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활성탄을 이용한 아닐린 블루의 흡착평형, 동역학 및 열역학 파라미터에 대한 해석
Analysis for Adsorption Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Parameters of Aniline Blue Using Activated Carbon 원문보기

Korean chemical engineering research = 화학공학, v.57 no.5, 2019년, pp.679 - 686  

이종집 (공주대학교 화학공학부)

초록
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수용액으로부터 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착 평형, 동역학 및 열역학적 특성을 초기농도, 접촉시간과 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 아닐린 블루의 등온흡착은 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 모델을 통해 해석하였다. Langmuir 모델이 다른 모델들 보다 등온 데이터에 더 잘 맞았다. 평가된 Langmuir 분리계수($R_L=0.036{\sim}0.068$)는 활성탄에 의한 아닐린 블루의 흡착 공정이 효과적인 처리방법이 될 수 있음을 나타냈다. 흡착속도상수는 유사일차속도 모델, 유사이차속도 모델 및 입자내 확산 모델에 적용하여 구하였다. 활성탄에 대한 아닐린 블루의 흡착속도실험 결과는 유사이차 반응속도식에 잘 따랐다. 흡착 메카니즘은 입자내 확산 모델에 의해 경막 확산과 입자내 확산의 두 단계로 평가되었다. 흡착공정에 대한 깁스 자유에너지, 엔탈피엔트로피 변화와 같은 열역학 파라미터들이 평가되었다. 엔탈피 변화(48.49 kJ/mol)은 흡착공정이 물리흡착이고 흡열반응임을 알려주었다. 깁스 자유 에너지는 온도가 올라갈수록 감소하였기 때문에 흡착반응은 온도가 올라갈수록 자발성이 더 높아졌다. 등량흡착열은 흡착제 표면의 에너지 불균일성 때문에 흡착제와 흡착질 사이에 상호작용이 있음을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Characteristics of adsorption equilibrium, kinetic and thermodynamic of aniline blue onto activated carbon from aqueous solution were investigated as function of initial concentration, contact time and temperature. Adsorption isotherm of aniline blue was analyzed by Langmuir, Freundlich, Redlich-Pet...

주제어

표/그림 (18)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 활성탄을 흡착제로 사용하여 AB를 흡착하는 과정을 대상으로 그 흡착특성을 알아보고자 하였다. 등온흡착실험을 통하여 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 식의 흡착평형인자와 분리계수를 평가하여 활성탄을 사용한 흡착조작의 유효성을 판단해 보고자하였다. 또한 각각 초기농도와 흡착 온도를 변수로 한 흡착속도 실험을 통하여 이들이 흡착반응에 미치는 영향을 고찰하고, 동역학적인 해석과 함께 열역학적 파라미터를 조사하여 활성탄에 의한 AB의 흡착 공정에 대한 자발성, 흡열/발열 및 물리/화학 흡착 여부에 대해 분석하고자 하였다.
  • 하지만 염가이면서 취급하기가 쉬워서 가장 많이 사용되고 있는 흡착제인 활성탄을 사용하여 AB 염료를 흡착하는 실험을 진행하여 흡착 평형, 동역학 및 열역학적 특성에 대해 함께 분석한 연구는 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 활성탄을 흡착제로 사용하여 AB를 흡착하는 과정을 대상으로 그 흡착특성을 알아보고자 하였다. 등온흡착실험을 통하여 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 식의 흡착평형인자와 분리계수를 평가하여 활성탄을 사용한 흡착조작의 유효성을 판단해 보고자하였다.
  • 등온흡착실험을 통하여 Langmuir, Freundlich, Redlich-Peterson, Temkin 및 Dubinin-Radushkevich 식의 흡착평형인자와 분리계수를 평가하여 활성탄을 사용한 흡착조작의 유효성을 판단해 보고자하였다. 또한 각각 초기농도와 흡착 온도를 변수로 한 흡착속도 실험을 통하여 이들이 흡착반응에 미치는 영향을 고찰하고, 동역학적인 해석과 함께 열역학적 파라미터를 조사하여 활성탄에 의한 AB의 흡착 공정에 대한 자발성, 흡열/발열 및 물리/화학 흡착 여부에 대해 분석하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 활성탄을 이용하여 AB 염료를 흡착하는데 필요한 흡착평형과 흡착동역학 및 열역학 파라미터들에 대하여 조사하였다. 그 결과 흡착등온데이터의 경우 Langmuir 식이 가장 잘 맞았으며 흡착처리의 유효성을 판단할 수 있는 분리계수 RL값이 0.

가설 설정

  • Langmuir 등온 흡착식은 균일한 흡착제 표면상에서 흡착된 분자들 사이에 상호작용이 없다는 가정 하에 같은 흡착에너지를 가지는 흡착 부위에 단분자층을 만들면서 흡착이 이루어진다고 가정한 모델로, 식 (1)과 같은 직선식으로 나타낼 수 있다. 그 결과는 Fig.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
염료폐수처리 중 흡착 외 방법은 가지고, 흡착은 가지지 않은 단점은 무엇인가? 그러나 염료에 의한 오염은 색도로 인한 불쾌감 뿐만 아니라 수생환경에 영향을 주어 수생생물에 부정적인 영향을 끼치며 생태계를위협하기도 한다[1]. 이런 염료들을 처리 할 수 있는 방법으로는 화학적 처리법, 생물학적 처리법 등이 있으나 공정에 비용이 많이 들고 효율이 좋지 못하거나 2차적 오염이 발생 할 수 있다는 단점이있다[2]. 흡착은 이에 비해 간단한 설계와 조작이 가능하고 앞서 말한 염료폐수처리 방법들의 단점으로부터 자유로워 염료폐수를 처리하는 효과적인 방법으로 널리 이용되고 있으며 실제로 다양한 흡착제와 염료사이의 등온 흡착평형 동역학, 열역학적인 해석에 관한연구가 많이 있다[3-6].
Aniline blue는 무엇인가? 흡착은 이에 비해 간단한 설계와 조작이 가능하고 앞서 말한 염료폐수처리 방법들의 단점으로부터 자유로워 염료폐수를 처리하는 효과적인 방법으로 널리 이용되고 있으며 실제로 다양한 흡착제와 염료사이의 등온 흡착평형 동역학, 열역학적인 해석에 관한연구가 많이 있다[3-6]. Aniline blue(AB)는 wool, silk, 면, 종이, 피혁 등의 염색에 사용되는 전통적인 염료이며, 플라스틱과 잉크의제조에도 사용되며, 그 염은 고무의 발색에 필요한 유기안료로도이용되고 있다. 또한 AB는 조직학에서 동물 세포조직을 염색하는데 사용되며물에 매우 잘 녹고 비교적 큰 분자량(737.
염료에 의한 오염이 일으키는 문제는 무엇인가? 염료는 현대사회에서 필수적인 화학제품 중 하나로서 섬유산업은물론이고 식품이나 실험 등 다양한 목적으로 사용되어지고 있다.그러나 염료에 의한 오염은 색도로 인한 불쾌감 뿐만 아니라 수생환경에 영향을 주어 수생생물에 부정적인 영향을 끼치며 생태계를위협하기도 한다[1]. 이런 염료들을 처리 할 수 있는 방법으로는 화학적 처리법, 생물학적 처리법 등이 있으나 공정에 비용이 많이 들고 효율이 좋지 못하거나 2차적 오염이 발생 할 수 있다는 단점이있다[2].
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