[논문]유독성 유기화합물 제거를 위한 흡착제 개발(II) - Organo-anthracite에 의한 유기화합물의 흡착용해 특성 -

장현숙; 박상원

문제 정의

따라서 본 연구는 수용액 중의 SSOCs의 제거를 위 한 흡착제 개발을 목표로. 이를 위해 일차적으로 표면이 소수성을 나타내는 anthracite틀 흡착제로 선정하여 .
본 연구는 수용액 중의 유독성 유해물질로 미 량으로 존재하여도 치명적 독성을 가진 SSOCs의 제거를 위한 흡착제 개발을 목표로 CTAB로 표면 개질된 organo-anthracite를 이용하여 소수성 유기물질인 클로로포름과 벤젠의 흡착 제거능을 평가한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

가설 설정

표면에 분배돤 흡착질 농도(mol/n?). A : 광물성 표면의 표면적 (ne/kgsmi). C, e : 이온성 표면에 분배된 흡착질의 농도 (mol/molsur#, charts).

제안 방법

,ern Instruments, England) 로 측정하였다. Organo-anthraeite는 이전 연구에서와 같은 방법으로 조제하여 사용하였다 "* 0 01 M Na이용액 에 200mesh anthracite를 0.2g 을 주입하고 25℃를 유지하며 교반하면서 pH를 측정하고 기록하였다. pH는 범위가 3~10이 되도록 0.
1~5) Mortland 등의 유기적으로 변형된 smectite를 이용한 수용액으로부터 페놀류 제거 실험에서 소수성이 강한 난용성일수록 보다 강하게 흡착 제거되는 결과를 나타내겄으며 3) Boyd 등은 clay-organic complexes로 p(mtachl- orophenol를 제거한 연구결과에서 등온선이 수용액의 pH에 영향을 받지 않는다고 보고했다.4; 또한 두 종류(humic substance, quaternary ammonium ions)의 다른 유기물로 개질된 clay에 의해 물로부터 비극성 유기오염물질 흡착 실험이 Lo등과 :Jljestr- and에 의해 이루어졌다.5) 이들은 organoc.
따라서 이선 연구결과를 바탕으로 100% 홉착율을 나타내는 농도인 2x10*5M CTAB로 표면개질된 organo-anthracite틀 물로 세정하여 세정액내의 계면활성제 농도를 TOC로 분석함으로써 탈착된 계면활성제 양을 측정하있다. 그리고 개조된 흡착제의 pH 영향을 관찰하기 위해 pH 2~10 범위의 용액을 세척용액으로 사용하여 탈착에 대한 pH 영향을 규명하였다.
영향을 미친다. 따라서 이선 연구결과를 바탕으로 100% 홉착율을 나타내는 농도인 2x10*5M CTAB로 표면개질된 organo-anthracite틀 물로 세정하여 세정액내의 계면활성제 농도를 TOC로 분석함으로써 탈착된 계면활성제 양을 측정하있다. 그리고 개조된 흡착제의 pH 영향을 관찰하기 위해 pH 2~10 범위의 용액을 세척용액으로 사용하여 탈착에 대한 pH 영향을 규명하였다.
계면활성제가 코팅된 anthracite에 6 xlCeM의 클로로포름과 벤젠을 주입한 후 3시간 혼합 시켜 평행에 도달시킨다. 상등액을 n-hexane 으로 추출한 후 용해되어 있는 유기화합물의 농도를 GC/MS(GC 8000 series. MD 1000 series. 영국. VGMassLab)로 분석하여 최초 농도와의 비교를 통하여 총 물질수지를 확인하였다. 사용된 컬럼은 DB-WAX Column(30mX0, 25mm ID, 0.
이를 위해 일차적으로 표면이 소수성을 나타내는 anthracite틀 흡착제로 선정하여 . 양이온 계면활성제 ;cetyltrimetylam- monium bromide, CTAB)를 홉착시킴으로써 흡착제의 기능을 증가시키기 위한 최적 조건과 소수기가 있는 표면과 계면활성제간의 흡착 메카니즘을 이전연구에서 도출하였다.
양이온 계면활성제가 흡착된 organo-ar.thracite 입자의 pH에 따른 제타전위(Zeta Potercial) 변화를 Zeta Master(Mal.,ern Instruments, England) 로 측정하였다. Organo-anthraeite는 이전 연구에서와 같은 방법으로 조제하여 사용하였다 "* 0 01 M Na이용액 에 200mesh anthracite를 0.
유기화합물의 제거 실험은 anthracite쏴 CTAB 가 코팅된 organo-anthracite를 이용하여 행하였다. SSOCs로는 Junsei사의 클로로포름과 벤젠을 사용하였다.

대상 데이터

VGMassLab)로 분석하여 최초 농도와의 비교를 통하여 총 물질수지를 확인하였다. 사용된 컬럼은 DB-WAX Column(30mX0, 25mm ID, 0.25/jm film)이었고, oven 조건은 40℃에서 5분간 유지한 후 100"C까지 5℃/min. 250℃까지 2(TC/min으로 온도를 높인 후 25(TC에서 10분간 유지하였고, 운반기체 헬륨의 속도는 35M/min이었다.
SSOCs로는 Junsei사의 클로로포름과 벤젠을 사용하였다. 계면활성제가 코팅된 anthracite에 6 xlCeM의 클로로포름과 벤젠을 주입한 후 3시간 혼합 시켜 평행에 도달시킨다.
한 흡착제 개발을 목표로. 이를 위해 일차적으로 표면이 소수성을 나타내는 anthracite틀 흡착제로 선정하여 . 양이온 계면활성제 ;cetyltrimetylam- monium bromide, CTAB)를 홉착시킴으로써 흡착제의 기능을 증가시키기 위한 최적 조건과 소수기가 있는 표면과 계면활성제간의 흡착 메카니즘을 이전연구에서 도출하였다.

성능/효과

organ。- anthracite의 안정성을 실험한 결과 0%의 탈착율을 나타내어 전 pH 범위에서 안정함을 알 수 있었고. 이를 이용한 SSOCs제거 실험에서 초기 농도 6*10--4M인 클로로포름과 벤젠 이전 pH 범위에서 95% 이상 제거되었다.
1) 5>'10"5M CTAB 코팅시에 전 pH 범위에서 표면전위가 양전하 값으로 상당히 증가되는 것으로 나타났다. 첨가되는 CTAB의 양이 증가 힘.
2) Organo-anthracite는 양이온 계면활성제의홉착으로 인해 표면의 소수성이 증가되어 표면 전하가 pH에 비의존적으로 나타났다.
78><10--5M로 증가시킴에 따라 같은 클로로포름과 벤젠의 농도에서 흡착용해되는 양은 거의 2배였다. 2x10_「5me 흡착등온선에서 지역 Ⅱ에 해당하는 농도로 hemimicelles의 형성에 의해 SSOCs 의 제거율이 증가한 것으로 보이며, 6.78*-5M에서 제거율이 2배로 증가된 것으로써 anthracite 표면에 admiceHes이 형성되어 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 이전 연구에서 제시한 지역 ID에서의 소수성 결합이 정전기적 반발력을 상쇄할 정도로 휠씬더 강하다는 가설이 증명되며, 흡착등온선에서 그 기울기가 지역 U와 유사함이 명백하다11)
4) Organo-anthracite와 유기화합물간의 Kd 값은 실측치가 이론치보다 4~25배의 높은 값으로 나타났다. 따라서 토양이나 clay와 같은 다른 흡착제에 비해 organo-anthracite내에서 SSOCs의 분배가 더 쉽게 이루어는 것을 알 수 있다.
4; 또한 두 종류(humic substance, quaternary ammonium ions)의 다른 유기물로 개질된 clay에 의해 물로부터 비극성 유기오염물질 흡착 실험이 Lo등과 :Jljestr- and에 의해 이루어졌다.5) 이들은 organoc.ay에 의한 유기오염물질 제거는 주로 용질의 분배에 기인한다고 설명하였으며. 분배효과는 직선흡착등온신으로 나타날 것으로 추정하였다.
Anthracite 단독으로 처리시 초기 농도 6x 10-4M 의 클로로포름이 22%내외로 제거된 반면, 2x W5M 의 CTAE로 표면개질 후엔 전 pH 범위에서 50% 내외, 6.78xl(f5M의 CTAB로서 표면 개질 시에는 97% 이상의 높은 클로로포름 제거율을 보였다 (Fig. 4) 또한 벤젠의 경우에도 anthracite 단독으로 처리시 초기 농도 6X1O-*M의 벤젠이 30% 내외로 제거된 반면, 2x10-5M의 CTAB로 표면개질 후엔 전 pH 범위에서 62%, 678x10-5m의 CTAB로서 표면개질시에는 거의 100%의 높은 제거율을 나타내었다(Fig. 5). 이를 흡착평형농도와 organo- anthracite 에 흡착된 농도로 나타낸 것이 Fig.
이와 같은 사실들을 종합하면 . anthracite는 다른 흡착제보다 훨씬 강한 소수성 결합으로 흡착이 가능하므로 높은 농도의 계면활성제 흡착율과 함께 유독성 유기화합물의 제거능이 탁월하였고, 이와 같은 결과는 organo-anthracite를 매립지의 차수막으로 이 용시 유독성 유기 오염물질의 이동을 보다 효과적으로 지연시킬 수 있음을 의미한다.
(3) Anthracite의 경우에도 가역반응이 일어나지 않았다. pH 2~ 10의 용액을 탈리액으로 하여 실험한 결과 0%의 탈착율을 나타내어 전 pH범위에서 안정함을 알 수 있었다(Fig. 3). 이는 CTAB가 특이 흡착 (specific adsorption)의 형태로 anthrac te에 흡착됨을 증명하고, 이 농도에서 흡착메카니즘이 admi- celles에 의한 것이 아니라 hemimicelles로 이루어짐을 나타낸다만약 admicelles이 형성되었다면 약한 결합력에 의해 탈착율이 나타났을 것이다.
NOCs) 의 흡착등온선4)의 형태와 일치하는 결과이다. 그러나 제거능에 있어서는 양이온 계면활성제로 개질된 토양에 비해 organo-anthracite가 훨씬 뛰어난 것으로 나타났다.
있었고. 이를 이용한 SSOCs제거 실험에서 초기 농도 6*10--4M인 클로로포름과 벤젠 이전 pH 범위에서 95% 이상 제거되었다.

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유독성 유기화합물 제거를 위한 흡착제 개발(II) - Organo-anthracite에 의한 유기화합물의 흡착용해 특성 -
Development of Adsorbent for Removing Toxic Organic Compounds(II) - Characterization of Adsolubilization of Organic Compounds by the Organo-anthracite - 원문보기

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