[논문]오존촉매산화공정에서 금속 담지촉매에 의한 수산화라디칼 생성연구

이선희; 최재원; 이학성

doi:10.14478/ace.2018.1037

오존촉매산화공정에서 금속 담지촉매에 의한 수산화라디칼 생성연구
A Study on the Formation of OH Radical by Metal-supported Catalyst in Ozone-catalytic Oxidation Process 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.29 no.4, 2018년, pp.432 - 439

이선희 (울산대학교 화학공학부) , 최재원 (울산대학교 화학공학부) , 이학성 (울산대학교 화학공학부)

초록
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활성탄의 화학적 흡착 및 오존촉매반응의 작용기를 향상시키기 위해 Fe, Co, Mn 및 Pd 금속들을 활성탄에 담지하여 금속촉매 활성탄을 제조하였다. 고급산화공정의 실험결과에서 페놀 분해속도, 용존 오존 분해율 및 TOC (총유기탄소) 제거율은 Pd-AC > Mn-AC > Co-AC > AC > Fe-AC의 순서로 나타났다. BET 분석에서 금속담지활성탄의 물리적 특성은 오존촉매반응에 영향을 미치지 않았으며, 촉매효과는 담지한 금속의 종류에 따라 상이한 결과를 나타내었다. RCT (생성된 OH radical과 오존의 비율) 값 측정은 OH radical과 쉽게 반응하지만 오존과는 매우 느리게 반응하는 probe compound로 알려진 파라-클로로벤조산(p-chlorobenzoic acid)의 분해결과로부터 구할 수 있었으며, 오존단독 공정은 $5.48{\times}10^{-9}$, 활성탄 공정은 $1.47{\times}10^{-8}$로 측정되었고, Fe-AC, Co-AC, Mn-AC 및 Pd-AC 공정은 각각 $2.13{\times}10^{-9}$, $1.51{\times}10^{-8}$, $4.77{\times}10^{-8}$ 및 $5.58{\times}10^{-8}$로 측정되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

Metal catalysts such as Fe, Co, Mn, and Pd supported on the activated carbon (AC) were prepared to improve functional groups for the chemical adsorption and catalytic ozonation. Following ascending orders of the phenol decomposition rate, dissolved ozone decomposition ratio and TOC (total organic carbon) removal from experimental results of advanced oxidation process (AOP) were observed: Fe-AC < AC < Co-AC < Mn-AC < Pd-AC. BET analysis results showed that the physical properties of the metal impregnated activated carbon had no effect on the catalytic ozonation, and the catalytic effect was dependent on the kind of impregnated metal. The ratio of the formed concentration of OH radical to that of ozone (RCT) was measured by using the decomposition outcome of p-chlorobenzoic acid, a probe compound that reacts rapidly with OH radical but slowly with ozone. The measured values of RCT were $5.48{\times}10^{-9}$ and $1.47{\times}10^{-8}$ for the ozone alone and activated carbon processes, respectively, and $2.13{\times}10^{-9}$, $1.51{\times}10^{-8}$, $4.77{\times}10^{-8}$, and $5.58{\times}10^{-8}$ for Fe-AC, Co-AC, Mn-AC, and Pd-AC processes, respectively.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 난분해성유기물 분해에 적합한 불균일계 촉매를 제조하기 위해 코발트, 철, 망간 및 팔라듐을 활성탄에 담지하였으며, 특히, 철 담지 활성탄촉매는 저렴한 제조비용과 환경에 미치는 영향이 작아서 선택되었다. 페놀 등 난분해성유기물 분해에 고급산화 공정에 적용할 경우, 유기물 분해효율이 높고, 2차 오염피해가 적으면서 반영구적인 금속담지촉매 활성탄을 제조하는데 목적을 두었다.
페놀 등 난분해성유기물 분해에 고급산화 공정에 적용할 경우, 유기물 분해효율이 높고, 2차 오염피해가 적으면서 반영구적인 금속담지촉매 활성탄을 제조하는데 목적을 두었다. 따라서 향후 다양한 금속촉매를 담지하기 위한 연구의 시발점이 되며, OH radical의 생성농도를 추산하여 금속담지 활성탄의 촉매효과를 객관적인 지표로 나타내기 위한 연구를 진행하였다.
본 연구에서는 금속촉매 활성탄에 의해 OH radical이 지속적으로 생성되는지를 확인하기 위해 IOD가 모두 소진된 30 s 이후의 오존분해특성을 집중적으로 조사하였다. R_CT는 대상원수의 오존분해특성을 나타내는 지표 값으로 식 (1)과 같이 오존 노출농도(잔류농도 × 접촉시간)와 OH radical의 노출농도의 비율(농도의 시간에 대한 적분 값) 로 정의된다[4,5,18].
따라서 본 연구에서는 난분해성유기물 분해에 적합한 불균일계 촉매를 제조하기 위해 코발트, 철, 망간 및 팔라듐을 활성탄에 담지하였으며, 특히, 철 담지 활성탄촉매는 저렴한 제조비용과 환경에 미치는 영향이 작아서 선택되었다. 페놀 등 난분해성유기물 분해에 고급산화 공정에 적용할 경우, 유기물 분해효율이 높고, 2차 오염피해가 적으면서 반영구적인 금속담지촉매 활성탄을 제조하는데 목적을 두었다. 따라서 향후 다양한 금속촉매를 담지하기 위한 연구의 시발점이 되며, OH radical의 생성농도를 추산하여 금속담지 활성탄의 촉매효과를 객관적인 지표로 나타내기 위한 연구를 진행하였다.

제안 방법

2. 금속담지 활성탄을 사용하여 페놀의 분해효율을 측정하였다. 실험결과 Fe-AC 공정은 10 min까지 일반 활성탄보다 페놀 분해효율이 높게 나타났지만, 이후 반응부터는 오히려 분해효율이 떨어지는 것으로 나타났다.
촉매 담지율은 Co > Fe > Mn > Pd 순으로 나타났지만, 금속담지활성탄의 촉매특성에는 영향을 끼치지 않는 것으로 판단된다[14]. Table 1은 활성탄의 비표면적과 기공부피를 확인하기 위해 BET 분석장비를 이용하여 금속담지 활성탄을 측정하였다. 분석결과 일반 활성탄에 비해 약 10 % 정도 비표면적이 감소하였지만, 이는 금속촉매를 담지시키기 위하여 사용한 성분과 촉매의 담지량에 의한 차이로 판단된다.
1. 금속담지 활성탄의 제조 및 촉매 특성 확인 오존/활성탄 공정에서 활성탄의 화학적 흡착 및 촉매반응의 작용기를 향상시키기 위해 균일계 촉매공정에서 주로 사용되는 금속촉매(Fe, Al, Mg 및 Mn)와 불균일계 공정에서 사용되는 금속촉매(Co, Pd 및 Pt) 중 Co, Fe, Mn 및 Pd을 선정하여 활성탄에 담지하였다. 즉 기존의 활성탄 표면 및 세공 내벽에 금속 또는 특정한 금속염을 담지시킴으로써, 촉매적 기능 및 화학적 활성을 증가시켜 특정 성분에 대한 선택적 흡착성 증가를 유도하였다.
Figure 2는 금속촉매가 담지된 활성탄을 오존 처리할 경우, 표면에서의 용출 특성을 확인하였다. 다양한 pH 조건에서 진행된 실험에서 채취한 시료를 원자흡광분광기(AAS) 및 유도결합플라즈마-분광분석기(ICP-OES)를 이용하여 각각의 금속 농도를 측정하였다. 모든 pH 조건에서 3회씩 반복하여 실험한 결과, 1회 실험에서 Figure 2의 결과 값을 나타내었다.
A) 분석기기를 이용하여 금속 함량을 측정하였다. 또한 활성탄의 비표면적과 기공부피를 확인하기 위해 BET (ASAP 2020, Micromeritics, USA) 분석장비를 이용하여 금속담지 활성탄을 측정하였다. OH radical 실험에 사용된 자연수는 울산시에 위치한 회야댐의 상수도 취수원수를 채취하여 여과(0.
인 원통형의 유리로 제작하였다. 오존은 황정환경(Model-20, Korea)의 오존발생기(2 g/h)를 이용하여 1.5 L/min으로 공급하였으며, 오존 발생기에 유입되는 공기는 실리카겔이 충전된 원형관(내경 2.5 cm, 길이 10 cm)을 통과하면서 수분이 제거되어 오존생성 효율을 높였다. 기-액 접촉 효율을 높이기 위해서 반응기 아래 부분에 다공성산기장치(diffuser)를 이용하여 상향류 흐름으로 주입하였다.
오존접촉 반응기는 설계유량, 오존주입량, 오존화 공기농도, 접촉조형태 및 재질을 고려하여 직경 6 cm, 높이 120 cm, 반응기 총 부피 3,400 cm³인 원통형의 유리로 제작하였다. 오존은 황정환경(Model-20, Korea)의 오존발생기(2 g/h)를 이용하여 1.
이후 상온에서 냉각한 활성탄을 증류 수에 넣어 총 부피가 10 mL가 되게 하였다. 이 중 일부를 채취하여 AAS (AA-7000, Shimadzu, Japan) 및 ICP-OES (Optima- 4300DV, Perkin Elmer. U.S.A) 분석기기를 이용하여 금속 함량을 측정하였다. 또한 활성탄의 비표면적과 기공부피를 확인하기 위해 BET (ASAP 2020, Micromeritics, USA) 분석장비를 이용하여 금속담지 활성탄을 측정하였다.
제조된 촉매의 표면은 주사전자현미경(field emission scanning electron microscopy: FE-SEM, Carl Zeiss, SUPRA 40)으로 관찰하였으며, EDS (energy dispersive X-ray spectrometry, Oxford Model: INCA Energy for S-3000N)를 이용하여 금속염의 분산 상태를 확인하였다. 담지 활성탄의 금속 함유량을 분석하기 위해서 전 함량 분석법을 이 용하였다[12,13].
금속담지 활성탄의 제조 및 촉매 특성 확인 오존/활성탄 공정에서 활성탄의 화학적 흡착 및 촉매반응의 작용기를 향상시키기 위해 균일계 촉매공정에서 주로 사용되는 금속촉매(Fe, Al, Mg 및 Mn)와 불균일계 공정에서 사용되는 금속촉매(Co, Pd 및 Pt) 중 Co, Fe, Mn 및 Pd을 선정하여 활성탄에 담지하였다. 즉 기존의 활성탄 표면 및 세공 내벽에 금속 또는 특정한 금속염을 담지시킴으로써, 촉매적 기능 및 화학적 활성을 증가시켜 특정 성분에 대한 선택적 흡착성 증가를 유도하였다.
페놀 및 중간물질의 분석은 UV/vis detector가 장착된 영린기기의 HPLC (YL9100 HPLC System, Korea)를 이용하였다. 분석방법은 앞서 연구한 논문[10]의 분석방법 중, KDP 용액 분석법을 이용하였으며, 이동상 용액은 1.

대상 데이터

OH radical 실험에 사용된 자연수는 울산시에 위치한 회야댐의 상수도 취수원수를 채취하여 여과(0.45 µm, Toyo Roshi Kaisha, Japan)하였으며, 대상원수의 수질조건은 pH 6.8, TOC 2.85 mg/L, alkalinity 22 mg/L이었다.
Pd 촉매로 사용된 palladium chloride (PdCl2)와 Mn 촉매로 사용된 manganese chloride (MnCl2⋅4H2O) 및 파라 클로로벤조산(p-chlorobenzoic acid)은 Sigma-Aldrich (USA)사의 제품을 사용하였으며, Co 촉매로 사용된 cobalt chloride (CoCl2)와 Fe 촉매로 사용된 ferrous chloride (FeCl2⋅4H2O)는 Samchun Pure Chemical (Korea)사의 제품을 사용하였다.
수용성의 방향족 화합물인 페놀(Daejung Chemical, Korea)은 실험에 앞서 1,000 mg/L 모액(stock solution)을 제조하였으며, 실험조건에 따라 농도별로 희석하여 사용하였다. pH 조절에 사용된 HCl 및 NaOH 용액은 Samchun Pure Chemical (Korea)사의 제품을 사용하였다. 상기 언급된 모든 제품들은 각 제조사들의 특급시약만을 구입하여 실험에 사용하였다.
담지 활성탄 제조 시 담체로 사용한 활성탄은 석탄계의 미분말로부터 20~30 mesh 크기의 펠릿 형태로 성형된 조립 활성탄(Shinki Chemical, Korea)이며, 3차 증류수를 이용하여 세공 내의 미분말을 제거하고 100 ± 5 ℃에서 완전히 건조한 후 담지체로 사용하였다.
Pd 촉매로 사용된 palladium chloride (PdCl2)와 Mn 촉매로 사용된 manganese chloride (MnCl₂⋅4H₂O) 및 파라 클로로벤조산(p-chlorobenzoic acid)은 Sigma-Aldrich (USA)사의 제품을 사용하였으며, Co 촉매로 사용된 cobalt chloride (CoCl₂)와 Fe 촉매로 사용된 ferrous chloride (FeCl₂⋅4H₂O)는 Samchun Pure Chemical (Korea)사의 제품을 사용하였다. 담지된 금속을 환원시키기 위해 사용한 NaBH₄는 Sigma-Aldrich사의 제품을 이용하였다.
칼럼은 C₁₈ 역상칼럼을 사용하였으며, 274 nm의 파장에서 분석하였다[10]. 분광 광도계 및 TOC 분석기기는 Analytikjena사의 Specord Plus 210 제품과 Shimadzu사의 TOC-5000A를 사용하였다.
pH 조절에 사용된 HCl 및 NaOH 용액은 Samchun Pure Chemical (Korea)사의 제품을 사용하였다. 상기 언급된 모든 제품들은 각 제조사들의 특급시약만을 구입하여 실험에 사용하였다.
수용성의 방향족 화합물인 페놀(Daejung Chemical, Korea)은 실험에 앞서 1,000 mg/L 모액(stock solution)을 제조하였으며, 실험조건에 따라 농도별로 희석하여 사용하였다. pH 조절에 사용된 HCl 및 NaOH 용액은 Samchun Pure Chemical (Korea)사의 제품을 사용하였다.
나머지 실험에 영향을 미치는 주요 운전변수 및 실험장치는 앞서 발표한 논문에 상세히 제시하였다[10,11]. 잔류 페놀 및 TOC 농도분석은 반응기 중간부분에 설치한 시료 채취구로부터 채취한 시료를 사용하였다.
0 mL/min으로 고정하여 주입하였다. 칼럼은 C₁₈ 역상칼럼을 사용하였으며, 274 nm의 파장에서 분석하였다[10]. 분광 광도계 및 TOC 분석기기는 Analytikjena사의 Specord Plus 210 제품과 Shimadzu사의 TOC-5000A를 사용하였다.

이론/모형

제조된 촉매의 표면은 주사전자현미경(field emission scanning electron microscopy: FE-SEM, Carl Zeiss, SUPRA 40)으로 관찰하였으며, EDS (energy dispersive X-ray spectrometry, Oxford Model: INCA Energy for S-3000N)를 이용하여 금속염의 분산 상태를 확인하였다. 담지 활성탄의 금속 함유량을 분석하기 위해서 전 함량 분석법을 이 용하였다[12,13]. 담지 활성탄 0.
그러나 제조된 금속담지 활성탄의 SEM image만으로는 담지된 금속촉매의 특징 및 분포율을 정확히 확인할 수는 없었다. 따라서 담지체 내 존재하는 금속촉매의 함유량을 분석하기 위해서 전 함량 분석법을 이용하였다[12,13]. 분석결과 Co-AC는 Co가 15.
페놀 및 중간물질의 분석은 UV/vis detector가 장착된 영린기기의 HPLC (YL9100 HPLC System, Korea)를 이용하였다. 분석방법은 앞서 연구한 논문[10]의 분석방법 중, KDP 용액 분석법을 이용하였으며, 이동상 용액은 1.0 mL/min으로 고정하여 주입하였다. 칼럼은 C₁₈ 역상칼럼을 사용하였으며, 274 nm의 파장에서 분석하였다[10].

성능/효과

1. 제조된 금속담지 활성탄의 촉매 담지율은 Co > Fe > Mn > Pd 순으로 나타났으며, BET 분석결과 일반 활성탄에 비해 약 10% 정도 비표면적이 감소하였다.
3. pCBA를 이용하여 간접적으로 OH radical의 생성농도를 측정하였으며, ln [pCBA]/[pCBA]₀와 ʃ [O₃]_t를 도시하여 구해진 선형의 기울기 값으로부터 R_CT를 계산하면 Pd-AC 오존촉매공정이 가장 우수한 것으로 나타났다.
4. 페놀을 대상수로 선정하여 진행된 실험에서는 IOD 단계 이후, 오존의 분해속도가 소폭 감소하는 경향을 나타내었는데, 이는 수중에 존재하는 페놀에 의해 TOC 및 알칼리도가 증가하기 때문에 오존의 소모량이 증가하는 것으로 판단된다. RCT 값은 오존단독 공정이 5.
실험결과 Fe-AC 공정은 10 min까지 일반 활성탄보다 페놀 분해효율이 높게 나타났지만, 이후 반응부터는 오히려 분해효율이 떨어지는 것으로 나타났다. Co-AC 공정은 일반 활성탄을 사용한 공정에 비해 페놀 분해효율이 6% 증가하였다. Mn-AC 및 Pd-AC를 사용한 공정은 각각 60 min과 40 min에서 페놀이 완전 산화되는 결과를 나타내었다.
값을 구하기 위해 선형의 그래프로 나타내었다. Fe-AC를 사용한 오존촉매공정은 10 min까지 일반 활성탄보다 페놀 분해효율이 높게 나타났지만, 이후 반응부터는 오히려 분해효율이 떨어지는 것으로 나타났다. Co-AC 오존촉매공정은 일반 활성탄을 사용한 공정에 비해 페놀 분해효율이 6% 증가하였다.
Co-AC 오존촉매공정은 일반 활성탄을 사용한 공정에 비해 페놀 분해효율이 6% 증가하였다. Mn-AC 및 Pd-AC를 사용한 오존촉매공정은 각각 60 min과 40 min에서 페놀이 완전 산화되는 결과를 나타내었다. 즉 Fe-AC 촉매를 제외한 나머지 금속촉매에서는 담지한 금속에 의한 촉매효과가 나타나는 것으로 판단된다[15,16].
이는 금속촉매를 담지시키기 위해 사용한 화합물과 촉매의 담지량에 의한 차이로 판단되며, 일반 활성탄에 비해 활성탄 특유의 특성이 소폭 감소하였다. 그러나 본 연구에서는 활성탄의 흡착성능보다는 활성탄의 개시자 역할에 중점을 두었기 때문에 담지활성탄의 물리적 특성에 따른 오존분해특성 및 촉매효과에는 크게 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.
따라서 상기의 분석결과를 종합해 보면 오존단독 공정에 비해 활성탄을 투입한 공정에서 페놀의 분해효율이 증가하였으며, 활성탄에 금속촉매를 담지 할 경우, 오존촉매산화공정의 효율은 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 그러므로 활성탄에 철, 코발트, 망간 및 팔라듐 촉매를 담지하면 페놀의 분해속도, IOD, k₂ 및 R_CT가 증가하기 때문에 OH radical에 의한 분해특성이 향상되는 것으로 나타났다.
14 mg/L로 나타났다. 금속촉매를 담지한 활성탄 공정에서는 Fe-AC 및 Co-AC는 취수원수의 결과와 동일하였으며, Mn-AC 및 Pd-AC 공정만 각각 0.14 mg/L, 0.15 mg/L가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 IOD 단계 이후, 오존의 분해 속도가 소폭 감소하는 경향을 나타내었다.
Table 2에 나타낸 결과를 토대로 금속담지 활성탄의 촉매효과를 살펴보면 Pd-AC > Mn-AC > Co-AC > AC > Fe-AC로 나타났다. 따라서 금속 촉매의 담지율 및 BET 분석에서 나타난 담지활성탄의 물리적 특성은 오존촉매공정에 영향을 미치지 않는 것으로 판단되며[17], 촉매효과는 담지한 금속의 종류에 따라 상이한 결과를 나타내는 것으로 판단된다.
9%로 나타났으며, 금속촉매를 담지한 활성탄 공정의 경우, Fe-AC < Co-AC < Mn-AC < Pd-AC 순으로 OH radical의 영향이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 상기의 분석결과를 종합해 보면 오존단독 공정에 비해 활성탄을 투입한 공정에서 페놀의 분해효율이 증가하였으며, 활성탄에 금속촉매를 담지 할 경우, 오존촉매산화공정의 효율은 더욱 증가하는 것으로 나타났다. 그러므로 활성탄에 철, 코발트, 망간 및 팔라듐 촉매를 담지하면 페놀의 분해속도, IOD, k₂ 및 R_CT가 증가하기 때문에 OH radical에 의한 분해특성이 향상되는 것으로 나타났다.
15 mg/L가 증가하는 것으로 나타났다. 또한 IOD 단계 이후, 오존의 분해 속도가 소폭 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 수용액상 고농도로 존재하는 페놀에 의해 TOC 및 알칼리도가 증가하기 때문에 오존의 소모량이 증가하는 것으로 판단된다[27].
따라서 담지체 내 존재하는 금속촉매의 함유량을 분석하기 위해서 전 함량 분석법을 이용하였다[12,13]. 분석결과 Co-AC는 Co가 15.44 mg/g이 담지된 것으로 나타났으며, Fe-AC, Mn-AC 및 Pd-AC는 각각 13.60 mg/g, 12.82 mg/g 및 10.41 mg/g의 금속촉매가 담지된 것으로 나타났다. 촉매 담지율은 Co > Fe > Mn > Pd 순으로 나타났지만, 금속담지활성탄의 촉매특성에는 영향을 끼치지 않는 것으로 판단된다[14].
Figure 3 (a)는 실험 전(0 min) 촉매의 SEM image이며, (b)는 실험 종료 후(60 min)이다. 실험 후 금속담지 활성탄들의 표면에 절삭의 흔적 및 미세기공이 발달하는 것으로 나타 났다. 특히 Mn-AC 및 Pd-AC에서 미세기공의 발달이 두드러졌다.
금속담지 활성탄을 사용하여 페놀의 분해효율을 측정하였다. 실험결과 Fe-AC 공정은 10 min까지 일반 활성탄보다 페놀 분해효율이 높게 나타났지만, 이후 반응부터는 오히려 분해효율이 떨어지는 것으로 나타났다. Co-AC 공정은 일반 활성탄을 사용한 공정에 비해 페놀 분해효율이 6% 증가하였다.
Figure 6(a)은 IOD 구간 및 IOD 이후 구간에서 시간에 따른 pCBA 의 분해경향을 log scale로 나타내었다. 실험결과 pCBA는 IOD 구간 및 IOD 이후 구간에서 유사 1차 반응의 형태로 감소하였으며, 금속촉매를 담지한 활성탄을 사용한 공정에서 pCBA의 분해속도가 증가하는 것으로 나타났다. Figure 6(b)은 OH radical의 생성농도를 측정하기 위해 필요한 파라미터인 R_CT 값을 구하기 위해 도시한 그래프이다.
6 × 109 M^-1 s^-1이며, 나머지 주요 인자는 식 (1)~(4)와 동일하다. 실험결과 순간오존요구량은 오존 단독 공정이 0.74 mg/L, 일반 활성탄공정이 1.14 mg/L로 나타났다. 금속촉매를 담지한 활성탄 공정에서는 Fe-AC 및 Co-AC는 취수원수의 결과와 동일하였으며, Mn-AC 및 Pd-AC 공정만 각각 0.
오존의 노출농도는 반응시간과 잔류 오존농도의 곱으로 표현할 수 있으며, OH radical의 생성농도를 측정하기 위한 중요한 매개변수이다. 실험결과 활성탄 및 금속촉매를 담지한 활성탄의 오존 노출농도가 오존단독 공정의 노출농도보다 낮게 측정되었다. 이는 수중에 잔류하는 오존이 활성탄에 의해서 소모되어지는 것으로 판단된다[27].
오존/활성탄 공정은 오존 및 OH radical에 의한 영향이 59.1% 및 40.9%로 나타났으며, 금속촉매를 담지한 활성탄 공정의 경우, Fe-AC < Co-AC < Mn-AC < Pd-AC 순으로 OH radical의 영향이 증가하는 것으로 나타났다.
Total pore volume 역시 금속촉매가 기공의 가장자리에 연속적으로 담지되면서 기공의 깊이를 막은 것으로 판단된다. 전체적으로 일반 활성탄에 비해 금속촉매를 담지한 활성탄은 활성탄 특유의 특성은 감소하는 것으로 나타났다. 그러나 본 연구에서는 활성탄의 흡착성능보다는 활성탄의 개시자 역할에 중점을 두었기 때문에 금속촉매 담지활성탄의 물리적 특성은 크게 차이나지 않는 것으로 판단된다.
취수원수 및 페놀용액을 대상으로 진행한 실험은 수중의 오존이 분해되면서 OH radical이 생성되는 것으로 나타났으며, 오존단독 공정에 비해 활성탄 및 금속 촉매 공정에서 RCT와 k⋅OH가 증가하는 것으로 나타났다.

후속연구

) 을 혼합한 것이다[1]. 또한 제조된 촉매 이외에도 자연계에 존재하는 다양한 물질들을 촉매 공정에 이용한다면 불균일계 촉매물질의 적용가능성은 훨씬 다양할 것으로 여겨진다. 하지만 불균일계 촉매를 이용하는 경우, 촉매에 의한 라디칼 연쇄반응뿐만 아니라 촉매 표면에서 일어나는 표면반응 및 흡착 등도 고려해야 하므로, 균일계 촉매 반응보다 메카니즘이 복잡하고 아직까지 명확한 규명이 되어있지 않다 [1].

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	불균일계 촉매를 이용할시 문제점은 무엇인가?	또한 제조된 촉매 이외에도 자연계에 존재하는 다양한 물질들을 촉매 공정에 이용한다면 불균일계 촉매물질의 적용가능성은 훨씬 다양할 것으로 여겨진다. 하지만 불균일계 촉매를 이용하는 경우, 촉매에 의한 라디칼 연쇄반응뿐만 아니라 촉매 표면에서 일어나는 표면반응 및 흡착 등도 고려해야 하므로, 균일계 촉매 반응보다 메카니즘이 복잡하고 아직까지 명확한 규명이 되어있지 않다 [1]. 또한 촉매표면의 성질, 용액의 pH에 크게 의존하며, 촉매 표면적, 기공크기 및 분포 등 물리적 특성과 화학적 안정성, 활성표면 등 화학적 특성이 중요한 역할을 한다.
	전이금속의 공정 운영상의 한계점은 무엇인가?	또한 수중에 존재하고 있는 전이금속이 OH radical 생성을 촉진시키는 역할을 하여 유기물 제거에 효과적이다[1]. 그러나 반응 후 촉매의 회수를 위한 추가적인 공정을 거쳐야 한다.
	반응 중 생성되는 유기 라디칼은 어떠한 특징을 가지는가?	산화상태의 촉매는 전자전달반응(electron transfer reaction)에 의해 다시 환원되게 된다[6]. 반응 중 생성되는 유기 라디칼들은 촉매로부터 쉽게 탈착이 일어날 뿐만 아니라, 오존 또는 OH radical에 의해서 산화반응도 일어나는 것으로 알려져 있으며[6,7], 이러한 메카니즘을 이용한 연구 성과들이 보고되고 있다[1,7-9]. 팔라듐 담지활성탄은 박[7] 등의 연구에서 1,4-dioxane의 분해효율이 뛰어난 것으로 보고되었고, 망간 담지촉매는 강[8] 및 우[9] 등의 연구에서 난분해성유기물 분해에 효과적인 것으로 보고하였다.

참고문헌 (28)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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