초록 ▼

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
굴 패각/실리카의 수열합성반응으로부터 기능화된 칼슘실리케이트를 활용한 백금족 금속용 흡착제 개발
전체 내용
본 연구는 폐백금족 금속 회수에 특화된 친환경 흡착소재의 개발에 관한 것으로 수산부산물 중 대표적인 굴 패각을 활용하여 (1) 굴패각의 흡착 소재화를 위한 표면개질 기술 발굴 (2) 고속/고용량 굴패각 흡착제 제조조건 확립 및 성능평가 순으로 연구를 진행함.

1차년도
목표
굴 패각의 흡착 소재화를 위한 표면개질 기술 발굴
내용
굴 패각과

연구개발 목표 및 내용
최종 목표
굴 패각/실리카의 수열합성반응으로부터 기능화된 칼슘실리케이트를 활용한 백금족 금속용 흡착제 개발
전체 내용
본 연구는 폐백금족 금속 회수에 특화된 친환경 흡착소재의 개발에 관한 것으로 수산부산물 중 대표적인 굴 패각을 활용하여 (1) 굴패각의 흡착 소재화를 위한 표면개질 기술 발굴 (2) 고속/고용량 굴패각 흡착제 제조조건 확립 및 성능평가 순으로 연구를 진행함.

1차년도
목표
굴 패각의 흡착 소재화를 위한 표면개질 기술 발굴
내용
굴 패각과 실리카를 수열합성반응으로 칼슘실리케이트 수화물을 생성시킴. 이 때 말단기에 존재하는 수산화기(-OH)와 이온성 고분자 polyethylenimine (PEI)간의 결합방법을 탐색 및 선별함. 1차연도 목표 성능에 달성하기 위한 주요 인자(고분자, 가교제, 칼슘실리케이트 등)들에 대한 배합비 시도 후 평가함. 백금족 금속에 대한 고용량/고속 흡착 성능이 있는 소재를 구현하기 위해 반응성 염료를 활용하여 제조조건을 발굴함.

2차년도
목표
고속/고용량 굴 패각 흡착제 제조조건 확립 및 성능평가
내용
1차년도에서 도출된 흡착소재 제조방안에 대하여 최적화 연구를 진행함. 선정된 개발소재에 대한 기본 흡착 성능평가 (One-point check, Isotherms, Kinetics), 흡착 메커니즘 규명 연구 (TEM, FT-IR, XRD, Zeta-potential)를 통해 굴 패각 흡착제의 우수성을 검증함.

연구개발성과
* 1차년도에서 진행한 RY2(반응성 염료)에 대한 흡착실험 결과는 다음과 같이 나타남. 굴 패각 대비 A-CSH는APTES로 인해 아민기가 코팅된 후 흡착량이 약 77 mg/g 이 증가하였고, PEI 코팅 후 A-CSH보다 약 3배가량 흡착량이 증가함. 또한, PEI-CSH의 최대흡착량은 235 mg/g, 흡착평형시간은 1시간 이내로 반응성 염료에 대한 흡착성능의 우수성을 검증함.
* 2차년도에서는 1차년도에서 확립된 흡착제의 제조조건을 활용해 백금족 금속인 팔라듐에 대한 흡착 성능 실험을 진행하였고, PEI 코팅 후 CSH보다 약 22.7배가량 흡착량이 증가함 (OSP: 6.97 mg/g, CSH: 4.38 mg/g, PEI-CSH: 99.54 mg/g). 또한, PEI-CSH의 팔라듐 최대흡착량은 152 mg/g, 흡착평형시간은 3시간 이내로 실험을 통해 검증함. 이는 반응성 염료에 대한 흡착량 만큼 구현하지 못했지만, 굴 패각을 활용해 희소금속에 대한 흡착성능의 가능성을 타진하는 결과를 도출함.

연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
* 본 연구자는 연구수행을 통해 굴 패각 처리에 대한 방안을 제시할 수 있는 핵심인력으로 성장할 수 있는 계기이며, 해양 폐기물 자원재생 분야의 전문가로써 우리나라 해양폐기물 자원화 산업에 기여할 수 있는 인재가 될 수 있음.
* 현재 굴 패각 등 수산 부산물에 대한 폐기물 관련 환경규제가 강화되고 있는 실정이므로 지역 사회 관련 업종 종사자들의 현실적인 처리 방안에 대한 해결방안을 제시할 수 있는 연구의 기초가 될 수 있음.
* 산업폐기물로 분류되는 우리나라에서 재활용을 통해 새로운 가치를 창출해내고 나아가 고부가가치를 부여한다면 경제적 파급효과를 나타낼 수 있음.
* 본 연구결과는 백금족 금속 회수용 소재로 개발되어 국내 자원자급률 향상 및 관련산업 안정화에 크게 기여할 수 있으며 점차적으로 상용소재인 이온교환수지를 대체해 나감으로써 수입 대체효과까지 얻을 수 있음.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구개발의 목표 ... 4
• 1.2. 연구내용 및 범위 ... 4
• 1.3. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과 ... 7
• 2) 정량적 연구개발성과 ... 10
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 11
• 6. 참고문헌 ... 12
• 끝페이지 ... 12