD-RSM 분석예상값은 MDS (151.0 nm), 유화액의 ESI (99.86%), TII (3.17%)로 나타났다. 이 조건에서의 실제실험 결과 오차율은 3.5% 이하로 나타나 본 연구에서의 O/W 유화액 제조과정에 CCD-RSM 최적화 분석을 적용할 경우 비교적 높은 유의수준의 결과를 얻을 수 있었다.

5고분자/그래핀 복합재료의 센서 응용 및 그래핀 함량이 센서 거동에 미치는 영향

저자 : 배준원 ( Joonwon Bae )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 25-29 (5 pages)

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본 연구에서는 롤 공정으로 제작된 고분자(polydimethylsiloxane, PDMS)/그래핀(graphene) 복합재료를 기판으로 하여 간단한 표면처리 공정을 통해 센서를 구현하였고, 이 센서의 성능과 거동에 대한 고찰을 실시하였다. 고분자와 그래핀파우더를 혼합한 전구체를 3-롤 공정으로 제조하였고, 이를 2-롤 공정에 도입하여 고분자/그래핀 기판 소재를 제조하였다. 나아가, 간단한 표면처리 공정을 통하여 센서의 요체가 되는 환형 다당류(cyclodextrin, CD)를 도입하였다. 표면처리의 유효성의 적외선 분광기를 통해서 확인하였고, 전기 신호 전달의 가능성을 옴의 법칙을 통하여 분석하였다. 간단한 형태의 센서를 구현하여, 분석 물질(methyl paraben, MePRB)을 도입하였을 때, 아주 낮은 농도 수준(10 nM)까지 감지 신호를 얻을 수 있었다. 특히, 그래핀의 함량이 낮을 경우 센서 측정이 어려움을 확인할 수 있었다. 이는, 높은 그래핀 함량에서 보여주는 그래핀 입자의 배향이 다소 억제되어 발생하였을 것으로 사료된다. 이는 첨가제의 물리적인 배향이 센서의 성능에 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미한다. 이 정보는 향후 유사한 시스템의 센서를 구현하는 연구에 도움이 될 것으로 기대된다.

6폴리우레탄-실리카 복합 발포체의 합성 및 물성에 관한 연구

저자 : 강현석 ( Hyeon Seok Kang ) , 김상범 ( Sang Bum Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 30-35 (6 pages)

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본 연구에서는 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하여 복합 발포체의 단열 특성 및 기계적 물성을 분석하였다. 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하기 위해 폴리에스테르-실리카 복합 폴리올을 합성하였다. 폴리에스테르-실리카 복합 폴리올은 실리카 졸과 모노머 상태의 다이카복실산(dicarboxylic acid), 글리콜(glycol)과의 중합 반응을 통해 합성하였다. 합성된 복합 폴리올을 이용하여 폴리우레탄-실리카 복합 발포체를 합성하여 물성을 분석하였다. 폴리우레탄-실리카 복합 발포체의 열전도도는 HPUF0, HPUF1, HPUF3, HPUF5 모두 큰 차이가 없는 것을 확인하였다. 압축강도는 실리카 함량이 증가함에 따라 HPUF0보다 증가하였으며 HPUF0보다 HPUF5가 약 25% 정도 기계적 물성이 향상되는 것을 확인하였다.

7산화 공정이 석유계 등방성 피치의 열거동 특성에 미치는 영향

저자 : 이남지 ( Namji Lee ) , 서상완 ( Sang Wan Seo ) , 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 36-42 (7 pages)

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산화 공정이 피치의 열거동 특성에 미치는 영향을 규명하기 위하여 다양한 공정 온도에서 산화된 피치를 제조하였다. 피치의 열거동 특성은 thermogravimetric analysis (TGA)를 이용하여 분석하였으며, derivative thermogravimetry (DTG)그래프 거동 변화에 따라 A (25~100 ℃), B (250~550 ℃), C (550~800 ℃) 세 구간으로 분석하였다. A 구간에서는 피치에 함유되어 있던 수분이 제거되면서 중량 감소가 발생하였다. B 구간에서 산화에 의하여 피치의 열적 안정성이 향상되었다. 이는 산화 온도가 증가할수록 피치의 방향족화도 및 분자량이 증가하였기 때문으로 판단된다. 반면, C구간에서는 B 구간과 반대의 결과를 보였다. C 구간에서 열적 안정성이 저해된 것은 산화 공정에 의하여 피치에 도입된 C-OH, C-O-C, C=O 결합이 분해되고, 이에 의하여 발생한 산소 화합물이 피치의 연소 반응을 유도하였기 때문으로 사료된다.

8나노구조 변화에 의한 Fe2O3/TiO2 복합재료를 충전한 Poly Acrylate 도료의 열차단 특성

저자 : 김대원 ( Dae Won Kim ) , 마영길 ( Young Kil Ma ) , 김종석 ( Jong Seok Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 43-48 (6 pages)

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본 연구에서는 침전과 수열처리에 의해 나노입방체와 나노막대구조를 갖는 Fe2O3 나노입자를 합성하였다. Fe2O3 나노입자 표면에 TiO2가 20 nm 두께로 코팅된 Fe2O3/TiO2 core-shell (CS) 복합재료를 합성하였다. Fe2O3/TiO2 CS를 화학적에칭과 열처리에 의해 Fe2O3/TiO2 CS에서 Fe2O3/TiO2 yolk-shell (YS) 형태의 복합재료를 제조하였다. FE-SEM, HR-TEM, XRD 분석을 통하여 Fe2O3와 Fe2O3/TiO2 CS 및 Fe2O3/TiO2 YS 안료의 물리적 특성을 측정하였다. 안료를 poly acrylate (PA) 수지에 혼합한 도료들의 일사반사율과 색상변화는 UV-Vis-NIR 분석으로 차열 온도는 실험실에서 제작한 차열 온도 측정기를 통해 측정하였다. Fe2O3/TiO2 YS 적색 안료를 사용한 PA 도료는 우수한 근적외선 반사율을 보였으며, Fe2O3 안료를 사용한 도료에 비해 차열 온도가 13 ℃ 감소하였다.

9실란 커플링제 프로필트리메톡시실란에 의해 표면 개질된 CaCO3 나노입자가 에멀젼과 기포 안정성에 미치는 영향에 관한 연구

저자 : 이예진 ( Yejin Lee ) , 박기호 ( Kiho Park ) , 임종주 ( Jongchoo Lim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 49-56 (8 pages)

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본 연구에서는 실란 커플링제 프로필트리메톡시실란(propyltrimethoxysilane, PTMS)을 사용하여 CaCO3 나노입자의 표면을 개질하였으며, 개질된 CaCO3 나노입자를 에멀젼 유화제 및 기포 안정화제로의 적용 가능성을 시험하고자 나노입자 표면의 소수성 변화가 기포와 에멀젼의 안정성에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다. PTMS에 의한 CaCO3 나노입자의 표면 개질은 FT-IR, TGA, DSC 분석을 통하여 확인하였으며, XRD 및 XPS 분석을 통하여 나노입자 표면의 원소 분석을 실행하였다. 또한 부상 시험과 접촉각 측정을 통하여 PTMS 농도가 CaCO3 나노입자의 표면 개질에 미치는 영향에 관하여 살펴보았다.

10Mn 담지 미세기공 제올라이트를 이용한 악취오염물질인 아세트알데히드의 분해반응

저자 : 이형원 ( Hyung Won Lee ) , 이희진 ( Heejin Lee ) , 박영권 ( Young-kwon Park )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 31권 1호 발행 연도 : 2020 페이지 : pp. 57-60 (4 pages)

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An acetaldehyde, a representative food waste odor, was decomposed using a hybrid system comprised of a non-thermal plasma and catalyst at an ambient temperature under high humidity. A five wt.% Mn was impregnated on two differently structured microporous zeolites, namely Beta and ZSM-5, with a different molar ratio of SiO2/Al2O3. Under high humidity conditions, the acetaldehyde degradation was higher in zeolites with the high ratio of SiO2/Al2O3. Among studied catalysts, a five wt.% Mn/Beta (SiO2/Al2O3 = 300) showed the highest acetaldehyde removal activity owing to its high hydrophobicity and reducibility. During long term stability test using the same catalyst for 110 hours, the acetaldehyde removal activity was relatively well-maintained.

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