[논문]활성탄에 의한 Reactive Blue 4 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학 및 열역학적 특성

이종집

doi:10.7464/ksct.2020.26.2.122

활성탄에 의한 Reactive Blue 4 염료의 흡착에 대한 등온선, 동력학 및 열역학적 특성
Characteristics of Isotherm, Kinetic, and Thermodynamic Parameters for Reactive Blue 4 Dye Adsorption by Activated Carbon 원문보기

청정기술 = Clean technology, v.26 no.2, 2020년, pp.122 - 130

초록
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입상 활성탄에 대한 reactive blue 4 (RB 4) 의 등온흡착과 동력학적, 열역학적 파라미터에 대해 활성탄의 양, pH, 초기농도, 접촉시간, 온도를 흡착변수로 하여 조사하였다. 활성탄에 의한 RB 4 염료의 흡착은 pH 7을 기점으로 양쪽으로 흡착 백분율이 증가하는 concave 모양을 나타내었다. 등온흡착자료는 Langmuir, Freundlich, Temkin 등온흡착식에 적용하였다. Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞았다. 계산된 Freundlich 분리계수(1/n = 0.125 ~ 0.232)과 Langmuir 분리계수(R_L = 1.53 ~ 1.59) 으로부터 활성탄이 RB 4를 효과적으로 처리할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Temkin의 흡착열관련상수(B_T = 17.611 ~ 29.010 J mol^-1)는 이 공정이 물리흡착임을 나타냈다. 동력학적 실험으로부터 흡착공정은 유사 이차 반응속도식에 잘 맞았다. 입자 내 확산식에 대한 결과는 표면확산을 나타내는 두 번째 직선의 기울기보다 입자내 세공확산을 나타내는 첫 번째 직선의 기울기가 작게 나타나서 입자내 세공확산이 속도지배단계인 것을 확인하였다. Gibbs 자유에너지 변화(ΔG = -3.262 ~ -7.581 kJ mol^-1)와 엔탈피 변화(ΔH = 61.08 kJ mol^-1)은 각각 흡착공정이 자발적 공정 및 흡열과정임을 나타내었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The isotherm, kinetic, and thermodynamic parameters of reactive blue 4 adsorbed by activated carbon were investigated for activated carbon dose, pH, initial concentration, contact time, and temperature data. The adsorption of the RB 4 dye by activated carbon showed a concave shape in which the percentage of adsorption increased in both directions starting from pH 7. The isothermal adsorption data were applied to Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherms. Both Freundlich and Langmuir isothermal adsorption models fit well. From determined Freundlich separation factor (1/n = 0.125 ~ 0.232) and Langmuir separation factor (RL = 1.53 ~ 1.59), adsorption of RB 4 by activated carbon could be employed as an effective treatment method. The constant related to the adsorption heat (BT = 2.147 ~ 2.562 J mol-1) of Temkin showed that this process was physical adsorption. From kinetic experiments, the adsorption process followed the pseudo second order model with good agreement. The results of the intraparticle diffusion model showed that the inclination of the first straight line representing the surface diffusion was smaller than that of the second straight line representing the intraparticle pore diffusion. Therefore, it was confirmed that intraparticle pore diffusion is the rate-controlling step. The negative Gibbs free energy change (ΔG = -3.262 ~ -7.581 kJ mol-1) and the positive enthalpy change (ΔH = 61.08 kJ mol-1) indicated the spontaneous and endothermic nature of the adsorption process, proving this process to be spontaneous and endothermic.

주제어

표/그림 (16)

표 Table 1. Identification of RB 4
그림 Figure 1. Effect of activated carbon dose on adsorption of RB 4.
그림 Figure 2. Effect of pH for RB 4 adsorption on activated carbon.
표 Table 2. Physical properties of activated carbon (Type No. SLD-2)
그림 Figure 3. Lagmuir isotherms for RB 4 adsorption on activated carbon at different temperatures.
표 Table 3. Langmuir, Freundlich, and Temkin isotherm constants for adsorption of RB 4 on activated Carbon
그림 Figure 4. Freundlich isotherms for RB 4 adsorption on activated carbon at different temperatures.
그림 Figure 5. Temkin isotherms for RB 4 adsorption on activated carbon at different temperatures.
그림 Figure 6. Pseudo first order kinetics plots for RB 4 adsorption on activated carbon at different initial concentrations and 298 K.
그림 Figure 7. Pseudo second order kinetics plots for RB 4 adsorption on activated carbon at different initial concentrations and 298 K.
그림 Figure 8. Intraparticle diffusion plots for adsorption of RB 4 on activated carbon at different initial temperatures.
표 Table 4. Kinetic parameters for adsorption of RB 4 onto activated carbon for different initial concentrations at 303 K
표 Table 5. Intraparticle diffusion parameters for RB 4 adsorption onto activated carbon at different temperatures
그림 Figure 9. Pseudo second order kinetics plots for RB 4 adsorption on activated carbon at different temperatures and 200 mg L^-1.
표 Table 6. Pseudo second order kinetic model parameter of RB 4 on activated carbon at different temperature at C₀ : 200 ppm
표 Table 7. Thermodynamic parameters calculated with the pseudo second order rate constant for Acid Red 66 onto activated carbon at different temperatures

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 야자계 활성탄을 사용하여 RB 4 염료를 흡착하는데 필요한 흡착평형과 흡착동역학 및 열역학 파라미터에 대하여 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
RB에 대한 흡착효과에 관한 연구들이 진행되어 왔지만 지금까지 저렴한 흡착제인 활성탄을 이용한 RB 4의 흡착공정을 해석한 연구가 거의 이루어지지 않았기 때문에 RB 4의 흡착 특성에 대한 조사가 필요하다고 판단하였다. 본 연구에서는 활성탄을 흡착제로 사용하여 RB 4를 흡착, 제거하는 과정을 대상으로 활성탄의 양과 pH가 흡착에 미치는 영향을 먼저 조사하고, 등온흡착실험을 통하여 Langmuir와 Freundlich식의 흡착평형인자를 평가하여 흡착제로서 활성탄의 타당성과 흡착조작의 유효성을 판단해 보고자 하였다. Temkin 식의 에너지 상수를 구하여 물리흡착과 화학흡착에 대한 판단을 해 보고자 하였으며, 흡착속도 실험을 통하여 RB 4의 초기농도와 흡착온도 등이 흡착에 미치는 영향을 고찰하여 유사 1차 반응속도식과 유사 2차반응속도식을 사용한 동역학적인 해석과 함께 엔탈피, 엔트로피, 자유에너지 변화 등의 열역학 파라미터를 조사하여흡착반응의 자발성과 흡열 또는 발열 반응인지 해석하여 흡착 특성을 파악하고자 하였다.
지금까지 발표된 등온흡착식은 다수가 있는데, 본 연구에서는 활성을 사용한 RB 4의 흡착공정의 흡착메카니즘이 단분자층 또는 다분자층으로 이루어지는지를 확인하고, 이 방법이 효과적인 처리 방법이 될 수 있는지를 판단하기 위하여 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착식을 사용하여 비교 검토하였다. 그리고 흡착에너지를 구하여 이 공정이 물리흡착 또는 화학흡착으로 진행되는지를 밝혀내기 위하여 Temkin의 등온흡착식을 사용하였으며, 실험 데이터를 식에 적용하여 구한 파라미터 값들을 Table 3에 나타내었다.
활성탄을 사용한 RB 4의 흡착에 있어서 pH가 흡착에 미치는 영향을 알아내기 위하여 실험을 하였다. RB 4의 초기농도를 200 mg L^-1로 한 용액 100 mL에 완충용액을 사용하여 각각 pH 3 ~ 11로 만든 후 왕복식 항온진탕기에서 298 K, 100 rpm으로 실험하였다.

가설 설정

Langmuir 등온흡착식은 균일한 흡착제의 표면에 있는 한정된 흡착부위에 흡착질이 단분자층을 형성하는 것에 의해 흡착이 일어난다고 가정하였다.

제안 방법

Temkin 식의 에너지 상수를 구하여 물리흡착과 화학흡착에 대한 판단을 해 보고자 하였으며, 흡착속도 실험을 통하여 RB 4의 초기농도와 흡착온도 등이 흡착에 미치는 영향을 고찰하여 유사 1차 반응속도식과 유사 2차반응속도식을 사용한 동역학적인 해석과 함께 엔탈피, 엔트로피, 자유에너지 변화 등의 열역학 파라미터를 조사하여흡착반응의 자발성과 흡열 또는 발열 반응인지 해석하여 흡착 특성을 파악하고자 하였다.
2 g 단위로 각각 다르게 광구병에 넣고, 왕복 항온진탕기(JSR, JESS-50T)에서 298 K, 100 rpm 조건으로 24시간 동안 흡착시킨 후 잔류 농도를 자외선/가시광선 흡수분광계에서 최대 흡수파장인 595 nm의 흡광도를 측정하여 결정하였다. pH에 대한 흡착의 영향을 알아보기 위하여 200 mg L^-1의 RB 4 수용액 100 mL를 NaOH와 HCl을 사용하여 각각 pH 3 ~ 11로 만든 후 100 mL 광구병에 넣고 같은 조건으로 24시간 항온 진탕하여 그 결과로부터 pH가 흡착에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 등온흡착실험은 298, 308, 318 K에서 초기농도 100 mg L^-1 RB 4 용액 100 mL에 활성탄을 0.
1 ~ 1 g을 각각 광구병에 넣고 100 rpm의 속도로 24시간 동안 흡착시켰다. 농도별 흡착속도실험은 RB 4의 초기농도를 100, 200, 300 mg L^-1로 각각 조정한 광규병에 활성탄 1 g을 넣고 왕복 항온진탕기에서 298 K, 100 rpm에서 흡착평형에 도달할 때까지 24시간동안 1시간마다 농도를 측정하였다. 온도별 흡착속도실험은 298 K, 308 K, 318 K에서 초기 농도 200 mg L^-1의 RB 4 용액 100 mL에 활성탄 1 g을 첨가하여 같은 방법으로 흡착시킨 후 1시간 간격으로 농도를 분석하였다.
pH에 대한 흡착의 영향을 알아보기 위하여 200 mg L^-1의 RB 4 수용액 100 mL를 NaOH와 HCl을 사용하여 각각 pH 3 ~ 11로 만든 후 100 mL 광구병에 넣고 같은 조건으로 24시간 항온 진탕하여 그 결과로부터 pH가 흡착에 미치는 영향에 대해 평가하였다. 등온흡착실험은 298, 308, 318 K에서 초기농도 100 mg L^-1 RB 4 용액 100 mL에 활성탄을 0.1 ~ 1 g을 각각 광구병에 넣고 100 rpm의 속도로 24시간 동안 흡착시켰다. 농도별 흡착속도실험은 RB 4의 초기농도를 100, 200, 300 mg L^-1로 각각 조정한 광규병에 활성탄 1 g을 넣고 왕복 항온진탕기에서 298 K, 100 rpm에서 흡착평형에 도달할 때까지 24시간동안 1시간마다 농도를 측정하였다.
농도별 흡착속도실험은 RB 4의 초기농도를 100, 200, 300 mg L^-1로 각각 조정한 광규병에 활성탄 1 g을 넣고 왕복 항온진탕기에서 298 K, 100 rpm에서 흡착평형에 도달할 때까지 24시간동안 1시간마다 농도를 측정하였다. 온도별 흡착속도실험은 298 K, 308 K, 318 K에서 초기 농도 200 mg L^-1의 RB 4 용액 100 mL에 활성탄 1 g을 첨가하여 같은 방법으로 흡착시킨 후 1시간 간격으로 농도를 분석하였다.
Demirbas [6] 등이 RB 21 염료를 제거하기 위해 수용액에서 Fly ash (FA)와 Sepiolote에를 사용하여 흡착실험을 진행했다. 초기 염료 농도 100 ~ 750 mg L^-1를 pH 2 ~ 8, 온도 298 ~ 323K에서 4 g L^-1로 하여 실험 매개 변수의 영향을 평가하기 위해 배지 흡착 실험을 수행했다. 이 논문의 연구결과는 FA와 Sepiolite에 대한 염료가 Langmuir 흡착 등온식에 더 적합하며, 유사2차반응속도식에 의해 가장 잘 설명된다는 것을 보여주었다.
흡착공정에서 열역학적 파라미터들은 자발성을 평가하여 실제적인 공정운전에 필요한 중요한 지표로 사용된다. 활성탄에 대한 RB 4의 흡착에 있어서 반응온도가 미치는 영향을 조사하고자 RB 4의 초기농도를 200 mg L^-1으로 하고 반응온도를 298, 308, 318 K로 변화시키면서 시간에 따른 흡착량의 변화를 알아보았다. Figure 9는 실험값을 Equation (12)의 유사이차반응속도식에 적용하여 나타낸 그림이며, 각 반응온도에서의 속도상수 및 평형 흡착량을 계산한 결과는 Table 6과 같다.
활성활성탄의 투입량에 따른 RB 4의 흡착 백분율을 알아보기 위하여, 초기농도가 100 mg L^-1인 RB 4 용액 100 mL에 대하여 활성탄 0.2 ~ 2 g범위에서 0.2 g 단위로 각각 다르게 광구병에 넣고, 왕복 항온진탕기(JSR, JESS-50T)에서 298 K, 100 rpm 조건으로 24시간 동안 흡착시킨 후 잔류 농도를 자외선/가시광선 흡수분광계에서 최대 흡수파장인 595 nm의 흡광도를 측정하여 결정하였다. pH에 대한 흡착의 영향을 알아보기 위하여 200 mg L^-1의 RB 4 수용액 100 mL를 NaOH와 HCl을 사용하여 각각 pH 3 ~ 11로 만든 후 100 mL 광구병에 넣고 같은 조건으로 24시간 항온 진탕하여 그 결과로부터 pH가 흡착에 미치는 영향에 대해 평가하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용된 Reactive Blue 4 (RB 4)는 안트라 퀴논계 염료로 푸른색 염료이다[4]. 광범위하게 사용되어지고 있으며, 높은 부착력과 여러 번의 세탁 후에도 색상이 망가지지 않고 화학적으로 안정한 특징으로 인해 셀룰로오스 섬유의 염색에 매우 중요하게 사용되어 왔다.

이론/모형

지금까지 발표된 등온흡착식은 다수가 있는데, 본 연구에서는 활성을 사용한 RB 4의 흡착공정의 흡착메카니즘이 단분자층 또는 다분자층으로 이루어지는지를 확인하고, 이 방법이 효과적인 처리 방법이 될 수 있는지를 판단하기 위하여 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착식을 사용하여 비교 검토하였다. 그리고 흡착에너지를 구하여 이 공정이 물리흡착 또는 화학흡착으로 진행되는지를 밝혀내기 위하여 Temkin의 등온흡착식을 사용하였으며, 실험 데이터를 식에 적용하여 구한 파라미터 값들을 Table 3에 나타내었다.
다공성 흡착제의 경우 흡착된 분자 또는 이온이 기공 안으로 확산되는 공정에 있어서 흡착속도지배단계를 조사하기 위한 동력학적 모델로 다음과 같은 입자내 확산식을 사용하였다[13].
본 연구에서는 활성탄에 대한 RB 4의 흡착속도실험 결과를 유사 일차 반응속도식(pseudo first order kinetics model)과 유사 이차 반응속도식(pseudo second order kinetics model)에 적용하였다. 각각 다음과 같이 주어진다.

성능/효과

활성탄에 대한 RB 4의 등온흡착관계를 살펴보면 Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞는 것으로 나타났기 때문에 활성탄에 의한 RB 4의 흡착 메카니즘은 불균일한 흡착제 표면에서 다분자층 흡착과 균일한 단분자층 흡착이 혼재하는 상태로 이루어졌다고 판단되었다. Freundlich 식의 평가된 1/n 값으로 0.670 ~ 0.728이 얻어졌으며, Langmuir 식으로 구한 R_L 값은 1.53 ~ 1.59로 활성탄을 사용하여 RB 4를 처리하는 공정이 적합하다는 것을 알았다. 평가된 Temkin 식의 흡착열 관련 상수(B)는 17.
Gibbs 자유에너지 변화는 모두 음의 값으로 나타나 온도에 상관없이 자발적인 공정이었으며, 온도가 증가할수록 -3.262 > -5.297 > -7.581 kJ mol-1으로 감소하였기 때문에 오히려 입상 활성탄에 의한 RB 4의 흡착공정은 온도가 올라갈수록 자발성과 실행가능성이 더 높아진다는 것을 알 수 있었다.
입자내 확산식을 적용한 결과는 두 단계의 직선으로 나타났으며 입자내 세공확산의 기울기가 더 작기 때문에 이 단계에서의 시간당 흡착량(qt) 증가속도가 느렸기 때문에 입자내 세공확산이 속도지배단계였다. Gibbs 자유에너지 변화는 모두 음의 값으로 자발적인 공정이었으며, 온도가 증가할수록 -3.262 >-5.297 > -7.581 kJ mol^-1으로 감소하였기 때문에 오히려 입상 활성탄에 의한 RB 4의 흡착공정은 온도가 올라갈수록 자발성이 더 높아졌다. 또한 Gibbs 자유에너지 변화값로부터 이 흡착 공정의 물리흡착(ΔG = -20 ~ 0 kJ mol^-1)이라는 것을 알았다.
반대로 pH가 높은 염기영역에서는 Equation (2)와 같이 활성탄의 표면은 AC-OH와 같이 음이온화되고 RB 4는 NH₂⁺-RB 4와 같은 양이온 상태로 접촉하게 되어 정전기적 인력에 의한 흡착이 일어나게 된다. 가장 높은 흡착 백분율은 pH 4의 93.2%이고, 가장 낮은 흡착 백분율은 pH 11의 83.2%로 관찰되었다.
활성탄의 그러나 흡착백분율 곡선의 기울기를 보면 1 g까지 가파른 기울기를 보이지만 그 이후의 기울기는 완만해져서 활성탄 첨가량 대비 흡착백분율은 감소하는 것으로 나타나서 활성탄을 증량하는 것에 비해 흡착효과의 향상 정도는 작은 것으로 나타났다. 따라서 흡착백분율 고려한 최적첨가량은 약 80.3%의 흡착백분율을 나타낸 1 g임을 알 수 있었다.
581 kJ mol^-1으로 감소하였기 때문에 오히려 입상 활성탄에 의한 RB 4의 흡착공정은 온도가 올라갈수록 자발성이 더 높아졌다. 또한 Gibbs 자유에너지 변화값로부터 이 흡착 공정의 물리흡착(ΔG = -20 ~ 0 kJ mol^-1)이라는 것을 알았다.엔탈피 변화는 61.
Isah [7] 등은 RB 19 염료 제거에 대해 Coconut shell based activated carbon (CSAC)을 사용하여 흡착실험을 수행한 결과 평형 데이터는 상관계수가 좋은 Langmuir 및 Freundlich 등온선 모델에 적합하며, 동역학 데이터는 유사2차반응속도식에 더 일치한다고 하였다. 또한 온도가 흡착 백분율에 미치는 영향을 알아보기 위해 301 K에서 353 K로 실험한 결과 온도가 높아질수록 특정흡착속도상수 k₂가 증가하는 것을 확인하였다. Agrun [8] 등은 RB 114 염료를 제거하는데 새로운 흡착제인 Pomeolo peel (citrus grandis)을 이용한 결과 최대 흡착 용량은 pH 2, 303 K에서 16 mg L^-1로 얻어졌다는 것을 확인하였고 이 흡착제는 비용이 적게 들며 풍부하게 이용 가능한 흡착제임을 알 수 있었다.
Figure 9는 실험값을 Equation (12)의 유사이차반응속도식에 적용하여 나타낸 그림이며, 각 반응온도에서의 속도상수 및 평형 흡착량을 계산한 결과는 Table 6과 같다. 반응 온도가 증가할수록 평형흡착량은 증가하며 속도상수는 커지는 것을 알 수 있었다. Figure 9를 보면 온도가 올라갈수록 포인트수가 줄어드는데 그 이유는 높은 온도에서는 낮은 온도보다 훨씬 빠르게 흡착이 되었기 때문에 흡착평형에 빨리 도달하였기 때문이다.
0058 mg^-1이었다. 식에 대한 일치도를 나타내는 상관계수(r²) 값은 각각 0.9869, 0.9959, 0.9748으로 평균 0.9859로 나타나서 흡착평형데이터는 Langmuir 등온흡착식에 비교적 잘 맞는 것으로 나타났다.
> 1은 부적합하다고 알려져 있다[9]. 실험으로부터 얻어진 R_L값은 298, 308, 318 K에서 각각 0.0621, 0.645, 0.633으로 조사되었기 때문에 이 흡착공정이 RB 4를 처리할 수 있는 적합한 방법임을 알 수 있었다.
유사이차반응속도식의 상관계수(r2 = 0.9739, 0.9549, 0.9764, 평균 0.9684)가 유사일차반응속도식의 상관계수(r2 =0.8945, 0.9423, 0.9642,평균 0.9337)보다 크기 때문에 흡착공정은 유사이차반응속도식에 더 적합하다는 것을 알았다.
RB계 염료의 제거에 대한 선행 연구를 살펴보면 먼저 Ozcan [5]등은 RB 19 염료 제거에 대해 Bentonite를 사용하여 흡착실험을 진행했다. 이 결과 pH는 1.5에서 최고의 흡착 백분율을 나타내었고, 등온흡착평형은 Freundlich 흡착 등온식보다 Langmuir흡착 등온식에 더 적합하다는 것을 보여주었으며, 유사2차반응 속도식이 흡착 동역학에 대해 가장 잘 나타나는 것을 확인하였다. Demirbas [6] 등이 RB 21 염료를 제거하기 위해 수용액에서 Fly ash (FA)와 Sepiolote에를 사용하여 흡착실험을 진행했다.
초기 염료 농도 100 ~ 750 mg L^-1를 pH 2 ~ 8, 온도 298 ~ 323K에서 4 g L^-1로 하여 실험 매개 변수의 영향을 평가하기 위해 배지 흡착 실험을 수행했다. 이 논문의 연구결과는 FA와 Sepiolite에 대한 염료가 Langmuir 흡착 등온식에 더 적합하며, 유사2차반응속도식에 의해 가장 잘 설명된다는 것을 보여주었다. Isah [7] 등은 RB 19 염료 제거에 대해 Coconut shell based activated carbon (CSAC)을 사용하여 흡착실험을 수행한 결과 평형 데이터는 상관계수가 좋은 Langmuir 및 Freundlich 등온선 모델에 적합하며, 동역학 데이터는 유사2차반응속도식에 더 일치한다고 하였다.
581 kJ mol^-1 범위를 갖는다는 것은 이 흡착공정의 물리흡착(ΔG = -20 ~ 0 kJ mol^-1)이라는 것을 알게 해 주었다[17]. 한편, 엔탈피 변화는 61.08 kJ mol^-1의 값을 가지므로 입상 활성탄에 대한 RB 4의 흡착반응은 흡열반응으로 진행된다는 것을 알았다. 엔트로피 변화는 215.
2%였다. 활성탄에 대한 RB 4의 등온흡착관계를 살펴보면 Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞는 것으로 나타났기 때문에 활성탄에 의한 RB 4의 흡착 메카니즘은 불균일한 흡착제 표면에서 다분자층 흡착과 균일한 단분자층 흡착이 혼재하는 상태로 이루어졌다고 판단되었다. Freundlich 식의 평가된 1/n 값으로 0.
010 kJ mol^-1로 물리흡착공정에 속하지 않음을 알 수 있었다. 활성탄에 대한 RB 4의 흡착속도 실험으로부터 RB 4의 초기농도가 증가할수록 활성탄에 대한 평형흡착량이 증가하는 것으로 나타났다. 유사이차반응속도식의 상관계수(r² = 0.
RB 4의 흡착백분율은 활성탄의 첨가량이 2 g일 때 가장 높다. 활성탄의 그러나 흡착백분율 곡선의 기울기를 보면 1 g까지 가파른 기울기를 보이지만 그 이후의 기울기는 완만해져서 활성탄 첨가량 대비 흡착백분율은 감소하는 것으로 나타나서 활성탄을 증량하는 것에 비해 흡착효과의 향상 정도는 작은 것으로 나타났다. 따라서 흡착백분율 고려한 최적첨가량은 약 80.
활성탄에 의한 RB 4 염료의 흡착은 pH 7을 기점으로 양쪽으로 흡착 백분율이 증가하는 concave 모양을 나타내었다. 활성탄의 표면이 양이온 상태로 되는 산성영역인 pH 4에서 약 93.2%로 가장 높은 흡착 백분율을 보이며, pH 11에서의 흡착 백분율은 83.2%였다. 활성탄에 대한 RB 4의 등온흡착관계를 살펴보면 Freundlich과 Langmuir 등온흡착식이 모두 잘 맞는 것으로 나타났기 때문에 활성탄에 의한 RB 4의 흡착 메카니즘은 불균일한 흡착제 표면에서 다분자층 흡착과 균일한 단분자층 흡착이 혼재하는 상태로 이루어졌다고 판단되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	활성탄의 장점은 무엇인가?	흡착은 폐수로부터 색을 제거하는데 있어서 다양한 물질 제거에 효과적이며 2차 오염물질을 생성하지 않는다. 흡착제로는 활성탄, 점토(clay), 실리카, 제올라이트 등과 같은 물질들이 있으며, 흡착제들 중에서 활성탄은 코코넛 껍질, 유연탄, 톱밥, 대나무, 초본류 등 다양한 원료로부터 만들 수 있으며, 미세한 기공구조, 넓은 비표면적과 큰 흡착 용량의 독특한 특성을 가지고 있어 액체와 기체 정화 모두에서 가장 많이 이용되고 있다[1-3].
	Reactive Blue 4 (RB 4)의 장단점은 무엇인가?	본 연구에서 사용된 Reactive Blue 4 (RB 4)는 안트라 퀴논계 염료로 푸른색 염료이다[4]. 광범위하게 사용되어지고 있으며, 높은 부착력과 여러 번의 세탁 후에도 색상이 망가지지 않고 화학적으로 안정한 특징으로 인해 셀룰로오스 섬유의 염색에 매우 중요하게 사용되어 왔다. 그러나 이 염료는 색깔뿐만 아니라 염료 및 염료의 분해 때문에 환경에 방출하는 것은 바람직하지 않으며, 독성을 가지고 있어 돌연변이 수생생물을 유발하기도 한다.
	흡착은 특징은?	흡착은 폐수로부터 색을 제거하는데 있어서 다양한 물질 제거에 효과적이며 2차 오염물질을 생성하지 않는다. 흡착제로는 활성탄, 점토(clay), 실리카, 제올라이트 등과 같은 물질들이 있으며, 흡착제들 중에서 활성탄은 코코넛 껍질, 유연탄, 톱밥, 대나무, 초본류 등 다양한 원료로부터 만들 수 있으며, 미세한 기공구조, 넓은 비표면적과 큰 흡착 용량의 독특한 특성을 가지고 있어 액체와 기체 정화 모두에서 가장 많이 이용되고 있다[1-3].

참고문헌 (18)

Lee, J. J., "Study on Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic for Adsorption of Coomassi Brilliant Blue G Using Activated Carbon," Clean. Technol., 20(3), 290-297 (2014).

원문보기 상세보기
Park, Y.-S., Lee, J.-Y., and Sohn, M.-J., "Regeneration Characteristics of Waste Adsorbent Made by Drinking Water Treatment Sludge," J. Korea Soc. Waste Manag., 36(5), 421-427 (2019).

상세보기
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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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