수소 동위원소 분리를 위한 77 K 극저온 파과 곡선 측정 시스템 제작

Abstract

함수아연탄산염광물인 브라이언영가이트를 국내에서 처음으로 국전광산에서 발견하여, 이 광물의 산출상태, 광물학적-지화학적 특성과 생성 환경에 관하여 연구하였다. 국전광산의 브라이언영가이트는 석고와 베체레라이트를 밀접하게 수반하며, 미립의 판상-도변상 입자들이 구과상-장미꽃 모양의 집합체를 형성한다. X선회절분석 결과에 의하면, 이 광물은 β 값이 거의 90도인 단사정계에 속한다. 열분석에 의하면, 흡착수의 탈수작용, 탈수산화반응, 탄산염의 분해 반응, 황산염의 분해 반응 등에 의한 6단계의 중량 감소가 순차적으로 일어남을 확인할 수 있다. 광물 내에 존재하는 Zn, CO3, SO4, (OH)- 에 의한 라만 밴드를 확인할 수 있다. 이 광물의 화학식은 Zn3.5(CO3, SO4)2.7(OH)4로 표현할 수 있다. 국전광산의 브라이언영가이트는 섬아연석이 지표에 노출된후 탄산기를 포함하는 물과 반응하여 이차적으로 생성된 것으로 추론된다. 국내의 휴·폐광 중인 아연 광산에 대한 정밀한 조사를 통하여 이 광물의 추가적인 산출이 있을 것으로 예상된다.

Breakthrough analysis has widely been explored for the dynamic separation of gaseous mixtures in porous materials. In general, breakthrough experiments measure the components of a flowing gas when a gaseous mixture is injected into a column filled with an adsorbent material. In this paper, we report on the design and fabrication of a breakthrough curve measurement device to study the dynamic adsorptive separation of hydrogen isotopologues in porous materials. Using the designed system, an experiment was conducted involving a 1:1 mixture of hydrogen and deuterium passed through a column filled with zeolite 13X (1 g). At room temperature, both hydrogen and deuterium were adsorbed in negligible amounts; however, at a temperature of 77 K, deuterium was preferentially adsorbed over hydrogen. The selectivity was different from that in the existing literature due to the different sample shapes, measurement methods, and column structures, but was at a similar level to that of cryogenic distillation (1.5).