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Carbon Nano Tubes에 의한 난분해성 염료 Eosin Y의 흡착 특성

Adsorption Characteristics of Non-degradable Eosin Y Dye by Carbon Nano Tubes

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.55 no.6, 2017년, pp.771 - 777  

이민규 (부경대학교 화학공학과) ,  윤종원 (대구대학교 생명공학과) ,  서정호 (울산과학대학교 환경화학공업과)

초록
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Carbon nano tubes (CNTs)를 흡착제로 사용하여 회분식 실험을 통해 염료 Eosin Y의 흡착특성을 조사하였다. 본 연구에 사용된 CNTs는 비표면적이 $106.9m^2/g$, 기공부피는 $1.806cm^3/g$, 기공직경은 $163.2{\AA}$이었다. CNTs를 이용한 Eosin Y의 흡착실험은 흡착시간, 초기 pH (2~10), 염료 농도(100, 150 및 200 mg/L), 흡착제의 양(0.05~1.0 g)과 온도(293, 313 및 333 K)를 변수로 사용하여 수행하였다. 흡착은 pH와 온도가 낮을수록 잘 이루어졌으며, Langmuir 모델식에 잘 적용되었다. 또한 흡착반응은 유사 2차 속도식에 잘 적용되었으며, 온도가 증가함에 따라 흡착량이 감소하였다. 입자 내 확산 모델 결과는 흡착 과정에서 막확산과 입자확산이 동시에 일어나는 것을 시사해 주었다. 열역학적 해석에 의하면 CNTs에 의한 염료 Eosin Y의 흡착은 자발적이고 흡열특성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Adsorption characteristics of Eosin Y dye by carbon nano tubes (CNTs) were examined through batch experiments. CNTs used in the study had specific surface area of $106.9m^2/g$, porosity volume of $1.806cm^3/g$, and porosity diameter of $163.2{\AA}$, respectively. Ads...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 CNTs를 흡착제로 사용하여 난분해성염료인 Eosin Y에 대한 흡착특성을 살펴보기 위하여, CNTs와 염료의 투입량에 따른 흡착량의 변화, pH 및 온도에 따른 흡착의 영향, 등온흡착과 흡착속도해석 및 흡착반응의 열역학적 해석을 시도하였다.
  • 본 연구에서는 CNTs를 흡착제로 사용하여 난분해성 염료인 Eosin Y의 흡착특성을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. CNTs에 의한 염료의 흡착은 30 min 내에서는 매우 빠르게 일어났으며 90 min 이후에는 평형에 도달하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
합성염료의 특징은? 최근 환경오염, 특히 수질오염이 인간, 생태계에 심각한 위협을 끼치고 있다. 특히, 합성염료는 섬유산업, 가죽 가공 산업, 제지산업 등과 같은 많은 산업에서 대량으로 사용되어[1,2], 염료폐수의 형태로 발생하여 지속적으로 수질오염을 가중시키고 있다[3]. 염료폐수는 색도를 가지고 있어 햇빛의 수중 침투를 감소시켜 수중 광합성을 방해하며, 강한 독성으로 인해 많은 피해를 끼치게 된다[4].
carbon nano tubes의 지난 10년 간의 연구 실태 및 앞으로 필요할 것은? 또한 Yao 등[19]은 CNTs로 양이온 염료인 Methylene blue를 제거하는 연구를 하였으며, Rodríguez 등[20]은 CNTs로 양이온 염료인 Methylene blue와 음이온 염료인 Orange II를 제거하는 연구를 하였다. 지난 10년 간 유기 및 무기 오염물질을 제거하기 위한 CNTs의 응용이 다양하게 연구되어 오고 있으나[18,21,22], CNTs를 이용하여 산성 및 난분해성 염료인 Eosin Y의 제거에 대한 선행연구는 거의 나타나지 않고 있다. 따라서 CNTs를 이용한 Eosin Y에 대한 흡착실험과 흡착특성에 대한 연구가 필요한 것으로 판단된다.
Eosin Y가 인체에 끼치는 영향은? 염료폐수는 색도를 가지고 있어 햇빛의 수중 침투를 감소시켜 수중 광합성을 방해하며, 강한 독성으로 인해 많은 피해를 끼치게 된다[4]. 염료폐수 중 Eosin Y는 적갈색-황갈색을 띠는 형광 염료로 섭취 또는 호흡기로 흡입하거나 피부를 통해 흡수하게 되면 위장관계, 중추 신경계, 피부 등의 기관에 독성을 야기하는 유해한 독성물질로 알려져 있다[5].
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참고문헌 (37)

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  2. Tunay, O., Kabdasli, I., Eremektar, G. and Orhon, D., "Color Removal from Textile Wastewaters," Water Sci. Technol., 34(11), 9-16(1996). 

  3. Mittal, A., Mittal, J., Malviya, A., Kaur, D. and Gupta, V. K., "Adsorption of Hazardous Dye Crystal Violet from Wastewater by Waste Materials," J. Colloid Interface Sci., 343(2), 463-473 (2010). 

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  7. Gupta, V. K. and Suhas, "Application of Low-cost Adsorbents for Dye Removal-A review," J. Environ Manage., 90(8), 2313-2342(2009). 

  8. Koch, M., Yediler, A., Lienert, D., Insel, G. and Kettrup, A., "Ozonation of Hydrolyzed Azo Dye Reactive Yellow 84 (Cl)," Chemosphere 46(1), 109-113(2002). 

  9. Malik, P. K. and Saha, S. K., "Oxidation of Direct Dyes with Hydrogen Peroxide using Ferrous Ion as Catalyst," Sep. Purif. Technol., 31(3), 241-250(2003). 

  10. Choy, K. K. H., Porter, J. F. and Mckay, G., "Langmuir Isotherm Models Applied to the Multicomponent Sorption of Acid Dyes from Effluent onto Activated Carbon," J. Chem. Eng., 45(4), 575-584(2000). 

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  35. Chatterjee, S., Chatterjee, S., Chatterjee, B. P. and Guha, A. K., "Adsorptive Removal of Congo Red, a Carcinogenic Textile Dye by Chitosan Hydrobeads: Binding Mechanism, Equilibrium and Kinetics," Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 299(1- 3), 146-152(2007). 

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  37. Senthilkumaar, S. and Kalaamani, P., Subburaam, "Liquid Phase Adsorption of Crystal Violet onto Activated Carbons Derived from Male Flowers of Coconut Tree," J. Hazard. Mater. B., 136(3), 800-808(2006). 

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