초록 ▼

본 연구는 수중 용존 산소에 의한 영가철의 산화반응 기작을 체계적으로 이해하고 이를 바탕으로 나노영가철의 수중 산화반응을 이용한 안전하고 효율적인 수질 정화기술을 개발하는 것을 최종 목적으로 진행하였음. 본 연구는 3년 동안 진행하였으며, 1차년도에서는 나노영가철과 용존 산소와의 반응으로부터 활성산화제들이 생성되는 기작을 이해하고 이들에 의한 유기오염물질 제거효율을 조사하였으며, 2차년도 에서는 개질된 나노영가철을 포함한 나노전이금속의 산화반응 기작을 이해하고 활성산화제 발생효율을 향상시키고, 마지막 3차년도에서는 나노영가철과 구리

본 연구는 수중 용존 산소에 의한 영가철의 산화반응 기작을 체계적으로 이해하고 이를 바탕으로 나노영가철의 수중 산화반응을 이용한 안전하고 효율적인 수질 정화기술을 개발하는 것을 최종 목적으로 진행하였음. 본 연구는 3년 동안 진행하였으며, 1차년도에서는 나노영가철과 용존 산소와의 반응으로부터 활성산화제들이 생성되는 기작을 이해하고 이들에 의한 유기오염물질 제거효율을 조사하였으며, 2차년도 에서는 개질된 나노영가철을 포함한 나노전이금속의 산화반응 기작을 이해하고 활성산화제 발생효율을 향상시키고, 마지막 3차년도에서는 나노영가철과 구리촉매/과산화수소 반응을 이용하여 유해미생물을 제어하였음. 본 연구의 결론을 요약 및 정리하면 아래와 같음.
[수질정화용 재료의 합성]
ㅇ 액상환원법 (2가철 수용액을 수소화붕소나트륨으로 환원)과 이온교환원리를 결합하여 다양한 수질정화용 재료를 합성하였음. 합성한 재료는 액상 나노영가철 (Liquid-nFe0), 건상 나노영가철 (Solid-nFe0), 나노구리 (nCu0), 나노구리-철합금 (nCu0-Fe), 나노은-철합금 (nAg0-Fe)과 나노은-구리합금(nAg0-Cu)등이 있음. 합성된 재료의 아세톤으로 세척한 나노영가철의 표면에서 생성되는 산화피막이 없다는 연구결과는 재료합성 기술에 중요한 기초자료라 판단됨.
[수질오염물질 및 유해미생물의 제어]
ㅇ 수질 오염물질은 페놀 (Phenol), 벤조산 (Benzoic acid), 염색제 (Reactive black 5) 그리고 비소(Arsenic)를 선정하였음. 또한 수질 유해미생물은 수질 유해미생물의 지표 미생물로 박테리아인 대장균(Escherichia coli)과 바이러스 (MS2)를 이용하였음.
ㅇ 철촉매/과산화수소 반응은 중성 pH 범위에서보다는 산성 pH 범위에서 페놀, 벤조산, 염색제 그리고 비소를 쉽게 산화시킬 수 있는 것으로 나타났음. 반면에 구리촉매/과산화수소 반응은 산성 pH 범위에서 보다는 중성 pH 범위에서 페놀, 염색제, 그리고 비소를 쉽게 산화시킬 수 있음.
ㅇ 나노영가철은 2가철 이온, 산소조건 혹은 대기조건에서보다 질소조건에서 대장균에 대한 불활성화 효율이 훨씬 높게 나타났음. 또한 합성된 나노은-철 합금이 다른 개질된 나노사이즈 금속에 비해 대장균의 불활성화 효율이 훨씬 높게 나타났음. 반면에 나노구리-철합금이 다른 개질된 나노사이즈 금속에 비해서 바이러스의 불활성화 효율이 훨씬 높게 나타남.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 2
• Ⅰ. 연구결과 요약문 ... 3
• Ⅱ. 연구내용 및 결과 ... 4
• 1. 연구과제의 개요 ... 4
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 8
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 9
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 23
• 5. 연구결과의 활용 계획 ... 25
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 26
• Ⅲ. 연구성과 ... 28