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문제 정의
- 본 연구에서는 광범위하게 환경을 오염시키고 있는 화합물중의 하나로서 유해할 뿐만 아니라 쉽게 분해되지 않는 방향족 탄화수소중 벤젠을 대상으로, TiO2를 사용한 벤젠의 광촉매분해반응에서 자연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광증감 산화분해반응에 대한 증강효과를 확인해 보고자 한 다. 이들 이온 중 특히 과황산이온과 질산이온은 광 증감작용의 가능성이 확인된 바 있으므로 벤젠의 광 분해효율이 더욱 증강될 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 광범위하게 환경을 오염시키고 있는 화합물중의 하나로서 유해할 뿐만 아니라 쉽게 분해되지 않는 방향족 탄화수소중 벤젠을 대상으로, TiO2를 사용한 벤젠의 광촉매분해반응에서 자연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광증감 산화분해반응에 대한 증강효과를 확인해 보고자 한 다. 이들 이온 중 특히 과황산이온과 질산이온은 광 증감작용의 가능성이 확인된 바 있으므로 벤젠의 광 분해효율이 더욱 증강될 것으로 기대된다.
제안 방법
- 광촉매분해반응에 대한 벤젠의 분해효율을 확인하기 위하여 벤젠수용액에 Ti6를 분산시킨 다음 450W 중압수은둥을 조사하였고, 자외선을 차단한 실 험에서는 광원에 필터를 장치하여 자외선 영역의 빛 을 대부분 차단하였다(<330nm).
- 광촉매분해반응에 대한 벤젠의 분해효율을 확인하기 위하여 벤젠수용액에 Ti6 를 분산시킨 다음 450W 중압수은등을 조사하였고, 자외선을 차단한 실험에서는 광원에 필터를 장치하여 자외선 영역의 빛을 대부분 차단하였다(<330nm).
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광촉매분해반응에 대한 벤젠의 분해효율을 확인하기 위하여 벤젠수용액에 Ti6를 분산시킨 다음 450W 중압수은둥을 조사하였고, 자외선을 차단한 실 험에서는 광원에 필터를 장치하여 자외선 영역의 빛 을 대부분 차단하였다(<330nm). 이온효과를 시험하 기 위하여 사용된
이온들의 농도는 자연수중의 농도와 유사하도록 하였는데 S26)는 2mg/L, NO『는 5mg/Lz NS는 2mg/L 그리고 CT는 10mg/L가 되도록 하였다
. - 근자외선과 가시광을 조사하여 벤젠의 광촉매분해 반응의 분해효율을 확인하고 이를 이온들이 공존할 때 의 결과와 비교하여 보았다. 그리고 지표수중에는 여러 이온들이 공존하고 있으므로 이온들이 공존하는 경우 이온들의 효과를 확인하였다.
- 근자외선과 가시광을 조사하여 벤젠의 광촉매분해 반응의 분해효율을 확인하고 이를 이온들이 공존할 때 의 결과와 비교하여 보았다. 그리고 지표수중에는 여러 이온들이 공존하고 있으므로 이온들이 공존하는 경우 이온들의 효과를 확인하였다.
- Fig. 1 의 결과에서 TiCh의 농도가 lOmg/L일 때 의 결과를 기준으로, 동일한 농도하에서 이온들이 공 존하는 경우 광촉매분해반응에 미치는 이온들의 영향 을 확인하여 보았다(Fig. 2).
- Fig. 1 의 결과에서 TiCh의 농도가 lOmg/L일 때 의 결과를 기준으로, 동일한 농도하에서 이온들이 공 존하는 경우 광촉매분해반응에 미치는 이온들의 영향 을 확인하여 보았다(Fig. 2).
- 450W 중압 수은등을 광원으로 사용하여 자외선 을 조사하여 벤젠의 광촉매분해반응의 분해효율을 확 인하고 이를 이온들이 공존할 때의 결과와 비교하여 보았다.
- 450W 중압 수은등을 광원으로 사용하여 자외선 을 조사하여 벤젠의 광촉매분해반응의 분해효율을 확 인하고 이를 이온들이 공존할 때의 결과와 비교하여 보았다.
대상 데이터
- 실험에 사용된 벤젠(Aldrich Chemical Co)과 KzSzOs, KNO3, KNO2, K2SO4, KCl(Junsei Chemical Co)등은 특급시약을 구입하여 정제하지 않고 사용하 였으며, Ti6는 Degussa사의 P-25를 사용하였다. 벤 젠수용액의 초기농도는 lppm으로 하였으며 정량분 석을 위한 표준시약은 SUPELCO사의 제품을 사용하 였다.
- 실험에 사용된 벤젠(Aldrich Chemical Co)과 KzSzOs, KNO3, KNO2, K2SO4, KCl(Junsei Chemical Co)등은 특급시약을 구입하여 정제하지 않고 사용하 였으며, Ti6는 Degussa사의 P-25를 사용하였다. 벤 젠수용액의 초기농도는 lppm으로 하였으며 정량분 석을 위한 표준시약은 SUPELCO사의 제품을 사용하 였다.
- 실험에 사용된 벤젠(Aldrich Chemical Co)과 KzSzOs, KNO3, KNO2, K2SO4, KCl(Junsei Chemical Co)등은 특급시약을 구입하여 정제하지 않고 사용하 였으며, Ti6는 Degussa사의 P-25를 사용하였다. 벤 젠수용액의 초기농도는 lppm으로 하였으며 정량분 석을 위한 표준시약은 SUPELCO사의 제품을 사용하 였다. 그리고 반응에 사용된 물은 초순수 -cm)를 사용하였는데, 이는 순수제조기로 일차 정제 한 물을 초순수제조기(Bamstead D4744)로 재정제하 여 얻었다.
- 7840)를 사용하였는데 반응용기의 중앙에 광원을 장치할 수 있는 수냉식 삽입형 석영용기가 장 착하였다. 광원으로는 450W 중압수은등(HANOVIA PC 451050)을 사용하였으며, 원자외선의 차단이 필요 한 경우 Pyrex재질의 원통형필터를 사용하였다. 그리 고 벤젠은 Purge & Trap concentrator(Tekmar 3000, tmasfer line temp.
- 7840)를 사용하였는데 반응용기의 중앙에 광원을 장치할 수 있는 수냉식 삽입형 석영용기가 장 착하였다. 광원으로는 450W 중압수은등(HANOVIA PC 451050)을 사용하였으며, 원자외선의 차단이 필요 한 경우 Pyrex재질의 원통형필터를 사용하였다. 그리 고 벤젠은 Purge & Trap concentrator(Tekmar 3000, tmasfer line temp.
성능/효과
- 근자외선과 가시광을 조사하여 벤젠의 광촉매분해 반응의 분해효율을 확인하고 이를 이온들이 공존할 때 의 결과와 비교하여 보았다. 그리고 지표수중에는 여러 이온들이 공존하고 있으므로 이온들이 공존하는 경우 이온들의 효과를 확인하였다. 광촉매가 없는 경우, 원자 외선이 차단되면 벤젠이 거의 제거되지 않지만 TiO를 광촉매로 사용하였을 경우에는 그 농도가 5mg/L, lOmg/L, 15mg/L으로 증가할수록 벤젠의 분해효율이 증가하였으며 사용된 광촉매의 농도와 반응시간에 따라 최대 90%이상의 분해효율을 나타내었다(Fig.
- 광촉매만을 사용하였을 때에는 TiCh의 농도가 증가할수록 벤젠의 분해효율 역시 증가하였는데 반응 시간별 분해효율은 자외선을 차단했을 때보다 더 크 게 나타났으며 광촉매의 농도를 15ppm하여 10분간 자외선을 조사하였을 때 거의 100%에 가까운 분해효 율을 나타내었다(Fig. 3). 이 것은 자외선 조사에 의한 벤젠의 직접 광분해와 자외선의 조사시 수중에 생 성된 활성화학종의 영향 때문이다.
- 광촉매만을 사용하였을 때에는 TiCh의 농도가 증가할수록 벤젠의 분해효율 역시 증가하였는데 반응 시간별 분해효율은 자외선을 차단했을 때보다 더 크 게 나타났으며 광촉매의 농도를 15ppm하여 10분간 자외선을 조사하였을 때 거의 100%에 가까운 분해효 율을 나타내었다(Fig. 3). 이 것은 자외선 조사에 의한 벤젠의 직접 광분해와 자외선의 조사시 수중에 생 성된 활성화학종의 영향 때문이다.
- 따라서 NCh와 cr에 의한 벤젠의 분해효율의 감소가근자외선과 가시광을 조사했을 때에 비해 크게 나타나지 않은 것으로 판단된다.
- Ti6를 광촉매로 사용한 벤젠의 광 촉매산화분해반응에서 근자외선과 가시광 또는 원자외선을 각각 조사하였을 때의 벤젠의 광분해효율을 확인하고, 자연수 중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광 증감 산화분해반웅에 대한 증강효과를 확인해본 결과, S2O82- 또는 NO3'가 TiCh와 공존하는 경우 이들 이온의 광증감작용으로 활성화학종의 생성이 가속화되어 벤젠의 광분해효율이 크게 증가되었으나, no2-또는 CT의 경우에는 이들 이온에 의한 활성화학종의생성억제 또는 차단효과로 인해 벤젠의 광분해효율이감소되었다.
- Ti6를 광촉매로 사용한 벤젠의 광촉매산화분해 반응에서 근자외선과 가시광 또는 원자외선을 각각 조사하였을 때의 벤젠의 광분해효율을 확인하고, 자 연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광 증감 산화분해반웅에 대한 증강효과를 확인해본 결 과, S2O82- 또는 NO『가 TiCh와 공존하는 경우 이들 이온의 광증감작용으로 활성화학종의 생성이 가속화 되어 벤젠의 광분해효율이 크게 증가되었으나, no2- 또는 CT의 경우에는 이들 이온에 의한 활성화학종의 생성억제 또는 차단효과로 인해 벤젠의 광분해효율이 감소되었다. 따라서 유해 유기물질의 광분해시 광촉 매와 ECV- 또는 NO3-과 같이 광증감작용을 하는 이 온들을 함께 사용한다면 유해유기물질을 효과적으로 분해할 수 있을 것이다.
후속연구
- 본 연구에서는 광범위하게 환경을 오염시키고 있는 화합물중의 하나로서 유해할 뿐만 아니라 쉽게 분해되지 않는 방향족 탄화수소중 벤젠을 대상으로, TiO2를 사용한 벤젠의 광촉매분해반응에서 자연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광증감 산화분해반응에 대한 증강효과를 확인해 보고자 한 다. 이들 이온 중 특히 과황산이온과 질산이온은 광 증감작용의 가능성이 확인된 바 있으므로 벤젠의 광 분해효율이 더욱 증강될 것으로 기대된다.
- 본 연구에서는 광범위하게 환경을 오염시키고 있는 화합물중의 하나로서 유해할 뿐만 아니라 쉽게 분해되지 않는 방향족 탄화수소중 벤젠을 대상으로, TiO2를 사용한 벤젠의 광촉매분해반응에서 자연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광증감 산화분해반응에 대한 증강효과를 확인해 보고자 한 다. 이들 이온 중 특히 과황산이온과 질산이온은 광 증감작용의 가능성이 확인된 바 있으므로 벤젠의 광 분해효율이 더욱 증강될 것으로 기대된다.
- Ti6를 광촉매로 사용한 벤젠의 광촉매산화분해 반응에서 근자외선과 가시광 또는 원자외선을 각각 조사하였을 때의 벤젠의 광분해효율을 확인하고, 자 연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광 증감 산화분해반웅에 대한 증강효과를 확인해본 결 과, S2O82- 또는 NO『가 TiCh와 공존하는 경우 이들 이온의 광증감작용으로 활성화학종의 생성이 가속화 되어 벤젠의 광분해효율이 크게 증가되었으나, no2- 또는 CT의 경우에는 이들 이온에 의한 활성화학종의 생성억제 또는 차단효과로 인해 벤젠의 광분해효율이 감소되었다. 따라서 유해 유기물질의 광분해시 광촉 매와 ECV- 또는 NO3-과 같이 광증감작용을 하는 이 온들을 함께 사용한다면 유해유기물질을 효과적으로 분해할 수 있을 것이다. 그러나 NO?「과 C「은 광분해 효율을 저하시키므로 광분해를 통한 자연수 중의 유 해유기물질의 처리시에 이들 이온은 미리 제거되어야 할 것이다.
- Ti6를 광촉매로 사용한 벤젠의 광촉매산화분해 반응에서 근자외선과 가시광 또는 원자외선을 각각 조사하였을 때의 벤젠의 광분해효율을 확인하고, 자 연수중에 존재하는 몇가지 이온들에 의한 광촉매/광 증감 산화분해반웅에 대한 증강효과를 확인해본 결 과, S2O82- 또는 NO『가 TiCh와 공존하는 경우 이들 이온의 광증감작용으로 활성화학종의 생성이 가속화 되어 벤젠의 광분해효율이 크게 증가되었으나, no2- 또는 CT의 경우에는 이들 이온에 의한 활성화학종의 생성억제 또는 차단효과로 인해 벤젠의 광분해효율이 감소되었다. 따라서 유해 유기물질의 광분해시 광촉 매와 ECV- 또는 NO3-과 같이 광증감작용을 하는 이 온들을 함께 사용한다면 유해유기물질을 효과적으로 분해할 수 있을 것이다. 그러나 NO?「과 C「은 광분해 효율을 저하시키므로 광분해를 통한 자연수 중의 유 해유기물질의 처리시에 이들 이온은 미리 제거되어야 할 것이다.
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