초기 흡착량, 온도, pH가 활성탄 피흡착물인 페놀의 유기용매 탈착에 미치는 영향에 대한 연구

Effect of Initial Adsorbed Amount, Temperature, and pH on the Desorption of Phenol from Activated Carbon by Organic Solvents

본 연구는 페놀의 초기 홉착량, 온도, pH가 유기용매에 의한 페놀 탈착에 미치는 영향을 조사하기 위한 것으로 methanol, acetone, N,N-dimethylformamide(DMF)를 유기용매로 사용하였다. 초기 흡착량은 166.1mg/g, 180.7mg/g, 197.9mg/g의 세 경우, 온도는 $15{\sim}55^{\circ}C$까지 $10^{\circ}C$ 간격으로 다섯 온도 조건, pH는 산성, 중성, 염기성에서의 페놀 탈착율 변화를 살펴보았다. 페놀의 탈착은 용매의 극성 모멘트와 비례하여 methanol < acetone < DMF 순으로 나타났으며, acetone과 DMF의 경우에는 탈착율이 약 90% 정도로 유사하였다. 초기 흡착량이 증가할수록 용매에 의한 페놀 탈착율은 직선적으로 감소하였으며, DMF에 의한 탈착율 감소 정도가 가장 완만한 것으로 미루어 초기 흡착량이 DMF 탈착 성능에 미치는 영향이 가장 적은 것으로 나타났다. 온도가 높아질수록 페놀 탈착도 증가하였으며, methanol의 증가폭이 가장 큰 것으로 미루어 methanol에 의한 페놀 탈착반응이 온도에 가장 민감함을 알 수 있다. 용매 pH가 높아질수록 페놀 탈착율도 증가하였으며, 특히 methanol의 경우는 pH 12에서 페놀의 탈착율이 10% 이상 급격히 증가되었으며, 이는 methanol의 탈착 능력이 pH의 영향을 가장 많이 받는 것으로 추정된다. 세 용매 중에서 methanol의 페놀 탈착율이 가장 떨어졌으나, 온도와 pH를 조절하게 된다면 acetone, DMF와 유사한 탈착율을 보였으며, methanol이 가장 저렴하기 때문에 적정한 탈착 조건을 선정 적용한다면 경쟁력있는 재생 용매로서 가능성을 지니고 있다고 판단된다.

This research was designed to investigate the effect of initial adsorbed amount of phenol, temperature, and pH on the desorption reaction of phenol from spent activated carbon loaded with phenol. Methanol, acetone, and N,N-dimethylformamide( DMF) were used as test organic solvents. The initial adsorbed quantities of phenol investigated here were 166.1mg/g, 180.7mg/g, and 197.9mg/g. The effect of temperature was evaluated from 15 to $55^{\circ}C$ with an interval of $10^{\circ}C$, while that of pH was investigated under acidic. neutral. and alkaline conditions. The extent of phenol desorption was proportional to the strength of dipole moment such as methanol < acetone < DMF. Over 90% desorption of phenol was achieved by acetone and DMF. The quantity of des orbed phenol by the organic solvents decreases with increasing the initial adsorbed amount of phenol. DMF is affected least by the initially adsorbed amount of phenol. An increase in reaction temperature leads to higher desorption of phenol. Desorption reaction by methanol is most sensitive to the temperature. As the pH of solvents increases. the desorption rate is also increasing. At pH=12. the desorption rate of phenol by methanol increases sharply by 10%. Although methanol demonstrated the weakest desorption power. the desorption capacity of methanol would approach that of acetone and DMF by adjusting temperature and pH. Methanol may emerge as a promising solvent for removing phenol from activated carbon because of acceptable regeneration efficiency as well as relatively cheap price.