초기 pH 가 제올라이트성 ETS - 계열의 결정화반응에 미치는 영향

김화중,김윤상 ( Wha Jung Kim,Youn Sang Kim ) 한국공업화학회 1998 공업화학 Vol.9 No.1

새로운 미세공구조를 갖는 제올라이트성 물질인 ETS-4와 ETS-10의 합성에 pH가 미치는 영향을 조사한 결과, pH가 10.4인 경우 세공의 크기가 약 8Å인 ETS-10가 합성되는 반면 pH가 증가하면서 두 종류가 동시에 합성되는 것을 알 수 있었다. 그러나 pH가 11.5인 경우에는 순수한 ETS-4만이 합성되는 것을 알 수 있었다. Morphology를 보면 ETS-10의 경우 정점이 잘린 두 개의 피라미드를 겹쳐놓은 형상에서 pH가 증가함에 따라 순수한 ETS-4의 경우 판상형의 결정체들이 형성되는 것을 알 수 있었다. The effects of initial pH on the synthesis of new microporous zeolitic materials, ETS-4 and ETS-10 were investigated with the initial pH from 10.4 to 11.5. The results showed that initial pH significantly affects the type of ETS-series materials to be crystallized ; that is, pure ETS-10 at 10.4 of pH, mixture of ETS-10 and ETS-4 at intermediate pH, and pure ETS-4 at 11.5 of pH. Micrographs show that the morphology of final solid product changes from the shape contacting the bottom sides of two truncated pyramids to the plane-like shape as initial pH increases. v

유기 템플레이트 배제하의 ZSM -5 결정화에 따른 영향인자

김화중,임창환,이승애,이명철,정찬이 ( Wha Jung Kim,Chang Whan Lim,Seung Ae Lee,Myung Chul Lee,Chan Yee Jeong ) 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.4

유기 템플레이트인 TPA^+ 이온의 배제 하에 pentasil 계열의 제올라이트인 ZSM-5를 210℃에서 합성하였다. 본 연구에서 얻어진 결론에 의하면 유기 템플레이트가 사용되지 않는 합성조건 하에서는 기존의 방법으로는 합성이 되지 않는 것을 알 수 있었다. 결과에 의하면 유기 템플레이트 배제 하에서 ZSM-5의 결정화 반응에 적합한 조성영역은 매우 좁고 Na_20/SiO_2 및 SiO_2/Al_2O_3 몰비 조절에 세심한 주의를 요해야 하는 것을 보여주고 있다. 이외에도 ZSM-5 결정화 반응에 미치는 혼합방법, 숙성 및 반응시간의 영향이 매우 큰 것을 알 수 있었다. A pentasil zeolite, ZSM-5 was synthesized in the absence of organic template, TPA^+ ion at 210℃. It was realized that a conventional method can not be applied to the synthesis system where organic templates are not used. The results indicated that the compositional range for the crystallization of ZSM-5 is very narrow, requiring very careful controls in the Na_2O/SiO_2 and SiO_2/Al_2O_3 ratios. In addition, the results showed that the effects of mixing method, aging and reaction time on the crystallization of ZSM-5 were extraordinarily significant.

이끼 벽돌과 유용 미생물을 이용한 수질정화특성 및 친환경 건축재료 개발을 위한 실험 연구

김화중,도혜원,김우석,천우영,Kim, Wha-Jung,Do, Hye-Won,Kim, Woo-Suk,Chun, Woo-Young 대한건축학회 2012 대한건축학회논문집 Vol.28 No.5

The water pollution in the nature is becoming more serious. To stop the water pollution, both micro-organism and bioremediation are in the limelight of construction materials. In addition, plants have so many advantage of vegetation, energy conservation, and water purification. Green (and/or Eco-Friendly) building materials of Eco-concrete and vegetation bricks have increased in human demand. In this study, combining the two elements can be utilized in the construction materials. Excellent performance in the treatment of wastewater microbial decomposition is applied to the moss brick. Green Building materials we investigated as a potential resources.

Na+-Ca2+ 양이온 교환이 Heulandite 의 열적 안정성에 미치는 영향

김화중,이재익 ( Wha Jung Kim,Jae Ik Lee ) 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.3

천연 제올라이트는 공업적으로 그 용도가 매우 다양하여 최근에 연구의 초점이 되어왔다. 여러 종류의 국내산 천연 제올라이트 중에서 clinoptilolite는 가장 각광을 받는 천연 제올라이트 중의 하나이다. 그러나 clinoptilolite와 구조가 유사한 heulandite가 clinoptilolite와 공존할 가능성이 항상 내포되어 있다. 그러나 heulandite는 열적으로 매우 불안정하기 때문에 공업적으로 이용되는데 많은 제한을 받아왔다. 본 논문에서는 이온교환 및 열처리가 국내산 천연 제올라이트인 huelandite의 열적 안정성에 미치는 영향에 관하여 논하고자 한다. 2종류의 이온교환을 실시한 후 여러 온도에서 열처리를 수행하였다. X-ray, IR 및 AA 흡광 분석을 실시한 결과 Na^+이온으로 이온교환할 때 heulandite의 열적 안정성의 향상을 가져오는 것을 알 수 있었다. Natural zeolites have recently been the subject of intensive research due to their versatilities in possible industrial applications. Among several different types of domestic natural zeolites, clinoptilolite, is one of the highly prospective domestic natural zeolites. However, it is always possible for heulandite, the isostructure of clinoptilolite, to coexist with clinoptilolite. Unfortunately, heulandite is thermally very unstable restricting its application to industrial process. In this paper, the effects of ion exchanges and heat-treatments on the thermal stability for domestic natural zeolite, heulandite are described. Two different ion-exchanging experiments were carried out followed by heat-treatments at different temperatures. X-ray, IR and AA spectroscopic analyses showed the enhancements in thermal stabilities of heulandite by Na^+ cation exchanges.

질소산화물 제거를 위한 광촉매 성능 개선 연구

김화중,전기용,손승욱,이창준,김경민,Kim, Wha-Jung,Jeon, Ki-Yong,Son, Seung-Wook,Lee, Chang-Joon,Kim, Kyung-Min 대한건축학회 2012 대한건축학회논문집 Vol.28 No.3

The air pollution inside a building has become a big problem for a modern society that people spend most of their days inside. In this paper, We tried to resolve the problem by developing a photocatalysts highly active inside. A photocatalyst is in fact not suitable for indoor use because it only reacts under strong ultraviolet rays in general. Furthermore, the price of such photocatalysts is still highly expensive to adopt in massive quantity for an indoor finishing material even though it has been priced down from number of studies operated until present. In order to solve problems, the attempts to bring out the certain level of reactions even under weak level of ultraviolet rays by adding Ni and Zn, the transition elements were made in this examination. Moreover, KA100 that is fairly economical among commercialized products is used as a precursor to lower the price and improved the characteristics of photocatalysts through a simple process of heating. Therefore, the experiments were varied with different rates of adding Ni and Zn to KA100 and temperatures for the combination of a photocatalysts and transition elements.

고중력에서 MFI 형 Zeolite 인 Silicalite 결정의 합성 및 성장에 관한 연구

김화중,이준 ( Wha Jung Kim,Joon Lee ) 한국공업화학회 1991 공업화학 Vol.2 No.2

실리카가 많이 함유된 제올라이트 즉 silicalite(end member of ZSM-5)를 2.55 Na_2O-5.0 TPABr-100 SiO_2-2800 H_2O조성으로 180℃에서 7일간 반응시켜 합성하였다. Silicalite 합성을 위한 최초 반응물들이 담겨진 autoclave들은 반응기간 중 고중력장을 얻기 위하여 특수제작된 열풍식 항온조 내에서 원심분리되었다. 반응은 1, 30 및 50G에서 수행되었다. 30 및 50G의 고중력하에서 합성된 silicalite의 평균 및 최대 결정크기는 동일 조건하의 1G에서 합성된 결정들보다 현저하게 증가되었고, 수율도 4%에서 55%정도까지 약 11배가 증가 되었다. 1G에서 얻어진 silicalite 결정의 평균크기는 1일에서 7일에 걸친 전 반응기간을 통하여 50-7O㎛에 불과한 반면, 30 및 50G에서 얻어진 결정의 평균크기는 160-190㎛로 2-3배 증가된 결과가 나타났다. 더욱 특이할만한 현상으로 고중력하에서는 핵심생성과 결정성장이 뚜렷하게 2 단계에 걸쳐 나타남이 관측되었다. 예로써 50G하에서는 단지 2 내지 3일간의 반응 후에 평균 135㎛ 정도의 silicalite 결정이 생성되는 비교적 빠른 제 1 성장단계(first growing stage)를 보였고, 이어 5일에 이르기까지 평균 200㎛ 정도의 결정이 되는 매우 빠른 제 2성장단계(second growing stage)가 관찰되었다. 위의 2단계 결정성장과정에서 얻어진 최대결정 크기는 각각 190 및 300㎛이었다. 고중력이 결정핵 생성, 성장, 수율 및 silicalite 결정의 크기에 미치는 영향들에 관하여 자세히 논의하였다. Highly-siliceous dealuminated zeolite, silicalite(end member of ZSM-5) was synthesized from a batch composition of 2.55 Na_2O-5.0 TPABr-100SiO_2-2800H_2O at 180 ℃ and at times ranging from one to seven days of reaction time. Autoclaves containing the synthesis mixture were centrifuged within the specially-equipped convection oven to provide an elevated gravitational force field like 30 and 50 G. Tests were also conducted at normal gravity. For synthesis performed under elevated gravities, average and maximum crystal sizes were substantially greater than those synthesized under normal gravity and product yields were also found to be affected by elevated gravity ; that is, product yields were substantially enhanced under elevated gravity from 4% to 55% with respect to normal gravity. The average crystal sizes of silicalite synthesized at normal gravity were 50 to 70 ㎛ over an entire range of reaction time, one to seven days while the average crystal sizes synthsized under elevated gravities, 30 and 50 G, were 160 to 190 ㎛ respectively. For the elevated gravity, in particular, two separate nucleations and growths were observed. For examples, at 50 G, large crystals of 200 ㎛ were produced through the second growing stage after 5 days of reaction following the rapid first growing stage where fairly large crystals of 135 ㎛ were produced only in 2 days of reaction. The maximum crystal sizes obtained through the above two growing stages were 190 and 300 ㎛, respectively. A discussion of how elevated gravity affects nucleation, growth, yield and crystal size of silicalite is presented.

MCM-41 분자체의 합성에 초기 pH 가 미치는 영향

김화중,유재철 ( Wha Jung Kim,Jae Churl Yoo ) 한국공업화학회 1997 공업화학 Vol.8 No.3

Mesoporous 분자체인 MCM-41의 합성시, 수열 반응 전에 실시되는 반응용액의 초기 pH 조절이 MCM-41의 합성 및 특성에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 반응중간에 추가적인 pH의 조절없이, 초기 반응용액에 대한 1회의 pH 조절을 통하여 30Å에서 40Å에 이르는 기공 크기 및 1000m²/g 이상의 높은 비표면적을 갖는 MCM-41 분자체를 합성할 수 있었다. 그 결과, pH 조절은 실리카원으로 사용되는 polymeric Na^+ -silicate로부터 반응성이 높은 mnnomeric Na^+ -silicate를 원활하게 공급되도록 하여 우수한 열적 안정성을 나타내며 hexagonal 구조가 발달된 MCM-41의 형성에 큰 영향을 미친다는 것을 확인할 수 있었다. A mesoporous molecular sieve, MCM-41, was synthesized and the effect of various initial pH of reaction mixtures on the synthesis and physical properties of MCM-41 was investigated. Adjustment of initial pH for reaction mixtures was made before starting hydrothermal reaction rather than during the reaction. Highly crystalline MCM-41 which shows pore diameters of 30Å to 40Å and specific surface areas greater than 1000 m²/g has been successfully prepared through a single adjustment of initial pH. Results also suggest that the initial pH adjustment has a significant effect on the formation of MCM-41 with a long-range ordered hexagonal array and an excellent thermal stability. Finally, it is speculated that the adjustment of initial pH might accelerate the dissolution of stable polymeric sodium silicate to highly reactive monomeric sodium silicate resulting in well-ordered MCM-41.

천연제올라이트의 상규명 및 아모니아 제거 특성

김화중,유재철,이명철,이기정,Kim, Wha-Jung,Yoo, Jae-Churl,Lee, Myung-Churl,Lee, Gee-Jung 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1

Clinoptilolite 계열의 국내산 천연제올라이트에 대한 상규명과 암모늄 이온 제거능력에 대해 연구하였다. 영일만 지역에 매장되어 있는 국내산 천연제올라이트는 XRD와 FT-IR 분석에 의해 열적으로 불안정한 heulandite임이 증명되었다. 또한 $K^+$ 이온으로 이온교환된 heulandite가 가장 높은 열적 안정성을 보였다. 그러나 암모늄이온의 제거능력에 있어서는 이온교환하지 않은 제올라이트가 가장 우수한 제거능력을 보였다. A series of domestic natural zeolites were investigated to identify the phase and to study the capability of $NH_4{^+}$-ion removal from solution system. It was proved that the natural zeolite from Young-II bay area was thermally unstable zeolite, heulandite by XRD and FT-IR analyses. In addition, the heulandite exchanged by $K^+$ ion showed the highest thermal stability upon heat-treatments. However, the best capability of removing $NH_4{^+}$-ion from the solution system was the non-exchanged zeolite.

Na⁺-Ca²⁺ 양이온 교환이 Heulandite의 열적 안정성에 미치는 영향

김화중,이재익,Kim, Wha-Jung,Lee, Jae-Ik 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.3

천연 제올라이트는 공업적으로 그 용도가 매우 다양하여 최근에 연구의 초점이 되어왔다. 여러 종류의 국내산 천연 제올라이트 중에서 clinoptilolite는 가장 각광을 받는 천연 제올라이트 중의 하나이다. 그러나 clinoptilolite와 구조가 유사한 heulandite가 clinoptilolite와 공존할 가능성이 항상 내포되어 있다. 그러나 heulandite는 열적으로 매우 불안정하기 때문에 공업적으로 이용되는데 많은 제한을 받아왔다. 본 논문에서는 이온교환 및 열처리가 국내산 천연 제올라이트인 huelandite의 열적 안정성에 미치는 영향에 관하여 논하고자 한다. 2종류의 이온교환을 실시한 후 여러 온도에서 열처리를 수행하였다. X-ray, IR 및 AA 흡광 분석을 실시한 결과 $Na^+$이온으로 이온교환할 때 heulandite의 열적 안정성의 향상을 가져오는 것을 알 수 있었다. Natural zeolites have recently been the subject of intensive research due to their versatilities in possible industrial applications. Among several different types of domestic natural zeolites, clinoptilolite, is one of the highly prospective domestic natural zeolites. However, it is always possible for heulandite, the isostructure of clinoptilolite, to coexist with clinoptilolite. Unfortunately, heulandite is thermally very unstable restricting its application to industrial process. In this paper, the effects of ion exchanges and heat-treatments on the thermal stability for domestic natural zeolite, heulandite are described. Two different ion-exchanging experiments were carried out followed by heat-treatments at different temperatures. X-ray, IR and AA spectroscopic analyses showed the enhancements in thermal stabilities of heulandite by $Na^+$ cation exchanges.

연구논문 - 촉매 및 무기공업화학 : 고중력하에서의 MFI type 지올라이트 , Silicalite 의 합성 및 성장에 관한 연구

김화중,이준 ( Wha Jung Kim,Joon Lee ) 한국공업화학회 1990 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.1990 No.3