KR102501315B1 - 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법, 및 이를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법 - Google Patents
철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법, 및 이를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법 Download PDFInfo
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Abstract
철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카 물질을 합성하여 재생반복 사용이 가능한 광촉매를 형성할 수 있고, 또한, 중성 pH의 수중에서 고다공성 실리카에서는 유기합성 화학물질을 흡착한 후 자외선 조사 및 과산화수소를 주입하여 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카를 광촉매로 사용함으로써, 흡착된 수중의 유기합성 화학물질을 광산화에 의해 용이하게 제거할 수 있으며, 또한, 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속이 고다공성 실리카 성분과 결합한 나노크기의 고다공성 광촉매를 사용하여 중성의 pH에서도 화학 슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질의 흡착 및 산화가 동시에 가능한, 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법, 및 이를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 유기합성 화학물질의 제거를 위한 광촉매의 제조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 제조하여, 고다공성 실리카 물질은 수중의 유기합성 화학물질(유기 화학물질 또는 유기합성 화합물)을 흡착하고, 함유한 철 및 망간산화물은 광촉매로 사용하여 고다공성 실리카에 흡착된 유기합성 화학물질을 제거함으로써 재생반복하여 사용할 수 있는, 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 농약, 제약, 페인트, 전자산업 등 새로운 신산업의 발달과 더불어 자연계에서 분해가 어려운 인공합성 유기화학물질이 다량 배출되어 하천 및 댐 등을 오염시킴에 따라 생태계가 크게 훼손되고 있다. 또한, 인공합성 유기화학물질은 자연계의 물질과는 달리 생물학적으로 분해가 불가능하고, 대부분 암이나 희귀성 질병의 원인물질이기 때문에 인간에게 미치는 영향이 매우 크고, 이에 따라, 인공합성 유기화학물질을 신종 오염물질이라고 칭하기에 이르렀고, 새로운 처리기술이 요구되고 있다.
이러한 인공합성 유기화학물질은 약 80여종에 달하고 최우선 처리를 요하는 1순위 물질로서 냄새유발물질(예를 들면, 고휘발성 악취유기화합물), 소독부산물(예를 들면, amine류 유기화합물), 내분비계 장애물질(예를 들면, phenol계 유기화합물), 잔류의약물질(예를 들면, 항생제 등), 농약류(예를 들면, 불소계 유기화합물), 금속 및 무기화합물 등으로 분류할 수 있다.
이러한 인공합성 유기화학물질들의 대표적 제거방법으로는 활성탄 흡착, 오존(O3) 또는 오존과 자외선(UV), 과산화수소를 조합한 고도산화(Advanced Oxidation Pr℃ess: AOP), 철염과 과산화수소를 조합한 펜톤 산화(fenton's oxidation) 방법 등이 있다.
하지만, 활성탄을 이용한 흡착 방법의 경우, 사슬형(straight chain)이면서 분자량이 큰 포화탄화수소(long cain-saturated hydr℃arbon) 및 불포화탄화수소(long chain- unsaturated carbon)의 흡착이 어렵고, 또한, 잔류농약이나 의약물질의 주요 구성 관능기인 하이드록실(OH), 아미노(amino), 카르복실(carboxyl), 설퍼닉(sulfonic)이 함유된 경우 흡착이 어렵거나 매우 느리다는 한계가 있다. 뿐만 아니라 이러한 활성탄을 흡착 후에 재사용(regeneration)하기 위해서는 재생공정설비, 예를 들면, 800℃에서 8시간 스팀재생이 가능한 다단로 설비를 구축해야 하므로 매우 많은 비용이 소요되며, 이에 따라, 대부분 일회용으로만 활성탄을 사용하고 있는 실정이다.
또한, 고도산화처리(AHP)의 경우, 산화 이후에 부산물이 생성됨에 따라 추가적으로 후단에 활성탄 흡착시설이 요구된다. 또한, 펜톤 산화의 경우, 철염(iron salt) 주입시 이온화한 철이온(Fe+2)이 수중의 탄산염(HCO3 -)과 반응하여 화학슬러지를 발생시키고, 또한, 산화를 위해서 수중의 pH가 2~3으로 낮게 유지되는 산성조건에서 수행된다는 제약사항이 있다.
통상적인 화학적 반응에서, 액체와 액체와의 반응, 즉, 액체 + 액체 반응은 균일 반응(homogenous reaction)이라 하고, 액체와 고체와의 반응, 즉, 고체 + 액체 반응은 불균일 반응(heterogenous reaction)이라 한다.
특히, 유기합성화합물 제거에 사용되는 대표적인 균일 반응으로서, 펜톤 산화(fenton's oxidation) 반응에 대하여 설명하면 다음과 같다.
수중의 pH가 2~3 범위인 산성조건에서, [반응식 1]에서 수용액상의 +2가 철이온(Fe+2)과 산화제인 과산화수소(H2O2)에 의해 생성된 하이드록시 라디칼(OH＊)에 의한 유기화합물 제거시, +3가 철(Fe+3)은 +2가 철(Fe+2)로 환원되어 하이드록시 라디칼(OH＊)에 의한 펜톤 산화반응이 [반응식 2] 및 [반응식 3]과 같이 연속적(chain reaction)으로 발생한다.
[반응식 1]
[반응식 2]
[반응식 3]
하지만, 유기물 농도가 너무 높거나 수중의 pH가 4 이상이면 바이카보네이트(HCO3 -)와 +3가 철(Fe+3)이 반응함으로써 수산화철(Fe(OH)3)이 침전물로 생성되고, 또한, 유기물 농도가 너무 낮으면 환원반응이 지연되어 +3가 철(Fe+3)이 누적되는 문제점이 있다. 다시 말하면, 균일 반응에서는 수중에 용해되어 있는 모든 이온성 물질과 반응하여 부산물이 발생하며, 이로 인해 최적 운전조건을 유지하는 것이 매우 어려워지는 문제점이 있다.
이에 따라, 펜톤 산화반응과 같은 균일 반응은 부산물로서 화학슬러지를 발생시키기 때문에 이러한 화학슬러지를 발생시키지 않는 방법이 요구된다.
한편, 다공성 흡착제와 관련된 선행기술로서, 일본 공개특허번호 제1996-259344호에는 "다공성 흡착제"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 황계의 악취성분 및 질소계의 악취성분 모두 고성능으로 흡착할 수 있는 다공성 흡착제에 관한 것이다. 구체적으로, 무기 필러재, 무기다공채, 흡착제를 포함하는 다공성 흡착제로서, 무기필러제는 산화철, 산화망간, 실리카 알루미나 복합산화물 등의 군으로 선택되어 구성되며, 흡착제는 실리카 겔, 활성탄 등의 군에서 선택되어져 구성되는 다공성 흡착제가 개시되어 있다.
한편, 광촉매와 관련된 선행기술로서, 일본 공개특허번호 제2003-144937호에는 "산화티탄 광촉매를 담지한 실리카 겔 성형체 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 질소산화물(NOx), 포름알데히드, 아세트알데히드, 톨루엔, 크실렌 등의 환경 오염 물질이나 황화메틸, 이황화메틸, 스티렌, 트리메틸아민, 황화수소, 메틸메르캅탄 등의 악취 물질을 선택적으로 흡착하고, 이들을 효율적으로 분해할 수 있는 산화티탄 광촉매를 담지한 실리카겔 성형체가 개시되어 있다. 구체적으로, 실리카겔에 망간족 원소화합물, 철족 원소화합물, 아연족 원소 화합물 등을 포함하는 적어도 1종과 산화티탄을 포함시켜 산화티탄 광촉매를 담지한 실리카겔 성형체를 제조함으로ㅆ, 오염 악취물질을 선택적으로 흡착하는 방법이 개시되어 있다.
한편, 다공성 촉매와 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2016-0035224호에는 "다공성 구리-망간 촉매 제조방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 일산화탄소, 질소산화물, 암모니아, 황화수소, 휘발성유기화합물과 같은 유해 및 악취기체를 효과적으로 제거할 수 있는 다공성 구리-망간 산화물 촉매 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 구리 및 망간염 화합물의 혼합 및 반응올 통해 구리-망간 혼합 금속 수산화물/산화물을 제조하고 건조 및 열처리하여 무정형의 구리-망간 혼합금속산화물 촉매룰 제조하되, 용액의 pH 를높여주는 수산화나트륨, 요소 등의 용액을 더 첨가하여, 다공성 작업을 하기 위해 열처리를 150~500℃의 온도에서 실시하여 다공성 무정형 구리-망간 혼합금속산화물 촉매제가 개시되어 있다.
한편, 과산화수소 공정과 자외선 공정이 조합된 고도산화 공정과 관련된 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2016-0148284호에는 "과산화수소-자외선 공정 및 염소-자외선 공정을 조합한 2단 자외선 고도산화 공정을 이용하는 복합 수처리 시스템 및 그 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 수장 유입원수 내 이취미 유발물질, 조류 독성물질, 의약물질 등 유해물질을 제거하기 위해 자외선-과산화수소 공정 및 자외선 염소공정을 조합한 2단 자외선 산화공정을 이용하는 수처리 시스템에 관한 것이다.
구체적으로, 약품 주입량 모델 예측제어 유닛을 통해 가변 제어되는 과산화수소 주입량, 자외선 조사량, 잔류 과산화수소를 제거하면서 산화능을 향상시키는 염소 주입량, 자외선 조사량에 따라 유입원수 내의 유해물질을 처리하는 자외선 산화반응 장치를 통해, 자외선-과산화수소 공정에 따라 OH 라디칼을 극대화시켜 유해물질을 제거함과 동시에 부산물이 거의 없도록 한 수처리 청정기술이 개시되어 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카 물질을 합성하여 재생반복 사용이 가능한 광촉매를 형성하는, 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 중성 pH의 수중에서 고다공성 실리카에서는 유기합성 화학물질을 흡착한 후 자외선 조사 및 과산화수소를 주입하여 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카를 광촉매로 사용함으로써, 흡착된 수중의 유기합성 화학물질을 광산화에 의해 제거하는, 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법은, 냄새유발물질을 포함한 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법의 제조 방법에 있어서, a) 분말 형태의 철염과 망간염을 양이온 계면활성제에 주입하는 단계; b) 상기 철염의 철성분과 망간염의 망간성분이 용해되어 균일하게 분산되도록 혼합 교반하는 단계; c) 고다공성을 위한 원료물질인 요소성분을 주입하여 상기 양이온 계면활성제에 철, 망간 및 요소성분이 함유된 혼합용액을 형성하는 단계; d) 상기 혼합용액에 실리카 화합물을 주입하여 졸(sol) 용액을 형성하는 단계; e) 상기 졸 용액을 겔(gel) 상태로 만들기 위한 알칼리 용액을 촉매제로 주입하여 겔 상태의 혼합물을 형성하는 단계; f) 상기 겔 상태의 혼합물이 고다공성이 되도록 온도를 상승시켜 소정 배합비율을 갖는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(이하 NFMS)를 제조하는 단계를 포함하되, 상기 f) 단계의 소정 배합비율은 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소(Urea)로 이루어지며; 상기 NFMS는 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하는 나노크기의 분말형 고다공성 실리카로서, 광촉매로 사용되는 것을 특징으로 한다.
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한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 광촉매 반응으로 수중의 유기합성 화학물질을 제거하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법에 있어서, a) 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 준비하는 단계; b) 유기합성 화학물질로 오염된 수중에 상기 NFMS를 주입하는 단계; c) 수중에서 상기 유기합성 화학물질이 상기 NFMS에 흡착되는 단계; d) 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 소정의 UV 조사시간동안 자외선(UV)을 조사하는 단계; e) 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 과산화수소를 산화제로 주입하는 단계; 및 f) 상기 NFMS에 흡착된 유기합성 화학물질이 광촉매 산화에 의해 산화되어 제거되는 단계를 포함하되, 상기 a) 단계의 NFMS는 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하며; 상기 f) 단계에서 비균일 반응에 의해 화학슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질이 제거됨에 따라 상기 NFMS를 재생반복하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카 물질을 합성하여 재생반복 사용이 가능한 광촉매를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중성 pH의 수중에서 고다공성 실리카에서는 유기합성 화학물질을 흡착한 후 자외선 조사 및 과산화수소를 주입하여 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카를 광촉매로 사용함으로써, 흡착된 수중의 유기합성 화학물질을 광산화에 의해 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면, 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합한 나노크기의 고다공성 광촉매를 사용하여 중성의 pH에서도 화학 슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질의 흡착 및 산화가 동시에 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS를 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 분석한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 에너지 분산형 X-선 분광기 EDS)로 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 원소성분을 분석한 EDS 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS 내의 규소, 산소, 망간 및 철을 분석한 결과를 각각 나타내는 사진이다.
도 5는 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 입자직경별 빈도수를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기합성 화학물질의 흡착 제거 및 재생을 수행한 결과를 나타내는 도면이다.
도 2는 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS를 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 분석한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 에너지 분산형 X-선 분광기 EDS)로 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 원소성분을 분석한 EDS 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4d는 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS 내의 규소, 산소, 망간 및 철을 분석한 결과를 각각 나타내는 사진이다.
도 5는 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 입자직경별 빈도수를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기합성 화학물질의 흡착 제거 및 재생을 수행한 결과를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법을 설명하고, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법을 설명한다. 즉, 본 발명의 실시예로서, 수중에서 유기합성 화학물질 제거시 산화 및 흡착 재생이 현장에서 가능하고, 동시에 중성의 pH에서도 반응하며, 화학슬러지가 발생하지 않는, 고다공성 실리카 광촉매(photo catalyst)의 제조 방법 및 이를 이용한 흡착과 광촉매 산화에 의한 유기합성 화학물질을 제거하는 방법에 대하여 설명한다.
[철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법]
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법에 따라 아래와 같은 특성을 갖는 합성물질을 제조함으로써, 전술한 균일 반응인 펜톤 산화반응의 여러 가지 문제점을 해결할 수 있다.
예를 들면, 종래의 기술에 따른 펜톤 산화에 의한 유기합성 화학물질의 분해 이후에 고분자 유기화합물질이 분해되어 물과 이산화탄소로 완전히 분해되거나, 또는 저분자화되어 부산물(by-products)로 남게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법의 경우, 기존의 pH 2~3의 낮은 산성조건에서 진행되던 산화반응을 중성 pH 조건에서도 산화반응이 가능하게 하고, 또한, 중성의 pH에서 고체표면의 전위차(zeta potential)가 0인 산화물을 얻기 위하여, 철염에 알칼리 조건에서도 산화반응이 빠르게 진행되는 망간염을 추가시킴으로써, 철산화물인 삼산화 이철(Fe2O3)과 망간산화물인 삼산화 이망간(Mn2O3)의 두 가지 금속산화물(bimetal)이 혼합된 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3 고체산화물을 형성하고, 이를 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 제조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매는 Fe2O3-Mn2O3 고체산화물을 균일하게 분산시키는 프레임(frame) 역할을 하는 동시에 고다공성 물질로 제조함으로써 오염물질인 고분자 유기화합물뿐만 아니라 분해된 부산물인 저분자 물질도 동시에 흡착할 수 있는 고다공성 실리카(SiO2) 화합물을 제조한다. 다시 말하면, Fe2O3-Mn2O3 고체산화물이 고다공성 실리카에 균일하게 분산된 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(이하 NFMS)를 제조할 수 있다.
이러한 NFMS를 이용하여 수중의 유기합성 화학물질 제거 시, 산화 및 흡착 능력을 갖는 고체 상태의 NFMS와 액체 상태의 유기화합물과의 불균일 반응을 이용하기 때문에 전술한 펜톤 산화반응과 같은 화학슬러지는 발생하지 않는다.
결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법은 유기합성 화학물질을 제거함에 있어서 중성의 pH에서 산화가 진행되면서 화학슬러지가 발생되지 않는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2를 제조할 수 있고, 이를 광촉매(photo catalyst)로 이용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법의 경우, 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합한 나노크기의 고다공성 실리카 광촉매를 제조할 수 있고, 후술하는 바와 같이 철산화물 및 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카 광촉매를 광촉매 산화에 사용함으로써 중성의 pH에서도 화학슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질의 흡착 및 산화가 동시에 가능하게 된다.
구체적으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법은, 냄새유발물질 등의 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하는 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법으로서, 먼저, 분말 형태의 철염과 망간염을 양이온 계면활성제에 주입한다(S110). 여기서, 상기 철염은 Fe(NO3)3·4H2O이고, 상기 망간염은 Mn(NO3)2·4H2O일 수 있다.
다음으로, 상기 철염의 철성분과 망간염의 망간성분이 용해되어 균일하게 분산되도록 혼합 교반한다(S120), 여기서, 상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모니움클로라이드(cetyltrimethylammonium chloride: CTAC)인 것이 바람직하다.
다음으로, 고다공성을 위한 원료물질인 요소(Urea)성분을 주입하여 상기 양이온 계면활성제에 철, 망간 및 요소성분이 함유된 혼합용액을 형성한다(S130),
다음으로, 상기 혼합용액에 실리카 화합물을 주입하여 졸(sol) 용액을 형성한다(S140), 여기서, 상기 혼합용액을 60℃ 정도의 중탕용기에서 4시간정도 혼합한 후 실리카 화합물인 규산에틸(tetraethyl orthosilicate: TEOS)을 주입한다. 또한, 상기 졸 용액은 pH 4 이하에서 망간, 철, 요소, 양이온 계면활성제 및 실리카 성분이 혼합된 노란색의 졸 상태의 액체일 수 있다.
다음으로, 상기 졸 용액을 겔(gel) 상태로 만들기 위한 알칼리 용액을 촉매제로 주입하여 겔 상태의 혼합물을 형성한다(S150), 여기서, 알칼리 용액인 암모니아수를 pH 4 이상으로 주입하면, 상기 규산에틸(TEOS)의 실리케이트는 가수분해가 일어나서 음전하를 띤 실리카(SiO4 -6)로 전환되며, 양이온의 철성분과 망간성분이 상기 음전하의 실리카와 결합된 겔 상태의 혼합물을 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 겔 상태의 혼합물이 고다공성이 되도록 온도를 상승시켜 소정 배합비율을 갖는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 제조한다(S160),
구체적으로, 상기 겔 상태의 혼합물은 건조시킨 후 서서히 온도를 700℃정도로 상승시키면 상기 요소에 함유된 암모니아가 가스를 발생하고, 상기 겔 상태의 혼합물은 고다공성이 된다,
또한, 상기 NFMS는 철산화물과 망간산화물의 산소(O2)가 상기 실리카(Si)와 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2일 수 있다. 또한, 상기 소정 배합비율은 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소(urea)일 수 있다.
이에 따라, 상기 NFMS는 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하는 나노크기의 분말형 고다공성 실리카로서, 광촉매(Photo Catalyst)로 사용될 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 원료물질로서, 철 성분 및 망간 성분을 갖는 두 가지 금속 혼합물을 제조하기 위하여 분말 형태의 철염(Fe(NO3)3·4H2O) 및 망간염(Mn(NO3)2·4H2O)을 양이온 계면활성제인 CTAC(cetyltrimethylammonium chloride)에 주입한다. 이후, 이를 교반하여 철성분 및 망간성분이 용해되어 균일하게 분산되도록 혼합하였으며, 추가로 향후 고다공성의 원료물질인 요소(Urea) 성분을 주입하여 계면활성제에 철, 망간 그리고 요소성분을 함유한 혼합용액을 제조하였다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 구현하기 위하여 비교 실시한 실험예는 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS를 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 분석한 결과를 나타내는 사진이고, 도 3은 에너지 분산형 X-선 분광기(energy dispersive x-ray spectroscopy: EDS)로 NFMS의 원소성분을 분석한 EDS 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 철염(Fe(NO3)3·4H2O) 및 망간염(Mn(NO3)2·4H2O)을 분말, 양이온 계면활성제인 CTAC(cetyltrimethylammonium chloride, 25%), 요소(urea) 그리고 실리카 재료인 TEOS 등을 원료로 하고, 소정 배합비율에 따라 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소(urea)로 이루어지는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 제조하였다.
특히, 하기의 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 비표면적을 생성하는 고다공성 원료물질로서, 요소(urea), 글라이신(glycine), 시트릭산(citric acid), 옥살산(oxalic acid)을 주입하여 비표면적을 비교하였다.
[표 1]로 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 제조하기 위하여 사용한 각 원료물질별 비표면적을 측정한 결과로서, 이때, 글라이신(glycine), 시트릭산(citric acid), 옥살산(oxalic acid)에 비해서 요소(urea)의 경우가 가장 우세하다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS를 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 규소(Si), 산소(O), 망간(Mn) 및 철(Fe)을 분석한 결과를 각각 나타내는 사진이다.
특히, 도 4c에 도시된 바와 같이 망간산화물 및 도 4d에 도시된 바와 같이 철산화물이 다공성의 규소성분에 균등하게 분포되어 있다는 것을 알 수 있다.
한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 입자직경별 빈도수를 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매인 NFMS의 입자크기가 10~30㎚로 비교적 균일하다는 것을 알 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법은, 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카 물질을 합성하여 재생반복 사용이 가능한 광촉매를 형성할 수 있다.
[고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법을 나타내는 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법은, 광촉매 반응으로 수중의 유기합성 화학물질을 제거하는 고다공성 실리카 광촉매를 이용하는 유기합성 화학물질 제거 방법으로서, 먼저, 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 준비한다(S210). 이때, 상기 NFMS는 냄새유발물질 등의 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거할 수 있다.
여기서, 상기 NFMS는 나노크기의 분말형 고다공성 실리카로서, 광촉매(Photo Catalyst)로 사용되며, 구체적으로, 상기 NFMS는 규산에틸(TEOS), 양이온 계면활성제, 철(Fe), 망간(Mn) 및 요소(urea)가 소정 배합비율을 갖도록 형성되고, 철산화물과 망간산화물의 산소(O2)가 상기 실리카(Si)와 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2일 수 있다. 예를 들면, 상기 NFMS의 소정 배합비율은 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소로 이루어진다. 또한, 상기 철(Fe)은 분말 형태의 철염인 Fe(NO3)3·4H2O를 주입하여 형성되고, 상기 망간(Mn)은 분말 형태의 망간염인 Mn(NO3)2·4H2O를 주입하여 형성된다. 또한, 상기 양이온 계면활성제는 CTAC일 수 있다.
다음으로, 유기합성 화학물질로 오염된 수중에 상기 NFMS를 주입한다(S220).
다음으로, 수중에서 상기 유기합성 화학물질이 상기 NFMS에 흡착된다(S230).
다음으로, 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 소정의 UV 조사시간동안 자외선(UV)을 조사(irradiation)한다(S240). 여기서, 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액은 중성(7 pH)의 혼합용액일 수 있다. 또한, 상기 자외선(UV)은 100~290㎚ 파장의 심자외선(UV-C)으로서, 상기 소정의 UV 조사시간은 30분 이내일 수 있다.
다음으로, 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 과산화수소(H2O2)를 산화제(oxidizer)로 주입한다(S250). 여기서, 상기 과산화수소(H2O2) 소요량은 1g의 NFMS/ℓ에 대해 2㎖ H2O2(28%)/ℓ일 수 있다.
다음으로, 상기 NFMS에 흡착된 유기합성 화학물질이 광촉매 산화에 의해 산화되어 제거된다. 이때, 비균일 반응에 의해 화학슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질이 제거됨에 따라 상기 NFMS를 재생반복하여 사용할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카에 흡착된 유기합성 화학물질(또는 유기합성 화합물)의 제거 메커니즘 및 방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 하기의 [반응식 4] 및 [반응식 5]로 나타낸 바와 같이, 심자외선(UV-C) 조사를 받아 활성화된 철산화물 또는 망간산화물에서 전자(e-)가 가전자대역(Valance Band: VB)에서 전도대역(Conduction Band: CB)으로 이동하여 전자(e- CB)를 방출하고, 가전자대역(VB)에는 정공(h+ VB)을 만들게 된다.
[반응식 4]
[반응식 5]
이때, 하기의 [반응식 6] 및 [반응식 7]로 나타낸 바와 같이, 상기 유기합성 화학물질의 직접 분해에 사용되는 산화제인 하이드록실 라디칼(OH*)의 생산은 2가 철이온(Fe+2)과 2가 망간이온(Mn+2)과 과산화수소(H2O2)와의 반응에 의하여 산화(Oxdidation) 과정에서 Fe+3 철산화물과 Mn+3 망간산화물이 생산된다.
[반응식 6]
[반응식 7]
또한, 하기의 [반응식 8]로 나타낸 바와 같이, 전도대역(Conduction Band: CB)에서 방출된 전자(e- CB)와 과산화수소(H2O2)와의 반응에 의해 생성될 수 있다.
[반응식 8]
또한, 하기의 [반응식 9]로 나타낸 바와 같이, 물성분이 가전자대역(Valance Band: VB)에서 방출된 정공(h+ VB)에 의해 분해되어 생성될 수 있다.
[반응식 9]
또한, 대부분의 유기합성 화학물질의 제거는, 하기의 [반응식 10]으로 나타낸 바와 같이, 펜톤 산화와 마찬가지로 하이드록실 라디칼에 의해 제거된다.
[반응식 10]
이러한 펜톤 산화의 경우, 연속반응을 위하여 Fe+3가 축적되지 않고 Fe+2로 환원되어야 하며, 이때, 환원에 필요한 프로톤(proton)은 유기물 분해에 의해 제공받기 때문에 유기물의 적정 농도가 매우 중요하지만, 전술한 바와 같이 유기물의 적정 농도에 따른 최적 운전조건을 유지하기 어렵다는 한게가 있다.
반면에, 본 발명의 실시예에서는, 하기의 [반응식 11] 및 [반응식 12]로 나타낸 바와 같이, Fe+3에서 Fe+2로의 환원 또는 Mn+3에서 Mn+2로의 환원은 각각 전도대역(Conduction Band: CB)에서 방출된 전자(e- CB)를 받아서 수행되기 때문에, 본 발명의 실시예에 따른 광촉매 산화는 수질에 영향을 받지 않고 연속적으로 반응이 진행된다.
[반응식 11]
[반응식 12]
이때, 하기의 [반응식 13]으로 나타낸 바와 같이, 유기합성 화학물질의 분해 일부는 정공(h+ VB)에 의해 진행될 수 있다.
[반응식 13]
결론적으로, 본 발명의 실시예에 따른 고다공성 실리카 광촉매의 세공에 흡착된 유기합성 화학물질을 철 산화물이나 망간산화물에 자외선(UV)을 조사하고 과산화수소를 주입하여 광촉매 산화에 의해 제거함으로써, 상기 고다공성 실리카 광촉매를 재생하여 반복 사용할 수 있다. 특히, 유기합성 화학물질의 산화를 위한 적정 광촉매 물질은 1g NMFE/L, 과산화수소 소요량은 2㎖ H2O2(28%)/L로서 극미량 소요되었으며, UVC 조사시간은 약 30분이면 충분하였다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 유기합성 화학물질의 흡착 제거 및 재생을 수행한 결과를 나타내는 도면이다.
도 7 및 [표 2]는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2를 광촉매제로 사용하여 중성(pH 7)의 수중에서 유기합성 화학물질 흡착 제거(약 2시간) 및 재생에 관하여 수행한 결과를 나타내며, 구체적으로, 유기화합물질의 흡착 후에 과산화수소를 주입하고, 약 30분 UV(자외선)를 조사시 잔류 유기합성 화합물질뿐만 아니라 세공에 흡착된 유기합성 화학물질도 제거되어 흡착 및 광촉매 산화에 의해 재생하여 반복 사용할 수 있다는 것을 알 수 있다.
이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 유사물질인 메틸렌블르에 관하여 약 20회 반복하여 수행한 결과로서 광촉매제를 반복재생하여 사용할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 중성 pH의 수중에서 고다공성 실리카에서는 유기합성 화학물질을 흡착한 후 자외선 조사 및 과산화수소를 주입하여 철산화물과 망간산화물이 함유된 고다공성 실리카를 광촉매로 사용함으로써, 흡착된 수중의 유기합성 화학물질을 광산화에 의해 용이하게 제거할 수 있다. 또한, 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합한 나노크기의 고다공성 광촉매를 사용하여 중성의 pH에서도 화학 슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질(또는 유기합성 화합물)의 흡착 및 산화가 동시에 가능하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (20)
- 냄새유발물질을 포함한 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법에 있어서,
a) 분말 형태의 철염과 망간염을 양이온 계면활성제에 주입하는 단계;
b) 상기 철염의 철성분과 망간염의 망간성분이 용해되어 균일하게 분산되도록 혼합 교반하는 단계;
c) 고다공성을 위한 원료물질인 요소(Urea)성분을 주입하여 상기 양이온 계면활성제에 철, 망간 및 요소성분이 함유된 혼합용액을 형성하는 단계;
d) 상기 혼합용액에 실리카 화합물을 주입하여 졸(sol) 용액을 형성하는 단계;
e) 상기 졸 용액을 겔(gel) 상태로 만들기 위한 알칼리 용액을 촉매제로 주입하여 겔 상태의 혼합물을 형성하는 단계;
f) 상기 겔 상태의 혼합물이 고다공성이 되도록 온도를 상승시켜 소정 배합비율을 갖는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 제조하는 단계를 포함하되,
상기 f) 단계의 소정 배합비율은 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소(Urea)로 이루어지며;
상기 NFMS는 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하는 나노크기의 분말형 고다공성 실리카로서, 광촉매(Photo Catalyst)로 사용되는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 철염은 Fe(NO3)3·4H2O이고, 상기 망간염은 Mn(NO3)2·4H2O인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모니움클로라이드(cetyltrimethyl -ammonium chloride: CTAC)인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 d) 단계에서 상기 혼합용액을 중탕용기에서 혼합한 후 실리카 화합물인 규산에틸(tetraethyl orthosilicate: TEOS)을 주입하는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 졸 용액은 pH 4 이하에서 망간, 철, 요소, 양이온 계면활성제 및 실리카 성분이 혼합된 노란색의 졸 상태의 액체인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 e) 단계에서, 알칼리 용액인 암모니아수를 pH 4 이상으로 주입하면, 상기 규산에틸(TEOS)의 실리케이트는 가수분해가 일어나서 음전하를 띤 실리카(SiO4 -6)로 전환되며, 양이온의 철성분과 망간성분이 상기 음전하의 실리카와 결합된 겔 상태의 혼합물을 형성하는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 겔 상태의 혼합물은 건조시킨 후 서서히 온도를 상승시키면 상기 요소에 함유된 암모니아가 가스를 발생하고, 상기 겔 상태의 혼합물은 고다공성이 되는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 f) 단계의 NFMS는 철산화물과 망간산화물의 산소(O2)가 상기 실리카(Si)와 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법. - 삭제
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매의 제조 방법에 의해 제조되어, 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매.
- 광촉매 반응으로 수중의 유기합성 화학물질을 제거하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법에 있어서,
a) 철산화물 및 망간산화물의 두 가지 금속(bimetal)이 고다공성 실리카 성분과 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2(NFMS)를 준비하는 단계;
b) 유기합성 화학물질로 오염된 수중에 상기 NFMS를 주입하는 단계;
c) 수중에서 상기 유기합성 화학물질이 상기 NFMS에 흡착되는 단계;
d) 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 소정의 UV 조사시간동안 자외선(UV)을 조사(irradiation)하는 단계;
e) 상기 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액에 과산화수소(H2O2)를 산화제(oxidizer)로 주입하는 단계; 및
f) 상기 NFMS에 흡착된 유기합성 화학물질이 광촉매 산화에 의해 산화되어 제거되는 단계를 포함하되,
상기 a) 단계의 NFMS는 수중의 유기합성 화학물을 흡착한 고다공성 실리카 물질로부터 광촉매 반응으로 유기합성 화학물질을 제거하며;
상기 f) 단계에서 비균일 반응에 의해 화학슬러지 발생 없이 유기합성 화학물질이 제거됨에 따라 상기 NFMS를 재생반복하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제11항에 있어서,
상기 a) 단계의 NFMS는 나노크기의 분말형 고다공성 실리카로서, 광촉매(Photo Catalyst)로 사용되는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제12항에 있어서,
상기 NFMS는 철산화물과 망간산화물의 산소(O2)가 상기 실리카(Si)와 결합하여 형성되는 나노크기의 분말형 고다공성 Fe2O3-Mn2O3-SiO2이고, 규산에틸(TEOS), 양이온 계면활성제, 철(Fe), 망간(Mn) 및 요소가 소정 배합비율을 갖도록 형성되며,
상기 NFMS의 소정 배합비율은 50중량%의 규산에틸(TEOS), 45중량%의 양이온 계면활성제, 2중량%의 철(Fe), 1중량%의 망간(Mn) 및 2중량%의 요소(urea)인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 삭제
- 제13항에 있어서,
상기 철(Fe)은 분말 형태의 철염인 Fe(NO3)3·4H2O를 주입하여 형성되고, 상기 망간(Mn)은 분말 형태의 망간염인 Mn(NO3)2·4H2O를 주입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제13항에 있어서,
상기 양이온 계면활성제는 세틸트리메틸암모니움클로라이드(cetyltrimethyl -ammonium chloride : CTAC)인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제11항에 있어서,
상기 d) 단계에서 유기합성 화학물질이 흡착된 NFMS 혼합용액은 중성의 혼합용액인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제11항에 있어서,
상기 d) 단계의 자외선(UV)은 100~290㎚ 파장의 심자외선(UV-C)인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제11항에 있어서,
상기 소정의 UV 조사시간은 30분 이내인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법. - 제11항에 있어서,
상기 e) 단계의 과산화수소(H2O2) 소요량은 1g의 NFMS/ℓ에 대해 2㎖ H2O2(28%)/ℓ인 것을 특징으로 하는 철산화물과 망간산화물을 함유한 고다공성 실리카 광촉매를 이용한 수중의 유기합성 화학물질 제거 방법.
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