Electrolytic water(EW), studied in recent decades in the Japan, Russia and United State of America, have shown promise as a method of disinfection whereby low levels of free chlorine, sodium hypochlorite, or hypochlorous acid may be produced in situ in Nacl-containing solution. These methods have sh...
Electrolytic water(EW), studied in recent decades in the Japan, Russia and United State of America, have shown promise as a method of disinfection whereby low levels of free chlorine, sodium hypochlorite, or hypochlorous acid may be produced in situ in Nacl-containing solution. These methods have shown promise in destruction of microorganisms in medical, dental environment, and in the agriculture and food industry. A recently EW treatment system was evaluated for reducing scouring agent and other surfactants in the washing and scouring process of textile industry Unfortunately, there is, to my knowledge, no serious studies of the properties of EW for textile industry In order to study the characteristics of EW and confirm the possibility of applications in textile industry processes, the pH, surface activity, penetration force, surface tension, and contact angle of EW was measured under various conditions. In general terms, What all this shows is that there is fundamental difference between the properties of EW and that of distilled water.
Electrolytic water(EW), studied in recent decades in the Japan, Russia and United State of America, have shown promise as a method of disinfection whereby low levels of free chlorine, sodium hypochlorite, or hypochlorous acid may be produced in situ in Nacl-containing solution. These methods have shown promise in destruction of microorganisms in medical, dental environment, and in the agriculture and food industry. A recently EW treatment system was evaluated for reducing scouring agent and other surfactants in the washing and scouring process of textile industry Unfortunately, there is, to my knowledge, no serious studies of the properties of EW for textile industry In order to study the characteristics of EW and confirm the possibility of applications in textile industry processes, the pH, surface activity, penetration force, surface tension, and contact angle of EW was measured under various conditions. In general terms, What all this shows is that there is fundamental difference between the properties of EW and that of distilled water.
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문제 정의
표면장력, 침투 . 흡수력, 접촉각 등에 관한 기초연구와 섬유공정에의 응용가능성을 확인해 보았다.
제안 방법
계면활성을 확인하기 위하여 전해환원수와 전해 산화수를 비커에 담고 전해수의 약 10%에 해당되는 광유를 첨가한 후 10분간 일정속도로 교반하여 2시간 동안 유화 현상을 관찰하였고, 10분마다 사진 촬영하여 비교하였다.
공업용수의 불순물을 일차 필터로 제거하고 소량의 전해질( Nad )이 투입되어 전해조로 유도되며 전해 조에서 전기 분해된 전해수는 전해 환원 수와 전해 산화수를 각각 생산할 수 있도록 하였다.
측정이 가능하다. 따라서 전해수의 물성 변화를 확인하기 위해 접촉각 측정장치(ERMG-l, Erma optical works Co. Japan)를 사용하여 sessile drop 법에 의해 증류수, 전해수 및두 용액의 혼합 용액의 PET와 Nylon 필름에 대한 접촉각을 측정 하였다.
따라서, 본 논문에서는 전해수의 pH, 계면활성, 세정력, 표면장력, 침투 . 흡수력, 접촉각 등에 관한 기초연구와 섬유공정에의 응용가능성을 확인해 보았다.
알아보았다. 또한, 대부분의 섬유공정이 고온에서 행해지기 때문에 상온에서 98℃까지 승온하면서온도 변화에 따른 전해수의 pH 변화를 pH meter (720P, ISTEK Co.)를 사용하여 측정하였고, 전해 산화수와 전해환원수를 일정 비율로 만든 혼합용액의 pH를 측정 확인하였다.
1은 격막식 전해수 제조장치의 모식도를 나타낸 것이다. 이 장치는 전원으로 교류전원(AC 220V, 6아을, 전해질로는 NaCl을 사용하며, 1일 30톤의 전해산화수와 전해환원수를 제조할 수 있도록 설계 제작하였다.
전해 환원수와 전해 산화수를 PET 저 장용기 (20/) 에 각각 저장하여 7일 동안 밀폐한 경우와 개방한경우의 pH 변화를 관찰하였고 120분 동안 전해 환원 수와 전해산화수를 각각 교반시키면서 pH 변화를 알아보았다. 또한, 대부분의 섬유공정이 고온에서 행해지기 때문에 상온에서 98℃까지 승온하면서온도 변화에 따른 전해수의 pH 변화를 pH meter (720P, ISTEK Co.
전해수의 안정성을 평가하기 위하여 전해수의 성질 중 가장 중요한 pH를 온도, 저장방법 그리고 일반 물과 혼합되었을 때의 물성을 검토하였다.
직물을 20mmxi50nun의 크기로 만든 뒤 증류수와 증류수에 계면활성제를 첨가한 용액 그리고 전해 환원 수에 침지하여 250초 동안 흡수양의 변화 및 흡습 거동을 자체 제작한 측정장치를 이용하여 측정하였다.
이론/모형
전해수의 표면장력이 계면활성 및 침투력 등에 영향을 미칠 것으로 기대되어 표면장력 측정기(K8,KRUSS Gmbh Germany Co.)를 사용 Du Nouy皿昭법에 의하여 증류수, 전해수, 혼합 용액의 표면장력을 측정하였다.
전해환원수의 대표적인 특성으로 알려져 있는 세정작용을 확인하기 위하여 증류수, 전해환원수 및 계면활성제를 첨가한 증류수를 사용하여 KS K0640 의 세정 실험법에 의해 세정력을 평가하였다.
성능/효과
PET 필름에 대한 증류수, 전해환원수 그리고 전해 산화수의 접촉각은 각각 74.1°와 62.5° 그리고 63.1° 를 나타내고, Nylon 필름에 대해서는 증류수는 58.2°, 전해환원수는 41.5°, 전해산화수는 43.7°의 접촉각을 보였다. PET 필름에서 증류수와 전해수의 접촉각 차이는 11-12° 정도였고, Nylon 필름에서는 증류수와 전해수의 접촉각 차이는 11-16° 정도의 차이가 있음을 알 수 있다.
1 은 전해산화수, 전해환원수, 증류수, 계면활성제를 첨가한 증류수를 일정하게 교반한 후 120분 동안 나타나는 유화작용의 변화를 촬영한 것이다. 교반 직후부터 4종류의 시료 모두가 유화 현상의 차이를 보였는데, 그 중 전해산화수와 증류수는 유화현상을 나타내지 않고 즉시 상 분리가 관찰되었고, 전해환원수와 계면활성제를 첨가한 증류수는 상분리가 일어나지 않는 유화현상이 관찰 되 었다. 한편 시간경과에 따른 전해환원수와 계면활성제를 첨가한 증류수의 유화 작용을 비교하면, 초기에는 비슷한 유화작용이 관찰 되었으나 60분 이후에는 계면활성제를 첨가한 증류수보다 전해환원 수가 더 현저한 유화현상이 확인되었다.
또한 증류수에 전해산화수 또는 전해환원수를 10% 만 첨가하여도 접촉각이 현저하게 저하하는 것을 알 수 있으며, 그 이후 전해수의 혼합 비율을 높이더라도 접촉각의 변화는 그다지 크지 않다는 것을 알 수 있다. 이는 증류수에 전해수를 소량 첨가하더라도 증류수의 성질이 급격히 변화되어 전해수의 특성을 나타낸다는 것을 확인해 준다.
온도가 상승함에 따라 물과 전해환원수의 표면장력이 감소함을 알 수 있으며 전해환원수의 표면장력이 일반 물에 비하여 20℃에서는 L5dyne/cm, 25℃ 에서는 1.4dyne/cm, 30℃에서도 1.4dyne/cm정도낮게 나타났다. 이러한 현상은 앞에서 검토한 전해환원수의 특성인 계면활성, OH이온의 활동성, 물 분자 클러스트의 크기 등에 의한 것으로 판단된다.
2는 상온에서부터 10CTC까지 온도를 올렸을 때 전해수와 증류수의 pH 변화를 나타낸 것이다. 온도가 상승함에 따라 증류수의 pH는 60℃까지 0.2 정도 감소했지만, 그 이후의 온도에서는 서서히 증가하는 경향을 나타냈으며, 전해산화수의 pH는 거의 변화가 없었으나 전해환원수의 pH는 크게 변화하였다. 이로 미루어 볼 때 전해환원수는 상당히 불안정하다는 것을 알 수 있으며 OH 이온들이 수화하여 물로 되돌아가기 때문이 아닌가 생각되며 이에 관하여는 보다 깊은 연구가 요구된다.
전자 기술의 발전에 의해 전해수 제조기술도 발전하여 대량 생산 및 일반 수도수나 지하수를 전기분해하여 pH 11 이상의 전해환원수와 pH 3 이하의 전해 산화수를 쉽게 얻을 수 있게 되었다.
전해수의 특성을 파악하여 섬유공정에의 응용 가능성을 확인하기 위해 전해수의 pH, 계면활성, 세정력, 표면장력, 침투 ・ 흡수력, 접촉각 등에 관하여 실험 검토한 결과, 전해수는 pH가 매우 안정하고 계면활성을 가지며 높은 세정력 및 침투력 등의 유용하고 특이한 특성을 갖기 때문에 섬유공업의 습식공정에 이용이 가능하다는 것을 확인하였다.
PET 필름에서 증류수와 전해수의 접촉각 차이는 11-12° 정도였고, Nylon 필름에서는 증류수와 전해수의 접촉각 차이는 11-16° 정도의 차이가 있음을 알 수 있다. 즉 PET 필름과 Nylon 필름 모두 증류수가 전해수보다 높은 접촉각을 보였고, 전해환원 수가 전해산화수보다 낮은 접촉각을 나타났다.
한편 Fig. 5의 PET직물에서는 각 용액의 흡수량의 순서는 전해 환원수, 계면활성제가 첨가된 증류수 그리고 증류수단독의 순으로 침투력이 크게 나타났고 전해수의 침투력과의 차이가 매우 크게 나타났다.
교반 직후부터 4종류의 시료 모두가 유화 현상의 차이를 보였는데, 그 중 전해산화수와 증류수는 유화현상을 나타내지 않고 즉시 상 분리가 관찰되었고, 전해환원수와 계면활성제를 첨가한 증류수는 상분리가 일어나지 않는 유화현상이 관찰 되 었다. 한편 시간경과에 따른 전해환원수와 계면활성제를 첨가한 증류수의 유화 작용을 비교하면, 초기에는 비슷한 유화작용이 관찰 되었으나 60분 이후에는 계면활성제를 첨가한 증류수보다 전해환원 수가 더 현저한 유화현상이 확인되었다. 이는 전해환원 수가 계면활성제를 첨가한 증류수보다 계면활성력이 강하다는 것을 의미하는 것으로 판단된다.
후속연구
2 정도 감소했지만, 그 이후의 온도에서는 서서히 증가하는 경향을 나타냈으며, 전해산화수의 pH는 거의 변화가 없었으나 전해환원수의 pH는 크게 변화하였다. 이로 미루어 볼 때 전해환원수는 상당히 불안정하다는 것을 알 수 있으며 OH 이온들이 수화하여 물로 되돌아가기 때문이 아닌가 생각되며 이에 관하여는 보다 깊은 연구가 요구된다.
참고문헌 (14)
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