폴리카보네이트의 표면에 무기계 $SiO_2$ 박막을 바인더로 코팅한 후 광촉매 특성을 갖는 $TiO_2$ 박막을 추가로 형성하여 모재의 특성을 향상시키는 연구가 수행되었다. 바인더로 사용되는 $SiO_2$ 박막은 광투과 특성이 우수하며, 상압플라즈마처리를 통한 친수성의 증가로 $TiO_2$ 함유 수용액의 도포성을 향상시켜 균일한 박막을 형성시킬 수 있었다. 약 200 nm이상으로 코팅된 $TiO_2$ 박막은 180~400 nm의 자외선을 차단하여 폴리카보네이트의 황변현상을 억제하고 내열성을 크게 향상하는데 기여하였다. 최외층에 형성된 $TiO_2$ 박막은 자외선의 흡수로 활성화되는 표면산화특성으로 유기 오염물의 분해반응 촉진과 표면의 친수성의 증가에 따른 자기세정특성을 나타내었다. $TiO_2$ 박막과 폴리카보네이트 기재 사이에 $SiO_2$ 박막의 적용은 기재의 부식에 의한 코팅된 $TiO_2$ 층의 박리를 억제하여 구조 안정성을 유지할 수 있었다.
TiO2 졸을 사용하여 유리알 표면에 TiO2 코팅한 후 건조 처리한 시료(TB)와 소성한 시료(TBc)를 제조하였다. 이들 시료에 대한 TiO2 박막의 특성분석과 메틸렌블루 및 톨루엔의 광분해 실험을 수행하였다. FE-SEM, XPS 및 FTIR 분석 결과, TB 시료의 TiO2 박막은 스펀지 폼과 같은 형태이며 무정형 TiO2와 일부 결정형 TiO2가 존재하였다. TBc 시료의 TiO2 박막에는 결정형 TiO2가 주로 존재하며 침상형 입자와 미세 입자들이 혼재하였다. TBc 시료(46 mg/g)의 톨루엔 흡착량은 같은 코팅량의 TB 시료 대비 적었으나 톨루엔 분해율은 비슷했다. TB 시료의 경우, TiO2 코팅량이 증가함에 따라 톨루엔 분해능이 흡착능에 비해 적게 감소하였다. 이러한 결과는 소성하지 않은 TB 시료는 TiO2 코팅량이 증가하면 무정형 텍스처의 비표면적은 감소하는 반면 결정성 입자들의 활성점 감소는 적게 일어나기 때문으로 판단된다.
In order to photocatalytically treat organic matter (CODCr) and chromaticity effectively, chemical coagulation and sedimentation processes were employed as a pretreatment of the leachate produced from landfill in Jeju Island. This was performed using FeCl3·6H2O as a coagulant. For the treated leachate, UV/TiO2 and UV/TiO2/H2O2 systems were investigated, using 4 types of UV lamps, including an ozone lamp (24 W), TiO2 as a photocatalyst, and/or H2O2 as an initiator or inhibitor for photocatalytic degradation. In the chemical coagulation and sedimentation process using FeCl3·6H2O, optimum removal was achieved with an initial pH of 6, and a coagulant dosage of 2.0 g/L, culminating in the removal of 40% CODCr and 81% chromaticity. For the UV/TiO2 system utilizing an ozone lamp and 3 g/L of TiO2, the optimum condition was obtained at pH 5. However, the treated CODCr and chromaticity did not meet the emission standards (CODCr: 400 mg/L, chromaticity: 200 degrees) in a clean area. However, for a UV/TiO2/H2O2 system using 1.54 g/L of H2O2 in addition to the above optimum UV/TiO2 system, the results were 395 mg/L and 160 degrees, respectively, which were within the emission standard limits. The effect of the UV lamp on the removal of CODCr, and chromaticity of the leachate decreased in the order of ozone (24 W) lamp > 254 nm (24 W) lamp > ozone (14 W) lamp > 254 nm (14 W) lamp. Only CODCr and chromaticity treated with the ozone (24 W) lamp met the emission standards.
철 화합물을 처리한 활성탄소섬유(Fe-ACF)를 사용하여 Fe-활성탄소섬유/$TiO_2$ (Fe-ACF/$TiO_2$) 복합체 촉매를 제조하였다. 또한, Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체 촉매는 BET, SEM, XRD 와 EDX 기기를 사용하여 특성화하였다. BET 표면적은 각각의 복합체들에 대한 흡착 특성과 관계 있음을 나타내었다. SEM 결과는 ACF의 표면상에 Fe 화합물과 이산화 티탄이 분포해 있음을 나타내었다. XRD 결과는 Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체가 철 중간체 화합물과 함께 아나타제 구조를 가지고 있음을 나타내었다. EDX 결과는 Fe-ACF/$TiO_2$ 복합체내에 C, O, Ti와 Fe 피크의 존재를 보였다. 광촉매 분해 효과로부터, 이들 복합체에 의한 유기염료의 분해를 관찰 하였다. 다른 분해 효과는 Fe의 포토-펜톤 반응의 탓으로 여겨진다. 즉 Fe-ACF/$TiO_2$의 복합적인 반응은 MB 분해에 대한 강력한 포토-펜톤 반응을 생성한 것으로 여겨진다.
본 연구에서는 10 업종 165 개소의 폐수배출사업장을 대상으로 방류수 중 중금속, 휘발성유기화합물, CN, phenol 등 특정수질유해물질 24 종 대하여 배출특성을 조사하였다. 중금속 중 Cu는 0.008~35.420 mg/L 농도 범위를 보였으며 검출율 46.8 % (165개 중 79 개)로 전 업종에서 검출되었다. 그 외 Cd, As, Hg, Pb, Cr+6의 검출율은 0.6~1.8 %로 낮았다. CN은 1 개, phenol은 5 개 사업장에서 검출되었다. VOCs는 12 종이 검출되었고 chloroform 80.6 % (0.42~81.60 µg/L), benzene 16.4 % (1.49~3.31 µg/L), trichloroethylene 11.5 % (1.78~6.02 /L), 1,1-dichloroethylene 10.3 % (1.23~5.89 µg/L), dichloromethane 8.5 % (0.28~968.86 µg/L) 등의 순으로 검출율이 높게 나타났다. 대부분의 VOCs는 미량 검출되었으나 dichloromethane는 금속제조, 식료품제조, 세차시설 3 개 업종에서 수질배출허용기준을 초과하였다. Chloroform은 모든 업종에서 검출되었으며, 세탁시설 및 수도사업에서 평균 농도가 각각 24.88 µg/L, 53.41 µg/L로 높게 나왔다. 산업 폐수중의 난분해성인 특정수질유해물질 처리를 위해 물리·화학적인 처리방법인 활성탄 흡착, 펜턴산화, 오존처리, 광촉매 및 UV radiation 등 공법 도입이 필요할 것으로 판단된다.
광분해 촉진에 의한 작물 및 토양중 잔류농약의 인위적인 경감을 위하여 자연계에 천연적으로 존재하거나 또는 합성화합물중에서 감광작용을 갖을 것으로 예상되는 40여종에 대하여 감광작용을 검정하여 6종의 화합물을 선정하고 고추와 토마토에 사용되는 살균제중 procymidone,vinclozolin 및 carbendazim을 관행법에 따라 상기 작물에 살포한 후 감광제를 처리하여 다음과 같은 결과를 얻었다.1.Acetone에 용해되어 있는 procymidone,vinclozolin, carbendazim의 최대흡장 파장 (${\lambda}$max)은 모두 209nm 이었고,최대 molar absorptivity (${\varepsilon}$max)는 각각 853,853,8740이었다.2.40여종의 자연계에 천연적으로 존재하는 화합물과 합성 유기 및 무기화합물의 감광작용을 탐색하여 방향족 ketone계인 PS-1,방향족 amine계인 PS_2, quinone계인 PS-3,무기화합물인 PS-4,유기염산인 PS-5,광촉매제인 PS-6를 선발하였다.3.감광제 살포에 의한 토양중 농약의 광분해 촉진효과에서 procymidone의 경우에는 감광제 PS-2를 처리 한 후 3일에 대조구 잔류량의 59%로 감소하여 그 효과가 현저하였다.4.토양에서 vinclozolin의 경우에는 감광제 PS-2를 처리 한 후 1일 잔류랑이 된 양이 대구조의 71%로 그리고 15일 후에는 21%로 감소하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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