초록 ▼

□연구개요
메조포러스 실리카인 SBA-15를 합성하고 개질시켜 인산염 제거 및 회수를 위한 효과적인 흡착 매질을 얻고자 하였다. SBA-15는 회분(batch) 및 흐름 반응기 내에서 수열 반응으로 합성하였으며, 합성된 SBA-15의 개질은 아민 그라프팅(grafting)과 자화(magnetization)를 통하여 이루어졌다. 다양한 합성 및 개질 조건에 따라 얻어진 매질의 형상, 표면적, 세공의 크기 및 분포, 세공용적 등 물리 화학적 특성을 조사하였으며 인산염의 제거 및 회수능력을 평가하였다. 흐름 반응기에서 합성된 SBA

□연구개요
메조포러스 실리카인 SBA-15를 합성하고 개질시켜 인산염 제거 및 회수를 위한 효과적인 흡착 매질을 얻고자 하였다. SBA-15는 회분(batch) 및 흐름 반응기 내에서 수열 반응으로 합성하였으며, 합성된 SBA-15의 개질은 아민 그라프팅(grafting)과 자화(magnetization)를 통하여 이루어졌다. 다양한 합성 및 개질 조건에 따라 얻어진 매질의 형상, 표면적, 세공의 크기 및 분포, 세공용적 등 물리 화학적 특성을 조사하였으며 인산염의 제거 및 회수능력을 평가하였다. 흐름 반응기에서 합성된 SBA-15의 특성들은 기준으로 한 전통적인 회분 반응기에서 얻어진 시료의 것들과 비교하였다. 아민 도입과 자화가 인산염 흡착능력에 미치는 영향을 살피는 흡착 실험과 아울러 주기적 흡착을 통하여 매질의 흡착능력 유지 및 재생성이 다루어졌다.

□연구 목표대비 연구결과
연구의 목표는 흐름 반응기를 이용하여 메조포러스 실리카 매질 SBA-15를 합성한 후, 표면 개질, 물리 화학적 특성조사 및 흡착 실험을 통하여 인산염 회수를 위한 흡착 매질을 확보하는 것이다. 회분 반응기의 단점인 긴 반응시간, 비 연속성, 제한된 생산량 등을 극복하고자 주로 회분 반응기에서 합성되었던 SBA-15를 흐름 반응기를 통하여 만들었다. 그리고 다양한 반응조건에 따라 얻어진 매질의 형상, 표면적, 세공의 크기 및 분포, 세공용적 등 물리 화학적 특성을 자세히 조사하였다. 흐름 반응기를 이용하여 반응시간을 1/10가량 크게 단축하였음에도 얻어진 매질의 물리 화학적 특성은 기존 회분 반응기에서 얻어진 매질과 거의 차이가 없거나 우수하였다. 합성된 매질의 표면을 변화시켜 목적에 부합되는 물성을 확보하기 위하여 아민의 도입과 자화를 이용하여 개질하였다. 아민 도입을 통한 SBA-15의 개질은 인산염의 흡착능력을 50배 가량 크게 향상시켰으며, 자화된 매질은 외부에서 가해진 자력에 의하여 용액으로부터 쉽게 분리되었을 뿐 아니라 30% 정도의 인산염 흡착능력을 증가시켰다. 인산염의 흡착 평형 결과는 여러 등온선 중 Sips 등온선을 이용하여 나타내었고, 회분 흡착으로 얻어진 흡착농도 곡선은 등온선의 매개변수와 단순한 속도모델을 이용하여 모사하였다. 매질의 흡착능력과 재생성을 확인하기 위하여 흡착→탈착→재생으로 구성된 주기적 흡착도 수행되었으며, 이는 인산염 회수공정의 설계 및 운전에 중요한 자료이다.

□연구개발결과의 중요성
(1) 생태계의 중요 영양소이며 많은 산업제품의 원료인 인은 부존자원의 한계 때문에 수계(강, 호수 또는 폐수)에서 회수함으로써 버려진 자원을 재사용함은 물론 환경오염을 막는다. (2) 흐름 반응기를 이용하여 메조포러스 실리카 매질의 합성을 시도함으로써 좋은 특성을 보인 매질을 연속적으로 얻을 수 있는 공정개발에 이바지한다. (3) 합성된 기본 SBA-15는 좋은 물리 화학적 특성을 보이나 인산염의 흡착능력이 낮다. 아민 도입이나 자화를 통하여 매질의 표면을 개질함으로써 인산염의 제거 및 회수능력을 크게 향상시키고 사용된 분말 매질을 쉽게 분리할 수 있도록 하였다. (4) 개질된 메조포러스 실리카 매질들의 인산염 흡착평형 및 흡착속도에 대한 실험결과와 주기적 조작(흡착→탈착→재생)을 통한 매질의 흡착능력 유지 및 재생성 평가는 향후 인산염 회수를 위한 공정개발에 도움을 줄 것이다.

(출처 : 요 약 문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1연구결과 요약문 ... 2목차 ... 31. 연구개발과제의 개요 ... 4 1.1 연구의 필요성 ... 4 1.2 연구의 목표 ... 4 1.3 연구의 범위 ... 52. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6 2.1 SBA-15의 합성 ... 6 2.2 합성된 SBA-15의 물리 화학적 특성 ... 9 2.2 SBA-15의 개질(modification) ... 14 2.3 개질된 SBA-15에 의한 인산염 흡착 ... 16 2.4 주요 결과 ... 193. 연구개발결과의 중요성 ... 204. 참고문헌 ... 215. 연구성과 ... 22끝페이지 ... 24