This study presents the synthesis, characterization, and utilization of marine macroalgae-derived bio-carbon catalysts (BC and KOH-AC) for the efficient conversion of waste cooking oil (WCO) into biodiesel. The biochar (BC) was produced through slow pyrolysis of macroalgal biomass, which was subsequently activated with potassium hydroxide (KOH) to produce a KOH-modified activated carbon (KOH-AC) catalyst. Advanced characterization techniques, including SEM, EDX, XRD, FTIR, and TGA, were used to examine the physicochemical characteristics of the catalysts. The synthesized catalysts were utilized to produce biodiesel from WCO, and the results revealed that the highest biodiesel yields, 98.96%, and 47.54%, were obtained using KOH-AC and BC catalysts, respectively, under optimal reaction conditions of 66 °C temperature, 12.3 M/O molar ratio, 130 min time, and 3.08 wt.% catalyst loading via RSM optimization. The kinetic and thermodynamic parameters, such as k, Ea, ΔH, ΔS, and ΔG, were determined to be 0.0346 min− 1, 43.31 kJ mol− 1, 38.98 kJ mol− 1, − 158.38 J K− 1 mol− 1, and 92.58 kJ mol− 1, respectively. The KOH-AC catalyst was recycled up to five times, with a significant biodiesel yield of 80.37%. The fuel properties of the biodiesel met ASTM (D6751) specifications, ensuring that it has excellent fuel characteristics and can be used as an alternative fuel.

Abstract In the present study, the effect of nickel nitrate addition as a catalytic precursor for the in situ formation of Ni nanoparticles during the heating process has been investigated on the modification of microstructure and graphitization of amorphous carbon resulting from pyrolysis of phenolic resin. For this purpose, the prepared resin samples were cured in carbon substrate with and without additives at temperatures of 800, 1000, and 1250 °C. XRD, FESEM, and TEM studies were performed to investigate the phase and microstructural changes in the samples during the heating process. In addition to phase and microstructural studies, thermodynamic calculations of the reactions performed for the in situ formation of nickel nanoparticles and their effective factors during the curing process were performed. The results indicated that nickel nitrate is transformed to nickel nanoparticles of different sizes during the reduction process in a reduced atmosphere. The in situ formation of nickel nanoparticles and its catalytic effect led to the graphitization of carbon resulting from the pyrolysis of phenolic resin at a temperature of 800 °C and above. By increasing temperature, the morphology of the formed graphite changed and hollow carbon nanotubes, carbon cells, and onion skin carbon were formed in the microstructure. It was also observed that by increasing the temperature and the amount of additive, carbon nanotubes and their size are increased. A noteworthy point from thermodynamic calculations during the formation of nickel nanoparticles was that the nickel nanoparticles themselves acted as accelerators of nickel oxide reduction reactions and the formation of nickel nanoparticles. This increases the amount of amorphous carbon graphitization resulting from the pyrolysis of phenolic resin which leads to the formation of more carbon nanotubes at higher temperatures.

양이온성 계면활성제 (DTAB, TTAB 및 CTAB)에 의한 아닐린의 가용화현상을 연구하기 위하여 UV-Vis법을 이용하여 가용화상수(Ks)와 열역학 함수들을 계산하고 비교하였다. 그리고 이온염과 유기물의 첨가가 가용화상수에 어떠한 영향을 미치는지를 조사하였다. 또한 온도변화에 따른 Ks값의 변화를 계면활성제 종류별로 비교하고 분석하였으며, 가용화상수로부터 구한 여러 열역학적 함수를 비교하고 검토함으로써 아닐린의 가용화현상을 미시적으로 분석하고 해석하고자 하였다. 그 결과 양이온성 계면활성제에 의한 아닐린의 가용화현상에 대한 Gibbs 자유에너지와 엔탈피 변화 값은 모두 음의 값을 그리고 엔트로피 변화값은 모두 양의 값을 나타내었다. 가용화상수 값은 온도가 증가함에 따라 감소하고 계면활성제의 탄소사슬의 길이가 증가할수록 증가하였다. 이온염의 농도가 증가함에 따라 가용화에 대한 Gibbs 자유에너지값은 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 그리고 n-부탄올의 농도가 증가함에 따라 Gibbs 자유에너지는 계속 증가하는 경향을 보였다.

목 적: Ⅱ-Ⅲ2-Ⅵ4형 반도체 가운데 고용체 화합물에 대한 연구의 하나로 Ⅵ족인 S, Se를 상호 교환하여 성장시킨 ZnAl2Se3.6S0.4 고용체의 구조 및 광 발광 메카니즘을 규명하였고, 이로부터 광학적 energy band gap의 온도의존성과 기초적 열역학 함수를 추정고자 한다. 방 법: ZnAl2Se3.6S0.4 단결정은 수송매체로서 iodine을 이용한 화학수송법(CTR)으로 단결정을 성장시켰 다. 단결정을 성장시키기 위하여 시료 출발측을 950 ℃, 성장측을 850 ℃로 하여 7일간 성장시켰다. 기초 흡 수단 부근에서 에너지 띠 간격의 온도의존성을 구하기 위하여 저온장치가 부착된 UV-VIS-NIR spectrophotometer를 사용하여 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. 광발광 특성은 광흡수 특성 측정에 사용하 였던 측정용 시편을 cryogenic system 의 cold finger 에 부착시키고, 여기 광원으로 325 ㎚의 He-Cd laser 를 사용하였으며, double-grating monochromator, data-mate control system, cryogenic system, PM tube 등으로 구성된 측정 system을 사용하여 측정하였다. 결과 및 고찰: ZnAl2Se3.6S0.4 단결정의 에너지 띠 간격과 온도의존성을 구하기 위하여 이들 단결정의 기 초 흡수단 영역인 320 ～ 420㎚ 파장영역과 13K ～ 289K 온도영역에서 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. Varshni가 제안한 에너지 띠 간격의 온도의존성 특성에 대한 실험식에 잘 일치하였다. 측정된 energy gap(Eg)으로부터 열역학적 함수 물리량을 추정할 수 있었다. 또한 13K에서 측정한 광발광 스펙트럼에서 보 면 427㎚(2.904 )영역에서 비교적 넓고 세기가 강한 청색 발광 피크와 468㎚(2.648 )영역에서 세기가 약한 청색 발광 피크를 관측할 수 있었다. 결 론: ZnAl2Se3.6S0.4 단결정의 결정구조는 defect chacopyrite 구조였으며, 격자 상수는 a= 5.5563Å, c= 10.8324Å이었다. 또한 찌그러짐 인자값은 0.0504 이었다. 광학적 에너지 띠 간격의 온도 의존성을 규명하 였고, 이 때 Eg(0)=3.538(eV), α=2.02×10-3(eV/K), β=502.19(K)로 주어졌다. Energy band gap의 온도의 존성으로부터 entropy(SCV), heat capacity(CCV), enthalpy(HCV) 값을 추정 할 수 있었다. ZnAl2Se3.6S0.4 결 정의 광발광 특성은 비교적 넓고 세기가 강한 청색 발광 피크와 세기가 약한 청색 발광 피크를 관측할 수 있었 다. 이들 발광 전이기구는 두개의 주개 준위(SD1, DD1)와 한 개의 받개 준위(DA1)사이의 재결합에 의한 발광 메카니즘으로 설명된다.

목 적: 화학수송법으로 성장시킨 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 광학적 에너지 띠 간격 energy band gap의 온도의존성을 규명하고, 이로부터 기초적 열역학 함수를 추정고자 한다. 방 법: gallium(99.9999 %, 2 mol), selenium(99.9999 %, 3 mol), cobalt(99.99 %, 0.1 mol %) 그리고 수송물질로 iodine(99.99 %, 6 mg/cm3)을 함께 석영관에 넣고 내부를 5×10-6 torr로 유지하면서 봉입하여 성장용 ampoule을 만들었다. 성장용 ampoule을 2단 전기로의 중앙에 위치시키고, 결정 성장측의 잔류불순 물을 깨끗이 제거한 후, 시료 출발측을 890 ℃, 성장측을 780 ℃로 6일간 유지하여 단결정을 성장시켰다. 기초 흡수단 부근에서 에너지 띠 간격의 온도의존성을 구하기 위하여 저온장치(Air Products, SH-4)가 부 착된 UV-VIS-NIR spectrophotometer(Hitachi, U-3501)를 사용하여 광흡수 스펙트럼을 측정하였다. 결과 및 고찰: Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정들의 광흡수 스펙트럼은 순수한 Ga2Se3 단결정의 경우 570 nm영역에서, Ga2Se3 : Co2+ 단결정의 경우 594 nm영역에서 광흡수가 급격히 증가하여 cobalt를 첨가한 단 결정의 기초 흡수단이 장파장 측으로 이동됨을 볼 수 있었다. 또한 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni 가 제안한 실험식으로부터 구하였다. 결 론: 성장된 단결정의 구조는 cubic구조이었고, 이들의 격자상수 값은 Ga2Se3 및 Ga2Se3 : Co2+ 단결정 들에 대하여 각각 a = 5.442 Å, a = 5.672 Å이었다. 광흡수 스펙트럼으로부터 구한 optical energy band gap(Eg)의 band구조는 직접 전이형이었고, 에너지 띠 간격의 온도의존성은 Varshni방정식이 잘 적용되었 다. 이때 구한 상수 값은 Ga2Se3 단결정의 경우 Eg(0) = 2.177 eV, α= 7.8×10-4eV/K, β= 378 K로 주어 지고, Ga2Se3 : Co2+단결정의 경우 Eg(0) = 2.089 eV, α= 1.20×10-3 eV/K, β= 349 K로 주어졌다. 이들 값 으로부터 구한 에너지 띠 간격의 온도의존성으로부터 열역학 함수인 entropy(SCV), heat capacity(CCV), enthalpy(HCV) 값을 추정할 수 있었다.

에너지 생성에 따른 탄소배출문제로 국제 에너지 기구는 세계 주요국의 에너지 효율을 15~30[%]이상 향상시키도록 권고하고 있으며, 국내 에너지 정책 동향도 에너지 절감 및 탄소 배출에 대해 정부에서 인센티브 및 페널티 프로그램을 제고하는 방향으로 가고 있다. 각국의 산업 현장에서 유체 이송용 펌프가 전기에너지의 20[%]를 소비하고 있는 실정으로, 주요 에너지 낭비 요인으로는 장시간 운전에 따른 효율 저하, 부적절한 설계 및 설비 등이 있다. 이러한 낭비를 줄이기 위해 펌프의 효율을 측정하여 펌프의 운전 상태를 진단하고자, 본 논문에서는 열역학적 방법으로 온도와 압력센서만을 활용하여 펌프의 최고 효율점을 측정할 수 있는 방법을 제시하고 실제 펌프의 효율을 계산하여 펌프제조사에서 제공한 성능곡선과 비교한 결과 유사한 성능곡선을 얻어 그 유효성을 확인하였다.

에너지 생성에 따른 탄소배출문제로 국제 에너지 기구는 세계 주요국의 에너지 효율을 15~30%이상 향상시키도록 권고하고 있으며, 국내 에너지 정책 동향도 에너지 절감 및 탄소 배출에 대해 정부에서 인센티브 및 페널티 프로그램을 제고하는 방향으로 가고 있다. 국내 산업 현장에서 유체 이송용 펌프가 전기에너지의 20%를 소비하고 있는 실정으로, 주요 에너지 낭비 요인으로 장시간 운전에 따른 효율 저하, 부적절한 설계 및 설비 등으로 에너지를 낭비

This surfactant can be used as a cosmetics and chemical dispersants. The variation of critical micelle concentration(CMC) with temperature for N-eicosyl pyridinium bromide over the range 40℃ to 60℃ has been measured by drop methods. Thermodynamic quantities for micellization of N-eicosyl pyridinium bromide in water have been calculated by polynominal equation.

Twenty four fractions by solvent extraction and/or acid precipitation from fruit body and culture broth of Inonotus obliquus were prepared, and their inhibitory effect against acetylcholinesterase (AChE) was investigated. Among these fractions, acid (1 M HCl) precipitates from cell-free culture broth and fruit body exhibited the highest inhibitory effect on AChE in vitro. Acid precipitates inhibited AChE activity in a concentration-dependant manner and IC50 values of both acid precipitates were 0.53 mg/mL. The inhibition pattern was general non-competitive inhibition. The energetic parameters were also determined by dual substrate/temperature design. Both acid precipitates increased the values of Ea, ΔH, ΔG and ΔH* decreasing the value of ΔS for AChE. The results implied that the acid precipitates from I. obliquus increased the thermodynamic barrier, leading to the breakdown of ES complex and the formation of products as inhibitory mechanism.

Bagasse fly ash (BFA) is one of the important wastes generated in the sugar industry; it has been studied as a prospective low-cost adsorbent in the removal of congo red (CR) from aqueous solutions. Chemical treatment with H2O2 was applied in order to modify the adsorbability of the raw BFA. Batch studies were performed to evaluate the influence of various experimental parameters such as dye solution pH, contact time, adsorbent dose, and temperature. Both the adsorbents were characterized by Fourier-transform infrared spectrometer, energy-dispersive X-ray spectrophotometer and nitrogen adsorption at 77 K. Equilibrium isotherms for the adsorption of CR were analyzed by Langmuir, Freundlich and Temkin models using non-linear regression technique. Intraparticle diffusion seems to control the CR removal process. The obtained experimental data can be well described by Langmuir and also followed second order kinetic models. The calculated thermodynamic parameters indicate the feasibility of the adsorption process for the studied adsorbents. The results indicate that BFA can be efficiently used for the treatment of waste water containing dyes.

Phosphorus exhibits considerable segregation in steelmaking slag. In order to recover phosphorus from slag to K3PO4 via molten iron, a carbothermic reaction using microwave heating was suggested recently. The carbothermic reduction of phosphorus from slag to molten iron using microwave heating was carried out at 2073K. However, at this temperature the thermodynamic properties of both slag and molten iron cannot be determined experimentally. Therefore, the computational approach of the so-called CALPHAD method is very useful to understand the transfer of phosphorus from slag to metal and to enhance this reaction. In the present investigation, a theoretical study of the reduction behavior of phosphorus in slag was carried out at much lower temperatures using the recently developed thermodynamic database in the FactSage program. The calculated results showed reasonable accordance with the experimental data; namely, the thermodynamic database could be applied successfully to higher temperature reactions. The current study found that higher temperature and high SiO2 concentration are favorable for the recovery of phosphorus from slag.

In this contribution, we attempted a theoretical analysis on the validity of the widely-accepted idea that rough and singular surfaces can coexist in a crystal at equilibrium. By manipulating the Cahn and Hoffman capillarity vector, the conclusion that a crystal at equilibrium should be composed either of singular surfaces or of rough ones was reached.

An experimental study on the combustion of superfine aluminum powders (average particle diameter, a: ∼0.1 ) in air is reported. The formation of aluminum nitride during the combustion of aluminum in air and the influence of the combustion scenario on the structures and compositions of the final products are in the focus of this study. The experiments were conducted in an air (pressure: 1 atm). Superfine aluminum powders were produced by the wire electrical explosion method. Such superfine aluminum powder is stable in air but once ignited it can burn in a self-sustaining way due to its low bulk: density (∼0.1 g/㎤) and a low thermal conductivity. During combustion, the temperature and radiation were measured and the actual burning process was recorded by a video camera. Scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and chemical analysis were performed on the both initial powders and final products. It was found that the powders, ignited by local heating, burned in a two-stage self-propagating regime. The products of the first stage consisted of unreacted aluminum (-70 mass %) and amorphous oxides with traces of AlN. After the second stage the AlN content exceeded 50 mass % and the residual Al content decreased to ∼10 mass %. A qualitative discussion is given on the kinetic limitation for AlN oxidation due to rapid condensation and encapsulation of gaseous AlN.N.

In the FMAS system the effect of iron on alumina solubility in orthopyroxene has been determined by experiments with crystalline starting mixtures of garnet and orthopyroxene of known initial compositions at 20 kb, 975˚C and 25 kb, 1,200˚C. These data have been modeled to develop a thermodynamic method for the calculation of Al2O3 in orthopyroxene as a function of P, T and composition. The direct application of the alumina solubility data in the MAS system to natural assemblages could lead to significant overestimation of pressure, probably by about 5kb for the relatively common garnet-lherzolites with abot 25 mol per cent Ca + Fe2+ in garnet and about 1 wt. per cent Al2O3 in orthopyroxene since the effect of Fe is similar to that of Ca and Cr3+in reducing the alumina solubility in orthopyroxene in equilibrum with garnet relative to that in the MAS system.

구조물은 지진, 풍랑 등과 같은 외부의 충격에 대해서 노출되어 있기 때문에 대규모의 피해가능성이 항상 존재한다. 이러한 외부에 대한 충격흡수 장치는 여러 가지가 있다. 이러한 기구 중에서 널리 사용되고 있는 것이 기계적 에너지를 소산시키는 유압 감쇠기이다 본 논문에서는 유압 감쇠기의 단점을 보완하고 보다 효율이 높은 감쇠기를 나노기술을 응용하여 새로운 감쇠기에 대한 기초적 이론연구를 하였다. 새로운 감쇠기는 내부에 점성 유체 대신에 무기재료의 입자를 유체와 혼합하여 사용하였고 오리피스를 생략함으로 해서 보다 간단한 구조로 설계하였다. 나노 단위 기공에서의 유동 현상을 설명하기 위해서는 기존의 유체역학에 대한 지배방정식 및 가설들이 더 이상 적용이 되지 않는 단점이 있다. 본 연구에서는 지금까지 명확하게 규명되지 않았던 감쇠기의 열 발생, 나노 유동, 그리고 에너지 소산에 대한 이론적 해석을 수행하였다. 그리고 다공 입자 구조에 따른 에너지 소산에 대한 영향을 모델링하여 조사하였다. 감쇠 효과를 검토하기 위해 기존의 유압 감쇠기와 에너지 소산효율을 비교하였다. 또한 감쇠 효율을 수치적인 해석결과와 실험 결과를 서로 비교하여 검토하였다.

The critical micelle concentration (CMC) at which micelles start to form from a surfactant solution is usually measured in terms of conventional concentration units. However, the thermodynamic potentials are expressed in terms of mole fraction XCMC and XCMC cannot be directly measured experimentally. The Gibbs free energy, δG*mic, in particular is related to XCMC through δG*mic = RTlnXCMC. When it comes to CMC, the molar CMC, CCMC, differs only by the proportionality C-1w with Cw being the molarity of water. Hence, CCMC is found to be a proper representation of CMC. However, in calculation of δG*mic and other thermodynamic potentials from the CMC, XCMC or CCMC/Cw should be used.

기존의 전자 기판에서 땜납으로 사용되고 있는 Sn-Pb계 합금을 대체하기 위한 새로운 합금을 개발하기 위하여 열역학을 이용한 상평형계산을 통해 얻은 다원계 상태도를 바탕으로 적정한 녹는점과 용융구간을 가지는 Sn-Bi-In-Zn계 솔더합금을 설계하였다. 설계된 합금을 제작하여 XRD, DSC및 EDX로 분석하여 상의 확인,조성분석 및 고상점과 액상점 등의 녹음 거동을 확인하였다. 또한 열처리에 따른 미세구조의 변화를 관찰하였고, 이러한 조직변화가 기계적 성질에 미치는 영향을 경도실험과 인장실험을 통해 연구하였다.