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펄프공정으로부터 배출되는 리그닌 추출물의 금속이온 분리를 위한 세라믹 분리막 개발
신민창,최영찬,박정훈 한국막학회 2017 멤브레인 Vol.27 No.2
연구에서는 펄프공정으로부터 배출되는 리그닌 추출물 내의 금속이온분리를 위한 연구를 진행하였다. α- Alumina 분말에 DMAc (N,N-dimethylacetamide) 용매와 PESf (Polyethersulfone) 고분자를 혼합하고 PVP (Polyvinylpyrrolidone) 분산제를 첨가하여 슬립 캐스팅 방법으로 분리막을 제조하였다. 분리막은 CFP (Capillary Flow Porometer) 장치 를 통해 기공크기를 측정하고 FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope) 장치를 이용하여 실제 분리막 표면과 단면을 관찰하였다. 플럭스는 분리 실험장치를 이용하여 시간당 여과된 무게를 측정하여 계산하였다. 기공크기측정은 0 psi에 서 30 psi까지 서서히 증가하는 승압조건에서 진행하였다. 분리막의 기공크기는 0.4 μm 크기를 가지며 플럭스는 분리막의 파 울링에 의해 초기 플럭스 값인 6.36 kg⋅m-2⋅h-1에서 1.98 kg⋅m-2⋅h-1으로 감소하여 3시간 이후부터 일정해지는 것을 확인 하였다. 투과 실험 후 막 오염물질은 간단한 세척을 통해 제거 가능하였다. 분리실험을 통해 초기 리그닌 추출물 내에 포함되 어 있던 Na은 69%만큼 줄었고, Fe은 87%, K은 95%, Ca은 93%, Mg은 96%만큼 제거됨을 보였다 In this study, a study was carried out for the separation of metal ions in lignin extract discharged from the pulp process. alumina powders were mixed with DMAc (N, N-dimethylacetamide) solvent and PESf (Polyethersulfone) polymer, PVP (polyvinylpyrrolidone) dispersant was added and slip casting method was used to prepare the membrane. The membrane was measured for pore size through a CFP (Capillary Flow Porometer) device and the surface and cross-section of the membrane were observed through a FE-SEM (Field Emission Scanning Electron Microscope). The flux was calculated by measuring the filtered weight per hour using a separation experiment device. Pore size measurements were performed under increasing pressure from 0 psi to 30 psi. The pore size of the membrane was 0.4 μm and the flux decreased from the initial flux value of 6.36 kg⋅m-2⋅h-1 to 1.98 kg⋅m-2⋅h-1 due to the fouling of the membrane. After the permeation experiment, membrane contaminants were removed by simple washing. Separation experiments showed that Na contained in the initial lignin extract was reduced by 69%, Fe was removed by 87%, K by 95%, Ca by 93% and Mg by 96%.
세라믹 분리막을 이용한 제지공정 폐수 내 금속이온 제거 연구
신민창,채진웅,정성식,박정훈 한국막학회 2017 한국막학회 총회 및 학술발표회 Vol.2017 No.11
제지공정 폐수 내에 포함된 리그닌을 재사용하기 위해 같이 포함되어있는 금속이온을 줄여야한다. 본 연구에서는 세라믹 분리막을 이용하여 제지공정 폐수 내의 금속이온을 제거하는 연구를 진행하였다. 분리막은 DMAc 용매에 PESf 고분자를 용해시킨 뒤 α-Alumina 분말을 넣고 PVP 분산제를 첨가하여 평판형 분리막을 제조하였다. FE-SEM으로 분리막의 단면과 표면을 관찰하고 CFP (Capillary Flow Porometer)장치를 통해 기공크기를 측정하였다. 분리막을 이용 한 금속이온제거 실험을 한 뒤 실험 전, 후의 폐수를 ICP-MS분석을 통해 금속 이온량을 측정하였다.
다양한 지지체 상에 ZSM-5 제올라이트 촉매를 담지하기 위한 연구
신민창,임수민,김민광,정지훈,정병훈,박정훈 한국공업화학회 2018 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2018 No.0
제올라이트 촉매는 구조적으로 안정적이고 고온, 고압에서도 쉽게 변하지않는 성질 때문에 여러 촉매 분야에서 사용되고 있다. 특히 고온, 고압 조건에서 초고속 비행체의 냉각시스템에 제올라이트 촉매가 사용된다. 본 연구에서는 촉매효과가 뛰어난 ZSM-5를 다양한 지지체에 담지하여 각각의 성능을 파악하는 연구를 진행하였다. 지지체에 담지된 촉매는 촉매 자체를 사용할 때보다 촉매반응이 일어나는 면적을 넓히고 촉매의 효율을 높이는 방법으로 흔히 알려져 있다. 모노리스, 메탈폼, 중공사막 등의 다양한 지지체에 촉매 담지 후 그 결과물을 SEM과 XRD를 통해 ZSM-5 제올라이트의 생성 및 담지 여부를 확인하였고, NH<sub>4</sub>-TPD분석을 통해 촉매 성능을 분석하였다. <sup>**</sup> 본 연구는 방위사업청 지원 기초연구과제(순수-17-20)의 일환으로 수행되었음.
1P-764 흡열반응에 사용되는 제올라이트 촉매의 성능 향상을 위한 연구
신민창,정지훈,정병훈,한정식,박정훈 한국공업화학회 2017 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2017 No.1
현대에 들어서 고속비행체의 열적부하를 견디기위해 흡열반응을 통한 냉각방식이 주목받고 있다. 흡열반응을 일으키는 연료는 일반적으로 고온에서 반응이 진행된다. 하지만 촉매를 이용하게 되면 낮은 온도에서 분해반응이 진행되어 냉각효율을 높일 수 있게 된다. 그러나 촉매를 분말로 사용하게 되면, 엔진에 섞여 들어가서 엔진에 손상을 주거나 촉매가 손실되어 촉매성능을 떨어뜨릴 수 있다. 한편 펠렛 형태로 사용할 경우 촉매손실을 방지할 수 있으나, 비표면적이 작아 효율이 낮아지고 연료의 흐름에 방해가 되어 압력손실 일어나게 되어 엔진에 연료보급에 문제가 생겨 고속비행체 운용에 영향을 미칠 가능성이 있다. 본 연구에서는 흡열반응의 반응 온도를 낮춰주고 흡열량이 탁월한 제올라이트의 일종인 ZSM-5 분말을 이용하여 기존의 펠렛 형태와 다른 형태로 제조함으로써 촉매의 성능을 극대화하는 연구를 진행하였다. 성형된 ZSM-5 촉매를 XRD를 통해 결정구조를 확인하였으며, TPD/TPR 장치를 통해 촉매 특성을 분석하였다. <sup>**</sup>본 연구는 방위사업청 지원 기초연구과제(순수-17-20)의 일환으로 수행되었음.