DNT의 흡착량은 커피 바이오차에서 가장 높았으며 대조군인 RS 바이오차와 WC 바이오차와 유사한 흡착량을 보였다. 크로메이트 흡착의 경우 크로메이트 흡착에 영향을 준 것은 AEC였다. 셀레네이트 흡착의 경우 흡착에 영향을 미치는 것은 pH였다.
서론
- 연구배경 및 목적
- 바이오차 (Biochar)
- 커피 폐기물
- 폐 플라스틱
- 화학류 오염물질
- DNT 2,4-dinitrotoluene (CH 3 C 6 H 3 (NO 2 ) 2 , 97%)
- DCP 2,4-dichlorophenol (Cl 2 C 6 ,H 4 OH, 99%)
- 독성 음이온물질
- Chromate (CrO 4 2- , 98%)
- Selenate(SeO 4 2- , 95%)
- 흡착현상
- 흡착과 흡착기작
- 흡착 평형
흡착에는 화학적 흡착과 물리적 흡착의 두 가지 유형이 있습니다. 화학적 흡착의 예에는 구리 표면에 대한 수소의 해리 흡착이 포함됩니다. 분리 공정은 주로 물리적 흡착에 의해 이루어집니다.
일반적으로 평형상태는 농도, 온도, 흡착량에 의해 결정된다. Langmuir 흡착 등온선은 두 개의 상수를 포함하는 방정식입니다.
2.3) 여기서 qe는 활성탄 무게당 흡착된 흡착물질의 양 (mg/g), Ce는 평형상
화약류 오염물질의 흡착기작
서로 다른 탄소나노튜브를 통한 유기오염물질과 탄소나노튜브 간의 흡착 실험 결과, 비극성 지방족 < 비극성 방향족 < 니트로방향족 순으로 흡착 친화력이 증가하였으며, 탄소나노튜브와 니트로방향족 사이에 강한 흡착 상호작용이 있는 것으로 보고되었다. π-π 전자 공여체 - 니트로 방향족(전자 공여체)과 고분극성 그래핀 시트 사이. 즉, 2,4-dinitrotoluene 및 2,4-trinitrotoluene(TNT)과 같은 전자수용체가 블랙카본의 전자가 풍부한/부족한 부분에 흡착되는 것으로 나타났다(Chen et al., 2007; Sander and Pignatello, 2005).
할로겐화 페놀류 오염물질의 흡착기작
독성음이온 물질의 흡착기작
가스의 열량계산
실험재료 및 실험방법
- 실험재료
- 실험 방법
- 바이오차 제조
- 오염물질 흡착실험
- 가스 회수 실험
- 바이오차 물리화학적 특성분석
- 바이오차 물리화학적 특성 규명
- FE-SEM 분석 결과
- 원소분석 결과
- 바이오차 특성분석 결과
- 바이오차 AEC 분석 결과
- 바이오차 XPS 분석결과
- 오염물질 분석
본 연구에서는 바이오매스의 열분해를 통해 바이오차를 생산하기 위해 알루미나 보트 용기에 커피 찌꺼기를 넣고 산소 유입을 질소 가스로 차단한 전기로(DTF-80300-TF)에 넣어 열분해를 개시하였다. 열분해 후 얻은 샘플은 실온으로 냉각시킨 후 준비하였다. Ar과 CO2 활성 커피 바이오차의 경우, 동일한 조건에서 Ar 가스와 CO2 가스를 이용하여 열분해하여 제조하였다.
모든 실험은 상온에서 진행하였으며, 오차를 줄이기 위해 중복 실험을 하였다. 본 연구에서는 바이오매스와 폴리머의 열분해에 의해 메탄과 수소가 생성되었다. YUANTE의 수소 가스 SKY2000-M2를 사용하여 측정했습니다.
PZC(point of zero charge)는 Faria, Orfao 및 Pereira(2004)가 제안한 방법을 채택합니다. 양이온 교환 용량(CEC)은 Hesse(1971)가 제안한 방법을 채택했습니다. 음이온 교환 용량(AEC)은 Lawrinenko 및 Laird(2015)가 제안한 방법을 채택합니다.
고성능 바이오차의 형태와 크기를 관찰하기 위해 전자총을 장착한 고해상도 전계방출형 주사전자현미경으로 전자를 주사하여 분석대상 시료의 미세구조와 성분을 FE-SEM(Field Emission Scanning Electron Microscope, JSM-6500, JEOL, Japan)으로 분석하였다. 실험에 사용된 6종의 바이오차(Coffee biochar, Acid coffee biochar, Base coffee biochar, H2O2 coffee biochar, Ar-activated coffee biochar, CO2-activated coffee biochar) 각각의 특성을 파악하였다. 원소분석을 통해 biochar가 대부분 C로 구성되어 있음을 확인하였다.
- DCP 흡착
- Chromate 흡착
- Selenate 흡착
- 가스 회수 실험
그림 4.2는 DCP에서 6 biochar 및 control biochar 및 흑연의 평형 흡착 결과를 보여줍니다. DCP에 대한 Langmuir 모델식과 Freundlich 모델식의 상관계수를 비교하면 전체적인 상관계수는 유사하나 Langmuir R2 값이 대체적으로 1에 근접하여 흡착량을 Langmuir 모델로 평가하였다. DCP의 pKa는 7.90이었으며, pKa보다 평형 pH가 낮은 산성 커피 biochar와 WC biochar의 경우 페놀 내 비이온화 수소 원자가 영향을 미치므로 pH가 DCP 흡착의 주요 메커니즘이었다.
그림 4.3은 크롬산염과 대조군인 biochar 및 흑연에 대한 6가지 biochar의 평형 흡착 결과를 보여줍니다. 또한 그림 4.3에서 얻은 결과를 Langmuir와 Freundlich 모형방정식에 대입하여 모형방정식 간의 선형관계 정도를 표 4.3에 정리하였다. 크롬산염에 대한 Langmuir 모델식과 Freundlich 모델식의 상관계수를 비교하면 전체적인 상관계수는 유사하나 Langmuir R2 값이 대체적으로 1에 근접하여 흡착량을 Langmuir 모델로 평가하였다.
대조군의 모든 커피 바이오차는 RS 바이오차와 WC 바이오차보다 흡착 성능이 좋았고, 산성 CF 바이오차가 가장 높은 흡착량을 보였다. 이를 바탕으로 CF biochar는 독성 음이온인 크롬 오염물질에 대한 흡착제로서의 가능성을 보였다. 커피 biochar 기본 커피 biochar 산성 커피 biochar CO2 커피 biochar Ar 커피 biochar H2O2 커피 biochar.
그림 4.3은 6개의 biochars가 Selenate와 대조군인 biochar와 흑연에 대한 평형 흡착 결과를 보여줍니다. Selenate의 Langmuir 모델식과 Freundlich 모델식의 상관계수를 비교하면 전체적인 상관계수는 유사하나 Langmuir R2 값이 전체적으로 1에 근접하여 흡착량을 Langmuir 모델로 평가하였다. 커피 바이오차 Ar 커피 바이오차 CO2 커피 바이오차 산성 커피 바이오차 베이스 커피 바이오차 H2O2 커피 바이오차.
결론
참고 문헌
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ABSTRACT
