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문제 정의
- 본 연구는 고정화 광촉매를 이용한 광전기촉매 공정의 적용가능성과 시너지 효과를 고찰하고 NaCl과 pH 가 광전기촉매 공정에 미치는 영향을 고찰한 결과 다음의 결과를 얻었다.
- 본 연구는 실리콘 실란트에 고정한 광촉매를 이용하여 Rhodamine B의 색도 제거시 고정화 광촉매 공정, 전기분해 등의 단일공정과 고정화 광촉매와 전극을 이용한 광전기촉매 공정의 성능을 비교하여 광 전기 촉매 공정의 타당성을 고찰하고 전해질인 NaCl과 pH가 광 전기 촉매 공정에 미치는 영향을 고찰하였다.
제안 방법
- RhB 농도는 UV-VIS spectrophotometer(Genesis 5, Spectronic)를 사용하여 RhB의 최대 흡수파장인 554 nm를 측정한 후 검량선을 사용하여 분석하였다.
- ) 1쌍의 전극을 전극 반응기에 2 mm의 간격을 두고장착하였다. 반응기의 온도를 20±2。。로 유지하기 위하여 반응기의한 편을 구멍이 뚫린 칸막이로 막고 플라스틱 외피를 사용한 아이스 볼을 투입하여 온도를 조절하였다. 반응기내에서의 교반을 위하여 송풍기를 사용하여 0~3 〃min의 공기를 주입하였고, 교반기로 반응기 상부에서 교반하였다.
- 두 공정을 결합한 광전기촉매 공정에서의 pH 효과를고찰하고.자 NaCl이 첨가되지 않은 경우(a)와 첨가된 경우(b) pH에 따른 RhB 농도변화를 Fig.
- 18이었다. 직류 전원공급기 (Hyunsung E&E, 50V 20A)를 이용하여 전극에 전원을 공급하였다. 분해대상 물질은 발암성 염료인 Rhodamine B(RhB)를 사용하였다.
대상 데이터
- 직류 전원공급기 (Hyunsung E&E, 50V 20A)를 이용하여 전극에 전원을 공급하였다. 분해대상 물질은 발암성 염료인 Rhodamine B(RhB)를 사용하였다. pH는 HzSQ와 NaOH를 이용하여 실험조건에 따라 조절하였다.
- 전극의 크기는 63X110 mm이었으며, 형태는 평판형(+극)과 메쉬형(-극)을 사용하였다. 실험에 사용한 반응기는 아크릴로 제작하였으며, 부피는 3 Z이었다(Fig. 1. ) 1쌍의 전극을 전극 반응기에 2 mm의 간격을 두고장착하였다. 반응기의 온도를 20±2。。로 유지하기 위하여 반응기의한 편을 구멍이 뚫린 칸막이로 막고 플라스틱 외피를 사용한 아이스 볼을 투입하여 온도를 조절하였다.
- 실험에 사용한 전극은 Pt가 코팅된 Ti 전극을 사용하였다. 전극의 크기는 63X110 mm이었으며, 형태는 평판형(+극)과 메쉬형(-극)을 사용하였다.
- 전극의 크기는 63X110 mm이었으며, 형태는 평판형(+극)과 메쉬형(-극)을 사용하였다. 실험에 사용한 반응기는 아크릴로 제작하였으며, 부피는 3 Z이었다(Fig.
성능/효과
- " data-ocr-fix="">것으로 나타났다. 0.75 A 이상에서는 RhB 제거율 증가가 크지않았고, 주어진 조건에서 최적 전류는 0.5 A인 것으로판단되었다. 반응초기에 광촉매와 전기분해 단일 공정의 RhB 제거농도 합이 광전기촉매 공정의 제거농도보다 낮은 것으로 나타나 두 단일공정 결합의 시너지 효과가 나타나는 것으로 사료되었으며 광촉매 공정이 전기분해 공정보다 광전기촉매 공정에 기여하는 효과가큰 것으로 나타났다.
- 1) 실험에 사용한 고정화 광촉매 공정만으로는 RhB 의 완전한 색 제거가 이루어지지 않았으며, 전기분해공정의 경우 0.5 A 이하의 전류에서는 전류 증가에 따른 RhB 농도증가가 크지 않은 것으로 나타났고, 반응 1시간 동안 Rh旧의 완전한 색 제거를 위해서는 1.25 A 의 전류가 필요한 것으로 나타났다. 83.
- 그림에서보듯이 고정화 광촉매량이 증가됨에 따라 RhB 감소량이 증가하는 경향을 나타내었다. 116.7g/Z와 133.3 g/Z의가장 높은 농도감소를 나타내었으나, 두 광촉매량 농도에 따른 RhB 농도 감소차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 이것은 광촉매량이 증가하면서 UV 광의 투과를막기 때문인 것으로 사료된다.
- 2) 광촉매 공정에서는 NaCl이 첨가되지 않은 경우의 RhB 농도감소율이 가장 높았고 NaCl 첨가량 증가에 따라 RhB 농도감소율이 낮아졌으나 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 전기분해 공정은 NaCl 첨가량이 증가하면서 RhB 농도감소율이 빠르게 증가하는 경향을 나타내었다.
- 3) NaCl을 첨가하지 않은 광전기촉매 반응은 pH가 낮을수록 초기반응속도가 빨라지고, 최종 반응 농도에도 영향을 주는 것으로 나타났다. NaCl이 첨가된 경우도 pH의 영향을 받지만 그 효과는 적은 것으로 사료되었다.
- 25 A 의 전류가 필요한 것으로 나타났다. 83.3 g/Z의 광촉매를 충전하고 전류를 인가한 광전기촉매 공정은 낮은 전류만 인가하여도 RhB 농도 감소율이 증가하는 것으로 나타났다. 0.
- 4%의 제거율을 나타내었다. 99% 제거에 소요되는 시간은 0.1g〃는 15분, 0.15 g/와 0.25 g/Z는 10분으로 나타났으나, NaCl이 첨가되지 않은 경우는 60분 경과시에도 98.6%의 제거율을 나타내어 NaCl 첨가는 광전기촉매 반응에서 초기반응속도를 증가시키고 반응 종결시간(Rh出 99% 제거로 설정)을 줄여주는 역할을 하는 것으로 나타났다. 실험한 NaCl 범위 내에서는 NaCl 첨가량이 증가함에 따라 초기 반응속도가 증가하지만 반응 종결시간을 고려할 경우 0.
- Fig. 2~4의 결과를 종합하여 비교하면 광촉매를 83.3 잉I 투입한 광촉매 공정의 경우 60분 후에도 처리가 완전하지 않았으며, 전기분해 공정에서 0.5 A의 전류까지는 처리율이 매우 낮게 나타났다. 두 공정을 동시에 적용한 광전기촉매 공정의 경우는 반응속도가 빨라지고 분해가 완료되는 것으로 나타났으며 , 최적 전류는 0.
- 전기분해 공정은 NaCl 첨가량이 증가하면서 RhB 농도감소율이 빠르게 증가하는 경향을 나타내었다. NaCl 첨가는 광전기촉매 반응에서 초기 반응속도를 증가시키고 반응 총결시간(RhB 99% 제거로 설정)을 줄여주는 역할을 하는 것으로 나타났다.
- 나타내었다. NaCl을 첨가한 경우 광전기촉매 공정과 광촉매 공정과 전기분해 공정을 비교할 경우 초기 반응속도가 빨라지는 것으로 나타났다.
- 15 g/Z 첨가된 경우의 pH에 따른 RhB 농도 변화를 나타낸 것으로 pH에 따라 초기반응속도는 달라지지만 30분 경과시 제거율이 거의 100%에 달하는 것으로 나타났다. pH 3과 pH 7의 경우 차이는 크지 않았으며, pH 11의 경우 NaCl이 첨가되지 않았을 경우 30분의 운전시간 미처리된 興가관찰되었지만 NaCl이 첨가될 경우 첨가되지 않았을 때의 pH 3에서의 RhB 분해속도보다 빠른 것으로 나타나 pH가 NaCl과 같이 광전기촉매 반응에서 반응속도에 큰 영향을 미치는 것으로 사료되었다.
- 7에 나타내었다. 광전기촉매 공정에서는 NaCl 첨가량이 증가함에 따라 RhB 농도감소율이 크게 증가하는 것으로 나타났다. NaCl을 첨가하지 않은 경우 30분경과 후 RhB 농도는 0.
- 4에 나타내었다. 광전기촉매 공정에서는 Qi a의 전류만 흘려주어도 RhB 농도 감소율이 증가하는 것으로 나타났다. 전류가 0.
- 광촉매 공정에서는 NaCl이 첨가되지 않은 경우의 RhB 농도감소율이 가장 높았고 NaCl 첨가량 증가에 따라 RhB 농도감소율이 다소 낮아졌으나 그 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. 반면 전기분해 공정의 경우는 NaCl 첨가량이 증가하면서 RhB 농도감소율이 빠르게 증가하는 경향을 나타내어 광촉매 공정과 전기분해공정 모두 타 연구자들과 같은 결과를 얻었다.
- 광촉매와 전기분해 단일 공정의 RhB 제거농도 합이 광전기촉매 공정의 제거농도보다 낮은 것으로 나타나 (Fig. 5(b)), 두 단일공정 결합의 시너지 효과가 나타나는 것으로 사료되었다.
- 5(a)에 나타난. 바와 같이 광전기촉매 공정을 구성하고 있는 광촉매와 전기분해 공정 중 광촉매 공정이 광전기촉매 공정의 성능에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 5 A인 것으로판단되었다. 반응초기에 광촉매와 전기분해 단일 공정의 RhB 제거농도 합이 광전기촉매 공정의 제거농도보다 낮은 것으로 나타나 두 단일공정 결합의 시너지 효과가 나타나는 것으로 사료되었으며 광촉매 공정이 전기분해 공정보다 광전기촉매 공정에 기여하는 효과가큰 것으로 나타났다.
- 6%의 제거율을 나타내어 NaCl 첨가는 광전기촉매 반응에서 초기반응속도를 증가시키고 반응 종결시간(Rh出 99% 제거로 설정)을 줄여주는 역할을 하는 것으로 나타났다. 실험한 NaCl 범위 내에서는 NaCl 첨가량이 증가함에 따라 초기 반응속도가 증가하지만 반응 종결시간을 고려할 경우 0.15 잉I 만으로 충분한 것으로 사료되었다. 광전기촉매 공정에서 Remazol Brilliant Orange 310 분해에서 NaCl 농도가 0.
- 광전기촉매 공정에서는 Qi a의 전류만 흘려주어도 RhB 농도 감소율이 증가하는 것으로 나타났다. 전류가 0.5 A에 이르기까지 전류 증가에 따라 RhB 농도 감소율이증가하는 경향을 나타내었으나 0.75 A 이상에서는 RhB 제거율 증가를 보여주지 않았고, 주어진 조건에서 최적전류는 0.5 A인 것으로 판단되었다.
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