초록 ▼

□ 연구개요
산화철 나노입자 (goethite, hematite 등)는 토양에 존재하는 친환경적인 나노미네랄 입자로서 오염물질의 흡착에 뛰어난 특성을 가지고 있다. 그러나 나노입자의 경우 직접적으로 수처리 시스템에 적용할 수 없어 고정화가 필요하다. 기존의 고정화 방식은 기능성 입자의 담지량이 낮고, 유출 가능성이 있고, 강도가 약하여 실제 수처리에 적용할 수가 없었다.
본 연구에서는 염료 유해물질에 뛰어난 흡착능을 가진 키토산을 고밀도 하이드로젤 캡슐의 형태로 제조하여 나노입자의 고정화 담체로 사용함으로써 강도가 우수하

□ 연구개요
산화철 나노입자 (goethite, hematite 등)는 토양에 존재하는 친환경적인 나노미네랄 입자로서 오염물질의 흡착에 뛰어난 특성을 가지고 있다. 그러나 나노입자의 경우 직접적으로 수처리 시스템에 적용할 수 없어 고정화가 필요하다. 기존의 고정화 방식은 기능성 입자의 담지량이 낮고, 유출 가능성이 있고, 강도가 약하여 실제 수처리에 적용할 수가 없었다.
본 연구에서는 염료 유해물질에 뛰어난 흡착능을 가진 키토산을 고밀도 하이드로젤 캡슐의 형태로 제조하여 나노입자의 고정화 담체로 사용함으로써 강도가 우수하면서도 기능성 나노입자를 고농도로 담지한 나노복합체 제조방법을 연구하였다. 특히 원샷 제조법으로 10마이크로미터 두께의 캡슐을 다층막으로 쪼개어 나노입자를 함침시키는 기술은 세계 최초로 적용하는 것으로서, 나노입자의 제조와 하이드로젤 캡슐의 최적 고정화를 달성하고, 염료 유해물질을 흡착 제거할 수 있는 소재개발 및 연속식 흡착칼럼 거동을 분석하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 연구목표
- 산화철 나노입자 합성, 안정화, 재료특성 분석 및 흡착특성 평가
- 고밀도 다층막 하이드로젤 캡슐 제조, 나노입자 고정화 및 흡착특성 평가
- 고정화 나노복합체를 이용한 연속식 수처리 시스템 개발
2) 연구결과
- 산화철 (20-60nm) 고타이트 나노입자 합성 (SEM, Zetasizer Nano, XRD 분석)
- 나노입자 고정화에 따른 다층막 하이드로젤 캡슐 제조, 막 두께 약 1um 10개로 구성된 캡슐 생성, 내막에 나노입자 분포 확인 (SEM, Micro-CT 분석)
- 콩고 레드 염료 흡착능 최대 12배 증가 (2500mg/g), (용액부피비 30% 최적)
- 상용 활성탄 대비 운전기간 6배 증대
- 하이드로젤 칼럼흡착 거동에 대한 새로운 모델 제시

□ 연구개발결과의 중요성
1) 새로운 흡착소재의 개발
- 다층막 하이드로젤 흡착소재의 제조기술 확보
- 염료에 대한 흡착성능을 12배까지 향상시킴
- 원샷 제조법으로 친환경적 흡착소재 제조 가능
2) 하이드로젤 흡착제의 특이한 칼럼흡착 거동 발견
- 상용 활성탄보다 느린 초기 흡착, 더 많은 후기 흡착 패턴을 보임
- 새로운 모델 및 이론 수립
- 상용 활성탄보다 더 우수한 흡착량과 성능을 보임
- 하이드로젤 흡착제는 장기운전, 대용량 운전에 더 효과적임

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구개발의 이론적 배경 ... 5
• 1.3. 연구개발의 목표 및 범위 ... 13
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 17
• 2.1. 연구추진 개요 ... 17
• 2.2. 연구수행 내용 및 결과 (1차년도) ... 17
• 2.3. 연구수행 내용 및 결과 (2차년도) ... 21
• 2.4. 연구수행 내용 및 결과 (3차년도, 4차년도) ... 23
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 28
• 3.1. 새로운 흡착소재의 개발 ... 28
• 3.2. 하이드로젤 흡착제의 특이한 칼럼흡착 거동 발견 ... 28
• 4. 참고문헌 ... 29
• 5. 연구성과 ... 31
• 끝페이지 ... 32