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활성탄에 의한 Acid Red 66의 흡착에 대한 등온선, 동력학 및 열역학적 특성
Characteristics of Isotherm, Kinetic and Thermodynamic Parameters for the Adsorption of Acid Red 66 by Activated Carbon 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.26 no.1, 2020년, pp.30 - 38  

이종집 (공주대학교 화학공학부)

초록
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입상 활성탄에 대한 Acid Red 66의 흡착 등온선과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 염료의 초기농도, 접촉시간, 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 흡착평형자료는 Langmuir, Freundlich, Temkin, Redlich-Peterson 및 Temkin 등온흡착식에 적용하였다. Freundlich 등온흡착식이 가장 잘 맞았으며, 계산된 Freundlich 분리계수 값(1/n = 0.125 ~ 0.232)으로부터 입상 활성탄이 Acid Red 66을 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin의 흡착열관련상수(BT = 2.147 ~ 2.562 J mol-1)는 이 공정이 물리흡착임을 나타냈다. 동력학적 실험으로부터 흡착공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 맞았다. 입자 내 확산식에 대한 결과는 경계층 확산을 나타내는 첫 번째 직선의 기울기보다 입자내 확산을 나타내는 두 번째 직선의 기울기가 작게 나타나서 입자 내 확산이 율속단계인 것을 확인하였다. 열역학 실험으로부터 활성화 에너지는 35.23 kJ mol-1로 흡착공정이 물리흡착공임을 확인하였다. Gibbs 자유에너지 변화(ΔG = -0.548 ~ -7.802 kJ mol-1)와 엔탈피 변화(ΔH = +109.112 kJ mol-1)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타내었다. 등량흡착열은 흡착된 염료분자들의 측면상호작용을 나타내는 표면부하량이 증가함에 따라 증가하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The kinetic and thermodynamic parameters of Acid Red 66, adsorbed by granular activated carbon, were investigated on areas of initial concentration, contact time, and temperature. The adsorption equilibrium data were applied to Langmuir, Freundlich, Temkin, Redlich-Peterson, and Temkin isotherms. Th...

주제어

표/그림 (17)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이러한 점을 고려하여 본 연구에서는 수처리분야에서 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 입자크기인 8× 30 mesh의 입상 활성탄을 사용하여, AR 66을 흡착하는 회분식 실험을 수행하였다[14]. Langmuir, Freundlich, Temkin,Redlich-Peterson 및 Temkin 모델에 의한 흡착 등온선을 해석하여 AR 66의 흡착처리 적합성을 평가하였으며, 흡착평형인자로서 분리계수를 평가하여 흡착조작의 효율성을 판단해 보고자 하였다. 또한 초기농도별 흡착속도실험으로부터 흡착과정에 대한 해석과 유사 1차반응식과 유사 2차반응속도식의 일치 여부를 고찰해 보고, 온도별 흡착실험을 통하여 입자 내 확산식과 Elovich 식에 적합한지 알아보고, 활성화 에너지 및 흡착열, 엔트로피, 자유에너지 변화 등의 열역학 파라미터를 분석하고 흡착특성을 파악하여 흡착공정에 대한 자료를 얻고자 하였다.
  • Langmuir, Freundlich, Temkin,Redlich-Peterson 및 Temkin 모델에 의한 흡착 등온선을 해석하여 AR 66의 흡착처리 적합성을 평가하였으며, 흡착평형인자로서 분리계수를 평가하여 흡착조작의 효율성을 판단해 보고자 하였다. 또한 초기농도별 흡착속도실험으로부터 흡착과정에 대한 해석과 유사 1차반응식과 유사 2차반응속도식의 일치 여부를 고찰해 보고, 온도별 흡착실험을 통하여 입자 내 확산식과 Elovich 식에 적합한지 알아보고, 활성화 에너지 및 흡착열, 엔트로피, 자유에너지 변화 등의 열역학 파라미터를 분석하고 흡착특성을 파악하여 흡착공정에 대한 자료를 얻고자 하였다.

가설 설정

  • Langmuir 등온흡착식은 흡착제의 표면은 균일하며 흡착질이 흡착제 표면에 있는 제한된 숫자의 흡착부위에 단분자층을 형성하는 것에 의해 흡착이 일어난다고 가정하였으며[16], 다음 식과 같은 직선식으로 나타낼 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
합성염료의 특징은? 합성염료는 일반적으로 섬유, 가죽, 제혁, 염색, 종이, 고무,플라스틱, 화장품, 제약, 컬러 사진, 식품산업 등 많은 산업분야에서 널리 사용되고 있다[1]. 그 중 아조(azo)계 염료는 섬유,화장품, 식품, 착색제, 인쇄, 제약 산업 등 다양한 사용되는 염료이다.
산업폐수로부터 염료를 제거하는 방법은? 산업폐수로부터 염료를 제거하는 방법은 생물학적 처리, 응집, 부력, 흡착 및 산화 처리 방법이 대표적인 예이다. 이러한 방법 중 흡착이 염료 제거에 가장 효과적이며, 흡착제로 활성탄을 사용한 흡착 방법은 설계비용이 적게 들고, 조작이 간단하여 경제적인 것으로 알려져 있다[9].
폐수 처리 방법 중 흡착이 가지는 장점은? 전통적인 폐수 처리 방법에 비해 흡착은 여러 가지 장점을 갖고 있다. 생물학적 시스템보다 1/4 정도의 적은 처리 용량 및 큰 흡착용량 대비 낮은민감도를 가지며, 독성 물질과 무관하고 설계 및 작동에 있어더 큰 유연성을 나타내며 유기물 제거가 우수하다[10].
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