대한환경공학회지 (Journal of Korean Society of Environmental Engineers)

  • 제34권11호
  • /
  • Pages.735-742
  • /
  • 2012
  • /
  • 1225-5025(pISSN)
  • /
  • 2383-7810(eISSN)
대한환경공학회 (Korean Society of Environmental Engineers)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

양이온성 계면활성제 거품 지속성 증진방법 연구

Enhancement in Stability of Foam Generated with Cationic Surfactant Solutions

  • Kim, Hongyeol (Department of Environmental Engineering, Kunsan National University) ;
  • Jeong, Seung-Woo (Department of Environmental Engineering, Kunsan National University)
  • 투고 : 2012.08.16
  • 심사 : 2012.11.19
  • 발행 : 2012.11.30
PDF 다운로드
⟨ 이전 논문 다음 논문 ⟩

초록

계면활성제 거품(foam)을 아예 형성하지 못하거나 foam 지속도가 매우 낮은 양이온성 계면활성제의 foam 지속성을 높이는 방법에 대해 연구하였다. 음이온성 계면활성제를 보조제로 첨가하는 방법, 콜로이드를 혼합하는 방법, 수용성 수지인 폴리비닐알콜을 첨가하는 방법 등 다양한 시도를 평가하였다. 각 5% 양이온성 계면활성제 용액의 foam 지속도를 평가한 결과, Cationic starch (CA-ST)는 foam이 전혀 발생되지 않았지만, Methyl triethanol ammonium methyl sulfate distearyl ester (CEQ90)의 foam 지속시간은 평균 46초, Cetyl trimethyl ammonium chloride (CM29)는 평균 31초로서 매우 낮았다. 음이온성 계면활성제 Sodium dodecyl sulfate (SDS) 첨가는 양이온성 계면활성제의 종류에 따라 지속도가 매우 다르게 나타났다. Cationic starch (CA-ST)의 foam 지속도는 매우 크게 증가된 반면 CEQ90와 CM29는 오히려 감소되었다. 콜로이드($SiO_2$, kaolin) 혼합이 양이온성 계면활성제 foam 지속도에 미치는 영향을 평가한 결과, CA-ST는 콜로이드 혼합시 foam이 전혀 발생되지 않았고, CEQ90과 CM29는 콜로이드를 주입하였을 경우 주입을 하지 않았을 때보다 지속도가 높아졌다. 수용성수지인 polyvinyl alcohol (PVA)첨가가 양이온성 계면활성제 foam 지속도에 미치는 영향을 평가한 결과, CA-ST는 PVA혼합에서도 foam이 전혀 발생 되지 않았지만, CEQ90과 CM29는 PVA의 농도가 높을수록 foam 지속도가 증가하였다. 양이온성 계면활성제에 음이온성 계면활성제 SDS와 콜로이드를 동시에 첨가한 결과 콜로이드보다 음이온성 계면활성제에 의해 양이온성 계면활성제 foam 지속도가 결정되었다. 음이온성 계면활성제 SDS와 PVA를 동시에 첨가하여 평가한 결과 PVA보다 역시 음이온성 계면활성제에 의해 양이온성 계면활성제의 foam 지속도가 결정되었다. Foam을 전혀 형성하지 못했던 양이온성 계면활성제인 CA-ST는 음이온성 계면활성제 SDS 0.14%, PVA 2.5% 첨가 조건에서 foam 지속시간이 평균 8,780초로 획기적으로 증가하였고 타 양이온성 계면활성제 CEQ90 보다 약 8배 이상의 지속시간을 보여주었다. 본 연구결과 foam이 형성되지 않거나 지속시간이 매우 짧은 양이온성 계면활성제는 음이온성 계면활성제를 첨가할 경우 foam형성에 도움을 받을 수 있고 colloid 및 PVA 등의 보조를 통해 양이온성 계면활성제의 지속도를 혁신적으로 증가시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 그리고 양이온 계면활성제의 foam 지속도는 음이온성 계면활성제의 첨가농도에 의해 가장 큰 영향을 받는 것으로 보인다.

This study tried to find a suitable method for enhancing the foam stability of cationic surfactants that normally generate less foam or no foam. Several trials were made to enhance the foam stability: addition of anionic surfactant, colloids and polymer. Cationic starch (CA-ST) did not form foam at all, while the foam stability of two other cationic surfactant also showed low levels; methyl triethanol ammonium methyl sulfate distearyl ester (CEQ90) for 46 sec. and Cetyl trimethyl ammonium chloride (CM29) for 31 seconds. Foam stability of cationic surfactants were significantly affected by addition of anionic surfactant, sodium dodecyl sulfate (SDS). Foam stability of CA-ST was significantly enhanced by addition of SDS, while those of CEQ90 and CM29 were decreased. Addition of colloids ($SiO_2$, kaolin) and polyvinyl alcohol (PVA) enhanced foam stabilities of CEQ90 and CM29. However, CA-ST did not form foam even in the presence of colloids or PVA. Effect of simultaneous addition of colloids and anionic surfactant on foam stability of cationic surfactant showed that foam stability of cationic surfactant was more influenced by addition of anionic surfactant than colloids. Effect of simultaneous addition of PVA and anionic surfactant on the foam stability of cationic surfactant also showed that presence of anionic surfactant significantly affect the foam stability of cationic surfactant. Foam stability of CA-ST was greatly increased to 8,780 seconds by addition of SDS 0.14% and PVA 2.5%. The foam stability of CA-ST was 8 times higher than CEQ 90. This study suggested that cationic surfactants not forming foam can generate foam by addition of anionic surfactant and its stability can be additionally increased by addition of colloids and PVA. The study results showed that enhancement in foam stability of cationic surfactant was prominently affected by the concentration of anionic surfactant added.

키워드

과제정보

연구 과제 주관 기관 : 한국연구재단

참고문헌

  1. 한국정밀화학산업진흥회, 정밀화학산업통계, 2010.
  2. Rosen, M. J., Surfactant and Interfacial Phenomena, Third Edition, Wiley-Interscience, New Jersey (2004).
  3. West, C. and Harwell, J., "Surfactant and subsurface remediation," Environ. Sci. & Technol., 26, 2324-2330(1992) https://doi.org/10.1021/es00036a002
  4. Weschayanwiwat, P., Kunanupap, O. and Scamehorn, J. F., "Benzene removal from waste water using aqueous surfactant two-phase extraction with cationic and anionic surfactant mixtures," Chemosphere, 72, 1043-1048(2008) https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2008.03.065
  5. Wang, P. and Keller, A. A., "Soil particle-size dependent partitioning behavior of pesticides within water-soil-cationic surfactant systems," Water Res., 42, 3781-3788(2008) https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.07.008
  6. Karapanagioti, H. K., Sabatini, D. A. and Bowman, R. S., "Partitioning of hydrophobic organic chemicals (HOC) into anionic and cationic surfactant-modified sorbents," Water Res., 39, 699-707(2005). https://doi.org/10.1016/j.watres.2004.10.014
  7. Lu, L. and Zhu, L., "Reducing plant uptake of PAHs by cationic surfactant-enhanced soil retention," Environ. Pollut., 157, 1794-1799(2009). https://doi.org/10.1016/j.envpol.2009.01.028
  8. Zhao, Q., Yang, K. and Li, P., "Enhanced soil retention for o-nitroaniline by the addition of a mixture of a cationic surfactant (Cetyl Pyridinium Chloride) and a nonionic surfactant (Polyethylene Glycol Mono-4-nonylphenyl Ether)," J. Hazard. Mater., 182, 757-762(2010). https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2010.06.099
  9. Mulligan. C. N. and Wang, S., "Remediation of a heavy metal- contaminated soil by a rhamnolipid foam," Eng. Geol., 85, 75-81(2006). https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2005.09.029
  10. 허정현, 정승우, "계면활성제 거품(Foam)을 이용한 토양칼럼내 유류 및 중금속 동시제거 연구," 지하수토양환경, 16 (5), 92-96(2011).
  11. Horozov, T. S., "Foams and foam films stabilized by solid particles," Curr. Opin. in Colloids & Interf. Sci., 13, 134- 140(2008). https://doi.org/10.1016/j.cocis.2007.11.009
  12. Carn, F., Colin, A., Pitois, O., Vignes-Adler, M. and Backov, R., "Foam drainage in the presence of nanoparticle-surfactant mixtures," Langmuir, 25, 7847-7856(2009). https://doi.org/10.1021/la900414q
  13. Petkova, R., Tcholakova, S. and Denkov, N., "Foaming and foam stability for mixed Polymer-surfactant solutions: effects of surfactant type and polymer charge," Langmuir, 28, 4996- 5009(2012). https://doi.org/10.1021/la3003096

피인용 문헌

  1. Effects of Bowl Material and Rinsing Period on Variation in the Amount of Residual Surfactant Resided in the Bowls after Dish-Washing vol.35, pp.12, 2013, https://doi.org/10.4491/KSEE.2013.35.12.978