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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 최용주
- 발행연도
- 2022
- 저작권
- 서울대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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과불화화합물은 인간 및 생태계를 위협하는 대표적인 신종 미량오염물질로 수돗물, 하천수 등 다양한 수자원에서 검출되고 있다. 과불화화합물은 탄화수소의 수소가 불소로 치환된 형태로 그 종류가 매우 다양하다. 그중에서도 GenX는 현재는 사용이 금지된 PFOA의 대체물질로써 전 세계적으로 그 사용량이 증가하고 있다.
과불화화합물은 탄소-불소 결합의 강한 결합력으로 인해 자연에서 거의 분해되지 않아 활성탄, 이온교환수지 등의 흡착제를 통한 제거가 주로 이루어지고 있으나 과불화화합물의 흡착 제거율은 용존 유기물의 존재 여부에 따라 그 차이가 크다는 문제가 존재한다.
따라서 본 연구에서는 GenX 제거에 특화된 SILP 형태의 새로운 흡착제를 개발했다. 이를 위해 첫 단계로 COSMO-RS 소프트웨어를 통해 GenX 제거에 적합할 것으로 생각되는 이온성 액체 2가지([EMIM][Tf2n] 및 [HMIM][Tf2n])를 선별한 뒤, 실험을 통해 각 이온성 액체의 분배계수를 측정했다. 이후 직접 담지법을 통해 여러 담지율로 SILP 형태의 흡착제를 개발하였고, SILP 흡착제의 특성분석 및 담지율 계산을 위해 SEM, 원소 분석 및 BET 분석을 수행했다. 최종적으로 증류수 및 용존 유기물이 존재하는 환경에서 입상활성탄 및 SILP 각각에 대해 흡착실험을 수행한 뒤 두 결과의 비교를 통해 새로운 흡착제의 성능을 평가했다. 흡착실험 결과, 제작된 SILP 흡착제의 경우 기존의 입상활성탄보다 약 10%에서 50% 이상까지 낮은 성능을 가졌다. 이는 본 연구에서 활용한 두 가지 이온성 액체가 모델 예측 결과보다 약 70배에서 700배까지 낮은 분배계수 값을 가져, 기대한 효과보다 이온성 액체의 효과가 미미했기에 발생한 현상으로 판단된다. 마지막으로 SILP 흡착제가 실제 공정에서 안정적으로 사용될 수 있는지 이온성 액체의 유실률을 평가했다. 그 결과 SILP 흡착제는 충분한 시간이 지나도 이온성 액체가 유실되지 않음을 통계적으로 확인했다.
과불화화합물은 탄소-불소 결합의 강한 결합력으로 인해 자연에서 거의 분해되지 않아 활성탄, 이온교환수지 등의 흡착제를 통한 제거가 주로 이루어지고 있으나 과불화화합물의 흡착 제거율은 용존 유기물의 존재 여부에 따라 그 차이가 크다는 문제가 존재한다.
따라서 본 연구에서는 GenX 제거에 특화된 SILP 형태의 새로운 흡착제를 개발했다. 이를 위해 첫 단계로 COSMO-RS 소프트웨어를 통해 GenX 제거에 적합할 것으로 생각되는 이온성 액체 2가지([EMIM][Tf2n] 및 [HMIM][Tf2n])를 선별한 뒤, 실험을 통해 각 이온성 액체의 분배계수를 측정했다. 이후 직접 담지법을 통해 여러 담지율로 SILP 형태의 흡착제를 개발하였고, SILP 흡착제의 특성분석 및 담지율 계산을 위해 SEM, 원소 분석 및 BET 분석을 수행했다. 최종적으로 증류수 및 용존 유기물이 존재하는 환경에서 입상활성탄 및 SILP 각각에 대해 흡착실험을 수행한 뒤 두 결과의 비교를 통해 새로운 흡착제의 성능을 평가했다. 흡착실험 결과, 제작된 SILP 흡착제의 경우 기존의 입상활성탄보다 약 10%에서 50% 이상까지 낮은 성능을 가졌다. 이는 본 연구에서 활용한 두 가지 이온성 액체가 모델 예측 결과보다 약 70배에서 700배까지 낮은 분배계수 값을 가져, 기대한 효과보다 이온성 액체의 효과가 미미했기에 발생한 현상으로 판단된다. 마지막으로 SILP 흡착제가 실제 공정에서 안정적으로 사용될 수 있는지 이온성 액체의 유실률을 평가했다. 그 결과 SILP 흡착제는 충분한 시간이 지나도 이온성 액체가 유실되지 않음을 통계적으로 확인했다.
목차
1. 서론 11.1. 연구 배경 11.2. 연구의 목적 및 범위 42. 문헌 조사 52.1. 이온성 액체 52.2. SILP 72.3. COSMO-RS 92.4. 흡착, 분배 및 수착 122.4.1. 흡착 및 등온흡착모델 122.4.2. 분배 및 수착 143. 실험 재료 및 방법 153.1. 실험 재료 153.2. 실험 방법 163.2.1. COSMO-RS를 통한 이온성 액체 선정 163.2.2. 선정된 이온성 액체의 분배계수 측정 183.2.3. SILP 흡착제 제작 193.2.4. 제작된 SILP 흡착제의 특성분석 213.2.5. GenX 흡착실험 223.2.6. SILP 흡착제 안정성 평가 실험 244. 실험 결과 264.1. COSMO-RS를 통한 이온성 액체 선정 264.2. 선정된 이온성 액체의 분배계수 측정 294.3. 제작된 SILP 흡착제의 특성분석 314.3.1. SILP 흡착제의 표면 특성분석 314.3.2. 원소 분석을 통한 SILP 흡착제의 담지율 평가 334.3.3. 담지율에 따른 비표면적 변화 측정 결과 354.4. GenX 흡착실험 결과 374.4.1. 흡착 kinetic 결과 374.4.2. 흡착실험 결과 394.4.3. 이론적 isotherm과 실험결과의 비교 424.5. SILP 흡착제 안정성 평가 결과 465. 결론 및 제언 485.1. 결과 및 의의 485.2. 한계 및 향후 발전 방향 50참고문헌 51부록 54Abstract 55
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