[학위논문]이산화티탄 분말을 사용한 시멘트 모르터의 수질정화특성에 관한 기초적 연구 A Fundamental Study on the Properties of Water purification in Cement mortar using TiO2 powder as photocatalyst원문보기
우리나라의 경우 1960년대 이후 성장위주의 경제적 발전을 추구함으로써 많은 분야에서 고도의 성장을 이룩하였으나, 개발논리에 치우치고 당시의 열악한 자본과 환경에 대한 사외 전반적인 의식 부족 등으로 인하여 우리 자연환경의 심각한 훼손을 초래하였으며, 그 결과 우리의 삶의 터전이 위협 받을 정도의 심각한 환경문제들이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 광범위한 연구가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예가 광촉매 반응의 원리를 이용한 방법이다. 광촉매는 ...
우리나라의 경우 1960년대 이후 성장위주의 경제적 발전을 추구함으로써 많은 분야에서 고도의 성장을 이룩하였으나, 개발논리에 치우치고 당시의 열악한 자본과 환경에 대한 사외 전반적인 의식 부족 등으로 인하여 우리 자연환경의 심각한 훼손을 초래하였으며, 그 결과 우리의 삶의 터전이 위협 받을 정도의 심각한 환경문제들이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 광범위한 연구가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예가 광촉매 반응의 원리를 이용한 방법이다. 광촉매는 빛에너지를 이용하여 전기 및 화학에너지를 얻는 광전기 화학반응으로서 최근에는 오염물질의 제거를 위한 환경문제 해결법의 유력한 수단으로 주목받고 있다. 그러나 그 활용범위가 대기정화기술분야에 집중되어 활용성에는 한계를 보이고 있다. 따라서 광촉매 재료로서 이산화티탄의 활용방안의 확대를 위한 대책 수립이 요구되는 실정이다. 이에 본연구에서는 이산화티탄(TiO2) 분말을 광촉매로 사용한 시멘트 모르터의 수질정화 특성 및 콘크리트에서의 적용가능성을 검토하기 위하여, 본 연구에서는 크게 배합비에 따른 광촉매 모르터의 물성시험과 광촉매를 이용한 수질정화 특성 시험의 두 단계로 나누어 순차적으로 진행하였다. 배합비에 따른 광촉매 모르터의 물성 시험에서는 단위시멘트량 및 물결합재비를 고정한 상태에서 아나타제형, 루틸형 두가지의 이산화티탄(TiO2) 치환율을 각 각 변화시켰으며, 광촉매를 이용한 수질정화 특성 시험에서는 물성시험에 사용한 배합을 이용하여 공시체를 제작하였으며, 이를 시간 경과에 따라 F, Cl, NO3-N, SO4의 감소량을 측정하였다. 이산화티탄분말을 광촉매로 사용하여 제조한 모르터를 대상으로 콘크리트에서의 적용성을 검토하고, 환경친화적 재료로서 활용 범위를 높이기 위한 방안으로 수질제거 특성을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 이산화티탄 치환율 9% 이내의 조건에서는 목표 플로우를 만족하는 것으로 나타나 모르터의 유동성을 확보하기 위한 이산화티탄의 최대 사용량은 9%이내가 되어야 할 것으로 판단된다. (2) 아나타제 치환율 6%, 루틸 치환율 9% 이내의 조건에서 Plain보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났으며, 이는 이산화티탄 분말이 시멘트 경화체의 미세공극을 충전함으로써 나타나는 현상으로 판단된다. (3) 이산화티탄의 치환율 증가함에 따라 휨강도는 감소하는 것으로 나타나 이산화티탄을 시멘트 경화체의 결합재로서 사용 시 휨강도에 대한 적절한 고려가 수반되어야 할 것으로 판단된다. (4) 이온크로마토 그래피를 이용하여 광촉매 수질정화특성 실험결과 동일 치환율에서 루틸형에 비하여 아나타제형의 제거특성이 전반적으로 우수한 것으로 나타났으나, 루틸형의 경우 전반적으로 안정적인 반응성을 보였다. 이상의 결과에서 플로우, 압축강도, 흼강도는 이산화티탄 적정 치환율 범위에서 유사하거나 향상됨을 알 수 있었으며, 치환율이 증가함에 따라 수질정화 특성이 증가되는 것으로 나타났다. 그러나 이산화티탄을 치환함에 따라 휨강도 및 플로우가 감소하는 것으로 나타나 이에 대한 적절한 고려가 수반되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 이산화티탄은 혼화재로서 콘크리트 적용 및 수질정화가 가능 할 것으로 판단되며, 이의 실용화를 위하여 다양한 조건의 제거특성에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
우리나라의 경우 1960년대 이후 성장위주의 경제적 발전을 추구함으로써 많은 분야에서 고도의 성장을 이룩하였으나, 개발논리에 치우치고 당시의 열악한 자본과 환경에 대한 사외 전반적인 의식 부족 등으로 인하여 우리 자연환경의 심각한 훼손을 초래하였으며, 그 결과 우리의 삶의 터전이 위협 받을 정도의 심각한 환경문제들이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 광범위한 연구가 이루어지고 있으며, 그 대표적인 예가 광촉매 반응의 원리를 이용한 방법이다. 광촉매는 빛에너지를 이용하여 전기 및 화학에너지를 얻는 광전기 화학반응으로서 최근에는 오염물질의 제거를 위한 환경문제 해결법의 유력한 수단으로 주목받고 있다. 그러나 그 활용범위가 대기정화기술분야에 집중되어 활용성에는 한계를 보이고 있다. 따라서 광촉매 재료로서 이산화티탄의 활용방안의 확대를 위한 대책 수립이 요구되는 실정이다. 이에 본연구에서는 이산화티탄(TiO2) 분말을 광촉매로 사용한 시멘트 모르터의 수질정화 특성 및 콘크리트에서의 적용가능성을 검토하기 위하여, 본 연구에서는 크게 배합비에 따른 광촉매 모르터의 물성시험과 광촉매를 이용한 수질정화 특성 시험의 두 단계로 나누어 순차적으로 진행하였다. 배합비에 따른 광촉매 모르터의 물성 시험에서는 단위시멘트량 및 물결합재비를 고정한 상태에서 아나타제형, 루틸형 두가지의 이산화티탄(TiO2) 치환율을 각 각 변화시켰으며, 광촉매를 이용한 수질정화 특성 시험에서는 물성시험에 사용한 배합을 이용하여 공시체를 제작하였으며, 이를 시간 경과에 따라 F, Cl, NO3-N, SO4의 감소량을 측정하였다. 이산화티탄분말을 광촉매로 사용하여 제조한 모르터를 대상으로 콘크리트에서의 적용성을 검토하고, 환경친화적 재료로서 활용 범위를 높이기 위한 방안으로 수질제거 특성을 검토한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. (1) 이산화티탄 치환율 9% 이내의 조건에서는 목표 플로우를 만족하는 것으로 나타나 모르터의 유동성을 확보하기 위한 이산화티탄의 최대 사용량은 9%이내가 되어야 할 것으로 판단된다. (2) 아나타제 치환율 6%, 루틸 치환율 9% 이내의 조건에서 Plain보다 압축강도가 우수한 것으로 나타났으며, 이는 이산화티탄 분말이 시멘트 경화체의 미세공극을 충전함으로써 나타나는 현상으로 판단된다. (3) 이산화티탄의 치환율 증가함에 따라 휨강도는 감소하는 것으로 나타나 이산화티탄을 시멘트 경화체의 결합재로서 사용 시 휨강도에 대한 적절한 고려가 수반되어야 할 것으로 판단된다. (4) 이온크로마토 그래피를 이용하여 광촉매 수질정화특성 실험결과 동일 치환율에서 루틸형에 비하여 아나타제형의 제거특성이 전반적으로 우수한 것으로 나타났으나, 루틸형의 경우 전반적으로 안정적인 반응성을 보였다. 이상의 결과에서 플로우, 압축강도, 흼강도는 이산화티탄 적정 치환율 범위에서 유사하거나 향상됨을 알 수 있었으며, 치환율이 증가함에 따라 수질정화 특성이 증가되는 것으로 나타났다. 그러나 이산화티탄을 치환함에 따라 휨강도 및 플로우가 감소하는 것으로 나타나 이에 대한 적절한 고려가 수반되어야 할 것으로 판단된다. 따라서 이산화티탄은 혼화재로서 콘크리트 적용 및 수질정화가 가능 할 것으로 판단되며, 이의 실용화를 위하여 다양한 조건의 제거특성에 관한 연구가 진행되어야 할 것으로 보인다.
Although Korea has been developed in many different sectors by pursuing economic development since the late 1960s, lack of capital and people's awareness of environment caused severely destroyed Korea's natural environments. In consequence, serious environmental problems threaten people's living lif...
Although Korea has been developed in many different sectors by pursuing economic development since the late 1960s, lack of capital and people's awareness of environment caused severely destroyed Korea's natural environments. In consequence, serious environmental problems threaten people's living life happened. An extensive research has been carried to solve the kind of these problems and the method by using photocatalyst reaction is the most ideal example. Photocatalyst is photoelectricity-chemical reaction to make electricity and chemical energy by using light energy. In recent, the interest of chemical reaction has been increased as the solution of environmental problem to get rid of pollutant. However, photocatalyst reaction has limit of its usage because application range mostly centered on atmosphere purification area. Thus, it is true that an alternative plans are necessary to increase usage of TiO2 as photocatalyst material. The purpose of this research is to exam water purification properties of cement mortar which used TiO2 powder as photocatalyst and the possibility of concrete application. On this research, physical property test of photocatalyst mortar according to mixing ratio was carried, and then water purification properties test by using photocatalyst was proceeded in order. Through the physical property test of photocatalyst mortar according to mixing ratio, the researcher changed two TiO2 of anatase type and rutile type's replacement rate under the situation that unit cement content and W/B are fixed. In water purification properties test by using photocatalyst, specimen was made by using mixing proportion which used in physical property test and the decreased amount of F, CI, NO3-N, SO4 according to time passed was measured. After examination of concrete application with mortar as destination and water purification properties for alternative method to increase practical range as ecological material. Key findings are suggested. (1) The result of flow test according to TiO2 replacement rate has shown that both of anatase type and rutile type over 12% deviated from desired flow, 110±5mm. Consequently, the range below 9% will be suitable when the anatase type TiO2 is used for functional additives if workability is considered. (2) After compressive strength test, replacement rate 6-9% is estimated as suitable range if TiO2 is used as compressive strength material. Rutile type and anatase type are suitable for in early-age strength and long-age strength respectively. (3) It was revealed that bending strength was dramatically decreased when replacement rate was increased. The main reason were the increase of TiO2 doesn't influence hydration reaction and the decrease of bending strength. (4) The result from the water purification properties test using ion-chromatograhpy has shown that the condition with anatase type TiO2 was normally better than rutile type on the same replacement rate. In conclusion, it was revealed that flow, compressive strength and bending strength remained same or increased in replacement rate range and water purification properties increased twice when replacement rate increased. However, It is considered that flow and bending strength was decreased when TiO2 was replaced. Therefore, it is believed that TiO2 should be used for cement additives, especially, functional additives because it has water purification effect and other future research on purification properties in different conditions should be carried out. Key words: TiO2, flow, compressive strength, bending strength, ion-chromatography, water purification.
Although Korea has been developed in many different sectors by pursuing economic development since the late 1960s, lack of capital and people's awareness of environment caused severely destroyed Korea's natural environments. In consequence, serious environmental problems threaten people's living life happened. An extensive research has been carried to solve the kind of these problems and the method by using photocatalyst reaction is the most ideal example. Photocatalyst is photoelectricity-chemical reaction to make electricity and chemical energy by using light energy. In recent, the interest of chemical reaction has been increased as the solution of environmental problem to get rid of pollutant. However, photocatalyst reaction has limit of its usage because application range mostly centered on atmosphere purification area. Thus, it is true that an alternative plans are necessary to increase usage of TiO2 as photocatalyst material. The purpose of this research is to exam water purification properties of cement mortar which used TiO2 powder as photocatalyst and the possibility of concrete application. On this research, physical property test of photocatalyst mortar according to mixing ratio was carried, and then water purification properties test by using photocatalyst was proceeded in order. Through the physical property test of photocatalyst mortar according to mixing ratio, the researcher changed two TiO2 of anatase type and rutile type's replacement rate under the situation that unit cement content and W/B are fixed. In water purification properties test by using photocatalyst, specimen was made by using mixing proportion which used in physical property test and the decreased amount of F, CI, NO3-N, SO4 according to time passed was measured. After examination of concrete application with mortar as destination and water purification properties for alternative method to increase practical range as ecological material. Key findings are suggested. (1) The result of flow test according to TiO2 replacement rate has shown that both of anatase type and rutile type over 12% deviated from desired flow, 110±5mm. Consequently, the range below 9% will be suitable when the anatase type TiO2 is used for functional additives if workability is considered. (2) After compressive strength test, replacement rate 6-9% is estimated as suitable range if TiO2 is used as compressive strength material. Rutile type and anatase type are suitable for in early-age strength and long-age strength respectively. (3) It was revealed that bending strength was dramatically decreased when replacement rate was increased. The main reason were the increase of TiO2 doesn't influence hydration reaction and the decrease of bending strength. (4) The result from the water purification properties test using ion-chromatograhpy has shown that the condition with anatase type TiO2 was normally better than rutile type on the same replacement rate. In conclusion, it was revealed that flow, compressive strength and bending strength remained same or increased in replacement rate range and water purification properties increased twice when replacement rate increased. However, It is considered that flow and bending strength was decreased when TiO2 was replaced. Therefore, it is believed that TiO2 should be used for cement additives, especially, functional additives because it has water purification effect and other future research on purification properties in different conditions should be carried out. Key words: TiO2, flow, compressive strength, bending strength, ion-chromatography, water purification.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.