[논문]광전자 촉매시스템(PECS)을 이용한 <tex> $TiO_{2}$</tex> 코팅 비드의 광분해 효율

박성애; 하진욱; 도영웅; 유동식; 이지호

광전자 촉매시스템(PECS)을 이용한 $TiO_{2}$ 코팅 비드의 광분해 효율
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박성애 (순천향대학교 에너지환경공학과) , 하진욱 (순천향대학교 에너지환경공학과) , 도영웅 (순천향대학교 에너지환경공학과) , 유동식 (경운대학교 안경광학과) , 이지호 ((주)유진텍21)

본 연구는 광전자 촉매시스템을 이용해 $TiO_{2}$ 졸이 코팅된 구형 비드의 광분해 효율에 대해 고찰한 것이다. $TiO_{2}$ 졸이 코팅된 구형 비드인 알루미늄비드, 유리비드, 실리카비드 화이트젤 ($1{\cdot}2{\cdot}3$형) 다섯 가지 비드를 사용하였고 실험은 산화환원지시 약인 메틸렌블루 수용액이 광촉매의 산화환원반웅을 통해 색상 및 홉광도 변화를 통해 환원 청도를 고찰할 목적으로 실행되었다. 소재별 실험 결과, 실험에 사용한 소재 중 실리카비드 화이트첼($1{\cdot}2{\cdot}3$형)만이 반응성을 나타냈다. 이들 $1{\cdot}2{\cdot}3$형은 $TiO_{2}$의 함량을 달리한 비드들이며 1형이 가장 적은 함량을 가지며 3형이 가장 많은 함량을 가지고 있다. 실험 결과 3형이 반응성이 가장 좋은 것을 알 수 있으며, 이 실험에서는 코팅물의 함량과 고정물의 상태가 광촉매 반응에 영향을 주는 것을 알 수 있다.

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문제 정의

본 연구에서는 실험에 보다 적합한 광원으로 UV 램프 C형을 사용하여 채택하여 TiO₂ 코팅졸로 코팅된 비드의 광분해 활성을 관찰하였다.
이러한 난분해성 물질올 처리하는 방법으로는 다양한 방법들이 있다. 본 연구에서는 화학적 처리 방법 중의 하나인 광촉매를 이용한 고급산화 방법을 이용하여 TiO₂ 코팅 비드의 광분해 활성에 대해 연구하였다.
실험의 정확성올 위하여 채취된 용액을 UV-VIS spectrophotometer(UV-2540, SHIMADZU) 를 이 용하여 농도를 즉정하고 분해 정도를 수치화함으로써 비교 관찰을 더욱 정확히 하고자 한다. 메틸렌블루의 측정 범위는 650nm이다.

제안 방법

TiO₂ 졸을 일정함량 코팅한 지름 1mm의 원형 비드를 이용해 금속판에 비해 넓은 접촉면적을 통한 실험을 하였다. 비드의 양은 초기 30g에서 양올 늘려 400g까지 투입해본 결과, 3시간정도의 분해 시간 올 갖기 위해 400g정도의 투입량이 필요한 것으로 나타나 이를 기준으로 하여 데이터를 작성하였다.
하였다. 비드의 양은 초기 30g에서 양올 늘려 400g까지 투입해본 결과, 3시간정도의 분해 시간 올 갖기 위해 400g정도의 투입량이 필요한 것으로 나타나 이를 기준으로 하여 데이터를 작성하였다.
실리카 비드에서는 다른 비드들과 달리 빠른 분해능이 나타났으며, 비드에 TiO₂의 함량을 달리한 세 가지 비드를 사용하여 관찰하였다.
알루미늄 - 유리 - 실리카비드(화이트겔 1형 - 화이트 겔 2형 . 화이트겔 3형)로 나열된 다섯 가지의 비드를 동일한 실험 조건에서 비드의 교체만으로 유기물의 분해 성능을 확인하여 고찰하였다.

대상 데이터

비드의 종류에는 유리비드, 알루미늄비드, 실리카비드 화이트겔 1・2・3형을 사용하였다. 화이트겔 1・2・3형은 TiCh의 햠량을 달리한 비드들이며 1형이 가장 적은 함량을 가지고 있으며 3형이 가장 많은 햠량을 가지고 있다.

성능/효과

본 연구에서는 직경 1mm의 구형 비드를 사용하여 실험하였으며, 이 비드는 금속판과 달리 넓은 접촉면을 가지고 있기에 실험에 효과적이라고 생각한다. 비드의 종류에는 유리비드, 알루미늄비드, 실리카비드 화이트겔 1・2・3형을 사용하였다.
가장 많은 햠량을 가지고 있다. 실험을 통해서 비드의 코팅함량과 고정물의 상태가 반응속도에 영향을 미치는 것을 알 수 있었다(그림 4).
이 실험들을 통해서 TiO₂ 코팅 함량과 고정 물의 상태가 실험에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다.
총 다섯 가지 코팅된 비드를 사용하는 실험으로 금속 면보다 넓은 접촉면을 가지고 있으며, 파우더 형태의 광촉매와 달리 청소와 회수가 유리한 장점이 있다. 비드의 형태는 구형을 하고 있으며, 외부 관으로의 유출을 막기 위해 정체된 실험을 하며, 순환 모터를 통하는 유입부와 유출부의 입구에 방수 장치를 설치한다.
이중 실리카비드에코팅된 화이트겔 1・2・3형만이 반응성을 나타냈다. 코팅의 함량이 달리한 비드들이기에 실험한 결과 함량이 가장 많은 3형이 가장 좋은 반웅성을 나타낸 것을 알 수 있었다.

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