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
- 본 연구에서는 4가지의 상용 활성탄을 사용하여 톨루엔-IPA-EA의 다성분계 휘발성 유기화합물 흡착특성을 살펴보았다. 단일성분 흡착 실험에서는 활성탄소와 친화력이 좋은 톨루엔의 흡착량이 많고 파과시간 또한 흡착량과 비례하여 증가하였다.
- 본 연구에서는 상용 활성탄의 의한 다성분계 휘발성 유기화합물의 경쟁흡착특성을 고찰하였다. 다성분계 휘발성 유기화합물의 구성에는 방향족 탄화수소의 대표적 물질인 툴루엔과, 알코올류 중에서 산업현장에서 많이 사용되는 IPA, 그리고 역시 현장에서 사용빈도가 높은 EA (ethyl acetate)를 포함하였다.
제안 방법
- 4가지 활성탄 중에서 IPA 흡착에 탁월한 성능을 갖는 활성탄 A를 대상으로 농도별 흡착 실험을 진행하여 각 농도별 단일흡착, 2성분계 흡착, 3성분계 흡착에서의 IPA의 파과점 변화를 고찰하였다. 고찰결과 IPA 단일성분 흡착에서는 농도 300 ppm일 때 파과점이 554분, 농도가 1000 ppm일 때 209분으러 나타났다.
- 4가지 활성탄 중에서 IPA 흡착에 탁월한 성능을 갖는 활성탄 A를 대상으로 농도별 흡착 실험을 진행하여 각 농도별 단일흡착, 2성분계 흡착, 3성분계 흡착에서의 IPA의 파과점 변화를 고찰하였으며, 그 결과를 Fig. 9에 나타내었다.
- 각물질의 2성분계 흡착특성을 고찰하기 위하여 톨루엔:EA를 6:1, 톨루엔:IPA를 6:3, EA:IPA를 1:3의 비(mol%)로 혼합하여 총 1000 ppm이 되도록 조절하였다. 각 휘발성 유기화합물은 농도를 1000 ppm으로 맞춰 표준가스를 제작하여 사용하였으며, 이 표준가스를 이용하여 GC를 검정하였다. 각 휘발성 유기화합물의 농도는 GC (Dong-il Shimadzu Corp.
- 각 휘발성 유기화합물은 농도를 1000 ppm으로 맞춰 표준가스를 제작하여 사용하였으며, 이 표준가스를 이용하여 GC를 검정하였다. 각 휘발성 유기화합물의 농도는 GC (Dong-il Shimadzu Corp., GC2010 FID)로 측정하였다. 장치로 유입되는 표준가스의 유량은 유량계(MFC; mass flow controller)를 이용하여 150 ml/min으로 정확히 조절하였다.
- 본 연구에서는 단일성분 흡착에서는 농도를 1000 ppm으로 맞춰 사용하였고, 3성분 흡착에서는 현장에 주요 사용되는 비율인 톨루엔:IPA:EA를 6:3:1의 비(mol%)로 혼합하여 사용하였으며 전체 농도는 1000 ppm이 되도록 조절하였다. 각물질의 2성분계 흡착특성을 고찰하기 위하여 톨루엔:EA를 6:1, 톨루엔:IPA를 6:3, EA:IPA를 1:3의 비(mol%)로 혼합하여 총 1000 ppm이 되도록 조절하였다. 각 휘발성 유기화합물은 농도를 1000 ppm으로 맞춰 표준가스를 제작하여 사용하였으며, 이 표준가스를 이용하여 GC를 검정하였다.
- 다성분 흡착특성을 고찰하기 전에 톨루엔, EA, IPA에 대한 단일 성분특성을 고찰하였다. Fig.
- 본 연구에서는 단일성분 흡착에서는 농도를 1000 ppm으로 맞춰 사용하였고, 3성분 흡착에서는 현장에 주요 사용되는 비율인 톨루엔:IPA:EA를 6:3:1의 비(mol%)로 혼합하여 사용하였으며 전체 농도는 1000 ppm이 되도록 조절하였다. 각물질의 2성분계 흡착특성을 고찰하기 위하여 톨루엔:EA를 6:1, 톨루엔:IPA를 6:3, EA:IPA를 1:3의 비(mol%)로 혼합하여 총 1000 ppm이 되도록 조절하였다.
- 5 g을 흡착장치에 충진시키고 항온조를 이용해서 30 ℃로 유지한 후 질소를 150 ml/min으로 주입하여 전체 시스템을 10분정도 흘려주어 안정화 시켰다. 이후 질소 주입을 중단하고 휘발성 유기화합물을 주입을 하여 흡착실험을 진행하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 상용 활성탄의 의한 다성분계 휘발성 유기화합물의 경쟁흡착특성을 고찰하였다. 다성분계 휘발성 유기화합물의 구성에는 방향족 탄화수소의 대표적 물질인 툴루엔과, 알코올류 중에서 산업현장에서 많이 사용되는 IPA, 그리고 역시 현장에서 사용빈도가 높은 EA (ethyl acetate)를 포함하였다.
- 본 실험에서 사용한 활성탄은 상용 활성탄이며, 사용하기 전 수분제거를 위해 100 ℃에서 24시간 건조하여 사용하였다. 4가지 활성탄에 대한 물리적 특성을 Table 1에 나타내었으며, 흡착특성을 Fig.
- 1에 나타냈었다. 본 연구에서 사용한 4가지 상용 활성탄은 각각 Norit activated carbon, Calgon Carbon Corporation, 중국의 상용 활성탄 제조업체 2곳으로부터 구매하였으며 BET 비표면적 순서로 A, B, C, D로 나타내었다. Table 1에서 보면 비표면적은 활성탄 D를 제외한 나머지 활성탄들은 1000 m2 g-1 이상의 고품질 활성탄인 것을 알 수 있으며 평균기공크기는 비표면적이 가장 적었던 D가 가장 큰 기공크기를 갖는 것을 알 수 있다.
- 2에 실험에 사용한 장치를 나타내었다. 사용한 흡착장치는 내경 10 mm, 외경 30 mm, 길이 200 mm의 유리관으로 제작하였으며, 중심 부분에 활성탄을 장착할 수 있도록 하였다. 흡착장치 온도는 항온조를 이용하여 30 ℃로 유지하였다.
성능/효과
- 9에서 보는 것과 같이 IPA 단일성분 흡착에서는 농도가 300 ppm일 때 554분, 농도가 1000 ppm일 때 209 분이었다. 2성분계 흡착실험인 톨루엔:IPA 흡착 실험 결과 IPA의 농도가 333 ppm인 경우 파과점이 293 분으로 줄어들어서 약 260분 감소함을 알 수 있었다. 3성분계 실험에서는 IPA가 정확히 300 ppm인 경우의 파과점이 137 분으로 줄어들어서 단일성분 흡착 실험결과보다 417분 감소하였고 2성분계 흡착 실험결과보다 156분 감소하였다.
- 고찰결과 IPA 단일성분 흡착에서는 농도 300 ppm일 때 파과점이 554분, 농도가 1000 ppm일 때 209분으러 나타났다. 2성분계흡착실험인 톨루엔:IPA 흡착 실험 결과 IPA의 농도가 333 ppm인 경우 파과점이 293분으로 줄어들었으며 3성분계 실험에서는 IPA가 농도가 300 ppm인 경우 파과점이 137분으로 줄어들었다. 즉, 같은 농도라도 하더라도 혼합물질의 수가 증가할수록 친화력이 낮은 물질의 파과점이 경쟁흡착에 의해 짧아지는 것을 의미한다.
- 단일성분 흡착 실험에서는 활성탄소와 친화력이 좋은 톨루엔의 흡착량이 많고 파과시간 또한 흡착량과 비례하여 증가하였다. 3성분계 흡착 실험에서는 경쟁흡착으로 인해 활성탄소와 친화력이 적은 EA와 IPA가 흡착 되었다가 전량이 배출되는 것을 확인하였다. 하지만 친화력이 유사한 EA와 IPA의 2성분계 흡착 실험에서는 경쟁흡착으로 완전히 배출되기 보다는 EA와 IPA가 같이 흡착이 되어 공존하는 것을 확인하였다.
- 3, 4에서 보는 것과 같이 파과점은 톨루엔의 경우 244~301 분으로 활성탄 간에 차이가 큼을 알 수 있으며, 제일 낮은 파과점을 나타내는 것은 비표적이 적은 활성탄 D인 것을 알 수 있었다. EA와 IPA의 경우는 각각 137~240 분, 149~209 분으로 역시 큰 차이를 보이며 EA의 경우 활성탄 A를 제외한 활성탄 B, C, D가 유사한 경향성을 보이고, IPA의 경우는 파과점에서는 활성탄 A, C가 유사하고 활성탄 B, D가 유사한 것을 알 수 있었다. 흡착량에 있어서는 Fig.
- 4가지 활성탄 중에서 IPA 흡착에 탁월한 성능을 갖는 활성탄 A를 대상으로 농도별 흡착 실험을 진행하여 각 농도별 단일흡착, 2성분계 흡착, 3성분계 흡착에서의 IPA의 파과점 변화를 고찰하였다. 고찰결과 IPA 단일성분 흡착에서는 농도 300 ppm일 때 파과점이 554분, 농도가 1000 ppm일 때 209분으러 나타났다. 2성분계흡착실험인 톨루엔:IPA 흡착 실험 결과 IPA의 농도가 333 ppm인 경우 파과점이 293분으로 줄어들었으며 3성분계 실험에서는 IPA가 농도가 300 ppm인 경우 파과점이 137분으로 줄어들었다.
- 실제 활성탄 흡착탑은 휘발성 유기화합물이 배출을 억제하기 위해 주기적으로 활성탄을 교체해주고 있지만 활성탄의 교체 시기가 톨루엔을 기준으로 정해진 것이어서 적절히 되지 않고 있다. 따라서 적절한 교체 시기의 결정은 단일성분계 보다 다성분계 흡착 실험의 파과점으로 판단하여야 함을 알 수 있었다.
- 톨루엔은 다른 2가지 물질 즉, EA와 IPA와 비교해서 분자크기(톨루엔 : 5.85 Å, EA : 5.2Å, IPA : 4.7Å)가 크고 비극성 물질이여서 활성탄의 물리적 특성과의 상관관계를 도출하기가 어렵다는 것을 알 수 있었다.
- 3성분계 흡착 실험에서는 경쟁흡착으로 인해 활성탄소와 친화력이 적은 EA와 IPA가 흡착 되었다가 전량이 배출되는 것을 확인하였다. 하지만 친화력이 유사한 EA와 IPA의 2성분계 흡착 실험에서는 경쟁흡착으로 완전히 배출되기 보다는 EA와 IPA가 같이 흡착이 되어 공존하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 7Å)가 크고 비극성 물질이여서 활성탄의 물리적 특성과의 상관관계를 도출하기가 어렵다는 것을 알 수 있었다. 이에 대해서는 더 많은 활성탄 종류에 대한 실험과 화학적 특성(기능성 그룹)에 대한 연구가 필요하다고 판단되었다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.