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나노기술을 이용한 오염물질 제거 방법
타브리즈 대학(University of Tabriz) 연구진은 산업 폐수에서 착색제를 쉽게 제거할 수 있는 탄소나노튜브로 만들어진 전극을 개발했다.
연구진은 착색제 제거에서 음극으로 사용될 수 있는 탄소 나노튜브-PTFE(polytetrafuoroethylene) 와 흑연-PTFE 전극을 개발했다. 연구진은 전기 분해를 통해서 두 개의 전극에서 만들어진 과산화수소를 했고 그 후에 폐수에서 BY2(C.I. Basic Yellow 2) 오염물질을 전극을 사용해서 제거했다. 측정 결과, 탄소나노튜브 전극으로 만들어진 과산화수소가 탄소 전극과 흑연 전극의 과산화수소보다 각각 약 3배와 30배 더 많다는 것을 알 수 있었다. 이것은 전극 표면을 찍은 주사전자현미경(SEM)과 원자힘 현미경(AFM) 이미지로 탄소나노튜브 전극의 접촉면 증가와 더 많은 과산화수소의 발생을 확인할 수 있었다고 연구진은 말했다.
과산화 응고 프로세스(peroxi coagulation process)를 통한 탄소나노튜브 전극의 BY2 제거 효율은 전기분해 시작 후 10 분 동안 약 96%이었다. 이 기간동안, 전기 응고(electric coagulation), 전자-펜톤(electro-Fenton), 그리고 응고 프록시(coagulation proxy)를 통한 탄소나노튜브의 BY2 제거 효율은 각각 21%, 53%, 그리고 62%이었다. 이 실험결과로 착색제를 제거할 수 있는 탄소나노튜브의 높은 능력을 알 수 있었다.
이 연구는 탄소-PTFE와 탄소 나노튜브-PTFE 수용액을 음극으로 해서 BY2가 포함된 용액을 전기화학적으로 처리한 결과를 나타내었다. 과산화-응고 프로세스에서 BY2의 탈착색제 효율은 100 mA의 인가전류에서 탄소-PTFE와 탄소나노튜브-PTFE 전극이 처음 10 분동안 각각 62%와 96%에 도달했다. 인가 전류, 초기 pH 그리고 초기 염료 농도 같은 작동 매개변수의 영향은 더 높은 탈착색제 효율을 이루기 위해서 조사되었다. 탄소나노튜브-PTFE에 의해서 발생된 BY2의 분해 및 무기질화는 총유기탄소(total organic carbon, TOC)와 GC-MS 분석을 사용해서 확인하였다. TOC 측정결과, 탄소-PTFE의 과산화-응고는 전기분해 후 6시간이 지나서 81%가 무기질화가 되는 반면에 동일한 조건 하에서 탄소나노튜브-PTFE의 과산화-응고는 92%의 무기질화가 이루어진다는 것을 확인하였다. 또한 연구진은 GC-MS 분석으로 생성된 중간물과 그들의 반응 경로를 확인하였다.
이 연구결과는 과산화수소 발생률을 증가시켜서 더 짧은 시간과 더 감소된 비용에서 전기분해가 되는 프로세스 성능을 향상시킬 것이다.
이 연구에 대한 상세한 내용은 Electrochimica Acta에서 “Peroxi-coagulation degradation of C.I. Basic Yellow 2 based on carbon-PTFE and carbon nanotube-PTFE electrodes as cathode” 이라는 제목으로 게재되었다(Electrochimica Acta, volume 54, pages 6651 to 6660, 2009).
※출처: 2010. 01. 16 글로벌동향브리핑(GTB)
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