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Hydrodeoxygenation of furfural on supported Pt, Ru monometallic catalyists in a fixed-bed reactor
심재욱,리황부,김승수 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
Hydrodeoxygenation (HDO) is considered as one of the promising methods for upgrading bio-oil from pyrolysis by removal of the oxygencontaining groups. The bio-oil product from pyrolysis of lignocellulosic biomass is a complex mixture of aromatic compounds such as furfural, furanone, phenol and their derivatives. Among these components, furfural is one of the major compositions. In this study, the model compound of furfural underwent HDO in fixed-bed reactor over monometallic catalysts Pt, Ru prepared by incipient-wetness impregnation method. The catalysts were supported on γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. The effect of catalyst activity and stability on FMK at different reaction temperatures and metal loading were investigated. The 1 wt% Pt/γ-Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> catalyst (calcinated at 500 °C) showed the high activity with 87.04% in furfural conversion at 350 °C. The produced gas and liquid was analyzed by gas chromatography (GC) with TCD/FID detector and GC-MS, respectively, to determine the product compositions.
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인산 및 수증기 활성화에 의한 대나무 활성탄 제조 및 특성 연구
박정우,리황부,오창호,김승수,Park, Jeong-Woo,Ly, Hoang Vu,Oh, Changho,Kim, Seung-Soo 한국청정기술학회 2019 청정기술 Vol.25 No.2
Bamboo is an evergreen perennial plant, and it is known as one of the most productive and fastest-growing plants in the world. It grows quickly in moderate climates with only moderate water and fertilizer. Traditionally in Asia, bamboo is used for building materials, as a food source, and as versatile raw materials. Bamboo as a biomass feedstock can be transformed to prepare activated carbon using the thermal treatment of pyrolysis. The effect of process variables such as carbonization temperature, activation temperature, activation time, the amount of steam, and the mixing ratio of phosphoric acid and bamboo were systematically investigated to optimize the preparation conditions. Steam activation was proceeded after carbonization with a vapor flow rate of $0.8{\sim}1.8mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$ and activation time of 1 ~ 3 h at $700{\sim}900^{\circ}C$. Carbon yield and surface area reached 2.04 ~ 20.59 wt% and $499.17{\sim}1074.04m^2\;g^{-1}$, respectively, with a steam flow rate of $1.4mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$ for 2 h. Also, the carbon yield and surface area were 24.67 wt% and $1389.59m^2\;g^{-1}$, respectively, when the bamboo and phosphoric acid were mixed in a 1:1 weight ratio ($700^{\circ}C$, 2 h, $1.4mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$). The adsorption of methylene blue into the bamboo activated carbon was studied based on pseudo first order and second order kinetics models. The adsorption kinetics were found to follow the pseudo second order model, which is governed by chemisorption. 대나무는 지구상에 존재하는 식물 중 적절한 기후와 토양조건에서 생산성이 가장 높고, 성장속도가 가장 빠른 다년생 식물로 알려져 있다. 전통적으로 아시아에서 대나무는 음식, 건축 및 다양한 재료로 활용되고 있다. 바이오매스 자원으로 대나무는 열분해과정을 거쳐 활성탄으로 제조될 수 있다. 본 연구에서는 탄화온도, 활성화 온도, 시간, 수증기의 양, 그리고 인산의 양 등을 변화에 따른 최적의 대나무 활성탄 제조 연구를 수행하였다. 대나무 탄화 후 수증기 활성화를 위해 $700{\sim}900^{\circ}C$의 온도, $0.8{\sim}1.8mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$ 수증기 유량 범위에서 1 ~ 3 h 동안 활성화를 진행하였다. 수증기 유량을 $1.4mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$으로 2 h 동안 실험한 결과 활성탄 수율과 비표면적은 각각 2.04 ~ 20.59 wt%, $499.17{\sim}1074.04m^2\;g^{-1}$의 값이 나왔다. 대나무와 인산의 질량비를 1:1로 혼합한 후 $700^{\circ}C$에서 유량 $1.4mL-H_2O\;g-char^{-1}\;h^{-1}$ 속도로 2 h 동안 활성화를 진행한 결과 활성탄 수율과 비표면적은 각각 24.67 wt%, $1389.59m^2\;g^{-1}$의 값이 나타냈다. 제조된 대나무 활성탄을 대상으로 메틸렌블루 흡착 실험을 통해 유사 1차, 2차 속도식 모델을 적용하였으며, 화학적 흡착을 의미하는 유사 2차 속도식에 따랐다.
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마이크로튜빙 반응기를 사용한 PET 글리콜리시스로부터 단량체 생산 연구
심재욱,리황부,김승수 한국공업화학회 2016 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2016 No.1
PET는 음료수병, 섬유, 필름 등의 형태로 일상생활에 없어서는 안 될 고분자 물질이다. PET는 화학적 안정성과 높은 기계적 강도를 가지고 있어 식품, 의류 등 다양한 분야에서 사용된다. PET 소비량이 많아질수록 폐기물 또한 증가하게 되고 이로 인해 심각한 환경적, 경제적 문제가 발생하고 있다. PET를 재활용하기 위한 방법으로 hydrolysis, methanolysis, glycolysis의 공정을 통한 화학적 재활용 방안이 제시되어 있으며, 단량체를 회수하여 원료물질료 재사용하는 방법이 있다. 이중 가장 경제적 효율성이 좋은 glycolysis에 관한 연구를 진행하였다. PET는 에틸렌글리콜과 반응하여 단량체인 bis(2-hydroxyethyl) terephthalate (BHET)로 변환이 되는데 과량의 에틸렌글리콜과 PET를 microtubing 반응기를 사용하여 반응의 최적화 조건을 찾는 실험을 진행하였다. 실험은 에틸렌글리콜과 PET의 비율과 반응온도, 반응시간을 변수로 진행하였다. 단량체 (BHET) 수율은 반응온도는 250~325 °C에서 34.71~99.53%, 반응시간은 15~90 분에서 61.55~99.53% 였고, 에틸렌글리콜과 PET의 비율은 1:1~1:6 비율에서 26.75~56.78%의 수율을 나타냈다.
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