다양한 재료특성(Si/Al 몰비, 두께, 구조적 불완전성)을 갖는 Na형 faujasite 제올라이트 분리층을 다공성 α-알루미나 튜브 표면에 수열조건에서 이차성장 시키고 CO2/N2 분리거동을 CO2/N2 몰비가 1인 혼합기체에 대하여 30℃에서 평가하였다. 수열조건 중에서 수열용액 내의 SiO2 양은 형성된 제올라이트 분리층의 재료특성에 가장 큰 영향을 주는 변수임을 확인하였다. 즉, 수열용액 내의 SiO2 양이 증가함에 따라서 형성된 제올라이트 분리층의 Si/Al 몰비, 두께, 구조적 불완전성(discontinuity)은 동시에 증가하였다. 본 논문에서는 불완전한 치밀화에 의해 잔존하는 결정립간 공극(void), GIS Na-P1 상에 의해 형성된 균열(crack) 등 구조적 불완전성이 CO2/N2 분리에 가장 큰 영향을 주는 재료특성이며, 투과부에서의 CO2 탈착이 전체 CO2 투과의 율속단계(rate-determining step)임을 확인하였다.

고분자 분리막에 비하여 열적, 기계적, 화학적 안정성이 우수한 친수성 NaY 제올라이트 분리막을 이용한 투과 증발 막분리 공정을 적용하여 이소프로필 알코올(iso-propyl alcohol, IPA)/물 혼합물에서 선택적으로 물을 분리하고자 하였다. 공급되는 IPA의 몰분율 변화 및 투과 증발 실험 온도의 변화가 투과플럭스와 물 선택도에 미치는 영향을 고찰하였다. IPA의 몰분율이 증가함에 따라 물 투과플럭스와 선택도는 감소함을 관찰할 수 있었다. 실험 온도의 증가에 따라 물 투과플럭스는 증가하였으나 선택도는 감소하였다 친수성 NaY 제올라이트 투과증발 실험 결과 1.9×10 2∼3.5×10 3 g/m 2 ⋅hr의 물 투과플럭스와 7.0×10 2∼2.0×10 4의 선택도를 나타내었다.

휘발성 유기화합물로서 3가 염소탄화수소인 트리클로로메탄, 트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌을 MFI 구조인 소수성 제올라이트 ZSM-5 분리막으로 투과증발을 이용하여 물과의 이성분계 혼합물로부터 선택적으로 분리하고자 하였다. 직경 9.5 mm 다공성 스테인리스 스틸 튜브의 내부 표면에 수열합성법으로 ZSM-5 제올라이트 결정을 성장시켜 박막을 만들어 분리막으로 이용하였으며, 합성된 ZSM-5 제올라이트 분리막으로 공급되는 3가 염소화합물의 농도 및 실험 온도에 따른 분리 특성을 고찰하였다. 3가 염소화합물의 수용액상 농도를 0.0001 몰분율부터 0.001 몰분율로 변화하면서, 또한 실험 온도를 25에서 45℃로 바꾸면서 투과증발 실험을 수행한 결과 트리클로로메탄/물 이성분계에 대하여 약 16~66의 선택도를 얻었으며, 트리클로로에탄/물 이성분계에 대하여 3.3~4.6의 선택도와 트리클로로에틸렌/물 이성분계에 대하여 1.4~8의 선택도를 관찰할 수 있었다.

[ α ]-알루미나 튜브 지지체의 내부에 1Si : 1Na : 4Na : 6H2O의 비율로 제조한 합성 용액을 사용하여 수열합성법으로 NaA 제올라이트 분리막을 제조하였다. 합성된 제올라이트 분리막을 이용하여 iso-propyl alcohol (IPA)/물 혼합물의 조성비와 조업 온도 변화에 따른 선택도와 투과도의 변화를 알아보기 위한 투과증발 실험을 수행하였다. 총투과도는 공급 측 IPA의 농도가 증가함에 따라 감소하였고, 온도가 상승함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 총투과도는 60℃에서 공급물의 IPA농도가 0.6 몰분율일 때 4.0×103g/m2;hr로 가장 높은 값을 보였다. 선택도는 IPA의 몰비가 0.8까지 증가하는 경향을 보였고 0.9 이상에서 감소하는 경향을 나타내었다 선택도는 60℃, 0.8 몰분율에서 1.8×107의 값으로 최고치를 나타내었다. NaA 제올라이트 분리막을 이용한 투과증발은 기존의 증류공정과 비교 시 훨씬 우수한 선택적 물 분리 성능을 나타내었다.

The structure of nitrogen adsorption complex of fully dehydrated Cd2+ ion exchanged zeolite-X, |Cd46(N)18|[Si100Al92O384], was determined in the cubic space group Fd3 at 21(1) ℃ [a = 24.863(4) ] by single crystal X-ray diffraction analysis. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing steam of 0.05 M aqueous solution Cd(NO3)2 : Cd(O2CCH3)2 = 1:1 for five days, followed by dehydration at 500℃ and 2×10-6 Tor. for two days, and exposured to 100 Tor. zeolitically dry nitrogen gas at 21(1) ℃. The structure was determined in atmosphere, and was refined within F0 〉 4Σ(F0) using reflection for which the final error can appear in indices R1 = 0.097 and wR2 = 0.150. In this structure, Cd2+ ions occupied four crystallographic sites. Nine Cd2+ ions filled the octahedral site I at the centers of hexagonal prisms (Cd-O = 2.452(16) a). Eight Cd2+ ions filled site I' (Cd-O = 2.324(19) a). The remaining 29 Cd2+ ions are found at two nonequivalent sites II (in the supercages) with occupancy of 11 and 18 ions. Each of these Cd2+ ions coordinated to three framework oxygens, either at 2.159(15) or 2.147(14) a, respectively. Eighteen nitrogen molecules were adsorbed per unit cell and three per supercage.

The structure of a carbon monoxide sorption complex of dehydrated fully Ca2+-exchanged zeolite X, |Ca46(CO)27|[Si100Al92O384]-FAU, has been determined in the cubic space group Fd 3 at 21℃ (a = 24.970(4) ) by single-crystal X-ray diffraction techniques. The crystal was prepared by ion exchange in a flowing stream of 0.05 M aqueous Ca(NO3)2 for three days, followed by dehydration at 400℃ and 2×10-6 Torr for two days, and exposure to 100 Torr of zeolitically dry carbon monoxide gas at 21℃. The structure was determined in this atmosphere and was refined, using the 356 reflections for which Fo 〉 4Σ(Fo), to the final error indices R1 = 0.059 and wR2 = 0.087. In this structure, Ca2+ ions occupy three crystallographic sites. Sixteen Ca2+ ions fill the octahedral site I at the centers of hexagonal prisms (Ca-O = 2.415(7) a). The remaining 30 Ca2+ ions are found at two nonequivalent sites II (in the supercages) with occupancies of 3 and 27 ions. Each of these Ca2+ ions coordinates to three framework oxygens, either at 2.276(10) or 2.298(8) a, respectively. Twenty-seven carbon monoxide molecules have been sorbed per unit cell, three per supercage. Each coordinates to one of the latter 16 site-II Ca2+ ions: C-Ca = 2.72(8) a. The imprecisely determined N-C bond length, 1.26(14) a, differs insignificantly from that in carbon monoxide(g), 1.13 a.

원자력시설에서 방사성요오드 제거용으로 사용되는 TEDA 첨착활성탄의 고온공정에서치 메틸요오드의 제거성능을 은이온제올라이트(AgX)와 상호 비교하였다. 3-40 온도범위에서 온도에 따른 메틸요오드의 흡착량 및 탈착후 잔존량을 측정한 결과, 비첨착활성탄의 흡착성능은 온도가 증가함에 따라 급격히 감소하지만 TEDA 첨착활성탄의 흡착성능은 10 부근에서도 AgX-10과 거의 유사한 값을 나타내었고, 탈착후 잔존량은 25 까지도 비첨착활성탄에 비하여 매우 높은 값을 유지하였다. 또한 10 이상의 고온공정에서 AgX 및 TEDA 첨착활성탄을 충전한 고정층 파과특성을 상호 비교한 결과 10 이상에서 AgX-10의 메틸요오드 흡착량 및 잔존량은 TEDA 첨착활성탄에 비하여 평균 30%정도 높은 값을 나타내어 고온에서 더 흡착성능이 우수함을 보여주고 있다. 흡착반응 후 생성된 기체의 성분을 분석한 결과를 토대로 AgX-10 흡착제를 충전한 고정층에서 메틸요오드 제거 메카니즘을 제안하였다.

본 연구에서는 반도체 세정공정에서 발생되는 IPA를 재활용하기 위하여 NaA 제올라이트 막을 이용한 투과증발 공정을 검토하기 위한 기초실험을 수행하였다. 공정에 사용한 NaA 제올라이트 막은 전 농도 범위에서 우수한 분리성능을 보였고, 고온조작에서도 분리성능이 매우 우수하였다. 조작온도 50에서 공급원액의 농도가 90 wt%일 때, 투과유속은 약 1,500 g/m2/hr분리계수는 1,000 이상을 얻을 수 있었다. 또한, 연속조작에서 IPA의 탈수농축에 따른 평균 투과유속은 약 1,000 g/m2/hr를 얻을 수 있었다.

마그네슘 함수 규산염인 사문석으로부터 염산침출하여 얻은 다공성의 침출잔사를 실리카원으로 사용하였다. ZSM-5 제올라이트는 사문석 침출잔사와 알루미늄원인 수산화 알루미늄을 각각 수산화나트륨에 혼합 용해하여 고온고압반응기를 사용하여 수열반응에 의하여 합성하였다. 반응온도와 반응시간, 알칼리 농도 및 하소온도 등을 변화시키며 실험을 행하였으며, 반응온도 170˚C, 반응시간 24시간, 조성 11.7Na2O·Ai2O3·90SiO2·3510H2O·10.8(TPA)2O 그리고 하소온도 600˚C, 3시간에서 가장 높은 결정화도를 갖는 ZSM-5 제올라이트를 합성하였다.

This study was carried out to synthesis the zeolite using the bituminous coal fly ash emitted from power plant that occurs several environmental problems. In spite of fly ash has contained high content of SiO2 and Al2O3, it disposed mainly landfill. If the effective methods to recover the SiO2 and Al2O3 were developed, the fly ash could be utilized valuable raw materials. In this study, fly ash was used as raw material to synthesize the zeolite by pressurized hydrothermal reaction. Also, experimental parameters included temperature(70~110℃, and pressure(140~200 psi) of crystallization were investigated. The more crystallization pressure was increased, the more Zeolite 4A was synthesized at 70 and 90℃. Zeolite 4A of metastable phase tend to be transformed into sodalite of stable phase at 110℃.

The alkylation benzene with 1-dodecene of Mordenite, Zeolite β and Zeolite Y was studied in the stirring batch reactor. The kinds of zeolites were found to have influenced the reaction conversion and distribution of phenyldodecane isomer in the product. Compared to the alkylation conducted over Zeolite Y and Zeolite β, the alkylation over Mordenite exhibited higher distribution of 2-phenyldodecane and the alkylation conducted over Zeolite Y and Mordenite, the alkylation over Zeolite β exhibited higher distribution of heavy alkylate which formed through oligomerization reaction readily deactivated the Lewis acid sites. A special feature of the effect of the benzene to 1-dodecene ratio the reaction conversion and selectivity of phenyldodecane isomer was found. At alkylation of benzene with 1-dodecene over Zeolite β, when the catalyst content in the system was high, the reaction will reach the optimal conversion at the higher B/D. When the benzene to 1-dodecene ratio was high, the selectivity of phenyldodecane isomer is high. It was also found that at the similar reaction conversion there was the same product distribution regardless of D/C ratio.

조성이 각각 1.9 SiO2-1.5 Na2O-Al2O3-40 H2O인 반응물과 SiO2-0.13 Na2O-52 H2O-0.12 TPAOH 인 반응물로부터 다공성 지지판에 성장된 A 형 및 ASM-5형 제올라이트 결정박막을 합성하여 X 선회절분석기와 주사전자현미경으로 마그이 특성을 검토하였다. 알루미나 지지상에 붙어 성장한 ZSM-5gtud 제올라이트 결정은 치밀하게 서로 붙은 상태였다. A형 제올라이트는 지지체상에 치밀한 결정막으로 성장시키기가 어려웠으며, 반응시간을 연장시키면 물의 분리가 어려운 P형의 제올라이트결정막으로 전환되었다. 반응물을 조제할 때, 물은 첨가하지 않은 채로 혼합하고 디스크형으로 가압성형하여 100℃에서; 결정화시키면 단시간에 lcalf하게 성장된 A형 제올라이트 결정막을 합성할 수 있었다. 제조한 다공성 무기막들이 물과 알코올의 혼합액으로부터 물을 투과증발시키는 특성을 각각 검토하였다. 막으로 결정화시킨 A형 제올라이트는 미세세공의 분자체기능을 통하여 물과 알코올의 혼합수용랙에서 물만을 선택적으로 투과시키는 것을 알 수 있었다.

화학산업이 발전함에 따라 많은 양의 에너지가 요구되면서 전세계적으로 에너지 고갈문제가 급부상하였다. 그에 따라 최근에는 효율적으로 에너지를 활용 할 수 있는 경제적으로 선택적인 화학공정을 필요로 하고 있으며, 높은 전환율과 선택적인 화학공정의 도입으로 에너지 효율을 증대시켜 에너지를 절약하고 부산물이 적은 보다 청결한 화학공정으로의 전환을 필요로 하고 있다. 이러한 목적을 위해 무기막의 분리 능력과 촉매의 활성을 결합하여 촉매반응과 반응물 및 생성물의 분리기능을 동시에 수행할 수 있는 무기막 촉매 기술이 최근 들어 광범위하게 연구되고 있다. 이와 함께 3차원의 미세세공 세공구조를 갖는 결정성 제올라이트를 무기막 형태의 필름으로 제조해 제올라이트의 분자체로서의 기능과 함게 소재로서 활용하고자 하은 연구가 최근에 활발히 진행되고 있다. 본 고찰에서는 최근에 연구가 활발히 진행되고 있는 제올라이트 막과 필름의 제조, 그리고 분리막 및 촉매로서의 응용 기술의 연구 현황을 살펴보고 향후 연구방향의 토대를 마련하고자 한다.