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CCD-RSM을 이용한 시벅턴 오일의 탈색공정 최적화 및 자외선 흡수능력 평가

Optimization for Decolorization and UV-Absorbility of Refined Sea Buckthorn Oil Using CCD-RSM

홍세흠 ( Seheum Hong ) , 정윈페이 ( Yunfei Zheng ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )
  • : 한국공업화학회
  • : 공업화학 32권1호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 02월
  • : 61-67(7pages)
공업화학

DOI


목차

1. 서 론
2. 실험방법
3. 결과 및 고찰
4. 결 론
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본 연구에서는 천연 오일인 시벅턴 오일의 천연 자외선 흡수제로의 사용 가능성을 알아보기 위하여 시벅턴 원유에 대한 흡착 탈색공정을 수행하고, 이를 CCD-RSM (central composite design model-response surface methodology)을 이용하여 최적화하였다. CCD-RSM의 반응치로는 탈색과정의 탈색효과, 탈색 후 정제유의 산가 및 290 nm에서의 자외선흡광도로 설정하였으며, 독립변수로는 탈색제의 첨가량, 탈색온도, 탈색시간으로 설정하였다. CCD-RSM에 의한 통계학적 최적화 결과와 수학적 최적화 결과를 비교한 결과 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적조건으로 탈색제의 첨가량(4.32 wt.%), 탈색온도(134.9 ℃) 및 탈색시간(19.8 min)으로 나타났다. 이 최적 조건하에서 예측된 반응치 중 탈색과정의 탈색효과는 94.78%, 탈색 후 정제유의 산가는 2.08 mg/g KOH, 그리고 290 nm에서의 자외선 흡광도는 2.91로 나타났으며, 오차율은 2% 이하로 낮게 나타났다. 따라서 CCD-RSM을 시벅턴 원유의 흡착 탈색공정에 적용할 경우 매우 높은 수준의 만족하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며 천연 식물성 오일인 시벅턴 오일을 천연 자외선 흡수제로서 사용 가능함을 확인하였다.
In this study, the adsorption decolorization process of sea buckthorn oil was carried out to verify the possibility of the sea buckthorn oil as a natural UV absorber. The optimization was carried out by using the central composite design model-response surface methodology (CCD-RSM). The response values of CCD-RSM were selected as the decolorization effect through the process, acid value after decolorization, and UV absorbance of the decolored oil at 290nm. The amount of adsorbent, temperature and time were selected as the process variables for the experiments. According to the results of CCD-RSM, the results of optimization were all consistent. The optimal conditions, which satisfy CCD-RSM statically and mathematically, were 4.32 wt.%, 134.90 ℃, and 19.8 min for the amount of adsorbent, temperature and time, respectively. The estimated response values expected under these optimal conditions values were 94.78%, 2.08 mg/g KOH, and 2.91 for the decolorization effect, acid value and UV absorbance at 290 nm, respectively. Also the average error from actual experiment for verifying the conclusions was smaller than 2%. Therefore, it was confirmed that the application of CCD-RSM to the adsorption decolorization process of sea buckthorn oil showed a very high level of acceptable results and that the sea buckthorn oil has high possibility to be used as a natural UV absorber.

UCI(KEPA)

I410-ECN-0102-2022-500-000393338

간행물정보

  • : 공학분야  > 화학공학
  • : KCI등재
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  • : 1225-0112
  • : 2288-4505
  • : 학술지
  • : 연속간행물
  • : 1990-2022
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33권6호(2022년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1역삼투압 분리막 연구에서의 분자 전산모사 응용

저자 : 이태경 ( Tae Kyung Lee ) , 남상용 ( Sang Yong Nam )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 551-556 (6 pages)

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분리막을 활용한 수처리 공정을 통해 얻어진 담수된 물은 전 세계적인 물 부족 문제를 해결해 줄 수 있는 유망한 기술로 많은 주목을 받고 있다. 오늘날 담수화에 가장 널리 활용되고 있는 역삼투압 분리막 기반 공정은 지구상에 풍부한 바닷물을 담수화하는 기술이기 때문에 산업적으로도 그 잠재성이 매우 풍부하다. 이러한 담수 공정 성능을 향상시키기 위해서는 분리막의 역삼투압 메커니즘을 원자/분자 수준에서 이해할 필요가 있다. 본 총설에서는 오늘날 소재 연구에 있어 중요한 역할을 담당하고 있는 분자 전산모사에 대한 소개와 함께 역삼투압 분리막 연구 개발에 있어 원자/분자 수준에서의 전산모사 역할을 소개하고자 한다.


The desalinated water obtained by the water treatment process based on the membrane is attracting a lot of attention as a promising technology that can solve the global water shortage problem. Reverse osmosis membrane-based desalination, one of the most widely used desalination processes, is a technology that desalinates abundant seawater on Earth, thus having great potential in the desalination industry. To improve the performance of the desalination process, it is necessary to understand the reverse osmosis mechanism of the membrane at the atomic/molecular level. In this review, we introduce molecular simulation, which plays an important role in material research today, and the roles of computational simulation at the atomic/molecular level in the development of reverse osmosis membranes.

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2Study on the Effect of Cimicifuga heracleifolia Ethanol Extract on Hyaluronic Acid Synthesis

저자 : Hyun-kyu Son , Hun-yong Ha

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 557-562 (6 pages)

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Hyaluronic acid (HA) is a mucopolysaccharide, occurring naturally in living organisms. It is one of the most hydrophilic molecules, so it has been known as being related to skin hydration and skin aging. The purpose of this study was to examine the effects of Cimicifuga heracleifolia ethanol extract on the hyaluronic acid synthesis and the inhibition of hyaluronidase activity. To determine cytotoxicity, hyaluronic acid synthase 2 (HAS2) gene expression, HA production and, hyaluronidase inhibitory effects, 3-(4,5-dimethylthiazol-2-ly)-2,5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay, real time - polymerase chain reaction (RT-PCR), hyaluronic acid enzyme linked immunosorbent assay (HA-ELISA), and hyaluronidase assay were used, respectively. When the Cimicifuga heracleifolia extract was treated in the HaCaT cells up to 500 μg/mL concentration, cytotoxicity was confirmed by the Cimicifuga heracleifolia extract at concentrations above 200 μg/mL. Therefore, the optimum concentration of all experiments used in this study was determined to be 200 μg/mL. HAS2 gene expression increased by Cimicifuga heracleifolia extract in a concentration-dependent manner at all treatment concentrations. The production rate of HA was tended to decrease at the highest concentration of 200 μg/mL. The hyaluronidase activity inhibition effect of Cimicifuga heracleifolia extract was very high compared to the control group. Based on these results, Cimicifuga heracleifolia extract was expected to have a moisturizing effect on human skin and special attention should be paid to the determination of the concentration of Cimicifuga heracleifolia when developing cosmetic materials using it.

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3Water Quality Assessment and Turbidity Prediction Using Multivariate Statistical Techniques: A Case Study of the Cheurfa Dam in Northwestern Algeria

저자 : Amina Addouche , Ali Righi , Mehdi Mohamed Hamri , Zohra Bengharez , Zahia Zizi

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 563-573 (11 pages)

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This work aimed to develop a new equation for turbidity (Turb) simulation and prediction using statistical methods based on principal component analysis (PCA) and multiple linear regression (MLR). For this purpose, water samples were collected monthly over a five year period from Cheurfa dam, an important reservoir in Northwestern Algeria, and analyzed for 12 parameters, including temperature (T°), pH, electrical conductivity (EC), turbidity (Turb), dissolved oxygen (DO), ammonium (NH4 +), nitrate (NO3 -), nitrite (NO2 -), phosphate (PO4 3-), total suspended solids (TSS), biochemical oxygen demand (BOD5) and chemical oxygen demand (COD). The results revealed a strong mineralization of the water and low dissolved oxygen (DO) content during the summer period. High levels of TSS and Turb were recorded during rainy periods. In addition, water was charged with phosphate (PO4 3-) in the whole period of study. The PCA results revealed ten factors, three of which were significant (eigenvalues >1) and explained 75.5% of the total variance. The F1 and F2 factors explained 36.5% and 26.7% of the total variance, respectively and indicated anthropogenic pollution of domestic agricultural and industrial origin. The MLR turbidity simulation model exhibited a high coefficient of determination (R2 = 92.20%), indicating that 92.20% of the data variability can be explained by the model. TSS, DO, EC, NO3 -, NO2 -, and COD were the most significant contributing parameters (p values << 0.05) in turbidity prediction. The present study can help with decision-making on the management and monitoring of the water quality of the dam, which is the primary source of drinking water in this region.

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4Dendrite 형상 구리 입자의 무전해 은 도금에 의한 열적 안정성 향상에 관한 연구

저자 : 황인성 ( In-seong Hwang ) , 남광현 ( Kwang Hyun Nam ) , 정대원 ( Dae-won Chung )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 574-580 (7 pages)

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Dendrite 형태의 구리 입자 표면을 은으로 무전해 도금을 하는 과정에서, 치환도금(displacement plating)과 화학 환원도금(reducing electroless plating)을 병용하여 다양한 silver-coated copper (Ag@Cu) 입자들을 제조하였다. Ag@Cu 입자들의 물리화학적 특성은 SEM-EDS, TGA, XPS, XRD 및 BET 등으로 분석하였으며, 환원반응에 의하여 코팅되는 은은 구리 입자 표면에 나노 입자 형태로 형성되는 것을 확인할 수 있었다. Ag@Cu 입자들을 에폭시 수지와 복합화하여 도전성 필름을 제조하고 그의 열적 안정성을 평가하였다. 치환 반응과 환원 반응의 차이가 Ag@Cu 필름의 초기 저항 및 열적 안정성에 미치는 영향에 관하여 연구하였다.


While in the process of electroless plating of dendrite-shape copper with silver, various silver-coated copper (Ag@Cu) particles were prepared by using both displacement plating and reducing electroless plating. The physicochemical properties of Ag@Cu particles were analyzed by scanning electron microscope- energy-dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS), thermogravimetric analysis (TGA), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD) and Brunauer-Emmett-Teller analysis (BET), and it was confirmed that the silver coated by the reducing electroless plating was formed as nano-particles on the copper surface. Ag@Cu particles were compounded with an epoxy resin to prepare a conductive film, and its thermal stability was evaluated. We investigated the effect of the difference between the displacement plating and reducing electroless plating on the initial resistance and thermal stability of conductive films.

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5셰이빙 스크랩으로부터 콜라겐 펩타이드계 공중합체 합성과 특성

저자 : 박민석 ( Min Seok Park ) , 신수범 ( Soo Beom Shin ) , 김호수 ( Ho Soo Kim ) , 김민수 ( Min Soo Kim ) , 김하선 ( Ha Sun Kim ) , 장재혁 ( Jae Hyeok Jang ) , 이진규 ( Jin Kye Lee ) , 이동국 ( Dong Kuk Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 581-587 (7 pages)

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피혁 산업은 매년 여러 유형의 유해한 피혁 폐기물을 발생시킨다. 그중에서, 셰이빙 스크랩은 크롬이 함유되어 있어 재활용하기 어렵다. 최근에 셰이빙 스크랩을 이용한 흡착제, 충전제 및 가금류 사료와 같은 다양한 부가가치 제품 생산에 활용될 수 있는 많은 연구 결과들이 발표되었다. 본 연구에서는 셰이빙 스크랩으로부터 콜라겐 펩타이드를 추출하고, 이들의 물성을 개선하여 새로운 소재로 사용될 수 있는 방법을 연구하였다. 먼저, 수산화나트륨을 이용하여 셰이빙 스크랩에 포함된 크롬을 제거하였다. 그리고 가수분해물을 제조하여 농축 및 저온 결정화를 통해 정제하였다. 정제된 콜라겐 펩타이드 농축물을 스프레이 드라이어를 이용하여 분말로 제조하였다. 추출 및 정제된 콜라겐 펩타이드와 methacrylic anhyride (MAA)를 반응시켜 이중결합을 도입하였으며, 1H 핵자기공명분광법으로 확인하였다. 다음으로, 개질화 콜라겐 펩타이드에 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA)와 레독스 중합하여 공중합체를 만들었으며, 적외선 분광분석으로 그라프트 여부를 정성적으로 확인하였다. 결론적으로, 본 연구를 통하여 피혁 폐기물인 셰이빙 스크랩으로부터 콜라겐 펩타이드를 추출한 후 일정한 처리를 통하여 새로운 친환경 재료로 전환할 수 있음을 확인하였다.


The leather industry generates a large amount of hazardous leather waste of various types every year. Among them, shaving scrap is difficult to recycle because it contains chromium ions. Many studies in recent years have shown that shaving scraps can be processed into various types of valuable products, such as adsorbent, filler, and poultry feed. In this study, collagen peptides were extracted from shaving scraps and structurally modified to be developed as new materials with improved physicochemical properties. First, the chromium ions contained in the shaving scraps were removed using a sodium hydroxide solution, and purified through concentration and low-temperature crystallization. The purified collagen peptide was used to prepare the powder using a spray dryer. The extracted collagen peptides were structurally modified by introducing double bonds by reacting with methacrylic anhydride (MAA), and the product was confirmed by 1H NMR spectroscopy. Next, a copolymer was prepared by redox polymerization of the modified collagen peptide (MCP) and 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA). The structure of the copolymer was qualitatively confirmed by FT-IR. In conclusion, this study confirmed that collagen peptides can be extracted from shaving scrap and converted into new eco-friendly materials through certain treatments.

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6MgO입자 표면에 도핑된 P2O5가 가수분해, 발수성, 그리고 절연거동에 미치는 영향

저자 : 최진삼 ( Jin Sam Choi )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 588-593 (6 pages)

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MgO 입자 표면에 첨가된 P2O5의 가수분해, 발수성, 그리고 절연 거동에 미치는 영향을 조사하였다. MgO 표면에 첨가된 P2O5는 가수분해반응 억제와 발수성을 동시에 나타내기 때문에 독특한 절연거동을 나타내었다. 따라서 절연거동은 MgO의 표면수화반응에 의한 Mg(OH)2와 OH-전하 전달비와 친수성에 반비례하였다. 시효에 따른 MgO의 절연성은 표면수화반응, 첨가된 도펀트 종의 밴드갭, 그리고 도펀트의 친수성과 소수성에 강한 영향성과 의존성을 나타내었다. 마지막으로 친수성인 MgO의 표면수화반응을 억제하는 전기절연성을 발현하여 열전달매체 응용분야에서 큰 잠재력을 제공하는 것으로 나타났다.


The effects of P2O5-doped on the surface of MgO particles on hydrolysis, water repellency, and insulation behavior were investigated. P2O5-doped MgO has exhibited a unique electrical property, which is significant insulation behavior due to both the suppression of the hydrolysis reaction by P2O5 and water repellency. Therefore, the insulation behavior was inversely proportional to the hydrophilicity and the Mg(OH)2 and OH-charge transfer ratio by the surface hydration reaction of MgO. The insulation of MgO according to aging was strongly influenced by the surface hydration reaction, the band gap of the added dopant species, and the hydrophilicity and hydrophobicity of the dopant. Finally, it was to show electrical insulation by inhibiting the surface hydration reaction of the hydrophilic MgO, which has a great potential for use in heat transfer medium applications.

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7NH3-SCO 반응에서 Vanadium 담지함량이 Pt/V/TiO2 촉매에 미치는 영향

저자 : 김민수 ( Min Su Kim ) , 김기왕 ( Ki Wang Kim ) , 홍성창 ( Sung Chang Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 594-599 (6 pages)

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본 연구에서는 Pt/V/TiO2 촉매 제조 시, V 담지 함량에 따른 NH3-SCO (selective catalytic oxidation) 반응 활성을 비교하였다. NH3 전환율 및 N2 선택성을 모두 고려하였을 때, V이 2 wt% 담지된 촉매에서 가장 우수한 성능을 나타내었다. 이에 따라 물리/화학적 특성과 반응활성과의 상관관계를 확인하였을 때, 격자산소종의 증가 및 (V3+ + V4+) 비율의 증가가 활성인자임을 확인하였다. 또한 가장 우수한 촉매를 이용하여 SO2 내구성 실험을 진행하였을 때, 고농도의 SO2가 주입되더라도 영향이 미미함을 확인하였다.


In the study, NH3-SCO (selective catalytic oxidation) reaction activity accodrding to vanadium loading amount were compared when preparing Pt/V/TiO2. Considering both NH3 conversion rate and N2 selectivity, V 2 wt% loading of the catalyst showed the best activity. When the correlation between physical/chemical characteristics and reaction activity was confirmed, it was confirmed that the increase in lattice oxygen and (V3+ + V4+) ratios were active factor. In addition, when the SO2 durability experiment was conducted using the best catalyst, it was confirmed that the influence was insignificant even if the high concentration of SO2 was injected.

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8그래핀 기반 광촉매 담지 세라믹필터에서 질소산화물(NOx)의 제거

저자 : 김용석 ( Yong-seok Kim ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 600-605 (6 pages)

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V2O5-WO3-TiO2 촉매를 담지하여 그래핀(graphene) 기반 세라믹필터를 제조하였으며, 이를 활용하여 질소산화물(NOx)의 제거실험을 수행하였다. 산화그래핀(graphene oxide, GO)은 흑연(graphite)을 이용하여 Hummer`s method에 의해 제조하였고 환원제로 히드라진(N2H4)을 통해 환원 산화그래핀(reduced graphene oxide, rGO)을 제조하였다. 제조된 그래핀을 세라믹필터 표면에 유-무기 하이브리드 원리를 이용하여 코팅하였으며, 여기에 광촉매물질을 담지하였다. 광촉매물질은 바나듐(V), 텅스텐(W), 티타늄(Ti)를 사용하여 sol-gel법에 의해 코팅 후 350 °C 소성 공정을 통하여 광촉매담지 세라믹필터를 제조하였다. UV광을 제조된 필터에 조사하여 NOx의 제거 실험을 수행하였으며, NOx의 제거 효율은 기존의 세라믹필터보다 GO 및 rGO가 코팅된 경우가 우수하였다. 이는 코팅된 그래핀에 의한 흡착성의 향상 때문으로 판단되며, 그래핀의 농도가 증가함에 따라 보다 높은 NOx의 제거효율을 확인하였다.


In this study, nitrogen oxide (NOx) removal experiments were performed using a graphene based ceramic filter coated with a V2O5-WO3-TiO2 catalyst. Graphene oxide (GO) was prepared by Hummer's method using graphite, and the reduced graphene oxide was produced by reducing with hydrazine (N2H4). Vanadium (V), Tungsten (W), and Titanium (Ti) were coated by the sol-gel method, and then a metal oxide-supported filter was prepared through a calcination process at 350 °C. A NOx removal efficiency test was performed for the catalytic ceramic filters with UV light in a humid condition. When graphene oxide (GO) and reduced graphene oxide (rGO) were present on the filter, the NOx removal efficiency was superior to that of the conventional ceramic filter. Most likely, this is due to an improvement in the adsorption properties of NOx molecules on graphene coated surfaces. As the concentration of graphene increased, higher NOx removal efficiency was confirmed.

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9마이크로 버블 부상 공정에 의한 염료폐수의 색도 제거

저자 : 김명주 ( Myeng-joo Kim ) , 한신호 ( Sien-ho Han )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 606-612 (7 pages)

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수용액에서 수용성 염료를 소수성 염료로 전환시킨 후 마이크로 버블을 이용한 침전 및 부상응집에 의한 염료를 제거하는 연구를 수행하였다. 양이온성 염료에 음이온 collector를 반응시키며, 또한 음이온성 염료에 양이온 collector를 첨가하여 소수성으로 변환시켰다. 소수성으로 전환된 염료 용액을 회분식 반응기에 저장하여 마이크로 버블을 분사시켜 색을 제거하였다. 염료 용액을 제조하기 위해 Basic Yellow 1 및 Direct Orange 10을 사용하였으며, sodium dodecyl sulfate, oleic acid sodium salt 및 amine류와 같은 음이온 및 양이온 collector를 사용하면 색 제거에 효과적이었으며, 모든 색은 8분 이내에 제거되었다. 색 제거는 collector의 첨가량과 수용액 pH의 영향을 받으며, 염료농도에 비해 극히 소량의 계면활성제를 첨가하였을 경우에는 pH에 의존하였으나, 염료농도와 비슷한 collector 양을 첨가하였을 경우에는 pH에 의존하지 않았음을 알 수 있었다. 그 이유는 collector와 염료가 1:1M로 반응하여 소수성이 완전히 부여되어야 제거됨을 알 수 있었다.


The purpose of this study is to convert hydrophobic dyestuff to hydrophilic dyestuff by reacting cationic collector with anionic dyestuff and reaction anionic collector with cationic dyestuff. The removal of colors from aqueous solutions and/or dispersions has been studied by dispersed-air flotation in a batch column. In this studies used generated micro bubble by ceramic gas diffuser having micro pore size for air flotation process. In this study, a ceramic gas diffuser with micro pore size was used to generate micro bubbles for the air flotation process. Two colours were used for the experiments: Basic Yellow 1 (cationic dyestuff) and Direct Orange 10 (anionic dyestuff). All two were effectively removed by flotation within 8 mins. Sodium dodecyl sulfate, sodium oleate (an anionic collector), and amines (a cationic collector) were found to be effective as collectors in the removal of color, which was found to be related to the pH of the solution and the amount of collector added to it, with high collector dosages causing the process to become pH-independent.

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10Roll-to-roll 공정으로 제조한 나노섬유가 코팅된 대면적 PTFE 필터 특성

저자 : 안승환 ( Seunghwan Ahn ) , 이우진 ( Woo Jin Lee ) , 김연상 ( Yeonsang Kim ) , 심의진 ( Euijin Shim ) , 엄현진 ( Hyeonjin Eom )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 33권 6호 발행 연도 : 2022 페이지 : pp. 613-617 (5 pages)

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미세먼지 다량배출사업장의 미세먼지를 제거하는 백하우스의 백필터 여과체를 제작하기 위한 대면적 PTFE 나노섬유 제조 장치를 설계하여 제작하였다. 상용 PTFE 폼 필터의 미세먼지 여과효율을 높이기 위해 전기방사 공정과 열처리 공정을 이용하여 PTFE 나노섬유를 코팅하였다. PTFE 나노섬유를 대면적의 PTFE 폼 필터 표면에 연속적으로 코팅하기 위하여 roll-to-roll 공정용 장비와 제조 공정을 제안하였다. PTFE 나노섬유를 연속적으로 제작하기 위해 전기방사부와 열처리부를 roll-to-roll 공정에 맞게 장비를 최적화하여 설계하고 제작하였다. 본 장비를 이용하여 대면적 필터 여과체를 제조하고, 제조된 여과체의 표면 형태, 조성, 필터 특성을 확인하였다. 롤 형태의 대면적 여과체 전반에 걸쳐 PTFE 나노섬유가 균일하게 코팅되었고, 본 여과체는 280 °C에서도 280 °C에서도 PM2.5 기준 91.79%의 높은 집진효율과 1 m/min 기준 62 Pa의 우수한 압력 손실 특성을 보였다.


The equipment for fabricating the large-area PTFE nanofiber coated-PTFE foam filter for use as filtration parts of the baghouse that removes particulate matter (PM) in industrial sites was designed and manufactured in this study. The PTFE nanofiber was coated on a commercial PTFE foam filter to increase its PM collection efficiency. The equipment and fabrication processes using a roll-to-roll system were proposed to continuously coat PTFE nanofibers on the surface of the PTFE foam filter. The electrospinning and annealing parts were designed and made by optimizing the equipment for the roll-to-roll system. The surface morphology, composition, and filtration characteristics of the large-area filter fabricated by this equipment were confirmed. PTFE nanofibers were uniformly coated on the large-area filter, and the PTFE nanofiber coated-PTFE foam filter showed PM2.5 collection efficiency of 91.79% and an appropriate pressure drop of 62 Pa with a face velocity of 1 m/min at 280 °C.

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1알츠하이머병의 영상 진단을 위한 형광 프로브의 개발

저자 : 민창호 ( Changho Min ) , 하헌수 ( Heonsu Ha ) , 전종호 ( Jongho Jeon )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 1-9 (9 pages)

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알츠하이머병은 신경퇴행질환으로 뇌조직에서 발생하는 아밀로이드 베타(amyloid-β, Aβ) 펩타이드의 축적과 응집, 타우 단백질의 초인산화, 고농도의 특정 금속이온 축적에 의해 발병하는 것으로 알려져 있다. 현재까지 효과적인 치료제가 개발되지 못하였기 때문에, 알츠하이머병을 초기에 정확하게 진단하는 기술은 매우 중요하다. 알츠하이머병의 진단을 위해 개발된 다양한 기법 중 형광 프로브를 이용한 알츠하이머병의 바이오마커 영상화는 많은 연구자들의 관심을 받고 있다. 본 리뷰 논문에서는 최근 개발된 알츠하이머병 진단용 형광 프로브의 구조와, 체내 뇌 영상화에의 적용을 소개하고자 한다. 본 논문은 향후 새로운 프로브를 개발하고자 하는 연구자들에게 많은 도움이 될 것으로 기대된다.

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2형광 단백질 mCherry-I202T의 pH 감응성 분석

저자 : 이상민 ( Sangmin Lee ) , 정민섭 ( Minsub Chung )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 10-14 (5 pages)

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DsRed에서 유래한 적색 형광 단백질들 중 하나인 mCherry는 GFP와 유사한 3차 구조를 가진 잘 알려진 적색 형광 단백질 중 하나이며, 수소결합 네트워크를 형성하고 있지 않아서 pH 변화에 민감하지 않다. 반면 mCherry의 발색단 근처에서 돌연변이를 야기 시켜 만든 mCherry-I202T는 mCherry 단백질의 202번째 아미노산인 이소루신(Ile)을 트레오닌(Thr)으로 치환함으로써 모체와는 다르게 추가적인 수소결합을 형성하여, 주위 pH에 더욱 민감하게 반응할 뿐 아니라 적색 편이된 형광을 보였다. 수소결합이 확장된 I202T의 pH 민감성을 검증하기 위해 산성과 염기성 pH 범위에서 I202T의 UV-vis 흡광 스펙트럼 변화와 가역성을 확인하고, 그를 pH sensor에 적용 가능한지 그 가능성을 검증하고자 하였다.

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3타이로신이 풍부한 펩타이드를 사용한 금 나노입자의 손쉬운 합성과 4-니트로페놀의 촉매 환원 응용

저자 : 허윤미 ( Yun-mi Hur ) , 민경익 ( Kyoung-ik Min )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 15-19 (5 pages)

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본 연구에서는 타이로신이 풍부한 펩타이드, Tyr-Tyr-Gly-Tyr-Tyr (YYGYY)를 환원제 및 안정화제로 사용하여 구형의 금 나노 입자의 간단한 합성 방법을 연구하였다. 펩타이드로 둘러싸인 구형의 다결정 금 나노 입자는 UV 조사 하에서 펩타이드 및 금속 전구체의 농도를 조절하여 3~15 nm 크기로 합성되었다. 합성된 금 나노 입자의 특성을 확인하기 위하여 투과 전자 현미경(TEM), 자외선-가시광선 분광광도계(UV-Vis spectroscopy), 주사 투과 전자 현미경 및 에너지 분산 X선 분광법(STEM-EDS), 푸리에 변환 적외선 분광법(FT-IR), X선 회절 분석법(XRD)을 사용하여 분석하였다. 또한, 합성된 금 나노입자는 4-니트로페놀의 환원 반응을 통해 7.3 × 10-3 s-1의 반응속도 상수를 갖는 촉매 활성을 확인하였다.

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4DTO 반응에 미치는 SAPO-34 촉매의 식각 처리 효과

저자 : 송강 ( Kang Song ) , 윤영찬 ( Young-chan Yoon ) , 박주식 ( Chu-sik Park ) , 김영호 ( Young-ho Kim )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 20-27 (8 pages)

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DTO (dimethyl ether to olefins) 반응에서 촉매의 수명 향상을 목적으로 SAPO-34 촉매의 식각 처리 효과를 연구했다. NH3 수용액은 HCl과 같은 강산 또는 NaOH와 같은 강알칼리 수용액과 비교하여 식각의 진행 정도를 제어할 수 있는 적절한 처리제였다. 따라서 NH3 수용액의 처리 농도와 시간을 변수로 하여 SAPO-34 촉매의 특성과 수명에 미치는 영향을 관찰하였다. NH3 수용액의 처리 농도 또는 시간이 증가함에 따라 SAPO-34 촉매 결정 면의 중심에서부터 침식이 진행되었으며, 점차적으로 산 점 농도와 산 세기가 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 적절한 처리 조건에서 SAPO-34 촉매의 외부 표면적과 메조 세공 부피는 증가하는 것으로 나타났다. 처리 농도와 시간이 각각 0.05 M와 3 h일 때, 처리된 SAPO-34 촉매의 수명이 가장 우수했으며 처리 전 촉매와 비교하여 약 36% (DME 전환율 > 90% 기준)까지 크게 향상되었다. NH3 수용액을 이용한 온화한 처리과정에서 SAPO-34 촉매의 식각 진행에 대한 모형을 제안하였다.

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5SiO2/Ag 코어-쉘 나노입자의 합성 및 전도성 페이스트 적용

저자 : 심상보 ( Sang-bo Sim ) , 한종대 ( Jong-dae Han )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 28-34 (7 pages)

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SiO2/Ag 코어-쉘 나노입자를 수정된 Stöber 공정법과 물/dodecylbenzenesulfonic acid (DDBA)/cyclohexane의 역 미셀에서 acetoxime을 환원제로 사용하는 역 미셀 방법을 상호 조합하여 합성하였다. SiO2/Ag 코어-쉘은 UV-visible spectroscopy, XRD, SEM 및 TEM을 사용하여 구조, 형태 및 크기를 조사하였다. SiO2/Ag 코어-쉘의 나노입자 크기는 [물]/[DDBA]의 몰비(WR)의 값을 조절하여 제어할 수 있었다. SiO2/Ag 코어-쉘의 크기와 다분산성은 WR 값이 증가함에 따라 증가하였다. 비정질 SiO2 나노입자 위에 생성된 Ag 나노입자는 430 nm에서 강한 표면 플라즈몬 공명 (SPR) 피크를 나타내었다. SPR 피크는 나노입자 크기의 증가에 따라 장파장으로의 적색 이동을 나타내었다. 합성된 SiO2/Ag 코어-쉘을 분산시켜 70 wt% 조성의 전도성 페이스트를 제조하고, 스크린 인쇄법으로 PET 필름에 코팅하여 전도성을 조사하였다. SiO2/Ag 코어-쉘 페이스트로 코팅된 필름은 상용 Ag 페이스트에 비하여 높은 460~750 μΩ/sq 영역의 표면저항을 나타내었다.

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6Sb 첨가에 따른 VWTi 촉매의 암모니아 선택적 촉매 환원(SCR)을 통한 질소산화물 저감

저자 : 김수빈 ( Su Bin Kim ) , 최경륜 ( Gyeong Ryun Choi ) , 신중훈 ( Jung Hun Shin ) , 홍성창 ( Sung Chang Hong )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 35-41 (7 pages)

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NH3-SCR에서 상용촉매로 사용되고 있는 VWTi (VOx/WO3-TiO2)는 300~400 ℃에서 우수한 탈질성능을 나타내지만 300 ℃ 이하 저온에서는 효율이 저하되는 문제가 있다. 저온 탈질효율을 높이기 위하여 promoter를 첨가한 촉매 연구는 꾸준히 진행되고 있으나 촉매의 저온 탈질효율 증진원인과 촉매특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 VWTi에 Sb(antimony)를 첨가함으로써 300 ℃ 이하의 NH3-SCR 반응에서 탈질 성능이 10% 이상 증진되는 것을 확인하였고, 이 때 외부확산/내부확산에 의한 영향을 배제하고자 공간속도와 촉매입자 크기를 제어하였다. 또한 Sb의 첨가 유·무에 따른 촉매특성을 BET, TEM/EDS, O2-TPD, H2-TPR, DRIFTs 분석을 수행하여 고찰하였다. Sb의 첨가는 촉매의 표면 흡착 산소 종을 증가시켰으며, 이에 따라 저온에서 촉매의 산화·환원(redox) 특성이 증진되어 우수한 탈질성능을 나타내는 것으로 판단되었다.

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7열분해 연료유 및 PET 기반 활성탄을 이용한 NO 가스 센서의 감도 향상 연구

저자 : 곽철환 ( Cheol Hwan Kwak ) , 서상완 ( Sang Wan Seo ) , 김민일 ( Min Il Kim ) , 임지선 ( Ji Sun Im ) , 강석창 ( Seok Chang Kang )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 42-48 (7 pages)

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본 연구에서는 열분해 연료유를 이용하여 석유계 피치 기반 활성탄을 제조하였고, 이를 활용하여 일산화질소 가스검출 센서를 개발하였다. 피치의 분자량 증가를 위해 피치 합성 시 중합 반응을 촉진시키는 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 첨가하였다. 피치의 분자량 증가는 피치 기반 활성탄의 비표면적 및 미세기공 부피 증가에 기여하였고, 이는 활성탄 기반 센서의 일산화질소 가스 검출 특성 향상시켰다. 또한 테레프탈레이트 첨가 피치를 사용할 때 활성탄의 표면 산소 관능기 및 전도성 변화를 확인하고 테레프탈레이트 첨가가 활성탄의 물성 및 일산화질소 가스 검출 특성에 미치는 영향을 분석하였다.

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8원격 플라즈마 중합된 메틸메타크릴레이트 필름의 분광학적 분석

저자 : 서문규 ( Kyu Seomoon )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 49-54 (6 pages)

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메틸 메타크릴레이트 분자를 전구체로 사용하여 원격 플라즈마 방식으로 중합체를 합성하는 반응에서 플라즈마 출력, 반응 압력 및 직접-간접 플라즈마 방식이 필름의 성장속도 및 화학결합 구조에 미치는 영향을 조사하였으며, FT-IR, XPS 등 분광학적 분석과 Langmüir 탐침을 사용한 플라즈마 특성 진단 결과와 함께 고찰하였다. 플라즈마 출력과 반응압력이 증가하면 성장속도가 증가하지만 특정 영역을 넘어서면 식각 효과와 잦은 충돌로 인해 활성화 효율이 낮아져 다시 감소하였다. 중합 필름의 FT-IR과 XPS 분석 결과, 필름 내 탄소/산소 조성비는 플라즈마 출력이 커질수록 증가하였으며, 탄화수소성 C-C 탄소 조성비는 증가하는 반면 에스터성 COO 탄소 조성비는 감소하였다. 직접 플라즈마법이 간접 플라즈마법에 비해 필름의 성장속도는 2~5배 빠르지만, 전구체의 분자 구조를 유지하기 위해서는 간접 플라즈마법이 유리함을 확인하였다.

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9플라즈마 및 직접 기상 불소화에 따른 활성탄소섬유의 초산가스 흡착 특성

저자 : 이란은 ( Raneun Lee ) , 임채훈 ( Chaehun Lim ) , 김민지 ( Min-ji Kim ) , 이영석 ( Young-seak Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 55-60 (6 pages)

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실내 환경 오염물질인 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds)인 초산에 대한 핏치계 활성탄소섬유의 흡착 성능을 향상시키기 위해 불소화를 진행하였다. 불소화에는 플라즈마 불소화와 직접 기상 불소화법을 사용하였으며, 두 가지 방식으로 불소화한 활성탄소섬유의 초산가스 흡착 성능을 고찰하였다. 불소가 도입된 활성탄소섬유의 표면 특성을 알아보기 위하여 X선 광전자 분광법(XPS)을 분석하였고 그 기공특성은 77K 질소 흡착법을 통하여 분석하였다. 초산가스의 흡착 성능은 가스 크로마토그래피를 통하여 측정하였으며, 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유의 파과시간이 790 min으로 650 min인 미처리 활성탄소섬유에 비해 파과시간이 지연되었음을 확인할 수 있으나, 직접 기상 불소화 표면처리한 활성탄소섬유의 파과시간은 390 min으로 오히려 흡착성능이 저해되었다. 이는 플라즈마 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적의 변화 없이, 표면에 도입된 불소 관능기가 초산가스(CH3COOH)와 정전기적 인력으로 흡착성능이 증가하였다. 반면, 직접 기상 불소화 된 활성탄소섬유는 그 비표면적이 55%까지 크게 감소하여 초산가스에 대한 물리적 흡착 효과가 현저히 감소하였다.

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10CCD-RSM을 이용한 시벅턴 오일의 탈색공정 최적화 및 자외선 흡수능력 평가

저자 : 홍세흠 ( Seheum Hong ) , 정윈페이 ( Yunfei Zheng ) , 이승범 ( Seung Bum Lee )

발행기관 : 한국공업화학회 간행물 : 공업화학 32권 1호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 61-67 (7 pages)

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본 연구에서는 천연 오일인 시벅턴 오일의 천연 자외선 흡수제로의 사용 가능성을 알아보기 위하여 시벅턴 원유에 대한 흡착 탈색공정을 수행하고, 이를 CCD-RSM (central composite design model-response surface methodology)을 이용하여 최적화하였다. CCD-RSM의 반응치로는 탈색과정의 탈색효과, 탈색 후 정제유의 산가 및 290 nm에서의 자외선흡광도로 설정하였으며, 독립변수로는 탈색제의 첨가량, 탈색온도, 탈색시간으로 설정하였다. CCD-RSM에 의한 통계학적 최적화 결과와 수학적 최적화 결과를 비교한 결과 3가지 반응치를 동시에 만족하는 최적조건으로 탈색제의 첨가량(4.32 wt.%), 탈색온도(134.9 ℃) 및 탈색시간(19.8 min)으로 나타났다. 이 최적 조건하에서 예측된 반응치 중 탈색과정의 탈색효과는 94.78%, 탈색 후 정제유의 산가는 2.08 mg/g KOH, 그리고 290 nm에서의 자외선 흡광도는 2.91로 나타났으며, 오차율은 2% 이하로 낮게 나타났다. 따라서 CCD-RSM을 시벅턴 원유의 흡착 탈색공정에 적용할 경우 매우 높은 수준의 만족하는 결과를 얻을 수 있음을 확인하였으며 천연 식물성 오일인 시벅턴 오일을 천연 자외선 흡수제로서 사용 가능함을 확인하였다.

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