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이온성 염료의 효과적인 제거를 위한 셀룰로오스 기반 고분자 전해질 복합 하이드로겔의 제조 및 특성 분석
정민정 ( Minjung Jung ),김정규 ( Jungkyu Kim ),방준식 ( Junsik Bang ),김윤진 ( Yunjin Kim ),정승오 ( Seungoh Jung ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
염료는 여러 가지 산업에서 사용되고 있으며 그 종류도 다양하다. 하지만 사용량과 비례하여 염료 폐수로 인한 수질 오염도 증가하고 있다. 폐수 속에 용해되어있는 염료 오염물은 생태계와 인간의 신체건강에 잠재적인 부정적 영향을 끼칠 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 목질계 바이오매스 기반 흡착 소재가 이에 대한 해결책이 될 수 있다. 본 연구의 목적은 셀룰로오스 기반 pH 감응성 수화겔을 제조하여 음이온성 염료인 Acid OrangeⅡ(AO)와 양이온성 염료인 Methylene Blue(MB)를 효과적으로 제거하기 위함이다. 셀룰로오스 기반의 수화겔은 카복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌이민(PEI)를 이용한 고분자 전해질을 가교 공정을 통해 제조하였다. pH 감응성과 수분 환경에서의 안정성을 확보하기 위한 최적 공정을 탐색하여 고분자 및 가교제의 적정 비율을 탐색하였다. pH 조건의 변화에 따른 팽윤도를 통해 pH 감응성을 평가하였으며 주사전자 현미경(FE-SEM)을 통하여 수화겔의 몰폴로지를 관찰하였다. 최종적으로 제조한 수화겔의 이온성 염료에 대한 흡착 성능을 등온흡착, 흡착 동역학 및 열역학적 분석을 통해 확인하였다. 실험결과 수화겔은 AO 397mg/g, MB 208mg/g의 흡착능을 보였다. 바이오 폴리머 기반의 흡착 소재인 셀룰로오스 기반의 수화겔은 염료 흡착 이외에도 다양한 환경 복원 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상된다.
Coarsening of high purity SiC particles by gas phase transport
Lee, EunJu,Bang, MinJung,Kim, Byung-Sook,Kim, Deug J. Elsevier 2015 CERAMICS INTERNATIONAL Vol.41 No.10
<P><B>Abstract</B></P> <P>The coarsening behavior of high purity SiC particles was investigated. Rapid growth of α-SiC particles, formed due to β–α phase transformation during initial heat treatment, took place at 2150°C. Consequently, a uniform coarse α-SiC powder with a size of 280μm was synthesized. This coarsening process did not depend on the initial particle size. The grown particle size can be controlled by the addition of carbon and α-SiC seed. The particle size decreases as the carbon content and α-SiC seeds content increases. The coarsening mechanism of high purity SiC particles is discussed.</P>
폴리카프로락톤으로 그래프트된 리그닌의 첨가가 생분해성 고분자 기반 나노섬유의 이화학적 특성에 미치는 영향
방준식 ( Junsik Bang ),김정규 ( Jungkyu Kim ),김윤진 ( Yunjin Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),최인규 ( In-gyu Choi ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
본 연구에서는 생분해성 플라스틱으로 잘 알려져있는 폴리카프로락톤 기반 나노섬유에 리그닌 기반 친환경 첨가제를 사용하여 나노섬유의 인장강도와 UV 저항성을 개선하고자 하였다. 일반적으로 리그닌을 상용 플라스틱 고분자에 단순히 혼합한다면 리그닌의 낮은 열 가소성과 자가 응집현상이 발생하게 된다. 본 연구에서는 이러한 사용성을 개선하기 위하여 리그닌과 카프로락톤의 그래프팅 중합을 통해 리그닌 기반의 열 가소성 첨가제를 제조하고자 하였다. 리그닌과 카프로락톤의 반응성을 높이기 위한 방법으로는 Ethyl acetate, Ethanol를 이용한 리그닌 분획을 실시하였다. 그 결과 페놀성 수산기의 함량이 풍부한 리그닌을 획득하였고 이를 이용하여 카프로락톤과의 그라프팅 반응을 진행하였다. 제조된 리그닌 기반 열 가소성 고분자는 리그닌의 함량, 중합에 사용된 리그닌의 종류에 따라 중합도, 분자량, 열적, 유변학적특성이 달라짐을 보았다. 리그닌 기반 열 가소성 첨가제를 폴리카프로락톤과 1:1로 혼합하여 방사 용액을 제조한 뒤 용액방사를 통해 생분해성 나노섬유를 제조하였다. 제조된 나노섬유의 이화학적 특성을 FE-SEM, TGA, 인장시험, UV-Vis를 통해 분석하였다. 그 결과, 리그닌 기반 열 가소성 고분자의 첨가가 폴리카프로락톤 나노섬유의 인장강도를 향상시켰으며 UV에 의한 기계적 열화를 방지할 수 있음을 확인하였다.
( Sungwook Won ),( Junsik Bang ),( Sang-woo Park ),( Jungkyu Kim ),( Minjung Jung ),( Seungoh Jung ),( Heecheol Yun ),( Hwanmyeong Yeo ),( In-gyu Choi ),( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2024 목재공학 Vol.52 No.3
Lignin, a prominent constituent of woody biomass, is abundant in nature, cost-effective, and contains various functional groups, including hydroxyl groups. Owing to these characteristics, they have the potential to replace petroleum-based polyols in the polyurethane industry, offering a solution to environmental problems linked to resource depletion and CO<sub>2</sub> emissions. However, the structural complexity and low reactivity of lignin present challenges for its direct application in polyurethane materials. In this study, Kraft lignin (KL), a representative technical lignin, was fractionated with ethanol, an eco-friendly solvent, and mixed with conventional polyols in varying proportions to produce polyurethane films. The results of ethanol fractionation showed that the polydispersity of ethanol-soluble lignin (ESL) decreased from 3.71 to 2.72 and the hydroxyl content of ESL increased from 4.20 mmol/g to 5.49 mmol/g. Consequently, the polyurethane prepared by adding ESL was superior to the KL-based film, exhibiting improved miscibility with petrochemical-based polyols and reactivity with isocyanate groups. Consequently, the films using ESL as the polyol exhibited reduced shrinkage and a more uniform structure. Optical microscope and scanning electron microscope observations confirmed that lignin aggregation was lower in polyurethane with ESL than in that with KL. When the hydrophobicity of the samples was measured using the water contact angle, the addition of ESL resulted in higher hydrophobicity. In addition, as the amount of ESL added increased, an increase of 7.4% in the residual char was observed, and a 4.04% increase in Tmax the thermal stability of the produced polyurethane was effectively improved.
효율적인 염료 제거를 위한 재생 리그노셀룰로오스 하이드로겔의 제조 및 특성분석
김윤진 ( Yunjin Kim ),방준식 ( Junsik Bang ),김정규 ( Jungkyu Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),정승오 ( Jung Seungoh ),여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),최인규 ( In-gyu Choi ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
목질계 바이오매스 중 하나인 리그닌은 천연 방향족 고분자로 구성되어 있고, 자연에서 두 번째로 풍부한 소재이다. 최근 탄소자원의 선순환에 관한 관심이 높아짐에 따라 리그닌의 응용 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 이와 동시에 염료, 중금속과 관련한 수질 오염이 지속적으로 문제로 제기 됨에 따라, 이를 해결하기 위한 수처리 소재로 리그닌을 이용하려는 연구가 활발히 보고되고 있다. 하지만 리그닌은 구조가 매우 복잡하고, 고분자로서의 가공성이 낮아 실제 응용 분야에서는 활용 가능성이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 염료 제거를 위해 리그닌을 재생 나노셀룰로오스 하이드로겔에 복합화하여 리그닌 함유 재생 나노셀룰로오스 하이드로겔을 제조하였다. 이를 통해 리그닌의 부족한 구조적 안정성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 셀룰로오스 기반 하이드로겔의 기계적 특성을 향상시킬 수 있었다. 제조한 리그노셀룰로오스 기반 하이드로겔은 리그닌 첨가에 의해 염료 제거 성능이 크게 증가하였으며, 이는 수처리 재료로서의 응용 가능성을 보일 수 있었다.