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
- Citric acid와 malic acid를 각각 2 wt%, oxalic acid 6 wt%를 혼합한 유기산에 무기산인 염산을 배합 시의 산화철 용해력의 변화를 알아보기 위하여 실험을 진행하였다. Figure 7에 나타난 것과 같이 hydrochloric acid의 첨가 농도(1, 2, 3, 4 wt%)가 증가함에 따라 용해도가 증가하는 것을 볼 수 있다.
- 30%로 그 뒤를 이었는데 이들 세 성분이 스케일 성분 중 가장 많은 비율을 차지하여 이들을 오염물로 선정하여 실험을 진행하였다. 그리고 현장에서 스케일이 많이 형성되어있는 아연도강관을 구하여 본 연구실에서 개발된 화학세정제의 적용가능성을 평가하였다.
- 이러한 반응은 무기산과 유기산을 적절히 혼합하여 사용할 경우 무기산의 위험성을 줄이고 세정효율을 증진시킬 가능성을 보여주고 있다. 따라서 본 연구에서는 환경친화적이고 인체에 안전한 유기산을 주축으로 사용하고 무기산인 염산을 가능한 적게 사용하여 옥내급수관에 부착된 스케일 제거에 효과적이고 모재 부식을 예방할 수 있으며, 인체에 유해성이 적고 안전한 화학세정제를 개발하고자 하였다.
- 본 연구를 통해 옥내급수관 세척을 위해 기존의 염산 위주의 화학세척제를 대체하는 혼합유기산 위주의 배합세정제를 개발하였다. 관내 스케일 중 가장 많은 함량을 차지하고 있는 산화철에 대한 용해력을 측정하기 위해 기초실험을 통하여 citric acid, malic acid, oxalic acid를 선정하였고, 그 함량도 10 wt% 이하로 결정하였다.
- 유기산 citric acid, malic acid, oxalic acid에 부식방지제를 첨가하여 산화철 용해 효율을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. 각 유기산 10 wt%에 부식방지제로 benzotriazole, phosphoric acid(H3PO4), sodium phosphate(Na3PO4) 0.
제안 방법
- )를 대상 오염물로 선정하여 실험에 임하였다. Table 2에 옥내급수관으로 많이 사용되었던 아연도강관의 스케일을 미세분말로 만들어 3 kW X-ray Generator를 갖춘 X선 형광분석기(Bruker AXS, SRS 3400)를 이용하여 분석한 결과를 나타내었다. 표에서 보는 바와 같이 산화철(Fe2O3)이 65.
- 세 번째는 기초실험에서 가장 좋은 효율을 보였던 oxalic acid를 기준으로 실험을 진행하였다. citric acid, malic acid를 각각 1 wt%에 oxalic acid 8 wt%를 배합한 것과 citric acid, malic acid을 각각 2wt%에 oxalic acid 6 wt%를 배합하여 유기산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되게 하였다. 그 결과를 Figure 5에 나타내었다.
- 본 연구를 통해 옥내급수관 세척을 위해 기존의 염산 위주의 화학세척제를 대체하는 혼합유기산 위주의 배합세정제를 개발하였다. 관내 스케일 중 가장 많은 함량을 차지하고 있는 산화철에 대한 용해력을 측정하기 위해 기초실험을 통하여 citric acid, malic acid, oxalic acid를 선정하였고, 그 함량도 10 wt% 이하로 결정하였다. 이들 유기산의 혼합비율에 따른 평가를 통하여 citric acid: malic acid: oxalic acid = 2:2:6에서 가장 높은 산화철 용해효율을 얻었으며, 기존화학세척제의 주성분인 염산을 소량 첨가함으로써 산화철 용해효율을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다.
- 두 번째로 세 가지 유기산 모두를 각 5 wt%씩 배합하여 한 것과 각 유기산을 10 wt%씩 배합하여 실험에 임하였다. 그 중 oxalic acid 경우는 10 wt% 첨가 시 용액 내에 용해가 되지 않아 5wt%의 비율만 첨가하고 실험을 진행하였다. 세 번째는 기초실험에서 가장 좋은 효율을 보였던 oxalic acid를 기준으로 실험을 진행하였다.
- 그러나 기대했던 것과는 달리 환원제를 첨가하지 않은 단일 유기산보다도 낮은 용해력을 확인할 수 있다. 그러므로 환원제의 첨가 농도가 낮아서 나타난 산화철 용해효율이라 예상되어 환원제의 농도를 증가시켜야 기대 이상의 용해효율을 얻을 수 있을 것이라 판단되었으므로 단일유기산에 ascorbic acid를 농도별로 첨가하여 산화철 용해력 평가를 진행하였다. Ascorbic acid를 0.
- 거품성 평가는 ASTM D 1173-63으로 규정되어 있는 Ross-Miles Method의 방법에 따라 실험을 진행하였다[9]. 그리고 각 계면 활성제에 따른 산화철의 용해력 평가는 LAE-3, LAE-5, LAE-7 0.1wt%를 oxalic acid 10wt%에 첨가하여 진행하였다.
- 기초실험에서는 최종배합세정제의 기초성분을 성분을 결정하기 위하여 위에서 언급한 여러 종류의 유기산 및 무기산(HCl)을 이용하여 단일성분으로 실험을 진행하였고, 여기서 선정된 성분을 이용하여 농도를 다르게 하여 성분의 농도를 결정하였다. 그리고 기초실험에서 선정된 성분들을 배합하여 최적의 배합성분 및 농도를 결정하였다.
- 그리고 이들 유·무기산에 부식방지제, 환원제, 유화제 등을 첨가하였다.
- Panias 등[15]은 구연산을 사용하여 철산화물을 용해하는 메카니즘을 구명하는 실험을 수행하였고 Veglio 등[16]은 구연산과 황산을 사용하여 수정 속의 불순물인 철산화물을 제거하는 실험을 수행하였으며 Ambikadevi 등은 여러 유기산을 이용하여 kaolinite 중의 철산화물을 제거하는 실험을 수행하였다. 그리고 이들은 아스코르브산과 구연산을 이용하여 illite 광석 중의 산화철을 제거하는 실험을 수행하였다. 이들의 연구결과에서는 무기산의 경우 식(1)과 같이 산화물과 양성자(H+)와의 반응이 주축인데 비하여 유기산의 경우는 리간드(L) 촉진반응이라 할 수 있는 식 (3)~(4)와 같은 반응도 병행하여 일어나는 것으로 알려져 있다[15,16].
- 최종배합후보세정제 내의 유기산 및 무기산의 최적 농도를 결정하기 위하여 기초실험을 진행하였다. 기초실험에서는 최종배합세정제의 기초성분을 성분을 결정하기 위하여 위에서 언급한 여러 종류의 유기산 및 무기산(HCl)을 이용하여 단일성분으로 실험을 진행하였고, 여기서 선정된 성분을 이용하여 농도를 다르게 하여 성분의 농도를 결정하였다. 그리고 기초실험에서 선정된 성분들을 배합하여 최적의 배합성분 및 농도를 결정하였다.
- 먼저 환원제로는 ascorbic acid, NaNO2, FeSO4를 사용하였는데, 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하고 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다. 다음으로 부식방지제는 benzotriazole, phosphoric acid (H3PO4), sodium phosphate(Na3PO4)를 사용하였는데 환원제와 마찬가지로 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하여 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다. 또한 선정된 부식방지제를 배합후보세정제 내에 첨가하여 실제 아연도강관시편을 이용하여 스케일 제거 후 표면을 촬영하였고 상온에 방치하여 10일 간격으로 20일 동안 시편 표면 상태를 관찰하여 배합후보세정제 내에 첨가되어있는 부식방지제의 효과를 평가하였다.
- 첫 번째로 이 세 가지 유기산 중 두 가지를 선택하여 각 5 wt%씩 배합하여 유기산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되게 하였다. 두 번째로 세 가지 유기산 모두를 각 5 wt%씩 배합하여 한 것과 각 유기산을 10 wt%씩 배합하여 실험에 임하였다. 그 중 oxalic acid 경우는 10 wt% 첨가 시 용액 내에 용해가 되지 않아 5wt%의 비율만 첨가하고 실험을 진행하였다.
- 다음으로 부식방지제는 benzotriazole, phosphoric acid (H3PO4), sodium phosphate(Na3PO4)를 사용하였는데 환원제와 마찬가지로 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하여 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다. 또한 선정된 부식방지제를 배합후보세정제 내에 첨가하여 실제 아연도강관시편을 이용하여 스케일 제거 후 표면을 촬영하였고 상온에 방치하여 10일 간격으로 20일 동안 시편 표면 상태를 관찰하여 배합후보세정제 내에 첨가되어있는 부식방지제의 효과를 평가하였다.
- , Ltd), sodium nitrite(NaNO2), iron sulfate(FeSO4)를 선정하여 비교 평가하였다[6]. 또한 제거된 스케일의 재부착 방지와 유화 촉진을 위하여 비이온 계면활성제인 호남석유화학(주)의 제품인 LAE-3, 5, 7 제품을 선정하여 비교 평가하였다.
- 본 실험에서는 환원제, 부식방지제 및 분산제로 사용된 계면활성제가 첨가제로 사용되었다. 먼저 환원제로는 ascorbic acid, NaNO2, FeSO4를 사용하였는데, 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하고 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다. 다음으로 부식방지제는 benzotriazole, phosphoric acid (H3PO4), sodium phosphate(Na3PO4)를 사용하였는데 환원제와 마찬가지로 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하여 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다.
- 배합세정제의 제조에 앞서 세정제의 주성분을 결정하고 세정제내의 유기산 및 무기산의 농도를 결정하기 위하여 각각의 유기산을 희석하여 스케일 성분 중 가장 많은 비율을 차지하는 산화철 및 산화아연과 산화규소를 오염물로 선정하여 용해력 측정실험을 하였으며, 여기서 선정된 유기산 및 무기산을 농도별로(유기산: 1, 3, 5, 10, 15 wt%, 무기산: 3.5, 7.5, 10wt%) 희석하여 오염물의 용해력 측정실험을 진행하였다. 첫 번째로 Figure 1∼3에 각각의 유기산을 10 wt%로 희석하여 산화철 및 산화아연과 산화규소의 용해력 측정실험을 하여 3.
- F1은 유기산인 citric acid와 malic acid를 각각 2 wt%, oxalic acid 6 wt%로 구성하였으며, F2는 무기산인 염산(HCl)을 2 wt% 첨가하였다. 보조첨가물로 계면활성제 LAE-3를 0.1 wt%, 환원제인 ascorbic acid를 2.5 wt% 첨가하였다. 마지막으로 부식방지제로는 benzotriazole 0.
- 보조첨가물로써 첨가될 계면활성제의 적합성을 판단하기 위하여 이전 연구에서 비교적 좋은 결과[21]를 보여준 비이온 계면활성제인LAE-3, LAE-5, LAE-7을 선정하여 거품성과 첨가 후 용해력을 평가하였다. 거품성 평가는 ASTM D 1173-63으로 규정되어 있는 Ross-Miles Method의 방법에 따라 실험을 진행하였다[9].
- 5 wt%를 첨가하여 만든 배합세정제에 각각 세 종류의 부식방지제를 첨가한 후 실제 옥내급수관 시편을 세정하는 실험을 진행하였다. 부식방지제 후보물질인 benzotriazole, H3PO4, Na3PO4를 0.1 wt%를 첨가하여 세 가지의 배합세정제를 제조하였다. 육안으로 동일하다고 판단되는 세 개의 옥내급수관 시편을 각각의 세정제에 2시간 동안 담가 세정하였다.
- 그리고 이들 유·무기산에 부식방지제, 환원제, 유화제 등을 첨가하였다. 부식방지제로 benzotriazole, phosphoric acid(H3PO4), sodium phosphate(Na3PO4) 등을 선정하여 비교 평가하였으며 3가 산화물인 헤마타이트를 2가 산화물로 환원시켜 세정시간을 단축시키기 위한 목적으로 환원제인 ascorbic acid(Showa Chemical Co., Ltd), sodium nitrite(NaNO2), iron sulfate(FeSO4)를 선정하여 비교 평가하였다[6]. 또한 제거된 스케일의 재부착 방지와 유화 촉진을 위하여 비이온 계면활성제인 호남석유화학(주)의 제품인 LAE-3, 5, 7 제품을 선정하여 비교 평가하였다.
- 그 중 oxalic acid 경우는 10 wt% 첨가 시 용액 내에 용해가 되지 않아 5wt%의 비율만 첨가하고 실험을 진행하였다. 세 번째는 기초실험에서 가장 좋은 효율을 보였던 oxalic acid를 기준으로 실험을 진행하였다. citric acid, malic acid를 각각 1 wt%에 oxalic acid 8 wt%를 배합한 것과 citric acid, malic acid을 각각 2wt%에 oxalic acid 6 wt%를 배합하여 유기산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되게 하였다.
- 실험방법으로는 세정제의 성분으로 선정된 성분들과 오염물로 선정된 Iron(Ⅲ) oxide (Fe2O3, Kanto Chemical. Co.,Inc.)을 이용하여 단일세정제 또는 배합세정제 50 mL에 건조기 내에서 105℃ 가열하여 수분을 완전히 제거한 1.0000 g의 Iron(Ⅲ) oxide을 넣고 60, 120분 동안 기계식 교반기로 상온에서 500 rpm 으로 교반한 뒤 수분을 완전히 제거하고 초기 무게를 측정한 pore size 가 1 ㎛인 여과지로 감압ㆍ여과하였다. 여과 후 여과지 내에 남아있는 산화철의 무게를 정확히 측정하기 위해 건조기내에서 105℃로 가열하여 수분을 완전히 제거한 후 데시케이터(desiccator)에서 30분간 방랭 한 후 잔류 산화철의 무게를 측정하였다[7].
- 0000 g의 Iron(Ⅲ) oxide을 넣고 60, 120분 동안 기계식 교반기로 상온에서 500 rpm 으로 교반한 뒤 수분을 완전히 제거하고 초기 무게를 측정한 pore size 가 1 ㎛인 여과지로 감압ㆍ여과하였다. 여과 후 여과지 내에 남아있는 산화철의 무게를 정확히 측정하기 위해 건조기내에서 105℃로 가열하여 수분을 완전히 제거한 후 데시케이터(desiccator)에서 30분간 방랭 한 후 잔류 산화철의 무게를 측정하였다[7]. 산화철의 용해 효율은 세정제와 접촉 후 잔류 산화철의 무게와 초기 산화철의 무게를 비교하여 아래의 식과 같은 계산 방법을 이용하였다.
- 유기산 배합비율에 따른 용해효율의 영향을 알아보기 위하여 위에서 선정한 citric acid, malic acid, oxalic acid의 배합비율을 달리하여 산화철 용해력평가를 진행하였다. 첫 번째로 이 세 가지 유기산 중 두 가지를 선택하여 각 5 wt%씩 배합하여 유기산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되게 하였다.
- 유기산인 citric acid, malic acid, oxalic acid 에 환원제를 첨가하여 산화철 용해효율을 알아보기 위해 실험을 진행하였다. 각 유기산 10 wt%에 환원제(NaNO2, FeSO4, ascorbic acid) 0.
- 유기산인 citric acid와 malic acid 각각 2 wt%, oxalic acid 6 wt%에 염산(HCl) 2 wt%를 배합하고 보조첨가물로 LAE-3 0.1 wt%와 ascorbic acid 2.5 wt%를 첨가하여 만든 배합세정제에 각각 세 종류의 부식방지제를 첨가한 후 실제 옥내급수관 시편을 세정하는 실험을 진행하였다. 부식방지제 후보물질인 benzotriazole, H3PO4, Na3PO4를 0.
- 이것은 고농도의 염산은 부식성이 강하고 위험하여 다루기 어려워 가능한 적게 사용하거나 대안이 있을 경우 사용하지 않는 것이 바람직하기 때문이다. 이 등은 부식된 아연도강관을 공기충격파를 사용하여 부식 제거실험을 수행하였고 또한 공기충격파와 병행하여 H2O2, NaClO, O3 등의 살균제, 그리고 고농도의 염산을 함유한 수입 화학세정제를 사용하여 부식 세척실험을 수행하여 이들 살균제와 화학세정제의 세척효과를 비교하였다. 실험 결과 화학세정제를 사용한 경우 세관 효과가 좋고 세관 후 통수 능력도 향상됨을 보여 주었다.
- 이들 중에서 염산은 순수로 3.5∼10 wt%로 희석하였고 유기산은 순수에 1∼10 wt%로 희석하여 산화철의 용해력 측정실험을 수행하였다.
- 육안으로 동일하다고 판단되는 세 개의 옥내급수관 시편을 각각의 세정제에 2시간 동안 담가 세정하였다. 이를 20일 동안 상온에 방치하면서 일정 시간간격으로 각 시편의 상태 변화를 사진으로 기록하였다(Figure 12). 사진에 나타난 바와 같이 benzotriazole의 부식방지 효과가 H3PO4와 Na3PO4보다 오래 지속되었음을 알 수 있다.
- 지금까지의 실험들을 바탕으로 두 종류의 배합후보세정제 F1, F2를 결정하였다. Table 5에서는 배합세정제의 유기산과 무기산 그리고 보조첨가물의 농도를 표시하였다.
- 최종배합후보세정제 내의 유기산 및 무기산의 최적 농도를 결정하기 위하여 기초실험을 진행하였다. 기초실험에서는 최종배합세정제의 기초성분을 성분을 결정하기 위하여 위에서 언급한 여러 종류의 유기산 및 무기산(HCl)을 이용하여 단일성분으로 실험을 진행하였고, 여기서 선정된 성분을 이용하여 농도를 다르게 하여 성분의 농도를 결정하였다.
- 최종배합후보세정제는 앞선 용해력 평가실험과 첨가제 선정 실험에서 선정된 성분들을 배합하여 비교 대상 세정제로써, 본 연구실에서 앞서 발표되었던 A1, A2, A3[8] 세정제와 산화철의 용해력 평가실험을 진행하였다. 실험방법은 앞선 용해력 평가실험과 동일하게 진행하였다.
- Table 2에 옥내급수관으로 많이 사용되었던 아연도강관의 스케일을 미세분말로 만들어 3 kW X-ray Generator를 갖춘 X선 형광분석기(Bruker AXS, SRS 3400)를 이용하여 분석한 결과를 나타내었다. 표에서 보는 바와 같이 산화철(Fe2O3)이 65.20%로 가장 많은 비율을 차지했으며 산화아연(ZnO)이 25.80%, 이산화규소(SiO2)가 4.30%로 그 뒤를 이었는데 이들 세 성분이 스케일 성분 중 가장 많은 비율을 차지하여 이들을 오염물로 선정하여 실험을 진행하였다. 그리고 현장에서 스케일이 많이 형성되어있는 아연도강관을 구하여 본 연구실에서 개발된 화학세정제의 적용가능성을 평가하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 환원제, 부식방지제 및 분산제로 사용된 계면활성제가 첨가제로 사용되었다. 먼저 환원제로는 ascorbic acid, NaNO2, FeSO4를 사용하였는데, 예비실험에서 좋은 효율을 보인 몇몇 단일 유기산에 첨가하고 농도를 변화시켰을 때 오염물의 용해력 변화를 측정하였다.
- 본 연구에서의 세정대상 오염물로는 옥내급수관내에 생성된 스케일의 성분 중 가장 많은 비율을 차지하고 있는 산화철(Fe2O3) 및 산화아연(ZnO) 그리고 이산화규소(SiO2)를 대상 오염물로 선정하여 실험에 임하였다. Table 2에 옥내급수관으로 많이 사용되었던 아연도강관의 스케일을 미세분말로 만들어 3 kW X-ray Generator를 갖춘 X선 형광분석기(Bruker AXS, SRS 3400)를 이용하여 분석한 결과를 나타내었다.
- 1 wt%를 첨가하여 세 가지의 배합세정제를 제조하였다. 육안으로 동일하다고 판단되는 세 개의 옥내급수관 시편을 각각의 세정제에 2시간 동안 담가 세정하였다. 이를 20일 동안 상온에 방치하면서 일정 시간간격으로 각 시편의 상태 변화를 사진으로 기록하였다(Figure 12).
- 화학세정제의 주요 성분으로 여러 유기산과 무기산을 선정하여 산화철(Fe2O3)의 용해력 평가 기초실험을 수행하였는데 유기산은 citric acid, malic acid, oxalic acid(Samchun Pure Chemical Co., Ltd), gluconic acid, glycolic acid, tartaric acid (KCI 화공약품)를 선정하여 실험을 진행하였고 무기산으로는 현재 배관세척에 적용되고 있는 대표적인 무기산인 염산((hydrochloric acid, Samchun Pure Chemical Co., Ltd)을 선정하여 실험을 진행하였다. 이들 중에서 염산은 순수로 3.
이론/모형
- 보조첨가물로써 첨가될 계면활성제의 적합성을 판단하기 위하여 이전 연구에서 비교적 좋은 결과[21]를 보여준 비이온 계면활성제인LAE-3, LAE-5, LAE-7을 선정하여 거품성과 첨가 후 용해력을 평가하였다. 거품성 평가는 ASTM D 1173-63으로 규정되어 있는 Ross-Miles Method의 방법에 따라 실험을 진행하였다[9]. 그리고 각 계면 활성제에 따른 산화철의 용해력 평가는 LAE-3, LAE-5, LAE-7 0.
성능/효과
- 1 wt%를 첨가한 결과를 Table 3에 나타내었다. Oxalic acid 10 wt%에 FeSO4 0.1 wt%를 첨가하였을 경우에는 산화철이 용해되지 않았나, ascorbic acid 0.1 wt%를 첨가한 경우에는 가장 좋은 용해 효율이 나타났다. 그러나 기대했던 것과는 달리 환원제를 첨가하지 않은 단일 유기산보다도 낮은 용해력을 확인할 수 있다.
- 이것은 계면 활성제의 침투촉진작용, 분산작용과 재부착 방지효과로 인하여 효율이 증가한 것으로 판단된다. 계면활성제 LAE-3, LAE-5, LAE-7의 첨가시 효율의 차이가 거의 없기 때문에 거품성이 우수한 LAE-3이 본 배합세정제의 첨가물로 적합한 것으로 판단된다.
- 산화철 용해력 평가 결과는 Figure 9에 나타내었다. 계면활성제를 넣었을 때 단일 유기산인 경우보다 세정효율이 2배 이상 증가하는 것을 볼 수 있었다. 이것은 계면 활성제의 침투촉진작용, 분산작용과 재부착 방지효과로 인하여 효율이 증가한 것으로 판단된다.
- Figure 7에 나타난 것과 같이 hydrochloric acid의 첨가 농도(1, 2, 3, 4 wt%)가 증가함에 따라 용해도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 그러나 혼합유기산에 HCl를 첨가하지 않은 경우와 혼합유기산에 HCl 1 wt%를 첨가한 경우의 용해도 차이는 거의 없었으며, 또한 혼합유기산에 각각 HCl을 2, 3, 4 wt%를 첨가한 경우도 큰 차이가 없음을 볼 수 있었다. HCl을 2% 이상 첨가하여도 산화철 용해력의 증가가 없는데, 이것은 주어진 유기산농도에서는 반응식(1)과 같은 철산화물과 무기산의 양성자와의 반응이 2%까지만 일어나기 때문인 것으로 추론된다.
- 이들 유기산의 혼합비율에 따른 평가를 통하여 citric acid: malic acid: oxalic acid = 2:2:6에서 가장 높은 산화철 용해효율을 얻었으며, 기존화학세척제의 주성분인 염산을 소량 첨가함으로써 산화철 용해효율을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 각 단일 유기산에 계면활성제를 첨가한 실험에서 세정효율이 50% 이상 증가함을 확인하였고, 여러 환원제 중에서 ascorbic acid가 가장 높은 세정효율을 가짐을 알게 되었다. 그리고 부식방지제 중 benzotriazole을 첨가한 경우에는 세정효율에 영향을 주지 않고 약 20일까지 부식방지 효과가 지속되었다.
- 그리고 유기산의 농도에 따른 산화철 용해력 측정 결과 1∼10wt%까지는 용해력이 상승하나 10 wt% 이상부터는 더 이상 효율이 증가하지 않는 것을 볼 수 있었다.
- HCl을 2% 이상 첨가하여도 산화철 용해력의 증가가 없는데, 이것은 주어진 유기산농도에서는 반응식(1)과 같은 철산화물과 무기산의 양성자와의 반응이 2%까지만 일어나기 때문인 것으로 추론된다. 따라서 citric acid, malic acid, oxalic acid가 각각 2, 2, 6 wt%로 함유할 경우 HCl 2wt% 가장 적절하다고 판단된다.
- 09%) 보다는 낮은 용해효율을 나타내었지만, 염산의 농도가 현저히 줄어들었으며, 유기산을 위주로 한 A1, A2보다 적은 유기산 함유율을 가지면서도 높은 세정효율을 보여 친환경적이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서 배합한 세정제 F1과 F2는 옥내 급수관 세정에 적합한 세정제로 판단된다.
- 5 wt%를 첨가할 경우 용해력이 단일산을 사용했을 때보다 세정효율이 50% 정도 증가하는 것을 볼 수 있었다. 또한 ascorbic acid가 3 wt%이상으로 첨가될 경우 산화철 용해력은 증가하지만 세정제의 색이 옅은 노란색으로 변하는 것으로 보아 환원제의 농도는 2.5 wt%가 가장 적합하다고 생각된다.
- 선정된 부식 방지제 benzotriazole을 농도별로 단일 유기산에 첨가시켜 산화철 용해력을 평가한 결과를 Figure 11 에 나타내었다. 실험 결과 benzotriazole의 농도가 증가하여도 산화철 용해 효율에는 변화가 없는 것을 확인 할 수 있었으며, 부식방지제의 첨가는 산화철의 용해력과는 무관하다고 판단하였다.
- 실험 결과 hydrochloric acid의 경우 농도 증가에 따라 용해력이 상승하는 결과를 보이고 있으나, 세정제에서 차지하는 비율이 증가하면 유해성이 있고 친환경적이지 못하게 되므로 10% 이하의 적은 함량을 갖는 것이 좋을 것으로 판단된다. 그리고 유기산의 농도에 따른 산화철 용해력 측정 결과 1∼10wt%까지는 용해력이 상승하나 10 wt% 이상부터는 더 이상 효율이 증가하지 않는 것을 볼 수 있었다.
- 그 결과를 Figure 5에 나타내었다. 실험 결과 oxalic acid 6 wt%에 citric acid, malic acid를 각각 2 wt%를 배합한 경우가 가장 높은 효율을 나타내었다. 이것은 타 유기산보다 oxalic acid의 1차 산해리상수 (K1 = 5.
- 1wt%를 첨가한 결과를 Table 4에 나타내었다. 실험 결과 단일 유기산에 각 부식방지제 0.1wt%를 첨가하였을 경우 H3PO4와 Na3PO4는 세정효율을 약간 떨어뜨리는 것을 볼 수 있지만, benzotriazole의 경우 첨가하지 않았을 때와 비슷한 크기의 효율이 얻어졌다. 이러한 점에서 benzotriazole이 세정제에 적합한 부식방지제로 판단되었다.
- 5 wt%로 증가시키고 citric acid, malic acid, oxalic acid 10 wt%를 첨가하여 구한 산화철 용해력 평가 결과를 Figure 10에 나타내었다. 실험 결과 유기산 종류에 따라 다르지만, ascorbic acid의 첨가량이 증가할수록 산화철 용해력이 증가하고, 특히 citric acid의 경우 약 2.5 wt%를 첨가할 경우 용해력이 단일산을 사용했을 때보다 세정효율이 50% 정도 증가하는 것을 볼 수 있었다. 또한 ascorbic acid가 3 wt%이상으로 첨가될 경우 산화철 용해력은 증가하지만 세정제의 색이 옅은 노란색으로 변하는 것으로 보아 환원제의 농도는 2.
- 이 등은 부식된 아연도강관을 공기충격파를 사용하여 부식 제거실험을 수행하였고 또한 공기충격파와 병행하여 H2O2, NaClO, O3 등의 살균제, 그리고 고농도의 염산을 함유한 수입 화학세정제를 사용하여 부식 세척실험을 수행하여 이들 살균제와 화학세정제의 세척효과를 비교하였다. 실험 결과 화학세정제를 사용한 경우 세관 효과가 좋고 세관 후 통수 능력도 향상됨을 보여 주었다. Panias 등[15]은 구연산을 사용하여 철산화물을 용해하는 메카니즘을 구명하는 실험을 수행하였고 Veglio 등[16]은 구연산과 황산을 사용하여 수정 속의 불순물인 철산화물을 제거하는 실험을 수행하였으며 Ambikadevi 등은 여러 유기산을 이용하여 kaolinite 중의 철산화물을 제거하는 실험을 수행하였다.
- 거품성 측정 결과는 Figure 8에 나타내었다. 실험결과 LAE-7이 가장 많은 거품을 발생하였고, LAE-3이 가장 적은 거품을 발생하였으며 거품이 줄어드는 속도도 가장 빠른 것으로 나타났다. 이것은 LAE-3의 ethylene oxide 부가몰수가 적기 때문인 것으로 판단된다.
- 사진에 나타난 바와 같이 benzotriazole의 부식방지 효과가 H3PO4와 Na3PO4보다 오래 지속되었음을 알 수 있다. 이 결과로 보아 보조첨가물의 부식방지제로는 benzotriazole이 가장 적합하다고 생각된다.
- 60x10-2)가 100배 정도 커서 oxalic acid 영향이 크며 oxalic acid도 타 유기산이 같이 존재할 경우 6% 이상에서는 잘 해리가 이루어지지 않기 때문인 것으로 판단된다. 이 결과를 보면 배합세정제의 유기산 농도는 산화철 용해력과 유기산 가격을 고려해서 oxalic acid 6 wt%에 citric acid, malic acid를 각각 2 wt% 배합하는 것이 적합할 것으로 판단할 수 있다.
- 그리고 부식방지제 중 benzotriazole을 첨가한 경우에는 세정효율에 영향을 주지 않고 약 20일까지 부식방지 효과가 지속되었다. 이 결과를 통하여 F1, F2의 배합세정제를 제조하였으며, 그 중 F1은 염산이 첨가되지 않아 안전하고 환경친화적이라고 볼 수 있지만, 배합 후 산화철 용해력 평가 결과에서 낮은 용해력을 보이고, F2는 F1에 2% 정도로 낮은 농도의 무기산 첨가로 산화철 용해력을 보완해주기 때문에 옥내급수관 세정 시 부식 정도에 따라 배합세정제를 달리 선택하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 5 wt%에 citric acid와 malic acid 그리고 oxalic acid를 각각 첨가하여 전체 용액 내에 산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되도록 혼합 후 실험을 진행하여 Figure 6에 그 결과를 나타내었다. 이 그림에서 보듯이 염산과 oxalic acid의 혼합산이 가장 좋은 효율을 보였으며, citric acid, malic acid 순으로 좋은 효율을 보였다.
- 이것은 유기산의 경우 고농도에서는 염산과는 달리 충분히 잘 해리되지 않기 때문인 것으로 판단된다. 이 실험결과를 바탕으로 배합세정제의 경제성을 고려해 세정제 내 단일 유기산의 농도를 10 wt% 이하로 사용하는 것이 적절하다고 판단하였다.
- 관내 스케일 중 가장 많은 함량을 차지하고 있는 산화철에 대한 용해력을 측정하기 위해 기초실험을 통하여 citric acid, malic acid, oxalic acid를 선정하였고, 그 함량도 10 wt% 이하로 결정하였다. 이들 유기산의 혼합비율에 따른 평가를 통하여 citric acid: malic acid: oxalic acid = 2:2:6에서 가장 높은 산화철 용해효율을 얻었으며, 기존화학세척제의 주성분인 염산을 소량 첨가함으로써 산화철 용해효율을 증가시키는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 각 단일 유기산에 계면활성제를 첨가한 실험에서 세정효율이 50% 이상 증가함을 확인하였고, 여러 환원제 중에서 ascorbic acid가 가장 높은 세정효율을 가짐을 알게 되었다.
- 와 비교하여 나타내었다. 이번 연구에서 유기산을 위주로 한 배합세정제의 경우 이전 연구에서 배합하였던 세정제 중에 hydrochloric acid가 15wt% 포함된 A3 (60 min: 27.81%, 120 min: 37.09%) 보다는 낮은 용해효율을 나타내었지만, 염산의 농도가 현저히 줄어들었으며, 유기산을 위주로 한 A1, A2보다 적은 유기산 함유율을 가지면서도 높은 세정효율을 보여 친환경적이라 할 수 있다. 따라서 본 연구에서 배합한 세정제 F1과 F2는 옥내 급수관 세정에 적합한 세정제로 판단된다.
- 유기산 배합비율에 따른 용해효율의 영향을 알아보기 위하여 위에서 선정한 citric acid, malic acid, oxalic acid의 배합비율을 달리하여 산화철 용해력평가를 진행하였다. 첫 번째로 이 세 가지 유기산 중 두 가지를 선택하여 각 5 wt%씩 배합하여 유기산이 차지하는 비율이 총 10 wt%가 되게 하였다. 두 번째로 세 가지 유기산 모두를 각 5 wt%씩 배합하여 한 것과 각 유기산을 10 wt%씩 배합하여 실험에 임하였다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.