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광촉매가 코팅된 플라스틱 광섬유를 이용한 Isopropylalcohol 광분해 반응
The Photocatalytic Decomposition of Isopropylalcohol(IPA) Using Plastic Optical Fiber(POE) Coated Photocatalyst 원문보기

한국산학기술학회논문지 = Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, v.4 no.3, 2003년, pp.214 - 217  

홍지녀 (순천향대학교 신소재화학공학부) ,  하진욱 (순천향대학교 신소재화학공학부) ,  주현규 (한국에너지기술연구원 광화학소재팀)

초록
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본 연구에서는 IPA(isopropyl alcohol)를 분해물질로 선정하여 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber, POF)에 TiO₂ 를 코팅하여 오염물질을 분해하였다. P-25가 코팅된 POF의 표면은 유기계, 무기계, 유ㆍ무기 바인더를 사용한 것 모두 깨끗하였고, 무기계 바인더를 사용하여 코팅한 POF는 부착력이 현저히 떨어졌다. IPA분해 결과, 무기계 바인더를 사용한 경우, 다른 종류의 바인더와는 다르게 IPA의 초기농도 값이 매우 작게나왔는데 이러한 결과는 반응기에 주입된 IPA가 평형이 될 때까지 기다리는 동안 흡착이 일어났기 때문으로 생각된다. 유기계 바인더를 사용하여 코팅한 POF는 IPA 분해 효율이 매우 저조하였고 유ㆍ무기 바인더를 사용하여 코팅한 POF의 IPA분해 효율은 우수하였다. P-25와 IPA의 분해 효율이 우수한 유ㆍ무기 바인더의 비율을 10 : 10, 10 : 8, 10 : 6, 10 : 4, 10 : 2로 바꾸어 IPA를 분해한 결과, P-25와 유 ㆍ 무기 바인더의 비율이 10 : 2 일 매 IPA 분해 효율이 가장 우수하였다. 또한 P-25와 코팅액 제조 시 희석제로 사용되는 에탄올의 질량비를 1 : 7, 1 : 11, 1: 15로 바꾸어 IPA를 분해한 결과, P-25와 에탄올의 비율이 1 : 15일 때 IPA분해 효율이 가장 우수하였다.

AI 본문요약
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제안 방법

  • Degussa P-25가 코팅된 plastic optical fiber(POF)를 °] 용하여 IPA(isopropyl alcohol)를 분해하는 실험에 앞서 코팅 액 제조 시 첨가되는 바인더 종류에 따른 POF 표면 물성을 알아보았다. HO2 코팅액은 P-25 : 바인더 : 에탄올을 질량비로 1:1:7 배합하여 제조하였고, 바인더는 유기 겨】, 무기겨〕, 유기계 바인더와 무기계 바인더를 질량비로 1 : 1 배합하여 제조한 유 .
  • IPA가 확산이 일어나 평형상태가 되면 UV lamp를 켜고 광분해 실험을 수행하였고, IPA 분해 활성을 알아보기 위하여 일정시간마다 일정량의 sample을 채취하여 GC(Gas Chromatography)를 이용하여 분석을 하였다. GC는 Hewlett Packard사의 5890 II 모델을 사용하였고, 분석시 조건을 table 1에 나타내었다.
  • 2에 나타내었다. Pyrex 재질로 된 실린더형 반응기는 부피가 730戒 이고 중간부에는 시료를 채취할 수 있도록 sampling port를 만들었다. 광원은 15 W의 UV lamp를 2개 연결하여 사용하였다.
  • 이를 흐르는 증류수로 세척한 후 아세톤이 묻어있는 용지로 닦아주어 제거되지 않고 남아있는 clad 또한 완전히 제거하였다. clad가 제거된 POF의 core 위에 본 실험에서 제조한 광촉매 코팅액을 사용하여 딥코팅(dip coating)방법으로 코팅을 하였다. 광촉매가 코팅된 POF를 Fig.
  • 각각의 바인더와 배합하여 제조한 코팅액으로 코팅한 POF를 반응기에 설치하여 IPA를 분해하였다. 무기계 바인더를 사용한 경우, 다른 종류의 바인더와는 다르게 초기농도 값이 매우 작게 나왔는데 이러한 결과는 P-25가 코팅된 POF를 반응기에 설치 후 IPA를 주입하고 평형이 될 때까지 기다리는 동안 흡착이 일어났기 때문으로 생각된다.
  • 무기 바인더를 사용하여 VA 의 분해 효율을 알아보았다. 또한 바인더와 P-25의 질량비를 10 : 10, 8 : 10, 6 : 10, 4 :10, 2 : l(g로 바꾸어 가며 분해에 미치는 영향을 관찰하였고, 코팅액 제조 시 에탄올의 첨가량에 따른 岛 분해 효율도 알아보았다.
  • Degussa P-25 TiO?를 사용하여 코팅액을 제조, plastic optical fiber(POF)에 코팅하여 IPA(isopropylalcohol) 분해 효율을 알아보았다. 코팅액 제조시 바인더는 유기겨〕( 애경화학), 무기계 (AIST), 유기계 바인더와 무기계 바인더를 질량비로 1 : 1 배합하여 제조한 유.
  • 본 실험에서는 유기계, 무기겨〕, 유 . 무기 바인더를 사용하여 VA 의 분해 효율을 알아보았다. 또한 바인더와 P-25의 질량비를 10 : 10, 8 : 10, 6 : 10, 4 :10, 2 : l(g로 바꾸어 가며 분해에 미치는 영향을 관찰하였고, 코팅액 제조 시 에탄올의 첨가량에 따른 岛 분해 효율도 알아보았다.
  • 무기 바인더를 사용하여 코팅한 POF가 IPA 분해 효율이 가장 우수하였고 코팅층 표면 물성도 우수하였으므로 P-25와 바인더 비율에 따른 IPA 분해 실험에서는 유.무기 바인더를 사용하여 분해효율을 고찰하였다.
  • 허용농도 이상의 농도에서는 오심 , 구토, 혼수상태까지 유발할 수 있다. 본 연구에서는 플라스틱 광섬유(Plastic Optical Fiber, POF)에 TiC>2를 코팅하여 IR4(isopropyl alcohol)를 분해하였다.

대상 데이터

  • IPA가 확산이 일어나 평형상태가 되면 UV lamp를 켜고 광분해 실험을 수행하였고, IPA 분해 활성을 알아보기 위하여 일정시간마다 일정량의 sample을 채취하여 GC(Gas Chromatography)를 이용하여 분석을 하였다. GC는 Hewlett Packard사의 5890 II 모델을 사용하였고, 분석시 조건을 table 1에 나타내었다. 본 실험에서는 유기계, 무기겨〕, 유 .
  • Pyrex 재질로 된 실린더형 반응기는 부피가 730戒 이고 중간부에는 시료를 채취할 수 있도록 sampling port를 만들었다. 광원은 15 W의 UV lamp를 2개 연결하여 사용하였다.
  • 따른 IPA 분해 실험 시 바인더는 유.무기 바인더를 사용하였고 P-25와 바인더를 질량비로 10 : 2 배합하여 코팅액을 제조하였다. P-25와 희석제로 사용되는 에탄올의 질량비를 1 : 7, 1 : 11, 1: 15로 바꾸어 IPA를 분해한 결과를 Fig.
  • 코팅액 제조시 바인더는 유기겨〕( 애경화학), 무기계 (AIST), 유기계 바인더와 무기계 바인더를 질량비로 1 : 1 배합하여 제조한 유.무기 바인더를 사용하였고, 희석제로 에탄올을 사용하였다. Fig.
  • HO2 코팅액은 P-25 : 바인더 : 에탄올을 질량비로 1:1:7 배합하여 제조하였고, 바인더는 유기 겨】, 무기겨〕, 유기계 바인더와 무기계 바인더를 질량비로 1 : 1 배합하여 제조한 유 . 무기 바인더를 사용하였다. 각 바인더를 첨가하여 제조한 코팅액을 사용하여 clad가 제거된 POF 표면에 딥 코팅하였고, 80℃에서 30분간 경화시킨 후에 POF 표면을 관찰하여 Table 2에 나타내었다.
  • 본 실험에서 사용된 광섬유는 플라스틱 광섬유 (plastic optical fiber, POF)로서 PMMA(poly-methyl methacrylate)로 된 core와 특수 불소 폴리머 (F-PMMA)로 만들어진 얇은 clad충으로 구성되어 있다. ClaM를 제거한 후 굴절율이 큰 광촉매를 coie에 코팅하였을 때는 빛이 수직 점선 쪽으로 휘어 광촉매에 의하여 흡수가 일어나게 된다.
  • 반면에 TiCh는 빛을 받아도 변화되지 않아 반영구적으로 사용할 수 있으며 염소 (Cb)나 오존(。3)보다 산화력이 우수하고 강력한 살균력을 가지고 있는 장점이 있다. 본 연구에서 분해물질로 선정한 IPA(isopropyl alcohol)는 녹는점 -89.5℃, 끓는점 82.4℃, 비중 0.7864의 독특한 냄새가 나는 무색의 휘발성 액체이고, 인화성이 있다. 산업장에서 용제와 소독제로, 가정에서는 세안제나 부동제로 널리 쓰인다.
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