[논문]계면활성제 혼합 천연지방산유지 고형 비누의 세척성 및 생분해성 연구 - 생분해성을 중심으로 -

이봉연; 류덕환; 이태관

문제 정의

식물성 비누, 동물성 비누 및 폐식용유 비누와 AOS, LAS 혼힙-비누가 수질에 미치는 영향을 알아보기 위해 생분해성을 측정, 비교하였는데 본 연구에서는 DO소비량법을 사용하였다. 이것은 용존산소 양을 측정하는 방법으로서 계면활성제가 미생물에 의해 섭추], 분해되면서 수중에 녹아있는 산소를 소비하는 것을 측정히는 것이다" 실험에 사용되는 병에는 유리마개가 갖추어져 있어 마개를 끼울 때 공기가 잡혀 들어가지 않도록 접촉 부분이 연마(grind)되어 있도록 하였으며 배양기간 중 병 속으로 공기가 들어가지 못하도록 병은 수밀봉(water seal)할 수 있는 것을 사용하였다.
천연지방산유지 비누와 계면활성제(AOS, LAS>를 여러 가지 농도로 혼합하여 제조한 비누의 생분해성을 DO측정법으로 조사하여 생분해성이 우수한 세제를 개발하는데 필요한 기초적 자료를 언고자 하였다.

제안 방법

25℃에서의 H2O의 표면장력을 구하여 각 시료의 표면장력을 25℃의 온도에서 농도별로 측정하여 세제농도 기준으로 사용하였다. 실험에 사용할 제조한 비누 9종과 시판 합성세제 및 세탁비누의 표면장력을 측정한 결과 W-L5를(0.
뜨거운 물로 씻어냈다. 가 시료당 300 ml BOD병 7 개를 준비하고 첫 번째 병은 10분간 안정시킨 후 적정하였고, 나머지 6개의 BOD병은 25℃ Incubatoi에 배양하고 24시간 간격으로 한 개씩 DO를 측정하였다. 기 질의 농도를 5 ppm과 15 ppm의 농도로 한 후 25℃ 의 온도에서 30분간 폭기 후 용존산소 적정법을 실시하였으며 분해 생물원으로 사용한 활성슬러지로는 대구시내 하수종말처리장의 활성슬러지를 100ml당 1 ml 즉, 3 ml를 첨 가하였다.
가 시료당 300 ml BOD병 7 개를 준비하고 첫 번째 병은 10분간 안정시킨 후 적정하였고, 나머지 6개의 BOD병은 25℃ Incubatoi에 배양하고 24시간 간격으로 한 개씩 DO를 측정하였다. 기 질의 농도를 5 ppm과 15 ppm의 농도로 한 후 25℃ 의 온도에서 30분간 폭기 후 용존산소 적정법을 실시하였으며 분해 생물원으로 사용한 활성슬러지로는 대구시내 하수종말처리장의 활성슬러지를 100ml당 1 ml 즉, 3 ml를 첨 가하였다. 실험 온도 25℃와 농도 15 ppm 은 한국공업규격 KS M2714(한국공업표준협회, 1992)에 명시된 것에 의 하였으며 5 ppme 합성세제 가 표준량대로 사용할 경우 가정하수가 주로 유입되는 주택가 개천에서의 농도가 평균 4.
세제농도로 사용하게 돈]다. 본 실험에서는 백금 nng의 고체를 이용한 surface tension meter( 日木 yasuda seiki dunouys type)를 사용하여 표면장력을 측정하였다. 조제한 동일 시료액으로 0.
25℃, 15 mg/l의 농도로 식물성, 동물성 천연지빙.산유지, 폐식용유에 LAS를 혼합한 비누의 생분해성을 측정. 비교한 결과는 Fig.
따라서 본 연구에서는 동 . 식물성 및 폐식용유를 이용한 천연지방산유지 비누를제조하고 여기에 다시 계면활성제를 혼합하여 제조한 비누의 생분해성을 비교 분석해 보았다.
위의 비누제조 원리에 따라 다시 계면활성제 AOS, LAS를 각각 5%의 비율로 혼합하여 비누를 제조 . 건조시켰다.
W-L5의 표면장력이 더 낮게 나타난 것은 ABS에서 alkyl의 C?부터 급격히 계면장력이 저하하여 실제로 섬유, 직물에 침투하는 확산속도는 분자량의 크기에 비례하여 증가하기 때문이며 W-L5에 혼합되어 있는 고급지방산이 폐유쪽으로 이동하여 alkyl의 탄 소쇄의 수가 증가한 것으로 여겨진다. 임계미셀농도에 따른 계면활성제 수용액의 성질은 대개 0.2~0.3%에서 가장 최저점을 나타내므로 본 실험에서는 이를 세제의 농도로 하였다.

이론/모형

본 실험에서는 감화법을 사용하여 비누를 제조하였다. 동 .
기 질의 농도를 5 ppm과 15 ppm의 농도로 한 후 25℃ 의 온도에서 30분간 폭기 후 용존산소 적정법을 실시하였으며 분해 생물원으로 사용한 활성슬러지로는 대구시내 하수종말처리장의 활성슬러지를 100ml당 1 ml 즉, 3 ml를 첨 가하였다. 실험 온도 25℃와 농도 15 ppm 은 한국공업규격 KS M2714(한국공업표준협회, 1992)에 명시된 것에 의 하였으며 5 ppme 합성세제 가 표준량대로 사용할 경우 가정하수가 주로 유입되는 주택가 개천에서의 농도가 평균 4.68 ppm인 것에 준하여 설정하였다.

성능/효과

1. 세제농노 5 mg/1, 15 mg/1 하에서의 생분해성은 식물성 비누와 폐식용유 비누가 동물성 비누보다 더 좋은 생분해성을 보였다.
2. 용존산소량이 소모되는 기간에 있어서 5 mg/1 에서는 세제 간에 뚜렷한 차이가 나타나지 않았으나 세제농노 I 5mg/T하에서는 각 세제에 뚜렷한 차이가 나타났다.
3. AOS를 혼합한 비누 중에서 용존산소량이 가장 빠르게 소모된 비누는 폐식용유에 AOS를 혼합한 비누였으며 LAS를 혼합한 비누 중에서도 역시 폐식용유에 LAS를 혼합한 비누였다. 따라서 생분해성이 가장 좋은 시료는 폐식용유에 AOS 및 LAS를 혼합한 비누로 나타났다.
2는 25℃, 세제농도 15 mg/l로 식물성 비누、동물성 비누, 폐식용유 비누-, 시판 합성세제 및 세탁비누의 용존산소량 (DO>을 측정, 비교한 결과이다. 5 mg/l의 농도에서 샅이 식물 성비 누(S)와 폐 식 용유 비 누(W)는 3일차에 각각 0.3 mg/l 0.5 mg/l의 DO를 나타내 가장 좋은 생분해성을 보였고 동물성 비누(P)는 5일차에서 0.4mg/l의 DO를 나타내 그에 비해 떨어지는 생분해성을 나타냈디..
5 mg/1의 세 제농노로 식 물성 비 누와 식물성 비누에 AOS, LAS를 각각 5% 혼합하여 만든 비누와의 생분해성을 측정, 비교한 결-과이다. 7일차에서의 생분해성은 AOS, LAS가 혼합되지 않은 식불성 비누(S)가 1.6 mg/1의 DO를 나타냈고 AOS 5%혼합비 누는 1.7 mg/1, LAS 5% 혼하비누는 2.4 mg/1의 DO를 나타내 순수 식물성 비누와 AOS 혼합비누의 생분해성은 거의 차이가 없었으나 LAS 혼합비누는 이에 비해 떨어지는 것으로 나타났다.
AOS를 혼합한 비누 중에서 용존산소량이 가장 빠르게 소모된 비누는 폐식용유에 AOS를 혼합한 비누였으며 LAS를 혼합한 비누 중에서도 역시 폐식용유에 LAS를 혼합한 비누였다. 따라서 생분해성이 가장 좋은 시료는 폐식용유에 AOS 및 LAS를 혼합한 비누로 나타났다.
시판 합성세제는 SD, 시판 세탁비누는 MS로 나타냈다. 비누 수용액의 pH를 측정한 결과는 폐식용유에 LAS 5%를 첨가한 비누와 시판 세탁비누를 제외한 시료가 모두 11을 나타냈다. 비누의 세척성은 pH 10.
3은 25℃, 5 mg/l의 세제농도로 AOS 혼합비누를 비교한 결과이다. AOS 5% 혼합비누인 동물성 비누(P-A5), 폐식용유 비누(W-A5), 식물성 비누 (S-A5)는 7일차에서 거의 비슷한 생분해성을 보여 주었으며 시판 세트!비누(MS)와 합성세제(SD)는 3.1 mg/l, 6.4 mg/l로 이들세 비누에 비해 매우 느린 생분해성을 나타냈다.
실험에 사용할 제조한 비누 9종과 시판 합성세제 및 세탁비누의 표면장력을 측정한 결과 W-L5를(0.2%) 제외하고 모두 0.3% 농도에서 가장 낮은 수치를 보였다. W-L5의 표면장력이 더 낮게 나타난 것은 ABS에서 alkyl의 C?부터 급격히 계면장력이 저하하여 실제로 섬유, 직물에 침투하는 확산속도는 분자량의 크기에 비례하여 증가하기 때문이며 W-L5에 혼합되어 있는 고급지방산이 폐유쪽으로 이동하여 alkyl의 탄 소쇄의 수가 증가한 것으로 여겨진다.
15 mg/l의 세제농노로 AOS 혼합비누를 비교한 결과이다. 역시 5 mg/l에서보다 DO의 소비 가 더 빠르게 진행되었음을 알 수 있는데 W-A5가 3일차에서 0.2 mg/l, S-A5 는 4일차에서 P-A5는 5일차에서 0.2 mg/l의 DO를 나타내 AOS 5% 혼합비누의 생분해성은 W-A5가 가장 좋음을 알 수 있다.
小林(1984)는 하천수의 음이온 계면활성제의 생분해 실험에서 교반과 온도가 하천수의 생분해에 미치는 영향을 조사하였다. 조사결과 실험수를 교반하였을 때 계면활성제의 생분해는 증가하였는데 특히 LAS 계면활성제의 생분해율은 눈에 띄게 증가했고 생분해 과정에서 TOC(total organic carbon)는 20~25일 동안 거의 완벽하게 소실되었다고 하였다. 또한 온도에 따른 생분해는 LAS의 경우 낮은 온도에서는 생분해가 특히 지연되었다고 보고하였다.

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