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공기접촉 제어를 통한 산화방지 Core-Shell 나노영가철의 제조
Synthesis of Oxidation Resistant Core-shell Nanoscale Zero-valent Iron by Controlled Air Contact 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.13 no.6, 2008년, pp.93 - 102  

안준영 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  김홍석 (부산대학교 사회환경시스템공학과) ,  황인성 (부산대학교 사회환경시스템공학과)

초록
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본 연구는 대기중에서 안정한 나노크기 영가철을 제조한 후 그 특성을 평가하기 위해 수행되었다. XRD, XPS 분석을 통해 인위적으로 4, 8, 12 mL/min 유량의 공기 접촉을 통해 형성된 shell의 두께는 5 nm로 모두 유사한 것으로 확인되었고, shell의 성분은 magnetite(${Fe_3}{O_4}$), maghemite(${\gamma}-{Fe_2}{O_3}$)가 주성분임을 확인할 수 있었다. 4, 8, 12 mL/min의 접촉 공기 유량에 따른 shell의 명확한 성분 및 두께 변화는 확인할 수 없었다. 반면 대기 중에서 공기와 급속으로 접촉시킨 나노크기 영가철의 경우는 TEM 분석 결과 shell 층이 확인되지 않았다. 4, 8, 12 mL/min의 유량으로 공기 접촉된 나노크기 영가철의 TCE 분해능($k_{obs}$= 0.111, 0.102, and 0.086 $hr^{-1}$) 또한 큰 차이를 보이지 않았으며, fresh한 나노크기 영가철에 비해서는 약 80%의 분해효율을 나타내었다. Fresh한 나노크기 영가철 및 4 mL/min과 급속으로 공기 접촉시킨 나노크기 영가철을 물속에서 1일 동안 물과 접촉시킨 후 분해능을 평가한 실험에서는 공기 접촉 후 바로 분해 실험한 것 보다 분해능이 모두 향상되었다. 이는 물과의 반응을 통해 shell 층이 벗겨져 순수한 Fe(0)와 TCE의 접촉이 빨라져서 일어난 결과로 판단되어진다. 또한 각각 1주일과 2달간 대기 중에서 방치한 후 분해 실험한 결과 공기 접촉 후 바로 분해 실험한 결과와 비교해서 분해능이 90%와 50%로 감소하였다. 따라서 본 연구결과 일정 유량으로 공기 접촉 시킨 나노크기 영가철은 대기 중 산소에 안정하기 때문에 실제 현장 적용에 유리할 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Experimental studies were conducted to characterize the synthesized nanoscale zero-valent iron (NZVI) which is resistant to oxidation in the atmospheric environment. XRD, XPS, and TEM analyses revealed that the oxidation-resistant NZVI particles formed under various controlled air contact conditions...

주제어

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문제 정의

  • 일반적으로 나노크기 영가철을 토양 및 지하수에 주입 시 슬러리 상태로 제조하여 주입을 하며 이러한 전처리 작업에서 대기 중 공기와 물속에 존재하는 산소와의 접촉을 배제할 수 없다. 따라서 본 실험에 의해 제조된 core/shell 구조 나노크기 영가철의 일반 대기 및 물속에서의 안정성 유지 가능성과 매질 내에서 특성 변화를 평가하기 위해 다음의 실험들을 수행하였다. fresh한 나노크기 영가철 및 4 mL/min과 급속으로 공기 접촉시킨 나노크기 영가철을 물과 하루 동안 교반시킨 후 TCE 분해 실험을 하였으며 그 결과는 Fig.
  • 따라서 본 연구에서는 고온에서 H2를 이용한 환원을 통해 합성된 상업용 나노크기 영가철을 이용하여 다양한 실험을 통해 인위적으로 각각의 유량을 달리하여 공기를 접촉시켜 호기성 조건에서 안정성을 유지하는데 결정적인 역할을 하는 shell을 가진 나노 영가철을 제조하고, 그 성분을 TEM, XRD, XPS 등의 기기분석을 통해 규명하여 접촉 공기 유량이 shell 두께, 형상 및 TCE 분해능에 미치는 영향을 평가하고자 한다.
  • 본 연구에서는 여러 가지 조건으로 공기 접촉 시킨 core/shell 구조 나노크기 영가철을 제조하여 안정성 유지와 관련이 있는 shell의 성분을 규명하고, 공기 접촉의 유량이 shell(산화철 막)의 두께 및 TCE 분해능에 미치는 영향을 평가하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
할로겐계열 유기화합물 중 유기염소계 오염물질로는 무엇이 있는가? 전 세계적으로 급속한 산업발달로 인해 각종 산업단지 등에서 할로겐계열 유기화합물이 널리 사용되어 왔으며 이로 인해 야기되는 생태계 오염문제 역시 오래 전부터 보고되고 있다. 할로겐계열 유기화합물 중 유기염소계 오염물질로는 PCBs(Polychlorinated Biphenyls), TCE(Trichloroethylene), PCE(Perchloroethylene) 등이 대표적이며 이들은 절연유, 반도체공장, 금속세정공정 등 산업전반에 널리 사용 되어왔다. 그 중 탈지와 세정력이 탁월하여 다량으로 제조되어 여러 용도로 사용되고 있는 TCE는 발암성 물질이며, 난분해성 DNAPL(Dense Non-Aqueous Phase Liquids) 물질이다.
할로겐계열 유기화합물 중 유기염소계 오염물질로는 PCBs(Polychlorinated Biphenyls), TCE(Trichloroethylene), PCE(Perchloroethylene) 등이 대표적인데 이들은 어디에 사용되어 왔는가? 전 세계적으로 급속한 산업발달로 인해 각종 산업단지 등에서 할로겐계열 유기화합물이 널리 사용되어 왔으며 이로 인해 야기되는 생태계 오염문제 역시 오래 전부터 보고되고 있다. 할로겐계열 유기화합물 중 유기염소계 오염물질로는 PCBs(Polychlorinated Biphenyls), TCE(Trichloroethylene), PCE(Perchloroethylene) 등이 대표적이며 이들은 절연유, 반도체공장, 금속세정공정 등 산업전반에 널리 사용 되어왔다. 그 중 탈지와 세정력이 탁월하여 다량으로 제조되어 여러 용도로 사용되고 있는 TCE는 발암성 물질이며, 난분해성 DNAPL(Dense Non-Aqueous Phase Liquids) 물질이다.
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참고문헌 (27)

  1. 김영훈, 2002, 팔라듐으로 코팅된 영가철을 이용한 염화페놀류의 환원적 분해, 한국폐기물학회지, 19(5), 623-629 

  2. 고석오, 송호철, 김영훈, 2005, 용존가스 종류 및 화학적 조건별 영가철(Fe0)에 의한 6가크롬의 반응성 평가, 대한환경공학회지, 25(5B), 407-412 

  3. 유경열, 옥용식, 양재의, 2007, 영가철(Zerovalent Iron)을 이용한 수용액 중 비소(v)의 불용화, 한국혼경농학회지, 26(3), 197-203 

  4. 환경부, 2003, 2002 전국 지정폐기물의 발생 및 처리현황 

  5. Alowitz, M.J. and Scherer, M.M., 2002, Kinetics of nitrate, Nitrite, and Cr(VI) reduction by iron metal, Environ. Sci. Technol., 36, 299-306 

  6. Arnold, W.A. and Roberts, A.L., 2000, Pathway and kinetics of chlorinated ethylene and chlorinated acethylene reaction with Fe(0) particles, Environ. Sci. Technol., 34, 1794-1805 

  7. Blowes, D.W., Ptacek, C.J., Benner, S.G., and McRae, C.W.T., 2000, Treatment of inorganic contaminants using permeable reactive barriers, Contami. Hydrol., 45(1-2), 123-137 

  8. Chen, S.S., Hsu, H.D., and Li, C.W., 2004, A new method to produce nanoscale iron for nitrate removal, Nanoparti. Res., 6, 639-647 

  9. Farrokhpay, S., 2004, Interaction of polymeric dispersants with Titania pigment particles, Ph.D. Dissertation, University of South Australia, p.174 

  10. Keum, Y.S. and LI, Q.X., 2005, Reductive debromination of polybrominated diphenyl ethers by zerovalent iron, Environ. Sci. Technol., 39, 2280-2286 

  11. Kuhn, L.T., Bojesen, A., Timmermann, L., Nielsen, M.M., and Morup, S., 2002, Structural and magnetic properties of coreshell iron-iron oxide nanoparticles, J. Phys.: Condens. Matter, 14, 13551-13567 

  12. Lee, Y.C., Kwon, T.S., Yang, J.S., and Yang, J.W., 2007, Remediation of groundwater contaminated with DNAPLs by biodegradable oil emulsion, J. Hazard. Mater., 140, 340-345 

  13. Li, X.Q., Elliott, D.W., and Zhnag, W.X., 2006, Zero-valent iron nanoparticles for abatement of environmental pollutants: Materials and Engineering Aspects, Crit. Rev. Solid State and Mater. Sci, 31(4), 111-122 

  14. Li, X.Q. and Zhang, W.X., 2006, Iron nanoparticles: the coreshell structure and unique properties for Ni(II) sequestration, Langmuir, 22, 4638-4642 

  15. Li, X.Q. and Zhang, W.X., 2007, Sequestration of metal cations with zerovalent iron nanoparticles-a study with high resolution x-ray photoelectron spectroscopy (HR-XPS), J. Phys. Chem. C., 111, 6939-6946 

  16. Liu, Y. and Lowry., 2006, Effect of particle age (FeO Content) and solution pH on ZVI reactivity: $H_2$ evolution and TCE dechlorination, Environ. Sci. Technol., 40, 6085-6090 

  17. Liu, Y., Majetich, S.A., Tilton, R.D., Sholl, D.S., and Lowry, G.V., 2005, TCE dechlorination rate, pathway, and efficiency of nanoscale iron particles with different properties, Environ. Sci. Technol., 39, 1338-1345 

  18. Martin, J.E., Herzing, A.A., Yan, W., Li, X.Q., Koel, B.E., Kiely, C.J., and Zhang, W.X., 2008, Determination of the oxide layer thickness in core-shell zerovalent iron nanoparticles, Langmuir, 24, 4329-4334 

  19. Nurmi, J.T., Tratny, P.G., Sarathy, V., Baer, D.R., Amonette, J.E., Pecher, K., Wang, C., Linehan, J.C., Matson, D.W., Penn, J.C., and Driessen, M.D., 2005, Characterization and properties of metallic iron nanoparticles: spectroscopy, electrochemistry, and kinetics, Environ. Sci. Technol., 15, 1221-1230 

  20. Phenrat, T., Liu, Y., Kim, H. J., Saleh, N., Sirk, K., Tilton, R. D., and Lowry, G. V., 2007, Effect of adsorbed polyelectrolytes of TCE dechlorination and product distribution by Fe(0)/Fe-oxide nanoparticles, American Chemistry Society 233rd International Meeting, Mar. 25-29 

  21. Sarathy, V., Nurmi, J.T., Tratnyek, P.G., Nurmi, J.T., Baer, D.R., Amonette, J.E., Chun, C.L., Penn, R.L., and Reardon, E.J., 2008, Aging of iron nanoparticles in aquesous solution: effects on structure and reactivity, J. Phys. Chem. C., 112, 2286-2293 

  22. Signorini, L., Pasquini, L., and Savini, L., 2003, Size-dependent oxidation in iron/iron oxide core-shell nanoparticles, Phys. Rev. B, 68(19), 195-202 

  23. Sohn, K.G., Kang, S.W., Ahn, S.Y., Woo, M.W., and Yang, S., 2006, Fe(0) nanoparticles for nitrate reduction: stability, reactivity, and transformation, Environ. Sci. Technol., 40, 5514-5519 

  24. Sun, Y., Li, X., Cao, J., Zhang, W., and Wang, H., 2006, Characterization of zero-valent iron nanoparticles, Adv. Colloid Interface Sci., 120, 47-56 

  25. Sun, Y.P., Li, X.Q., Zhang, W.X., and Wang, H.P., 2007, A method for the preparation of stable dispersion of zero-valent iron nanoparticles, Colloids Surf., A., 308, 60-66 

  26. Wang, C.B. and Zhang, W.X., 1997, Synthesizing nanoscale iron particles for rapid and complete dechlorination of TCE and PCBs, Environ. Sci. Technol., 31(7) 

  27. Xiong, Z., Zhao, D., and Pan, G., 2007, Rapid and complete destruction of perchlorate in water and ion-exchange brine using stabilized zero-valent iron nanoparticles, Water Research, 41, 3497-3505 

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