Industrial activities that utilize nuclear technology can cause radioactive contamination in the ecosystems. In particular, cesium (Cs) has problems, such as neurological diseases, when it is exposed and accumulated in the bodies of animals, plants, and humans for a long time. Therefore, the development of simple and economical adsorbents for Cs removal is required. In this study, the surface of petroleum residue pitch was modified using NaClO and it was used to remove Cs from an aqueous solution. Batch experiments and characterization of the modified adsorbent were performed to determine the adsorption mechanism between the adsorbent and Cs. From these results, chemical and monolayer adsorption were found to occur at the carboxyl groups on the adsorbent surface, along with a cation exchange reaction occurred due to the sodium ions on the surface. Through this modification process, the total acidity, including phenolic, lactonic and carboxylic functional groups, was improved to 1.563 mmol/g and the maximum adsorption capacity of Cs for the modified adsorbent was 65.8 mg/g.

Perfluorooctanoic acid(PFOA) was one of widely used per- and poly substances(PFAS) in the industrial field and its concentration in the surface and groundwater was found with relatively high concentration compared to other PFAS. Since various processes have been introduced to remove the PFOA, adsorption using GAC is well known as a useful and effective process in water and wastewater treatment. Surface modification for GAC was carried out using Cu and Fe to enhance the adsorption capacity and four different adsorbents, such as GAC-Cu, GAC-Fe, GAC-Cu(OH)2, GAC-Fe(OH)3 were prepared and compared with GAC. According to SEM-EDS, the increase of Cu or Fe was confirmed after surface modification and higher weight was observed for Cu and Fe hydroxide(GAC-Cu(OH)2 and GAC-Fe(OH)3, respectively). BET analysis showed that the surface modification reduced specific surface area and total pore volumes. The highest removal efficiency(71.4%) was obtained in GAC-Cu which is improved by 17.9% whereas the use of Fe showed lower removal efficiency compared to GAC. PFOA removal was decreased with increase of solution pH indicating electrostatic interaction governs at low pH and its effect was decreased when the point of zero charges(pzc) was negatively increased with an increase of pH. The enhanced removal of PFOA was clearly observed in solution pH 7, confirming the Cu in the surface of GAC plays a role on the PFOA adsorption. The maximum uptake was calculated as 257 and 345 μg/g for GAC and GAC-Cu using Langmuir isotherm. 40% and 80% of removal were accomplished within 1 h and 48 h. According to R2, only the linear pseudo-second-order(pso) kinetic model showed 0.98 whereas the others obtained less than 0.870.

탄소 양자점 (CQDs, Carbon Quantum Dots)은 크기에 따라 광 물리적 특성이 다르게 나타나는 소재로 각광을 받고 있지만 용매의 호환성과 화학적 안정성은 개선해야 할 문제로 남아있다. 따라서 CQDs에 여러 소수성 기능기를 도 입하여 고분자 미셀 내부에 들어갈 수 있도록 표면을 개질하였다. 탄소 양자점이 함유된 고분자 미셀의 광 물리적 특성은 흡광, 형광 분광법으로 측정하였다.

This study used a packed column reactor and a horizontal flow mesh reactor to examine the removal of copper ions from aqueous solutions using pine bark, a natural adsorbent prepared from Korean red pine (Pinus densiflora). Both equilibrium and nonequilibrium adsorption experiments were conducted on copper ion concentrations of 10mg/L, and the removals of copper ions at equilibrium were close to 95%. Adsorption of copper ions could be well described by both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The bark was treated with nitric acid to enhance efficiency of copper removal, and sorption capacity was improved by about 48% at equilibrium; mechanisms such as ion exchange and chelation may have been involved in the sorption process. A pseudo second-order kinetic model described the kinetic behavior of the copper ion adsorption onto the bark. Regeneration with nitric acid resulted in extended use of spent bark in the packed column. The horizontal flow mesh reactor allowed approximately 80% removal efficiency, demonstrating its operational flexibility and the potential for its practical use as a bark filter reactor.

최근 우수한 유연성과 화학적 안정성 등을 가진 고분자 수지와 우수한 기계적 성질 등을 나타내는 무기 재료로 이루어진 나노 복합 시스템으로써 유-무기 하이브리드 코팅 필름에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 아크릴레이트 단량체로써 사용된 o-phenylphenoxyethyl acrylate (OPPEA)는 1.576의 높은 굴절률을 나타내고, Bisphenol A ethoxylate diacrylate (BAEDA)는 굴절률은 낮지만 경화된 고분자의 경도를 향상시킨다. 또한, 무기 소재로써 사용된 지르코니아는 산화지르코늄으로써 우수한 내구성과 광학특성 등을 나타낸다. 본 연구에서는 광학 특성을 향상시키기 위한 목적으로 아크릴레이트 단량체 중 BAEDA의 함량을 조절하여 필름을 제조한 뒤 연필 경도계와 아베굴절계를 이용하여 광학 특성 변화를 확인하였고, UV-vis spectrophotometer을 이용해 투과도를 비교하여 최적의 조건을 확립하였다. 그리고 실란 커플링제인 γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPS)를 사용하여 지르코니아를 소수화 처리하여 아크릴레이트 단량체에 대한 분산성을 향상시키고, 개질 전후의 물에 대한 분산성 변화를 조사하여 물에 대한 친화력이 감소하였음을 확인하였고, FT-IR ATR spectrophotometer를 통해 MPS에 의해 도입된 1716 cm-1에서의 에스터 C=O 결합 peak의 존재를 통해 MPS에 의한 지르코니아 표면의 개질 반응이 진행되었음을 확인하였다. 또한, 지르코니아의 표면에 도입된 규소 원자의 존재는 X 선 형광법을 이용하여 확인하였다. 그리고 화학적으로 개질된 지르코니아를 아크릴레이트 단량체에 도입하여 광경화 필름을 제조하였을 때, 굴절률은 아크릴레이트 자체 필름보다 1.2% 향상되었음을 확인하였고, SEM/EDS mapping 분석을 통해 PET 필름에 코팅된 개질 후 지르코니아가 아크릴레이트 코팅층에 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있었다.

본 연구는 역삼투막의 물리-화학적 표면 개질을 통하여 친수성 증가에 따른 내오염성 및 내염소성을 향상하고자 하였다. 자외선조사로 상용막 표면을 활성화한 후 실란 커플링제를 sol-gel법으로 개질하여 염소에 대한 민감도를 낮춰 폴리 아마이드 활성층을 보호하여 내염소성을 향상시켰다. 또한, 에폭사이드의 개수가 다른 PGPE, SPE 두 종류의 에폭시로 코팅 후 에폭사이드의 개환반응으로 내오염성을 향상시켰으며, 표면 개질 조건은 접촉각과 FT-IR, XPS 분석을 통해 최적화하였다. 실란-에폭시 개질막의 오염성 평가 결과 투과도 감소율이 상용막보다 약 1.5배 감소하였고, 내염소성 평가 결과 20,000 ppm × hr에서도 염제거율이 90% 이상 유지되었다.

An electroless deposition method was used to modify the surface properties of rice husk ceramic particles (RHC) by depositing nano-nickel on the surface of the RHC (Ni-RHC). The dry tribological performances of aluminum matrix composite adobes containing different contents of RHC and Ni-RHC particles have been investigated using a micro-tribometer. Results showed that the Ni–RHC particles substantially improved both the friction and wear properties of the Ni-RHC/aluminum matrix adobes. The optimal concentration was determined to be 15 wt% for both the RHC and Ni–RHC particles. The improvements in the tribological properties of aluminum adobes including the Ni-RHC were ascribed to frictioninduced peeling off of Ni coating and formation of protection layer on the wear zone, both of which led to low friction and wear volume.

최근, 실리카는 코팅제 및 복합체의 충전제로 많이 사용되고 있으며 상용성을 증가시키기 위하여, 실리카 표면의 실라놀기를 커플링제와 반응시켜 특정한 작용기를 도입하는 표면 처리가 사용되고 있다. 본 연구에서는 초임계이산화탄 소를 용매로 사용하여 실리카 나노 파티클을 실란커플링제로 표면 개질 하는 반응을 연구하였다. 실란커플링제로 3-(trimethoxysilyl)propylmethacrylate (MPS), (3-Glycidoxypropyl) trimethoxysilane (GPS), (3-aminopropyl)trimethoxysilane (APS) 세 가지 종류를 사용하였다. TGA 측정 시 감소된 양은 실리카의 표면 개질된 실란커플링제의 비율로 볼 수 있다. MPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 7%, 24시간 반응 시 9% 감소하였다. APS로 개질된 실리카는 6, 12 및 24시간 반응 시 15% 감소를 보였다. GPS로 개질된 실리카는 6시간 반응 시 6%, 12시간 반응 시 10%, 24시간 반응 시 30% 감소되었다. 가수 분해 된 GPS의 수산기가 실리카 표면의 에폭 사이드 그룹과 반응 할 수 있기 때문에 반응 시간이 길어질수록 GPS 비율이 증가합니다.

The Kingery-Bulmash equation is the most common equation to calculate blast load. However, the Kingery-Bulmash equation is complicated. In this paper, a modified equation for surface blast load is proposed. The equation is based on Kingery-Bulmash equation. The proposed equation requires a brief calculation process, and the number of coefficients is reduced under 5. As a result, each parameter obtained by using the modified equation has less than 1% of error range comparing with the result by using Kingery-Bulmash equation. The modified equation may replace the original equation with brief process to calculate.

Activated carbon fiber (ACF) surfaces are modified using an electron beam under different aqueous solutions to improve the NO gas sensitivity of a gas sensor based on ACFs. The oxygen functional group on the ACF surface is changed, resulting in an increase of the number of non-carbonyl (-C-O-C-) groups from 32.5% for pristine ACFs to 39.53% and 41.75% for ACFs treated with hydrogen peroxide and potassium hydroxide solutions, respectively. We discover that the NO gas sensitivity of the gas sensor fabricated using the modified ACFs as an electrode material is increased, although the specific surface area of the ACFs is decreased because of the recovery of their crystal structure. This is attributed to the static electric interaction between NO gas and the non-carbonyl groups introduced onto the ACF surfaces.

현재 수준의 단백질 분리는 공정비용이 많이 들고 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 이러한 단점들을 해결하기 위해서 공정이 비교적 간단하고 친환경적인 분리막을 이용한 방법들이 연구되고 있다. 먼저, 단백질 분리공정을 두 가지 정도로 나눌 수 있고, 이는 단백질 크기에 따른 분리공정과 pH에 따른 단백질 표면의 전하 차이를 이용한 분리 공정을 들 수 있다. 본 연구는 폴리술폰의 표 면전하를 개질하여서 유사한 크기의 단백질을 분리하고자 하였으며, 용매를 이 용한 고분자용액을 만들고 비용매에 침전하여 분리막을 제조하는 상변환법을 이용하여 제조하였고, 제조된 분리막 표면의 Zeta potential을 측정하여 pH에 따른 표면의 전위차를 확인하였다. 폴리술폰의 표면개질을 확인하고자 FT-IR 과 1HNMR을 이용하여 화학구조를 분석하였으며, UV Spectrometer를 이용하여 단 백질의 농도를 측정하였다.

Reverse electrodialysis (RED) is one of the promising processes for generating electricity from the salt concentration gradient between river and sea water. A RED stack contains alternately arranged anion and cation exchange membranes which separate salt solutions of different concentrations. The power generation performance of RED significantly depends on the characteristics of ion exchange membranes. In this work, we have prepared high performance pore-filled anion-exchange membranes. In addition, the optimization of membrane design parameters has been investigated using the membranes via various electrochemical analyses in terms of the enhancement of RED performances. Finally, the membrane surface has been modified with acid-doped polypyrrole for the improvement of the membrane properties. (No. 10047796) (No. 2015H1C1A1034436)

습식흡수제를 이용한 이산화탄소 포집 공정은 재생 시 많은 에너지가 필요한 단점이 있어 에너지를 낮추기 위한 다양한 대체 기술이 개발되고 있다. 이런 연구의 일환으로 최근에 분리막과 흡수제를 혼합하는 접촉막 기술이 개발되고 있으며, 흡수제의 단점을 극복하는 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 세라믹소재를 이용하여 중공사막을 제조하였고 젖음성을 제어하기 위해 소수성 코팅을 한 중공사막을 개발하였다. 중공사막의 XRD, SEM, FT-IR 및 Porosimeter를 이용하여 분석하였고, 기공에 따른 CO2 분리 특성을 규명하였다.

We define hydrogel as a polymer network containing a large amount of water or biological fluid in a 3-D structure. Because of the physical or chemical chains present in a hydrogel, it is stable in aqueous environment. Therefore, it has been used in diverse medical fields. In addition, by controlling the gelation degree of polymer solution (the state prior to hydrogel) hydrogels can be easily applied to damaged tissue area. This unique structure and properties of hydrogel shares a similarity with ECM (Extracellular matrix) in that it has a potential to be applied in tissue engineering field. Especially, the injectable property and ECM like structure can be applied to bone regeneration. Out of several polymers can be form hydrogels, silk fibroin (SF) has an excellent biocompatibility, biodegradability and it can be used to create bone regeneration scaffold in the form of hydrogel. In this study, we fabricated a SF hydrogel containing hydroxyapatite nanoparticle (HAp). To improve the dispersibility of HAp in the SF aqueous solution, we chemically modified the surface of HAp particles using hyaluronic acid (HA) – dopamine (DA) conjugate. Since SF aqueous solution has a long term gelation time, we utilized ultra-sonication method to induce a rapid gelation. Stability of HAp in SF aqueous solution was measured by ELS and TGA. Finally, FT-IR and WAXD were used to evaluate the changes of secondary structure of silk hydrogel according to concentrations of hydroxyapatite nanoparticle concentration.