Prediction of Gas Phase Sorption Isotherms on The Basis of QSAR Method

QSAR 방법을 이용한 가스 상태의 등온흡착선 예측

Volatile organic compounds(VOC) present in or generated by many sources, can be toxic, mutagenic or even carcinogenic, so that control of such emissions is significant. The 6 chlorinated organic chemicals as VOC were examined in this study. Prediction of the behavior of VOC on activated carbon beds is an important part of control system design. The objective of this study was to predict gas phase sorption isotherms from physical properties and liquid phase isotherms obtained with the same adsorbent and adsorbate. One of the techniques that was investigated was quantitative structure-activity relationships(QSAR) for the predicition procedures. It was possible to estimate sorption isotherms in the gas phase($a_g$) using either connectivity index, $^2{\chi}$, and the Henry's law coefficient ($H_a$) or the solubility and the equilibrium concentration in the gas phase. As a result of study, the predictive equation based on Freundlich model for $a_g$ was ${\log}\;a_g=0.238\;^2{\chi}+0.573\;{\log}\;H_a+4.330(r^2=0.94)$. Finally, this would provide a potentially useful tool to describe and predict sorption capacity without time-consuming tests.

휘발성 유기물질(VOC)은 많은 경로를 통해 발생되는데, 독성이 있을뿐 아니라 발암물질을 포함하고 있으므로, 이들 물질 제거는 매우 중요하다. 본 연구에서는 휘발성 유기물질 처리를 위해 활성탄을 사용할 경우 처리와 설계를 위해 흡착능력의 연구가 반드시 필요하다. 그러므로, 본 연구에서는 사용할 화합물에 대한 가스 상태의 등온흡착선을 물리적 특성과 액화상태의 등온흡착선으로 부터 예측하였다. 이를 위해 이용된 방법이 quantitative structure-activity relationships(QSAR) 방법이다. 가스 상태의 등온흡착선을 분자연결제수($^2{\chi}$)와 헨리의 계수, 또는 용해도와 가스 상태의 평형농도에 의해서 예측 할 수 있었다. 연구결과, Freundlich 모델을 근거로한 가스 상태의 등온흡착선은 ${\log}\;a_g=0.238\;^2{\chi}+0.573\;{\log}\;H_a+4.330(r^2=0.94)$ 이었다. 결과적으로, 저흡착능력 범위에서 Freundlich 이론을 근거로한 이 방법은 시간소비적 실험을 통하지 않고도 가스 상태의 등온흡착선을 예측할 수 있다는 것을 제시하고 있다.