[논문]철(Fe)화합물에 의한 Hexachloroethane의 분해반응 메카니즘과 반응속도론에 관한 연구

김성국; 현병욱; 윤선희; 이갑두; 박상원

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김성국 (대구지역환경기술개발센터) , 현병욱 (계명대학교 환경과학과) , 윤선희 (계명대학교 환경과학과) , 이갑두 (계명대학교 환경과학과) , 박상원 (계명대학교 환경과학과)

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문제 정의

이 연구에서는 자연계에 광범위하게 존재하는 Fe°, FeS와 FeS? 광물질로써 C₂CI6을 환원 시켜 유기 용매가 분해되는 반감기를 줄이고 무해한 성분으로 분해시키는 것을 목적으로 하며 이 반응에 대한 분해반응 메카니즘과 반응속도론에 대해서 실험을 하였다.

가설 설정

C₂CI4와 C₂HC₁₃ 는 2가지 반응 경로로 최종 C₂H₄의 분해 반응을 가정할 수 있다. 첫째 C₂CI4는 C₂HCI3 와 C₂H₂의 두 가지 경로의 분해 반응을 가정할 수 있고, 둘째 C₂HCI3 는 trans-1, 2-C₂H₂C₁₂i cis-1, 2-C₂H₂C₁₂ 와 1, 1 -C₂H₂CI2의 3가지 화합물로 분해되는 경로와 C₂H₂으로 분해되는 것을 가정할 수 있다. Fig.

대상 데이터

분쇄한 시료는 170~200mesh채로 선별하여 N? 가스가 충진된 50ml vial에 밀봉시켜 사용하였다. 실험에 사용되는 증류수는 탈염된 3차 증류수를 N₂가스로 2시간 이상 환류(bubbling)하여 산소를 제거한 후 사용하였다.(<10勒 02)
실험에 사용된 시약은 carbon tetrachloride(99.5% Aldrich), chloroform(99.5% Aldrich) dichloromethane(99.5% Aldrich), hexachloroethane(99.5% Aldrich), pentachloroethane (99.9%Sigma), tetrachloroethylene(99.9%Aldrich), trichloroethyene(99.5% Sigma), cis-dichloroethyene(99.5% Sigma), Sodium sulfide 9-hydrate, ctystal, (J. T. Baker), pentane(GC analysis, 99% Aldrich)의 특급시약을 사용하였다. 그리고 pH 조절을 위해 HNO₃와 NaOH(특급시약, 일산)을 사용하였으며, pH 조절 buffer 시약으로는 tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)와 Tris-HCl(Sigma)을 사용하였다.
철광 물질(Fe°, FeS, FeS2)은 순도 99%의 Wards Natural Science Establishment 사의 원석을 사용하였다. 철광 물질(Fe°, FeS, FeS, 시료의 공기 중 산화를 최소화하기 위해서 99.9% 고순도 N₂ 가스가 채워진 polyethene glove bag 속에서 막자사발을 이용하여 분쇄하였다. 분쇄한 시료는 170~200mesh채로 선별하여 N? 가스가 충진된 50ml vial에 밀봉시켜 사용하였다.
그리고 pH 조절을 위해 HNO₃와 NaOH(특급시약, 일산)을 사용하였으며, pH 조절 buffer 시약으로는 tris(hydroxymethyl)aminomethane(tris)와 Tris-HCl(Sigma)을 사용하였다. 철광 물질(Fe°, FeS, FeS2)은 순도 99%의 Wards Natural Science Establishment 사의 원석을 사용하였다. 철광 물질(Fe°, FeS, FeS, 시료의 공기 중 산화를 최소화하기 위해서 99.

성능/효과

환원 생성물인 CzHCk는 탈수소염소화반 응과 수소첨가 반응으로 C₂C₁₄ 와 C₂HCI3로 분해된 것으로 사료된다. 반응 시간의 경과에 따라 C₂C₁₄ 생성물이 증가하였으며, 대부분 C₂CI4 생성물로 분해되었다. 그리고 15시간 반응에서 C₂HCI3 와 18시간 반응에서 cis-L2-C₂H₂CI2 화합물이 소량의 농도로 생성되었으며, C₂CI4와 C₂HCI3의 환원적 분해반응 생성물이다.

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