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 미국의 연구자들이 소량의 철 촉매(iron catalyst)를 이용해 염료의 산화과정(oxidation process)이 임의의 조건하에서 오염된 폐수를 줄이는 데 이용될 수 있다는 사실을 발견했다.
매일 약 128톤의 염료들이 환경으로 방출되고 있으며 염료를 제거하기 위한 직물 산업에 소모되는 비용은 매우 높다. 폐수를 다시 정화시키는 과정은 그것이 매우 다양하고 그 구성물질을 변화시켜야 하기 때문에 연구할만한 가치가 있는 영역에 해당된다. 실제로 정화된 물을 방출하기 위한 규제 기준에 맞추기 위해 이용되는 많은 기술들이 개발되어 왔다. 몇몇 경우에 있어서는 짙은 농도의 폐수들이 수류로 흘러들어가는 것을 정화하는 일이 큰 연구 과제가 되었는데, 그것은 이와 같은 것들을 생물학적으로 정화시키기에는 너무 느리고 비효율적이기 때문이며, 이를 해결하기 위한 화학적 정화방법 역시 비효율적이라는 문제가 존재해 왔다.
이러한 문제를 해결하기 위해 Terrence Collins와 Colin Horwitz, 그리고 피츠버그에 있는 카네기멜론대(Carnegie Mellon University)의 동료 연구자들은 음식을 염색하는 데 쓰이는 아조 염색 테트라진(azo-dye tartrazine)이 임의의 조건에서 활성화된 과산화물 처리(activated peroxide treatment)를 통해 감소될 수 있다는 사실을 발견했다. 연구팀은 소량의 Fe-TAML 촉매(철-테트라아미도마크로사이클릭 리간드(iron-tetraamidomacrocyclic ligand))촉매를 이용했으며 1kg의 촉매가 13톤의 염색 용액을 97%이상의 비율로 탈색화반응을 수행한다는 사실을 발견했다.
우리는 깨끗한 물을 만들기를 원하지만, 우리는 계속해서 이상한 화합물이 산업화 공정에서 생겨나 환경으로 유입된다는 사실을 알고 있다고 Horwitz는 말했다. "TAML 촉매-과산화수소 시스템은 유기 화학물질로 오염된 물을 깨끗하게 만들어줄 수 있는 기술이다. 그러나 실제로 이러한 기술이 적용되는 과정은 매우 복잡하다. 이 연구에서 사용된 염료가 이용된다 하더라도, 많은 중간 물질들이 존재하며 이 과정에서 해결해야 할 많은 문제들이 존재한다."라고 그는 덧붙였다.
서스위스 응용과학대(University of Applied Sciences Western Switzerland)의 산화촉매 전문가인 Fabian Fischer는 다음과 같이 말했다: 아조 염료는 전세계적으로 널리 이용되고 있으며 과산화수소(hydrogen peroxide)의 활성은 간단한 유기 촉매에 의해 가능하다는 사실을 발견했다. 다른 산화촉매들은 머지않은 미래에 저렴한 가격으로 유독하지 않게 개발될 것이다. 그러나 이러한 결과를 얻기 위해서는 보다 많은 연구가 필요하다.
Horwitz의 연구진은 반응에 있어서 매개체의 역할을 하는 중간 물질의 존재를 발견했으며 앞으로의 연구는 이들 반응들의 동역학적 메커니즘을 연구하는 것이 될 것이라고 말했다. 보다 자세한 내용은 Fe-TAML/hydrogen peroxide degradation of concentrated solutions of the commercial azo dye tartrazine; Evan S. Beach, Ryan T. Malecky, Roberto R. Gil, Colin P. Horwitz and Terrence J. Collins, Catal. Sci. Technol., 2011;DOI: 10.1039/c0cy00070a을 참고하기 바란다.
그림: 타르트라진(tartrazine)의 농도는 직물 염료통에서 1000배 이상 증가한다.
출처 : 녹색기술정보포털 |
