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고현진(Hyun Jin Ko),고용식(Yong Sig Ko) 한국청정기술학회 2020 청정기술 Vol.26 No.4
정수슬러지를 이용하여 제올라이트(zeolite)를 수열합성하고, 제올라이트의 결정화에 대한 반응온도, 반응시간, Na₂O/SiO₂몰비의 영향을 살펴보았다. 제조한 제올라이트의 결정구조, 물성 및 열적 특성은 각각 X-선 회절분석, FTIR, BET 질소흡착 및 TGA로 분석하였다. 제올라이트의 흡착성능을 조사하기 위해 암모니아성 질소, 중금속이온 및 TOC 제거효율을 측정하였다. 정수슬러지의 주성분은 Al₂O₃와 SiO₂로서 각각 28.79%와 27.06%을 나타내었으며, 제올라이트 합성을 위한 실리카 및 알루미나 원료는 정수슬러지 이외에 어떠한 화학원료도 추가로 첨가하지 않고 합성을 진행하였다. 정수슬러지를 이용하여 제조한 제올라이트는 A형 제올라이트의 구조를 나타내었으며, 반응기질의 조성을 2.1Na₂O-Al₂O₃-1.6SiO₂-65H₂O으로 하고, 반응온도 9 0 ℃, 반응시간 5시간, Na₂O/SiO₂ 몰비가 1.3인 경우에 가장 높은 결정성을 나타내었다. 합성 제올라이트의 비표면적은 55 ㎡ g<SUP>-1</SUP>로서 상업용 제올라이트 A 보다 높게 나타났다. 합성 제올라이트의 암모니아성 질소(NH₄<SUP>+</SUP>) 제거율은 3시간 반응한 경우 68%를 나타내었으며, 제올라이트의 Pb<SUP>2+</SUP> 및 Cd<SUP>2+</SUP> 이온에 대한 흡착실험 결과 제거율은 각각 99.1% 및 99.3%를 나타내었다. 이는 제올라이트의 격자 내에 존재하는 Na<SUP>+</SUP> 이온과 Pb<SUP>2+</SUP> 및 Cd<SUP>2+</SUP> 이온 간의 원활한 이온교환이 이루어졌음을 나타낸다. 300 ppm 부식산 용액에 제올라이트의 첨가량을 변화시켜 3시간 동안 흡착실험을 수행한 결과 제올라이트 5 g을 첨가한 경우 TOC 제거율이 83%로서 가장 높게 나타났다. Zeolite was synthesized hydrothermally using the water-treatment sludge, and the effects of various synthesis parameters like reaction temperature, reaction time, and Na₂O/SiO₂ molar ratio on the crystallization of zeolite were investigated. Crystal structure, physical property, and thermal stability of zeolite crystals were characterized by X-ray powder diffraction, FTIR spectroscopy, BET nitrogen adsorption, and TGA measurements. The removal efficiencies of nitrogen in ammonia, heavy metal ions, and TOC were calculated to evaluate zeolite’s adsorption capacity. The primary chemical composition of water-treatment sludge was 28.79% Al₂O₃ and 27.06% SiO₂. The zeolites were synthesized by merely employing the water-treatment sludge as silica and alumina sources without additional chemicals. Zeolite crystals synthesized through the water-treatment sludge were confirmed as an A-type zeolite structure. Zeolite A had the highest crystallinity obtained from a gel with the molar composition 2.1Na₂O-Al₂O₃-1.6SiO₂-65H₂O after 5 h at a temperature of 90 ℃. The specific surface area of zeolite obtained was 55 ㎡ g<SUP>-1</SUP>, which was higher than commercial zeolite A. The removal efficiency of nitrogen in ammonia was 68% after 3 h of reaction time, while the removal efficiencies of Pb<SUP>2+</SUP> and Cd<SUP>2+</SUP> ions were 99.1% and 99.3%, respectively. These results indicate active ion exchange between Pb<SUP>2+</SUP> or Cd<SUP>2+</SUP> ion and Na+ ion in the zeolite framework. The adsorption experiments on the different zeolite addition conditions were performed for 3 h with 300 ppm humic acid. Based on the results, TOC’s highest efficiency was 83% when 5 g of zeolite was added.
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송태호,안철우,김창기,고현진,Song, Tae-Ho,Ahn, Cheol-Woo,Kim, Chang-Kee,Ko, Hyun-Jin 대한기계학회 2000 大韓機械學會論文集B Vol.24 No.3
Multiple layer of wire screen is widely used in many compact devices to filter particulates and to heat or cool fluids. However, data of flow resistance and heat transfer through such layers are rare to find and thus they are experimentally investigated in this study. Compressed air is made to flow through it to find the Ergun constants over a wide range of the Reynolds number. Also, unsteady heating of the wire screen is performed to find the equivalent heat transfer coefficient between the screen and the air by fitting the unsteady air temperature. The obtained coefficients are expressed in terms of the Reynolds number and the Prandtl number.
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