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제안 방법
- 또한 제조된 TCSPC를 구형 형태로 만들기 위해 반자동 대량생산공정(semiAMPL)을 이용하였다. 높은 비표면적과 광촉매 반응 효율이 우수한 복합체를 제조하기 위해 탄화온도와 코코넛 껍질 분말 주입량의 영향을 평가하였으며, 대표적인 염기성 염료인 메틸렌 블루를 대상으로 액상에서 제거 실험을 통해 제조된 TCSPC의 광촉매 반응 효율을 조사하였다. 사용된 매개변수의 영향을 평가하기 위해 반응표면분석법(RSM)의 중심합성설계법(CCD)을 사용하였다.
- 10,11) 이러한 기존의 제조방법에서는 먼저 활성탄을 제조한 후 TiO2와 합성시키는 다단식(multistage)의 제조방법을 사용하므로 높은 제조비용이 요구될 뿐만 아니라 수회에 걸쳐 탄화와 소성과 같은 열처리 공정을 거치므로 많은 양의 이산화탄소를 배출하게 된다. 따라서 본 연구에서는 농업 폐기물인 코코넛 껍질 분말을 이용하여 TiO2와 합성한 후 한번의 탄화 공정(one-stpe-process)을 통해서 새로운 형태의 TiO2가 합성된 코코넛 껍질 분말 복합체(TiO2-Coconut Shell Powder Composite, TCSPC)를 제조하였다. 높은 탄소 함량과 낮은 무기물질 함량을 가지고 있는 코코넛 껍질 분말은 높은 흡착능력, 낮은 회재 함량 그리고 높은 기계적 강도를 가진 탄소의 생산이 가능하다.
- 높은 탄소 함량과 낮은 무기물질 함량을 가지고 있는 코코넛 껍질 분말은 높은 흡착능력, 낮은 회재 함량 그리고 높은 기계적 강도를 가진 탄소의 생산이 가능하다. 또한 제조된 TCSPC를 구형 형태로 만들기 위해 반자동 대량생산공정(semiAMPL)을 이용하였다. 높은 비표면적과 광촉매 반응 효율이 우수한 복합체를 제조하기 위해 탄화온도와 코코넛 껍질 분말 주입량의 영향을 평가하였으며, 대표적인 염기성 염료인 메틸렌 블루를 대상으로 액상에서 제거 실험을 통해 제조된 TCSPC의 광촉매 반응 효율을 조사하였다.
- 본 연구는 농업 폐기물인 코코넛 껍질 분말을 이용하여 TiO2와 합성한 후 한번의 탄화 공정을 통해서 새로운 형태의 TiO2가 합성된 코코넛 껍질 분말 복합체(TiO2-Coconut Shell Powder Composite, TCSPC)를 제조하기 위해 소성온도와 코코넛 껍질 분말 주입량을 변화시켜 최적의 합성조건을 조사하였다.
데이터처리
- 는 독립변수이다. CCD에 의한 실험 결과는 Minitab software 16을 사용하여 통계처리를 하였으며, 모든 실험은 3회 반복 측정하여 그 평균값을 회귀분석에 사용하였다.
이론/모형
- 제조한 TCSPC의 표면특성을 분석하기 위해 주사현미경 (SEM; S-570/Hitachi)을 사용하여 분석하였으며 TCSPC 기공의 사이즈, 용량 그리고 비표면적과 같은 기공 구조 분석을 위해서는 Brunauer-Emmett-Teller (BET, Quantachrome NOVA2200e)분석 방법을 사용하였다. TCSPC의 흡착, 광촉매 산화력을 평가하기 위해 사용된 메틸릴블루(MB)는 UV/ Vis spectrophoto-meter (Shimadzu 1650PC)를 사용하여 최대 흡수 파장인 665 nm에서 측정된 흡광도와 검량선 식을 이용하여 농도를 측정하였다.
- 높은 비표면적과 광촉매 반응 효율이 우수한 복합체를 제조하기 위해 탄화온도와 코코넛 껍질 분말 주입량의 영향을 평가하였으며, 대표적인 염기성 염료인 메틸렌 블루를 대상으로 액상에서 제거 실험을 통해 제조된 TCSPC의 광촉매 반응 효율을 조사하였다. 사용된 매개변수의 영향을 평가하기 위해 반응표면분석법(RSM)의 중심합성설계법(CCD)을 사용하였다.
- 제조한 TCSPC의 표면특성을 분석하기 위해 주사현미경 (SEM; S-570/Hitachi)을 사용하여 분석하였으며 TCSPC 기공의 사이즈, 용량 그리고 비표면적과 같은 기공 구조 분석을 위해서는 Brunauer-Emmett-Teller (BET, Quantachrome NOVA2200e)분석 방법을 사용하였다. TCSPC의 흡착, 광촉매 산화력을 평가하기 위해 사용된 메틸릴블루(MB)는 UV/ Vis spectrophoto-meter (Shimadzu 1650PC)를 사용하여 최대 흡수 파장인 665 nm에서 측정된 흡광도와 검량선 식을 이용하여 농도를 측정하였다.
- MB 잔류농도는 소성온도가 550℃~700℃에서, 코코넛 껍질 분말의 주입량이 20 g~25 g에서 가장 낮은 값을 갖게 된다. 좀 더 구체적인 최적의 소성온도 및 코코넛 껍질 분말 주입량을 유출하기 위해 Response optimization을 사용하여 최적의 값들을 구하였다. Fig.
- 회분식 실험 결과를 기초로 반응표면분석법(Response Surface Method)을 이용하여 최적의 TCSPC 제조 조건 분석을 실시하였으며, 실험계획은 중심합성계획(Central Composite Design)을 적용하였다. 본 연구에서 사용한 독립변수 (independent factors)는 소성온도(x1)와 코코넛 껍질 분말 주입량 (x2)이며, MB 잔류 농도 (Y)를 종속변수(dependent factors)로 각각 설정하였다.
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