선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 개발된 식물추출물의 기기분석을 통해 제품의 화학성분을 밝히고 중화반응 메카니즘 규명을 위한 기초연구를 유도하는 데 이차적인 목표를 갖는다.
- 그러므로 본 연구는 대표적인 산업체의 배기가스인 암모니아를 선정하여 이들을 분해처리하기 위해서 이들의 처리 결과에 따른 식물추출물의 물질분석을 일차적인 목표로 두고 있다. 개발된 식물추출물의 기기분석을 통해 제품의 화학성분을 밝히고 중화반응 메카니즘 규명을 위한 기초연구를 유도하는 데 이차적인 목표를 갖는다.
- 본 논문은 식물정유를 이용해 유해가스를 처리하는 경우에 식물 정유의 주요구성성분을 파악하고 이를 통해 처리효율을 규명하는데 연구하였다. 또한 식물정유와 암모니아 가스에 의한 암모니아 제거반응 메카니즘을 규명하였으며 그 결과는 아래와 같다.
제안 방법
- 추출을 위한 증류기는 5 kW의 용량의 전기 용탕기를 사용하였으며 pyrex 재질의 추출장비를 제작하여 사용하였다. 1시간 동안 추출기를 냉각시키면서 감압증류 방법을 이용하여 식물 정유를 추출하였다.
- 밀폐된 공간크기 (400 X 400 X 600)에서 암모니아를 인위적으로 주입하여 균일한 암모니아 농도가 50 ppm이 되도록조절하였다. 중화제는 앞서 추출한 식물정유를 사용하였으며이는 연한 황색의 액체상으로 수용액이다.
- 반응기내의 분사노즐은 반응기내부에 향류식 접촉방향으로 진행하였으며 scrubber 탑의 상부에서는 하향류로 식물정유 희석액을압축공기에 의해 분사시키고 scrubber 탑의 하부에서는 상향류로 암모니아 가스를 유입토록 하여 접촉 후 화학적 중화반응을 통해 암모니아 가스를 제거하도록 한다. 분사노즐은 오리피스 직경 0.
- 분리물 중 하나의 순수한 물질임을 확인한 후, 이 화합물에 대하여 질량분석기에 의해서 분자량을 알아내고, Fig. 2에나타나듯이 GC-MS의 기기분석 결과에 의해 추출성분의 종류를 밝혀내는 것이다. 이렇게 하여 실험분석결과 확인된 성분은 a-pinene, a-terpineol, geraniol, linalyl acetate 그리고 L-linalool 등이며 3% 이하의 소량이 추출된 성분은 citral, octanoic acid 등인 것으로 나타났으며 그들의 실험결과를 Table 1에 나타냈다.
- 식물정유를 이용한 pH 제거효율은 암모니아 가스의 아래반응 상태에서 수용액의 pH를 달리하여 실험을 수행하였다. 그 결과 pH가 낮은 약산의 경우는 pH가 중성인 경우에서보다 제거효율이 감소하였다.
- 사용된 가스재취기는 Gastec사의 제품 (3/)을 사용하였다. 실험 측정시 밀폐공간 내 실험 온도조건은 열풍기를 이용하여 온도를 조절하고 40%의 상대습도에서 실험을 실시하였다.
- 탈취반응이 충분히 일어난 후에 Gastec 검지관을 이용하여 배출구로부터 배출되는 악취대기가스 중의 암모니아의 농도를 측정하였다. 암모니아 가스는 연구에 알맞는 농도인 50 ppm을 조제하여 암모니아수 용액으로 제조하여 분사노즐을 이용하여분사시키는 방법을 채택하였다.
- 이와 같은 물질은 여과에 의해 얻을 수 있으나 대다수의 화합물들을 분리 정제하는 일은 그리 쉽지가 않다. 우선 조추출물을 용매의 분배율을 이용하여 4~5개 물질 군으로 나눈 후 이들 분획물로부터 성분 분리하는 절차를 따라 시험하였다.
- 나타나고 있다. 이러한 샘플량의 휘발성으로 인해 정확한 분석이 불가능하기 때문에 이를 극복하기 위해서는 휘발성분을 재포집하는 포집관을 마이크로 시린지 주사관에 부착하여 주입을 시도하였다. 이러한 포집방법을 SPME (Solid Phase Microextractiom)법이라고 하고 주사관 내부에 소수성 흡착력이 높은 65 ㎛의 고분자섬유 (polydimethylsiloxane-Divinyl benzene)를 장착하여 주사관을 GC 샘플주입구에서 25℃에서 30분간 추출하였다.
- 이러한 샘플량의 휘발성으로 인해 정확한 분석이 불가능하기 때문에 이를 극복하기 위해서는 휘발성분을 재포집하는 포집관을 마이크로 시린지 주사관에 부착하여 주입을 시도하였다. 이러한 포집방법을 SPME (Solid Phase Microextractiom)법이라고 하고 주사관 내부에 소수성 흡착력이 높은 65 ㎛의 고분자섬유 (polydimethylsiloxane-Divinyl benzene)를 장착하여 주사관을 GC 샘플주입구에서 25℃에서 30분간 추출하였다. 본 재료는 Supelco (USA)사에서 구입하였다.
- 정유추출의 효율을 증진시키기 위해 1 리터의 알코올 증류액에 100 g의 분쇄샘플을 넣고 5시간 동안 추출한 후 정유추출을 시도하였다. 추출을 위한 증류기는 5 kW의 용량의 전기 용탕기를 사용하였으며 pyrex 재질의 추출장비를 제작하여 사용하였다.
- 처리효율을 관찰하였다. 중화제를 희석하여 주변 환경조건의 변화에 대한 실험을 통해 처리효과를 선정하여 이들이암모니아 가스 제거효율에 미치는 영향에 대해 실험을 수행하였다.
- 천연중화제를 scrubber 탑 형태에 의해 암모니아 가스 중대표적인 물질인 암모니아의 제거반응 효과와 중화반응에 의한 처리효율을 관찰하였다. 중화제를 희석하여 주변 환경조건의 변화에 대한 실험을 통해 처리효과를 선정하여 이들이암모니아 가스 제거효율에 미치는 영향에 대해 실험을 수행하였다.
- 63 mm, 유량 130 mC/min, 폭이 200 mm, 최대공기압이 50 kgf/cn?의 것을 채용하였다. 천연중화제의 분자입자와 유해가스 분자입자가 원활하게 반응하도록 체류시간을 길게 하고 반응효율을 향상시킬 수 있도록 조절하였다.
- 추출방법은 알코올을 이용한 고-액추출 통해 추출액을 제조하며 일정한 온도에서 가열하여 이때 증류방법으로 식물추출액을 추출하기 위해 온도조절 방법의 단계를 거쳐 제조하였다. 정유추출의 효율을 증진시키기 위해 1 리터의 알코올 증류액에 100 g의 분쇄샘플을 넣고 5시간 동안 추출한 후 정유추출을 시도하였다.
- 희석된 혼합기에 희석배수를 정한 후에 중화제의원액과 물을 원하는 100배 희석비율에 따라 희석시키고 분사노즐의 분사량을 조절한 후에 분사하는 방법이다. 탈취반응이 충분히 일어난 후에 Gastec 검지관을 이용하여 배출구로부터 배출되는 악취대기가스 중의 암모니아의 농도를 측정하였다. 암모니아 가스는 연구에 알맞는 농도인 50 ppm을 조제하여 암모니아수 용액으로 제조하여 분사노즐을 이용하여분사시키는 방법을 채택하였다.
- 1에서 흡입시켜주는 팬, 중화제를 희석하여 주반응기로 주입시키기 위한 혼합기, 주입공 기로 희석되어 주입되는 중화제를 분산시켜주는 분사노즐과 천연중화제에 의한 스크러버로 나누어진다. 팬조작부는 풍량을조절하고 악취대기가스물질 등의 용액을 팬입구로부터 반응이 적절히 일어나 측정검지방법으로 배출구의 위해가스 농도를 측정하는 구조로 장치하였다.
- 중화제를 희석하는 방법은 주줄 식물정유를 100배 희석하여 사용하였다. 희석된 추출시료 20 ml를 암모니아 제거장치 내에 주입 분사하여 주입시간이 5분, 15분, 30분, 60분, 100분 그리고 200분이경과한 후에 암모니아 가스분석 검지관을 사용하여 측정하였다. 사용된 가스재취기는 Gastec사의 제품 (3/)을 사용하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용된 침엽수 수목재료는 소나무와 잣나무등을 사용하고 있으며 잎과 나무는 지면에서 1.5 m 높이에서가지를 절단하여 수집하였다. Monoterpene 물질은 분자량이 100 이상의 비교적 분자량이 크고 2개의 isoprene으로 이루어진 식물체의 2차 대사과정의 중간 생성물로 알려져 있다.
- 본 연구에서는 광릉수목원 등지에서 생육되고 있는 수령 30년생의 침엽수림을 대상으로 하였으며 잎은 가을 (10월에서 11월)에 채취하였다. 저유추출을 위해서 절단된 잎과 수목의 크기는 한일믹서기로 분쇄하여 5 cm2 이하로 절단되었으며 1분간 분쇄한 후 식물추출액을 얻기 위해 샘플을 준비하였다.
- 이러한 포집방법을 SPME (Solid Phase Microextractiom)법이라고 하고 주사관 내부에 소수성 흡착력이 높은 65 ㎛의 고분자섬유 (polydimethylsiloxane-Divinyl benzene)를 장착하여 주사관을 GC 샘플주입구에서 25℃에서 30분간 추출하였다. 본 재료는 Supelco (USA)사에서 구입하였다.
- 희석된 추출시료 20 ml를 암모니아 제거장치 내에 주입 분사하여 주입시간이 5분, 15분, 30분, 60분, 100분 그리고 200분이경과한 후에 암모니아 가스분석 검지관을 사용하여 측정하였다. 사용된 가스재취기는 Gastec사의 제품 (3/)을 사용하였다. 실험 측정시 밀폐공간 내 실험 온도조건은 열풍기를 이용하여 온도를 조절하고 40%의 상대습도에서 실험을 실시하였다.
- 실험에 사용된 GC-MS* Hewlett Packard 사의 HP6890 GC/HP5973 MSD를 사용하였고 GC columne HP-1 (60 mm x 0.25 mm x 0.25 mm), carrier gas는 헬리움 가스를 사용하였고 주입온도는 250℃, 항온조의 온도는 50℃에서 240笆로 증가시켜 성분들을 분석하였으며, HP 5973 MSD에서 mass range가 28~550 그리고 acquisition mode는 scan mode 조건으로 성분들을 정량하였다.
- 중화제는 앞서 추출한 식물정유를 사용하였으며이는 연한 황색의 액체상으로 수용액이다. 중화제를 희석하는 방법은 주줄 식물정유를 100배 희석하여 사용하였다.
성능/효과
- 1) 암모니아 가스는 중화반응에 의해 처리되는 경우에 식물정유의 화학구조에서 알코올기, 알데히드기 그리고 에스터기가 관여한다는 것을 밝혀냈다. 실험결과 앞서 언급한 화학작용기가포함되어 있는 경우에 암모니아 가스와 중화반응으로 염을 형성하여 유해가스 제거과정을 갖는다.
- 2) 암모니아가스를 제거하는 중화반응의 경우에 온도와 pH에 따라 처리효율을 크게 달라졌으며 온도는 높은 온도보다는 적정온도에서 제거효율이 거의 98%이상 제거되었으며 적정 pH는 pH가 중성인 경우에 최고의 처리효율이 얻어졌다.
- 3) 암모니아 가스의 처리효율은 식물정유을 통해 20분 이내에암모니아 가스 처리 효율이 98% 이상 처리되는 것으로 나타났다.
- GC-MS로 그 조성을 확인해 본 결과 식물정유는 세포질과 색소체에서 만들어지는 것으로 알려져 있으며 주요 정유 성분들은 monoterpenes인 것을 확인할 수 있었다. Monoterpene 류는 21% 전후로 나타나는 것으로 나타났고 구성 화학성분으로는 L-linalool 이 전체화합물중 약 4.
- 수행하였다. 그 결과 pH가 낮은 약산의 경우는 pH가 중성인 경우에서보다 제거효율이 감소하였다. 더욱이 pH가 7 이상 높은 경우에는 pH가 중성인 경우보다 제거효율이 현저히 감소하였다.
- 5 %로 가장 많이 함유되어 있다. 그리고 a-pinene, a-terpineol, geraniol 등의 화합물의 함량이 약 3%인 것으로 나타났다. diterpenee rimune 등은 소량 존재하는 것으로 나타났다.
- 5는 최적온도 및 최적 pH 조건에서 암모니아 가스의제거효율이 빠른 시간에 98%에 도달함을 알 수가 있다. 본연구에서 온도와 pH의 조절로 식물정유의 투여는 제거효과에 효과적임을 입증하였다.
- 본 실험에서 사용된 소나무와 잣나무의 침엽수에서 추출한 식물정유성분은알콜 등의 유기용제나 물에 의해서 추출되는 저분자 물질이다. 식물정유 성분은 monoterpene0] 대부분이고 sesquiterpene 류 및 diterpene류의 성분은 아주 소량인 것으로 나타났다. 특히 monoterpene의 정유인 경우에 알코올, 알데히드, 케톤, 에테르, 에스테르, 산 등으로 나눌 수가 있다.
- 이는 식물정유 희석액이 암모니아가스와 접촉시 가스의 농도가 수중의 성분농도와는 일정한 평형관계가 성립되고 수중으로의 가스의 용해도는 온도가 높아지면 감소하게 되어 제거율을 저하된다. 특히 온도가 최적온도에서 10℃씩 증가하는 경우에처리효율은 현저히 감소하는 것으로 나타났다. 흔히 반응속도 상수가 온도 상승이 커지면 아레니우스 식에 의해 반응속도가 감소하기 때문에 용해도 감소와 반응속도 감소로 인해암모니아 가스 제거율이 감소하는 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.