Transition-metal oxide semiconductors have various band gaps. Therefore, many studies have been conducted in various application fields. Among these, methods for the adsorption of organic dyes and utilization of photocatalytic properties have been developed using various metal oxides. In this study, the adsorption and photocatalytic effects of WO3 nanomaterials prepared by hydrothermal synthesis are investigated, with citric acid added in the hydrothermal process as a structure-directing agent. The nanostructures of WO3 are studied using transmission electron microscopy and scanning electron microscopy images. The crystal structure is investigated using X-ray diffraction patterns, and the changes in the dye concentrations adsorbed on WO3 nanorods are measured with a UV-visible absorption spectrophotometer based on Beer-Lambert’s law. The methylene blue (MB) dye solution is subjected to acid or base conditions to monitor the change in the maximum adsorption amount in relation to the pH. The maximum adsorption capacity is observed at pH 3. In addition to the dye adsorption, UV irradiation is carried out to investigate the decomposition of the MB dye as a result of photocatalytic effects. Significant photocatalytic properties are observed and compared with the adsorption effects for dye removal.

In this study, composite PAN-based ACNFs embedded with MgO and MnO2 were prepared by the electrospinning method. The resultant pristine ACNFs, ACNF/MgO and ACNF/MnO2 were characterized in terms of their morphological changes, SSA, crystallinity and functional group with FESEM-EDX, the BET method, XRD and FTIR analysis, respectively. Results from this study showed that the SSA of the ACNF/MgO composite (1893 m2 g–1) is significantly higher than that of the pristine ACNFs and ACNF/MnO2 which is 478 and 430 m2 g–1, respectively. FTIR analysis showed peaks of 476 and 547 cm–1, indicating the presence of MgO and MnO2, respectively. The FESEM micrographs analysis showed a smooth but coarser structure in all the ACNFs. Meanwhile, the ACNF/MgO has the smallest fiber diameter (314.38±62.42 nm) compared to other ACNFs. The presence of MgO and MnO2 inside the ACNFs was also confirmed with EDX analysis as well as XRD. The adsorption capacities of each ACNF toward CH4 were tested with the volumetric adsorption method in which the ACNF/MgO exhibited the highest CH4 adsorption up to 2.39 mmol g–1. Meanwhile, all the ACNF samples followed the pseudo-second order kinetic model with a R2 up to 0.9996.

목 적 : 본 연구는 석시닐-키토산(succinyl-chitosan)을 합성하고 p(HEMA) 하이드로겔과의 상호 침투 고분자 구조 결합을 통해 제조한 콘택트렌즈의 물리적 성질 및 단백질 흡착특성에 대하여 알아보고자 한다. 방 법 : 키토산과 succinic anhydride를 교반하여 석시닐-키토산을 합성 한 다음 HEMA, EGDMA, NVP, AIBN을 공중합하여 건조시킨 콘택트렌즈와 상호침투가교방법으로 콘택트렌즈를 제조하였다. 제조된 콘택트 렌즈의 물리적 특성을 평가하기 위해 함수율, 접촉각, 광투과율, 표면의 거칠기를 측정하였으며, 인공눈물을 제조 한 다음 로리 단백질 정량법을 이용하여 단백질의 흡착특성을 평가하였다. 결 과 : 석시닐-키토산이 가교 되어 있는 콘택트렌즈의 경우 석시닐-키토산이 가교되어 있지 않은 대조 군에 비해 단백질 흡착량의 감소를 나타냈으며, 가교한 석시닐-키토산의 분자량이 클수록 단백질 흡착량이 감소하는 것을 알 수 있었다. 또한 석시닐-키토산의 분자량이 클수록 함수율은 증가하고 접촉각은 감소하여 습윤성의 증가를 확인할 수 있었다. 결 론 : 석시닐-키토산을 p(HEMA) 하이드로겔과 상호 침투 가교 하는 방법을 통해 기존의 콘택트렌즈가 가지는 물성을 해치지 않으면서 습윤성이 뛰어나고 단백질의 흡착을 줄일 수 있는 콘택트렌즈 제조가 가능 할 것으로 사료된다.

Three kinds of porous polymer were synthesized using a solvothermal of tri-4,4’- diphenylmethane diisocyanate (MDI-trimer) and different diamino monomers. The effects of the synthesis conditions and the monomer selection on the synthesis of porous polymer properties were studied. The results show that the synthesis of NH2-containing monomer molecules smaller the microporous polymers was easy to implement; the specific surface areas of the polymers are related to the monomer ratio and the reaction time. The results show that the synthesized porous polymer had good hydrogen storage performance; the hydrogen storage ability improved with the addition of heterocyclic nitrogen.

이 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVdF와 상용 양이온교환수지를 배합하여 제조하고 최적의 조건제시 및 기존 상용화막과 비교 평가하였다. 연구결과 불균질막이 기존의 상용화막보다 이온교환용량, 전기저항, 함수율 부분에서 높은 물성을 나타내기 위해서는 이온교환수지의 무게 비율을 40% 이상 첨가해야 한다는 것을 확인하였다. 인장강도가 상용화 막보다 높기 위해서는 이온교환수지의 무게 비율을 50% 이하로 첨가해야 한다는 것을 확인하였다. 따라서 화학적 특성과 기 계적 특성을 고려했을 때, PVdF와 이온교환분말의 최적 비율은 60 : 40이며, 이때의 전기저항 1.82 Ω⋅cm-1, 함수율 79%, 이 온교환용량 1.60 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 0.97 MPa로 측정되었다. 이때, TDS 제거율은 약 40%로 측정되었다.

The adsorption/desorption characteristics of toluene vapors filled with activated carbon(AC) were studied. Adsorption performance of AC was investigated according to flow rate, moisture content, and other factors. The breakthrough time was shortened as the flow rate and moisture content increased. The AC loaded with toluene was regenerated by programmed heating and pressure. AC was regenerated well, as the conditions of heating temperature(80oC) and pressure(100 torr) were appropriate. Toluene is more easily removed at low temperature than through thermal desorption methods. The test of AC regeneration was carried out three times.

목적: 새로운 실리콘 모노머를 사용하여 제조한 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈와 2종류의 시판용 렌즈에 hyaluronan을 첨가한 다음 lysozyme, albumin, globulin 3종류 단백질에 대한 흡착량의 변화를 살펴보고자 한다. 방법: 실험실에서 제조한 렌즈는 HEMA(2-hydroxyethyl methacrylate, 96%, Junsei)와 TRIM (3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate, 98%, Aldrich) 등의 모노머를 사용하여 cast mould 방법으로 제조하였다. HA(Hyaluronic acid, LifeCore Biomedical) 첨가는 HA 에탄올 용액과 EDC (1-(3-(Dimethylamino)propyl)-3-ethylcarbodiimide methiodide, Aldrich) 용액을 사용하였다. HA의 첨가 전 후 렌즈의 함수율, 광 투과율 등의 물리적 특성 변화와 lysozyme, albumin, globulin이 포함된 인공눈물을 제조하여 48시간 동안 흡착량 변화를 살펴보았다. 각각의 단백질은 HPLC로 정량하였다. 결과: HA가 첨가된 렌즈의 함수율은 첨가 전의 값에 비해 약 10% 증가하였으며, 광 투과율은 큰 변화가 없었다. HA를 첨가한 렌즈에서 시간에 따른 HA의 용출량은 48시간 동안 지수함수 형태로 증가하였다. HA가 첨가되지 않은 렌즈에 비해 HA를 첨가한 모든 렌즈에서 단백질 흡착량이 감소하였으며, 흡착시간이 경과함에 따라 그 감소효과가 크게 줄었다. 단백질의 종류에 따른 흡착량은 lysozyme>globulin>albumin의 순으로 감소하였으며, SHL 렌즈에서 최대 80% 이상 감소하였다. 결 론: Hyaluronan이 첨가된 모든 실리콘하이드로겔 콘택트렌즈에서 단백질 흡착량이 감소하였다. 실리콘하이드로겔 렌즈에 3종류 단백질의 흡착 특성은 렌즈 표면의 친수성에 가장 크게 영향을 받음을 확인할 수 있었으며, 수소결합이 가능한 hyaluronan의 첨가로 인해 렌즈의 친수성을 증가시키고 이로 인해 단백질의 구조적 변성을 방지하여 단백질 흡착을 억제하는 것으로 생각된다.

Rhodiola sachalinensis fermentates by lactic acid bacteria were prepared using the adsorption process, and were investigated for changes of the main compounds and anti-oxidative activities during the adsorption and fermentation process. While the R. sachalinensis extract (RSE), which did not go through the adsorption process, showed little change in pH during fermentation and a significant reduction in the number of lactic acid bacteria, the pre-preparatory adsorption process was found to be helpful for promoting fermentation and for maintenance of bacterial numbers. The contents of total phenolic compounds mostly decreased during the adsorption process, but showed an increasing tendency to rebound during the fermentation process. The contents of salidroside and p-tyrosol in the RSE were 1153.3 ㎎% and 185.0 ㎎% respectively, and they did not significantly change after treatment with acid clay or bentonite as adsorbents, which were 1093.0 and 190.5 ㎎% by acid clay, and 882.2 and 157.3 ㎎% by bentonite. When the extract was fermented after treatment with acid clay or bentonite, the salidroside contents were decreased by 282.7 and 505.0 ㎎% respectively, but the p-tyrosol contents were increased by 714.0 and 522.4 ㎎% respectively. Compared to the DPPH radical scavenging activity of the RSE (66.8%) at the conc. of 0.1%, that of the fermented RSE, which went through adsorption process with acid clay or bentonite, was significantly increased to 79.4 and 72.7% respectively at the same concentration (p<0.05). Though fermentation by lactic acid bacteria was suppressed in the RSE, the results suggested that the adsorption process may promote fermentation without any change in the content of major active compounds. It is expected that fermentation by lactic acid bacteria could improve the antioxidant activity and various associated functionalities of R. sachalinensis.

Activated carbon was prepared from pre-carbonized petroleum coke. Textural properties were determined from studies of the adsorption of nitrogen at 77 K and the surface chemistry was obtained using the Fourier-transform infrared spectrometer technique and the Boehm titration process. The adsorption of three aromatic compounds, namely phenol (P), p-nitrophenol (PNP) and benzoic acid (BA) onto APC in aqueous solution was studied in a batch system with respect to contact time, pH, initial concentration of solutes and temperature. Active carbon APC obtained was found to possess a high surface area and a predominantly microporous structure; it also had an acidic surface character. The experimental data fitted the pseudo-second-order kinetic model well; also, the intraparticle diffusion was the only controlling process in determining the adsorption of the three pollutants investigated. The adsorption data fit well with the Langmuir and Freundlich models. The uptake of the three pollutants was found to be strongly dependent on the pH value and the temperature of the solution. Most of the experiments were conducted at pH 7; the pH(PZC) of the active carbon under study was 5.0; the surface of the active carbon was negatively charged. The thermodynamic parameters evaluated for APC revealed that the adsorption of P was spontaneous and exothermic in nature, while PNP and BA showed no-spontaneity of the adsorption process and that process was endothermic in nature.

Activated carbons were obtained by activating wild cherry stones with different concentrations of phosphoric acid or zinc chloride at different temperatures. The adsorption of N2 at 77 K and of CO2 at 273 K was followed and the data were analyzes by considering different adsorption models. The activated carbons obtained measured high surface area with the most of the surface in all samples located in micropores. Fair agreement was found between the nitrogen surface areas calculated from the BET-, t-, α- and DR- methods, although the first three are based on surface coverage whereas the latter is based on micropore filling. The carbon dioxide surface areas calculated by the DA equation were smaller than the comparable nitrogen areas. This was ascribed to domination of surface coverage mechanism, the absence of activated diffusion process. Based on this explanation the CO2-surface areas as calculated by DA equation should be taken with great reservation.

국내 포항 소재 R사의 구룡포산 천연 제올라이트의 물리·화학적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차·열 중량 분석, 양이온 교환능 분석 및 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 흡착 실험을 수행하였다. X- 선 회절 분석 결과 모데나이트, 휼란다이트, 클라이놉티로라이트 및 일라이트와 같은 광물이 함유되어 있으며, X- 선 형광 분석 결과 SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3 및 Na2O 원소가 함유되어 있었다. 양이온 교환능은 148.6 meq/100 g이었으며 열시차 및 열중량 분석 결과 600℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 시 간에 따른 흡착 평형 실험 결과 세슘(Cs)의 경우 30분이내 스트론튬(Sr)의 경우 8시간이내에 평형에 도달하였으며 세슘(Cs) 및 스트론튬(Sr)의 흡착률은 각각 80% 및 18%를 보이고 있었다. 단일 성분 등온 흡착 실험 결과 Langmuir model에 부합하였으며 세슘(Cs) 최대 흡착량은 131.5 mg/g으로 높게 나타났으며 반면 스트론튬(Sr) 최 대 흡착량은 29.5 mg/g로 낮은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에 사용된 천연 제올라이트의 경우 클라이놉티로라 이트, 휼란다이트 및 모데나이트와 같은 8-ring을 포함하는 광물의 함량이 높아 세슘(Cs)에 대한 높은 선택성을 보 여주고 있다.

코발트는 합금산업에서 발생되는 산업 폐기물과 산성광산배수로 자연에 유입될 수 있으며 또한 고준위 방사성 폐기물을 구성하는 방사성 핵종(60Co)기도 하다. 스멕타이트는 이들을 흡착 격리하는데 유용하게 사용될 수 있는 광물이다. 본 연구에서는 기존에 특성이 잘 알려진 스멕타이트 중 The Clay Mineral Society (CMS)의 source clay인 Cheto-type montmorillonite (Cheto-MM)를 사용하여 가열에 의한 탈수 전후 광물의 층간수 존재 여 부에 따른 흡착 자리가 코발트 흡착에 미치는 영향을 평가하고, 흡착 속도 및 등온흡착식 모델을 적용하여 Cheto- MM의 코발트에 대한 흡착 기작을 연구하였다. 본 연구 결과 탈수 및 이에 따른 층간 수축에 의해 흡착 특성이 달 라지는 것을 확인할 수 있었으며, 코발트는 Cheto-MM의 층 모서리 자리에서의 흡착이 약 38%, 층간 내부에서의 흡착이 약 62%를 차지하는 것으로 확인되었고 Cheto-MM의 코발트 흡착은 층간 내부에 의한 영향이 큰 것으로 판 단된다. 이러한 흡착에 있어 흡착 속도 모델을 적용한 결과, Cheto-MM의 코발트 흡착 속도는 pseudo-second-order 모델로 설명되며 농도에 따른 흡착은 Langmuir 등온흡착 모델로 가장 잘 설명되었다. 본 연구는 몬모릴로나이트 의 흡착 자리에 따른 코발트의 흡착 양상에 대한 기본지식을 제공하고, 추후 고준위 방사성 폐기물 처분장에서의 스멕타이트의 흡착 거동을 예측하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

국내 경상북도 포항 지역에서 채취한 6종의 천연 제올라이트를 X-선 회절, X-선 형광분석, 열 시차 분석, 열중량 분석 및 양이온교환능 분석을 통해 특성분석을 수행하였다. 이들 제올라이트의 주 성분은 구룡포A (Ku-A), 구룡포B (Ku-B), 구룡포C (Ku-C), 동해A (Dh-A), 동해B (Dh-B), 동해C (Dh-C) 모두 모데나이트, 알바이트 및 석영이 함유되어 있었다. 6종의 제올라이트는 Si, Al, Na, K, Mg, Ca, Fe을 함유하고 있었으며 구룡포C (Ku-C) 제올라이트의 양이온 교환능이 다른 지역의 제올라 이트 보다 높게 나타났다. 6종의 천연 제올라이트를 이용하여 Pb2+, Cd2+ 및 Cu2+ 등의 중금속 이온을 제거하는데 소요되는 반응 시간의 효과를 비교하였다. 6종의 천연 제올라이트 모두 Pb2+, Cd2+ 및 Cu2+ 제거율이 매우 낮게 나타났다. 이는 6종의 천연 제올라이트에 함유된 제올라이트의 함량이 매우 낮기 때문으로 판단된다. 본 연구 결과는 제올라이트 광석의 중금속 흡착능력은 제올라이트의 함량, 즉 광석의 품위에 크게 의존되는 경향을 보여주고 있다.

The adsorption characteristics of the methylene blue (MB) were studied using three activated carbons such as ACA and ACB with similar specific surface area (1,185 and 1,105 m2/g), and ACC with relatively high specific surface area (1,760 m2/g). The surface chemical properties of these activated carbons were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results indicated that ACA had more functional groups (with phenol, carbonyl, and carboxyl etc.) than ACB (with carbonyl and carboxyl) and ACC (with carboxyl). The isotherm data were fitted well by Langmuir isotherm model. The adsorption capacities of ACA, ACB, and ACC for MB were 454.7 mg/g, 337.7 mg/g, and 414.0 mg/g, respectively. As phenol and carboxyl content of the surface on activated carbon increased, MB adsorption capacity was increased. Although ACA had a smaller specific surface area than ACC, the content of phenol and carboxyl group was abundant, so MB adsorption capacity was found to be higher than ACC.

Na-A zeolite (Z-Cl) was synthesized from coal fly ash, which is a byproduct of coal combustion for the generation of electricity. The adsorption of Cu2+ and Zn2+ions onto Z-C1 was investigated via batch tests over a range of temperatures (303.15 to 323.15 K). The resultant experimental equilibrium data were compared to theoretical values calculated using model equations. With these results, the kinetics and equilibrium parameters of adsorption were calculated using Lagergren and Langmuir-Freundlich models. The adsorption kinetics revealed that the pseudo second-order kinetic mechanism is predominant. The maximum adsorption capacity (qmax) values were 139.0-197.9 mg Zn2+/g and 75.0-105.1 mg Cu2+/g. Calculation of the thermodynamic properties revealed that the absorption reactions for both Cu2+and Zn2+ were spontaneous and endothermic. Collectively, these results suggest that the synthesized zeolite, Z-C1, can potentially be used as an adsorbent for metal ion recovery during the treatment of industrial wastewater at high temperatures.

The removal property of Cu and Zn ions by chemical precipitation and adsorption using zeolite(Z-C1) prepared from coal fly ash(CFA) were evaluated in this study. Adsorption kinetic and equilibrium mechanisms described to analyze parameters and correlation factors with Lagergen 1st and 2nd order model and Langmuir and Freundlich model. Analysis of adsorption kinetics data revealed that the pseudo 2nd order kinetics mechanism was predominant. The equilibrium data in pH 3 - 5 were able to be fitted well to a Langmuir model, by which the maximum adsorption capacities(qmax) were determined at 124.9 - 140.1 mg Cu2+/g and 153.2 - 166.9 mg Zn2+/g, respectively. We found that Z-C1 has a potential application as absorbents in metal ion recovery with low pH.

In this study, the relationship between the pore size distribution and the adsorption amount of adsorbates is investigated in detail. Adsorption amounts of non-polar adsorbates were greater than those of polar adsorbates because of slight negative charge on surfaces of adsorbents. The adsorption of benzene on the surface of absorbents was largely influenced by the specific pore size of 2～4 times of benzene diameter. But in case of toluene, the adsorption of toluene was affected by pore sizes of 2～4 times as well as 4～6 times of the diameter of toluene. Both acetone and MEK were examined by the same method. The adsorption of acetone was influenced by pore sizes of 2～4 times of the diameter of acetone. But acetone does not look to be built up multi-layer on those pore sizes. Since acetone molecule is small and its mobility is so fast, it is assumed that the adsorption and desorption of acetone is simultaneously occurred at the same time even at room temperature. In case of MEK, MEK was effected by pore sizes of 2～4 times of the diameter of MEK.

일본의 묘기 광상에서 산출되는 벤토나이트를 대상하여 광물학적, 물리화학적 성질 및 열적성질을 측정하였으며, 이 연구의 주목적은 악틴족 원소인 U, Th과 란탄족 원소인 Ce, Eu에 대해 천연산 Na-형 벤토나이트의 흡착특성을 파악하기 위함이다 묘기 벤토나이트는 pH 10.4 정도로 높은 알카리성을 나타낸다. 또한 높은 점도, 팽윤도, CEC 값을 나타내고, 수용액과의 반응에서 짧은 시간에 안정화되어 균질한 상태를 유지하였다. 화학성분 분석결과 Na2O가 CaO에 비해 상대적으로 높은 함량비를 보이는 것으로 보아 묘기 벤토나이트를 구성하는 스멕타이트는 Na-형에 속한다. 열분석 결과 벤토나이트의 전암시료와 점토입자 이하 시료는 각각 591℃와 658℃에서 분해됨이 확인되었다. 점토입자 시료 0.2g을 U. Th, Ce그리고 Eu의 각 여러 농도별, pH별 용액 20mL와 반응시킨 흡착실험을 행하였다. 그 결과, 농도 및 pH변화에 따른 흡착량의 변화는 Ce, Th과 Eu용액의 경우 비교적 일정한 흡착량의 감소를 보이나, U용액은 농도가 높아질수록, pH가 증가될수록 급격한 흡착량의 감소를 나타내었다. 흡착능력은 Ce, Th, Eu, U 순으로 나타난다. 벤토나이트의 Ce, Eu, Th, U 흡착은 스멕타이트의 양이온교환반응과 표면흡착반응 이외에도 수용액에 존재하는 이온들이 다양한 화학종의 형성과 침전물 형성이 흡착에 큰 영향을 끼치는 것으로 판단된다. 또한 수반되는 제올라이트가 이들 원소들의 흡착에 영향을 끼쳤을 것이다.