KR20220096812A - 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법 - Google Patents

유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20220096812A
KR20220096812A KR1020200189592A KR20200189592A KR20220096812A KR 20220096812 A KR20220096812 A KR 20220096812A KR 1020200189592 A KR1020200189592 A KR 1020200189592A KR 20200189592 A KR20200189592 A KR 20200189592A KR 20220096812 A KR20220096812 A KR 20220096812A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sponge
graphene oxide
sorbent medium
type sorbent
solution
Prior art date
Application number
KR1020200189592A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102498178B1 (ko
Inventor
자나단 레디 코두루
장윤영
양재규
최종수
임선화
락시미 프라산나 린감딘네
최유림
Original Assignee
광운대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 광운대학교 산학협력단 filed Critical 광운대학교 산학협력단
Priority to KR1020200189592A priority Critical patent/KR102498178B1/ko
Publication of KR20220096812A publication Critical patent/KR20220096812A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102498178B1 publication Critical patent/KR102498178B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3231—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the coating or impregnating layer
    • B01J20/3234—Inorganic material layers
    • B01J20/324—Inorganic material layers containing free carbon, e.g. activated carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3071—Washing or leaching
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3078—Thermal treatment, e.g. calcining or pyrolizing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/32—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating
    • B01J20/3202—Impregnating or coating ; Solid sorbent compositions obtained from processes involving impregnating or coating characterised by the carrier, support or substrate used for impregnation or coating
    • B01J20/3206—Organic carriers, supports or substrates
    • B01J20/3208—Polymeric carriers, supports or substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 스펀지형 수착매체는 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질, 일례로 페놀(phenol)계 화합물 등 비극성 유기화합물을 효과적으로 수착 제거할 수 있으며, 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나 여러 번 재사용이 가능하므로, 사용이 간편하고 경제성 측면에서도 우수하고, 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물의 뭉침이나 재적층(restacking)이 효과적으로 방지되며, 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물 간 3차원 네트워크 구조를 형성하도록 하여, 수착 성능을 최적화할 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 스펀지형 수착매체는 수처리 공정에 적용이 간편하고 회수가 용이하며, 슬러지와 같은 2차 오염 물질을 발생시키지 않는 장점이 있어 현재 수중 및 지중 유류 오염 시 후속 조치로 사용하고 있는 흡착포를 대체하거나 또는 이를 보완하는 보완재로 사용이 가능하다.

Description

유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법{Sponge type sorbent media coated with reduced graphene oxide for removal of organic compound and oil contaminants and the manufacturing method thereof}
본 발명은 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
토양오염 중 주유소나 공장 또는 군부대의 유류 저장시설로부터 유출되는 유류로 인하여 지중 토양층 및 지하수가 오염되는 문제가 최근 부각되고 있다. 유류로 인한 오염물질은 대부분 비수용성 액체(Non Aqueous Phase Liquids) 형태로 존재하며, 물보다 가벼운 LNAPLs(Light Non Aqueous Phase Liquids)와 무거운 DNAPLs(Dense Non Aqueous Phase Liquids)로 구분될 수 있다. 특히 LNAPLs는 토양층과 지하수 상부층에 존재하며 토양 및 지하수를 동시에 오염시킨다. 유류 오염물질은 비교적 낮은 용해도와 지체된 이동 특성 및 토양 내 잔류 포화상태로 인하여 지속적인 오염원으로 작용하며, 대기 중으로 휘발 시 수용체에 독성, 발암성, 생육장애, 기형 등을 유발하므로, 이를 효과적으로 제거할 필요성이 있다.
그래핀(Graphene)은 탄소 원자들이 sp2 결합으로 이루어진 벌집 모양의 2차원 평면 구조의 탄소 동소체이다. 그래핀은 원자 단위 두께(0.2 ㎚)와 약 2,630 m2/g의 매우 넓은 비표면적을 보유하며, 200,000 ㎝2/V·s의 매우 높은 전성(instinsic) 전자이동도, ~5000 W/m·K의 높은 열전도도를 갖는 등 뛰어난 물리적 특성을 가진다.
한편, 그래핀 제조 공정은 크게 화학적 박리법과 화학적 기상 증착법이 있으며, 이 중 휴머스 방법(Hummer's method)로 알려진 화학적 박리법이 대량생산에 유리하여 널리 사용되고 있고, 이에 따라 제조되는 그래핀이 산화된 형태의 그래핀 산화물(Graphene Oxide, GO)은 이를 추가로 환원시킴으로써 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide, rGO)로 제조할 수도 있다.
상기 그래핀 산화물, 특히 환원 그래핀 산화물은 넓은 비표면적과 큰 전기전도성으로 인한 정전기적 인력으로 수중 유기 오염물질과 π-π interaction을 형성하므로 수중 유기 오염물질을 효과적으로 제거하는 용도로 사용될 수 있다. 현재까지 진행된 GO 내지 rGO를 이용한 오염물질 흡착 연구는 주로 분말 형태의 소재로 진행되었으며, 이러한 분말 형태의 소재는 연속식 처리 공정 또는 투과성 반응 벽체(PRB, Permeable Reactive Barrier)의 반응 물질로의 사용 시 수용액 상에서 분리/회수 어려움 때문에 실용화에 제한적이다.
또한, 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물을 건조하는 과정에서 그래핀 산화물 층간 재적층(restacking)이 발생하여 물질 고유의 특성을 잃어버리기 때문에 재적층을 방지하고, 수착에 효과적인 3차원 네트워크 구조를 가지게 하기 위한 적절한 담체가 요구되는 상황이다.
본 발명은, 종래 기술로서 자기조립(Self-assembling) 방법 등에 따라 그래핀 산화물(GO) 또는 환원 그래핀 산화물(rGO)을 다공성의 스펀지형 담체에 코팅하는 경우 제조 과정이 복잡하고, 대량생산이 어려우며, 물리적 강도가 떨어져 재사용이 어려운 등의 문제점을 극복하기 위하여, 보다 간단한 딥코팅(Dip-coating) 방식으로 그래핀 산화물 입자 또는 환원 그래핀 산화물 입자가 코팅된 스펀지형 수착매체를 제조하되, 그래핀 산화물 입자가 코팅되는 경우 및 환원 그래핀 산화물 입자가 코팅되는 경우 각각에 최적의 공정 조건을 확립함으로써, 최적의 수착 성능을 나타낼 수 있도록 한 스펀지형 수착매체 제조방법 및 이에 따라 제조된 스펀지형 수착매체를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는, a) 스펀지를 초음파 세척 및 건조하는 단계; b) 스펀지를 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 및 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 그래핀 용액에 침지시키고, 물리적으로 스퀴징(squeezing) 하는 단계; c) 상기 b 단계에서 얻어진 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 1차 열처리하는 단계; d) 상기 c 단계에서 얻어진 스펀지를 초음파 세척하여 스펀지 표면에 과코팅된 입자를 제거하는 단계; 및 e) 상기 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 2차 열처리하는 단계; 를 포함하는, 스펀지형 수착매체 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 b 단계의 그래핀 용액은 암모니아 용액으로 pH 9 내지 10 범위가 되도록 적정한 것인, 스펀지형 수착매체 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 b 단계의 그래핀 용액은 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 용액이며, 상기 c 단계 및 e 단계의 열처리는 50 내지 70 ℃ 온도 범위 내에서 수행되는, 스펀지형 수착매체 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 b 단계의 그래핀 용액은 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 용액이며, 상기 환원 그래핀 산화물 용액은 그래핀 산화물 용액을 90 내지 110 ℃ 온도 범위 내에서 열처리하여 얻은 것인, 스펀지형 수착매체 제조방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 b 단계의 그래핀 용액은 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 용액이며, 상기 c 단계 및 e 단계의 열처리는 90 내지 110 ℃ 온도 범위 내에서 수행되는, 스펀지형 수착매체 제조방법을 제공한다.
본 명세서에서는, 상기 방법에 따라 제조된 스펀지형 수착매체로서, 상기 수착매체는 스펀지 표면에 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자 중 선택되는 1종 이상의 입자가 코팅된 것인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지는 폴리우레탄(Polyurethane)계, 멜라민(Melamine)계 또는 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)계 스펀지인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체 표면의 물에 대한 접촉각도는 110°이상인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체 전체 중량을 기준으로, 스펀지 표면에 코팅된 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자는 1 내지 10 중량%로 포함되는, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체는 표면 흡착, 모세관 힘(capillary force) 및 흡입(suction) 중 선택되는 1종 이상의 메커니즘을 통해 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 스펀지의 기공 표면 및 내부에 수착하는, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 4 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 18 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 7 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 17 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 10 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 14 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체를 제공한다.
본 명세서에서는, 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 처리하기 위한 방법으로서, 상기 스펀지형 수착매체를 오염수에 투입하여, 수중 또는 지중의 유기화합물 또는 유류 오염물질을을 수착하여 제거하는, 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 유기화합물은 페놀(phenol)계 화합물인, 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 스펀지형 수착매체는 수중 또는 지중의 유기 및 유류 오염물질, 일례로 페놀(phenol)계 화합물 등 비극성 유기화합물을 효과적으로 수착 제거할 수 있으며, 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나 여러 번 재사용이 가능하므로, 사용이 간편하고 경제성 측면에서도 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 스펀지형 수착매체 제조방법에 따르면 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물의 뭉침이나 재적층(restacking)이 효과적으로 방지되며, 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물 간 3차원 네트워크 구조를 형성하도록 하여, 수착 성능을 최적화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스펀지형 수착매체는 수처리 공정에 적용이 간편하고 회수가 용이하며, 슬러지와 같은 2차 오염 물질을 발생시키지 않는 장점이 있어 현재 수중 및 지중 유류 오염 시 후속 조치로 사용하고 있는 흡착포를 대체하거나 또는 이를 보완하는 보완재로 사용이 가능하다.
도 1은 화학적 박리법인 휴머스 방법(Hummer's method)을 통해 그래핀 산화물 및 환원 그래핀 산화물을 제조하는 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 2는 그래핀 산화물 및 환원 그래핀 산화물과 유·무기 이온 간의 흡착 메커니즘을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 그래핀 산화물과 스펀지가 결합되는 메커니즘을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 딥코팅(Dip-coating) 방식으로 스펀지 표면에 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물 입자를 코팅하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 열처리 온도 별 제조된 스펀지 표면을 광학 현미경(Optical microscope)을 이용하여 관찰한 것을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 환원 그래핀 산화물 코팅 전 및 후의 스펀지 및 스펀지 표면을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 스펀지형 수착매체(rGO-PU)의 소수성을 확인한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 폴리우레탄 재질(PU)의 스펀지에 환원 그래핀 산화물을 코팅한 횟수에 따른 코팅양을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 스펀지형 수착매체(rGO-PU)의 수중 페놀 흡착 제거 테스트 결과를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 명세서 및 청구범위 전반에 사용되는 용어인 "수착(sorbent)"은 흡수(absorb)와 흡착(adsorb)를 모두 포함하는 개념으로서, 본 발명에서 다공성 스펀지형 매체의 표면으로 유기화합물 및 유류 오염물질을 흡착하거나, 거대기공 내부로 유기화합물 및 유류 오염물질을 흡수하는 경우를 포괄하는 의미로 이해되어야 한다.
상술한 바와 같이, 주유소나 공장 또는 군부대의 유류 저장시설로부터 유출되는 유류로 인하여 지중 토양층 및 지하수가 오염되는 경우 분말 소재의 GO 내지 rGO를 사용하여 왔으나, 이들 분말 형태의 소재는 연속식 처리 공정 또는 투과성 반응 벽체(PRB, Permeable Reactive Barrier)의 반응 물질로의 사용 시 수용액 상에서 분리/회수 어려움 때문에 실용화에 제한적이고, 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물을 건조하는 과정에서 그래핀 산화물 층간 재적층(restacking)이 발생하여 물질 고유의 특성을 잃어버리기 때문에 재적층을 방지하고, 흡착 및 흡수에 효과적인 3차원 네트워크 구조를 가지게 하기 위한 적절한 담체가 요구되었다. 관련하여, 종래 기술인 자기조립(Self-assembling) 방법 등에 따라 그래핀 산화물(GO) 또는 환원 그래핀 산화물(rGO)을 다공성의 스펀지형 담체에 코팅하는 경우 제조 과정이 복잡하고, 대량생산이 어려우며, 물리적 강도가 떨어져 재사용이 어려운 등의 문제점이 발생하였다.
본 발명자들은 종래 기술 대비 보다 간단한 방식인 딥코팅(Dip-coating) 방식으로 그래핀 산화물 입자 또는 환원 그래핀 산화물 입자를 다공성 재질의 스펀지에 코팅하되, 그래핀 산화물 코팅 또는 환원 그래핀 산화물 코팅 각각의 경우에 따른 최적의 공정 조건을 확립함으로써, 코팅 효율 및 코팅 안정성을 확보하고, 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물(입자) 간 3차원 네트워크 구조를 효과적으로 형성시킴으로써, 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질, 예를 들어 페놀(phenol)계 화합물 등 비극성 유기화합물을 효과적으로 수착 제거하며, 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나 여러 번 재사용이 가능하므로, 사용이 간편하고 경제성 측면에서도 우수하다는 점을 실험을 통하여 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
스펀지형 수착매체 및 그 제조방법
구체적으로 본 발명의 일구현예에 따른 스펀지형 수착매체 제조방법은, a) 스펀지를 초음파 세척 및 건조하는 단계; b) 스펀지를 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 및 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 그래핀 용액에 침지시키고, 물리적으로 스퀴징(squeezing) 하는 단계; c) 상기 b 단계에서 얻어진 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 1차 열처리하는 단계; d) 상기 c 단계에서 얻어진 스펀지를 초음파 세척하여 스펀지 표면에 과코팅된 입자를 제거하는 단계; 및 e) 상기 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 2차 열처리하는 단계; 를 포함할 수 있다.
먼저, 스펀지를 초음파 세척 및 건조한다(단계 a).
본 발명에서 스펀지는 담체로서 사용되며, 다공성을 가진 것일 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 스펀지는 폴리우레탄(Polyurethane)계, 멜라민(Melamine)계 또는 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)계 스펀지일 수 있으며, 상기 재질의 스펀지의 경우 거대 기공으로 인하여 투수성이 우수하여 연속반응장치에서 사용 시 여과 저항이 작고, 표면 상에 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물 입자를 안정적으로 담지할 수 있다.
일례로, 상기 단계는 폴리우레탄계 스펀지를 1 ㎝ X 1 ㎝ X 1 ㎝ 크기의 큐브(cube) 형태로 재단한 다음, 스펀지 제조 과정에서 스펀지 내부에 잔류한 불순물을 효과적으로 제거하기 위한 과정으로서 아세톤 용매 등으로 세척하는 과정을 거쳐 진행되는 것일 수 있다. 한편, 상기 단계는 불순물을 제거하는 세척이 완료된 후, 스펀지를 증류수로 헹구고 드라이오븐에서 60 ℃ 온도로 완전히 건조하는 과정을 포함할 수 있다.
다음으로, 스펀지를 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 및 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 그래핀 용액에 침지시키고, 물리적으로 스퀴징(squeezing) 한다(단계 b).
상기 단계는 스펀지 표면 상에 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물 입자를 충분히 코팅하기 위한 과정으로서, 종래 기술 대비 보다 간편한 딥코팅(Dip-coating) 방식이 사용되는 것일 수 있다.
종래 기술에 따라 분말 형태의 GO 내지 rGO를 수처리 과정에 사용하는 경우, 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물이 수중 분산 이후 건조되는 과정에서 재적층(restacking) 되어 고유 특성을 잃어버릴 수 있으므로, 2차원의 그래핀 산화물 시트를 고형의 3차원 그래핀 산화물 네트워크 스펀지로 제조할 필요성이 있다. 이러한 그래핀 산화물 스펀지는 무게 대비 많은 접근 가능한 공극(accessible pore volume)으로 인해 뛰어난 흡착제로 활용이 가능하다.
구체적으로, 본 발명에서 스펀지 표면 상에 코팅되는 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물은 휴머스 방법(Hummer's method) 등으로 알려진 화학적 박리법(chemical exfoliation)에 의해 제조된 것일 수 있다. 상기 방법은, 흑연(Graphite)을 강산과 산화제로 반응시켜 산화 흑연(Graphite Oxide)로 제조한 후, 박리를 유도하여 그래핀이 산화된 형태인 그래핀 산화물(Graphene Oxide, GO)로 제조하는 것일 수 있으며, 이를 환원시키면 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide, rGO)로 제조된다(도 1 참조).
한편, 본 발명에서 그래핀 용액이라 함은 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 및 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있으며, 일례로 그래핀 산화물 용액 또는 환원 그래핀 산화물 용액일 수 있다.
상기 단계에서 스펀지 표면 상에 코팅되는 그래핀 산화물 내지 환원 그래핀 산화물은 넓은 비표면적과 큰 전기전도성으로 인한 정전기적 인력으로 수중 또는 지중 유기화합물과 π-π interaction을 형성하므로, 수중 또는 지중 유기화합물을 효과적으로 제거할 수 있게 된다(도 2 참조).
한편, 상기 단계에서 사용되는 그래핀 용액은 스펀지를 침지시키기 전에 그래핀 용액을 암모니아(ammonia) 용액으로 pH 9 내지 10 범위가 되도록 적정한 것일 수 있다. 한편, 그래핀 용액이 상기 pH 범위가 되도록 함으로써, 용액 내 그래핀 산화물 또는 환원 그래핀 산화물 입자 간 뭉침 현상에 의한 코팅 안정성 저하를 효과적으로 방지하게 된다.
일례로, 상기 단계는 5mg/mL의 GO 수용액에 스펀지를 침지시킨 후, 물리적인 방법을 사용하여 압축 및 수축을 1회 이상, 예를 들어 3회 이상 반복 수행하는 것일 수 있고, 이러한 스퀴징(squeezing) 과정을 통해 스펀지 내부에까지 GO 또는 rGO 용액이 고르게 침투할 수 있도록 할 수 있다(도 3 참조).
한편, 본 발명의 일실시예에서, 상기 그래핀 용액이 그래핀 산화물(Graphene Oixde) 용액인 경우, 후술할 c 단계 및 e 단계의 열처리 과정이 50 내지 70℃ 온도 범위 내에서 수행될 수 있고, 본 발명의 또 다른 일실시예에서, 상기 그래핀 용액이 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 용액인 경우, 후술할 c 단계 및 e 단계의 열처리 과정이 90 내지 110℃ 온도 범위 내에서 수행될 수 있다.
상기와 같이, 그래핀 용액 내 포함된 주된 성분이 달라지는 경우 최적의 열처리 온도가 달라지게 되며, 이는 환원 그래핀 산화물이 주된 성분으로 포함된 환원 그래핀 산화물 용액의 경우 점도가 높아진 현탁액 형태로 변형되기 때문이다. 한편, 상기와 같이 그래핀 용액의 주된 성분에 따라 열처리 과정의 온도를 달리하는 경우, 각각의 경우에서 스펀지 표면에 그래핀 산화물 입자 또는 환원 그래핀 산화물 입자가 고르게 코팅되는 것을 확인할 수 있다(도 5 및 도 6 참조).
한편, 상기 b 단계에서 사용되는 환원 그래핀 산화물 용액은 그래핀 산화물 용액을 90 내지 110 ℃ 온도 범위 내에서 열처리하여 얻은 것일 수 있고, 구체적으로 히팅 맨틀(heating mantle) 등에서 열처리가 수행되는 것일 수 있다.
다음으로, 상기 b 단계에서 얻어진 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 1차 열처리할 수 있으며(단계 c), 상기 c 단계에서 얻어진 스펀지를 초음파 세척하여 스펀지 표면에 과코팅된 입자를 제거하고(단계 d), 상기 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 2차 열처리함으로써(단계 e), 최종적으로 담체인 스펀지 표면 및 내부에 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자 중 선택되는 1종 이상의 입자가 코팅된 스펀지형 수착매체를 얻을 수 있다(도 4 참조).
한편, 상기 단계에서 1차 및 2차 열처리 과정은 코팅 안정성 확보를 위해 수행되는 것일 수 있고, 상술한 바와 같이, 스펀지 표면 및 내부에 코팅된 입자가 그래핀 산화물 입자인 경우, 상기 열처리 과정이 50 내지 70 ℃ 온도 범위, 상세하게는 60 ℃ 온도에서 수행될 수 있으며, 코팅된 입자가 환원 그래핀 산화물 입자인 경우, 상기 열처리 과정이 90 내지 110 ℃ 온도 범위, 상세하게는 100 ℃ 온도에서 수행될 수 있다. 한편, 상기와 같이, 입자 종류에 따라 표면개질 및 물성 변화를 기대하기 위한 위한 열처리 온도를 달리함으로써, 스펀지 표면 및 내부에 입자 코팅을 원활히 수행할 수 있게 된다.
한편, 상술한 단계를 통해 제조되는 스펀지형 수착매체는 스펀지 표면 및 내부에 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자 중 선택되는 1종 이상의 입자가 코팅됨으로써, 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 효과적으로 수착하여 제거할 수 있게 된다. 구체적으로, 상기 스펀지형 수착매체는 표면 흡착, 모세관 힘(capillary force) 및 흡입(suction) 중 선택되는 1종 이상의 메커니즘을 통해 유기 및 유류 오염물질을 스펀지 기공 표면 및 내부에 수착함으로써, 이를 효과적으로 제거할 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 스펀지는 폴리우레탄(Polyurethane)계, 멜라민(Melamine)계 또는 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)계 스펀지, 일례로 폴리우레탄계 스펀지일 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른, 스펀지형 수착매체는 수착매체 표면의 물에 대한 접촉각도가 110°이상을 가져 소수성 특성을 가지는 것일 수 있고, 일례로 환원 그래핀 산화물 입자가 코팅된 스펀지 표면의 경우 약 131°의 접촉각을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른, 스펀지형 수착매체는 수착매체 전체 중량을 기준으로, 스펀지 표면 및 내부에 코팅된 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자가 1 내지 10 중량%로 포함되는 것일 수 있다. 한편, 상기 코팅량은 상술한, b 내지 e 단계를 반복 수행함으로써 증가할 수 있으며, 상기 중량% 범위 내에서 최적의 흡착량을 가지게 되며, 상기 중량% 미만의 경우 충분한 흡착 효과를 기대하기 어렵고, 상기 중량%를 초과하는 경우 흡착 효과 증가가 거의 없어 경제성이 떨어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 4 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 18 mg/g 이상일 수 있고, 또 다른 실시예에 따르면 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 7 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 17 mg/g 이상일 수 있으며, 또 다른 실시예에 따르면 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 10 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 14 mg/g 이상일 수 있다.
수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법
한편, 본 발명의 일실시예에 따라 상술한 바와 같은 스펀지형 수착매체를 사용한 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법은 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 처리하기 위한 방법으로서, 상술한 스펀지형 수착매체를 오염수에 투입하여, 수중 또는 지중의 유기화합물 또는 유류 오염물질을 수착하여 제거하는 형태로 이루어질 수 있으며, 상기 유기화합물은 비극성 유기화합물일 수 있고, 일례로 페놀(phenol)계 화합물일 수 있다.
실시예
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1
먼저 휴머스 방법(Hummer's method)으로 준비한 그래핀 산화물을 포함하는 액상 그래핀 산화물(5 mg/mL) 저장용액을 만든 후, 입자 간 뭉침 현상에 의한 코팅 안정성 저하를 방지하기 위해 암모니아 용액을 이용하여 적정함으로써 저장용액의 pH가 10이 되도록 하였다.
폴리우레탄 스펀지는 1 ㎝ X 1 ㎝ X 1 ㎝ 크기의 큐브(cube) 형태로 재단하고, 스펀지 제조 과정에서 잔류한 불순물을 효과적으로 제거하기 위하여 아세톤 용매로 초음파 세척하였으며, 증류수로 헹구고 드라이오븐에서 60 ℃ 온도로 완전히 건조하여 준비하였다.
다음으로, 폴리우레탄 스펀지를 상기 준비된 저장용액 내에 침지시킨 후, 스펀지 내부까지 용액이 유입될 수 있도록 물리적인 압축 및 수축 과정을 3회 반복수행하였으며, 스펀지를 꺼내어 다시 물리적으로 압축 및 수축을 3회 반복하여 GO 용액을 스펀지 외부로 압출하였다.
다음으로, 스펀지를 60℃ 온도에서 4시간 동안 열처리하여 (1차 열처리)함으로써 코팅 안정성을 확보하였으며, 건조 과정 후 초음파 세척기(sonication bath)에서 초음파 세척함으로써, 스펀지 표면에 과도하게 코팅된 그래핀 산화물 입자를 제거하였다. 이후 스펀지를 다시 60℃ 온도에서 4시간 동안 열처리하여 (2차 열처리)함으로써, 스펀지형 수착매체를 얻었다(PU-GO 제조).
실시예 2
실시예 1과 동일한 방법으로 스펀지형 수착매체를 얻되, 그래핀 산화물 용액 대신 그래핀 산화물 용액을 히팅 맨틀(Heating mantle)에서 100 ℃ 조건으로 6시간 열처리하여 얻은 환원 그래핀 산화물 용액을 사용한 것, 1차 및 2차 열처리 과정을 각각 100℃ 온도 조건 하에서 열처리하여 수행한 것만 달리하였다(PU-rGO 제조).
비교예 1
실시예 1과 달리, 아무런 처리하지 않은 폴리우레탄 스펀지를 준비하였다.
[실험 1: 코팅 특성 측정]
실시예 2에 따라 제조된 스펀지형 수착매체를 광학 현미경(optical microscope)으로 관찰한 결과는 도 5와 같다. 도 5를 참고하면, 100 ℃ 조건으로 열처리 과정을 수행하여 얻은 PU-rGO의 경우 표면에 rGO 입자들이 고르게 코팅되며, 낮은 온도에서 열처리된 경우 대비 코팅된 입자의 양도 현저히 증가한 것을 확인할 수 있었다.
한편, 도 6에서와 같이 주사전자현미경(scanning electron microscope)을 통하여 확인한 결과, UV-Vis를 통하여 열처리하여 제조된 rGO 용액의 경우 40 내지 80 ℃ 범위에서는 230 ㎚ 부근에서 피크가 관측되어 GO 형태가 유지되나, 100 ℃ 범위에서는 245 ㎚ 부근의 파장에서 피크가 관측되어 GO가 rGO 형태로 전환된 것을 확인할 수 있었다.
[실험 2: 접촉각 측정]
도 7은 실시예 2에 따라 제조된 스펀지형 수착매체 표면을 접촉각 분석하여 스펀지 표면의 소수성을 평가한 결과를 나타낸 것으로서, 액체를 물로 선정하여 접촉 각을 측정한 결과, 131° 접촉각을 나타낸 것을 확인하였으며, 이를 통해 본 발명에 따라 제조된 스펀지형 수착매체는 소수성 표면을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
[실험 3: 수중 페놀 흡착 성능 측정 실험]
수중 유기화합물인 페놀의 흡착 성능 측정을 위하여 상기 실시예 2 및 비교예 1에 따른 폴리우레탄 스펀지를 준비하였다. 참고로, 실시예 2에 따라 준비된 PU-rGO는 상술한 과정을 3회 반복하여, 스펀지형 수착매체 전체 중량을 기준으로 rGO 입자가 6.21중량% 코팅된 것을 사용하였다(도 8 참조).
상기 실험은 산성(pH 4), 중성(pH 7) 및 염기성(pH 10) 조건 하에서 각각 24시간 동안 수행되었으며, 이때 페놀은 수중에 10mg/L로 포함되도록 하였다. 한편, 흡착 성능을 측정하기 위한 지표로서 흡착량(qe) 값은 아래의 계산식 1에 의해 도출하였다.
Figure pat00001
(계산식 1)
C0 : 페놀 용액의 초기 농도 (mg/L)
Ce : 흡착 반응 후 페놀 용액의 평형 농도 (mg/L)
M : 반응에 주입된 스펀지의 질량 (mg)
V : 페놀 용액의 부피 (L)
상기 실험 결과는 도 9와 같으며, 이를 참조하면, 비교예 1에 따른 PU 스펀지의 흡착량(qe) 값은 pH 별로 각각 11.3 mg/g(pH 4 조건), 11.8 mg/g(pH 7 조건), 8.9 mg/g(pH 10 조건)의 값을 나타내었고, 실시예 2에 따른 PU-rGO 스펀지의 흡착량(qe) 값은 pH 별로 각각 18.2 mg/g(pH 4 조건), 17.4 mg/g(pH 7 조건), 14.5 mg/g(pH 10 조건)의 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 이를 통해, 실시예 2에 따라 제조된 스펀지형 수착매체의 경우, 비교예 1 대비 각각 pH 4 조건에서 약 61.1%, pH 7 조건에서 약 47.5%, pH 10 조건에서 약 62.9% 흡착 성능이 향상되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 PU-rGO 스펀지의 경우 물리적, 화학적으로 안정하여 여러 번 재사용이 가능함을 확인하였다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 구현예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 구현예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (15)

  1. a) 스펀지를 초음파 세척 및 건조하는 단계;
    b) 스펀지를 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 및 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 중 선택되는 1종 이상을 포함하는 그래핀 용액에 침지시키고, 물리적으로 스퀴징(squeezing) 하는 단계;
    c) 상기 b 단계에서 얻어진 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 1차 열처리하는 단계;
    d) 상기 c 단계에서 얻어진 스펀지를 초음파 세척하여 스펀지 표면에 과코팅된 입자를 제거하는 단계; 및
    e) 상기 스펀지를 3 내지 5 시간 동안 2차 열처리하는 단계; 를 포함하는, 스펀지형 수착매체 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 b 단계의 그래핀 용액은 암모니아 용액으로 pH 9 내지 10 범위가 되도록 적정한 것인, 스펀지형 수착매체 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 b 단계의 그래핀 용액은 그래핀 산화물(Graphene Oxide) 용액이며,
    상기 c 단계 및 e 단계의 열처리는 50 내지 70 ℃ 온도 범위 내에서 수행되는, 스펀지형 수착매체 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 b 단계의 그래핀 용액은 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 용액이며,
    상기 환원 그래핀 산화물 용액은 그래핀 산화물 용액을 90 내지 110 ℃ 온도 범위 내에서 열처리하여 얻은 것인, 스펀지형 수착매체 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 b 단계의 그래핀 용액은 환원 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxide) 용액이며,
    상기 c 단계 및 e 단계의 열처리는 90 내지 110 ℃ 온도 범위 내에서 수행되는, 스펀지형 수착매체 제조방법.
  6. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 스펀지형 수착매체로서,
    상기 수착매체는 스펀지 표면에 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자 중 선택되는 1종 이상의 입자가 코팅된 것인, 스펀지형 수착매체.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지는 폴리우레탄(Polyurethane)계, 멜라민(Melamine)계 또는 폴리비닐알코올(Polyvinyl Alcohol)계 스펀지인, 스펀지형 수착매체.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체 표면의 물에 대한 접촉각도는 110°이상인, 스펀지형 수착매체.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체 전체 중량을 기준으로, 스펀지 표면에 코팅된 그래핀 산화물 입자 및 환원 그래핀 산화물 입자는 1 내지 10 중량%로 포함되는, 스펀지형 수착매체.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체는 표면 흡착, 모세관 힘(capillary force) 및 흡입(suction) 중 선택되는 1종 이상의 메커니즘을 통해 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 스펀지의 기공 표면 및 내부에 수착하는, 스펀지형 수착매체.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 4 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 18 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 7 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 17 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 스펀지형 수착매체는 수중 페놀 흡착 제거 테스트 시 pH 10 조건 하에서 24시간 동안 흡착량(qe)이 14 mg/g 이상인, 스펀지형 수착매체.
  14. 수중 및 지중의 유기 및 유류 오염물질을 처리하기 위한 방법으로서, 제 6 항의 스펀지형 수착매체를 오염수에 투입하여,
    수중 또는 지중의 유기화합물 또는 유류 오염물질을 수착하여 제거하는, 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 유기화합물은 페놀(phenol)계 화합물인, 유기 및 유류 오염물질 수착 제거 방법.
KR1020200189592A 2020-12-31 2020-12-31 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법 KR102498178B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200189592A KR102498178B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200189592A KR102498178B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220096812A true KR20220096812A (ko) 2022-07-07
KR102498178B1 KR102498178B1 (ko) 2023-02-08

Family

ID=82398334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200189592A KR102498178B1 (ko) 2020-12-31 2020-12-31 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102498178B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115784195A (zh) * 2022-11-02 2023-03-14 湘潭大学 一种多孔海绵状碳材料及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101734228B1 (ko) * 2016-04-27 2017-05-11 성균관대학교산학협력단 그래핀 스펀지, 그의 제조방법, 및 상기 그래핀 스펀지를 포함하는 물-기름 분리용 필터
KR20170067525A (ko) * 2015-12-08 2017-06-16 삼성중공업 주식회사 다중기공구조의 스펀지 및 그의 제조방법
KR20180056099A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 울산과학기술원 다용도 고성능의 나노다공성 그래핀 폼의 제조방법
KR20180082884A (ko) * 2017-01-11 2018-07-19 성균관대학교산학협력단 야누스 그래핀 스펀지 및 이의 제조 방법
KR20190094010A (ko) * 2018-02-02 2019-08-12 가천대학교 산학협력단 탄성 스폰지 구조를 이용한 신축성 가스센서 및 그 제조 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170067525A (ko) * 2015-12-08 2017-06-16 삼성중공업 주식회사 다중기공구조의 스펀지 및 그의 제조방법
KR101734228B1 (ko) * 2016-04-27 2017-05-11 성균관대학교산학협력단 그래핀 스펀지, 그의 제조방법, 및 상기 그래핀 스펀지를 포함하는 물-기름 분리용 필터
KR20180056099A (ko) * 2016-11-18 2018-05-28 울산과학기술원 다용도 고성능의 나노다공성 그래핀 폼의 제조방법
KR20180082884A (ko) * 2017-01-11 2018-07-19 성균관대학교산학협력단 야누스 그래핀 스펀지 및 이의 제조 방법
KR20190094010A (ko) * 2018-02-02 2019-08-12 가천대학교 산학협력단 탄성 스폰지 구조를 이용한 신축성 가스센서 및 그 제조 방법

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chun-Chieh Fu et al., Enhanced adsorption and photodegradation of phenol in aqueous suspensions of titania/graphene oxide composite catalysts, 67, 2016.8.5.발행, 338 내지 345쪽 *
Iman Sengupta et al., Thermal reduction of graphene oxide: How temperature influences purity, Journal of Materials Research, 33, 2018.12.1 발행, 4113 내지 4122쪽 *
Jun Wang et al., Adsorption and coadsorption of organic pollutants and a heavy metal by graphene oxide and reduced graphene materials, Chemical Engineering Journal, 281, 2015.6.27 발행, 379 내지 388쪽 *
Min Peng et al., Superhydrophobic kaolinite modified graphene oxide-melamine sponge with excellent properties for oil-water separation, Applied Clay Science., 163, 2018.7.17.발행, 63 내지 71쪽* *
Shujun Yu et al., Macroscopic, Spectroscopic, and Theoretical Investigation for the Interaction of Phenol and Naphthol on Reduced Graphene Oxide, Environ. Sci. Technol. 51, 2017.2.28.발행 3278 내지 3286쪽* *
Tantan Liu et al., The preparation of superhydrophobic graphene/melamine composite sponge applied in treatment of oil pollution, J Porous Mater., 22, 2015.8.9.발행 1573 내지 1580쪽* *
Xiaobo Wang et al., Adsorption Characteristics of Phenolic Compounds on Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide, Appl. Sci. 8, 1950, 2018.10.17. 발행 1내지13쪽 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115784195A (zh) * 2022-11-02 2023-03-14 湘潭大学 一种多孔海绵状碳材料及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
KR102498178B1 (ko) 2023-02-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ge et al. Adsorption of naphthalene from aqueous solution on coal-based activated carbon modified by microwave induction: Microwave power effects
Zhang et al. Designing multifunctional 3D magnetic foam for effective insoluble oil separation and rapid selective dye removal for use in wastewater remediation
Balati et al. Adsorption of polycyclic aromatic hydrocarbons from wastewater by using silica-based organic–inorganic nanohybrid material
Javadian et al. Application of novel Polypyrrole/thiol-functionalized zeolite Beta/MCM-41 type mesoporous silica nanocomposite for adsorption of Hg2+ from aqueous solution and industrial wastewater: Kinetic, isotherm and thermodynamic studies
Cheng et al. Fabrication of graphene oxide/silicalite-1 composites with hierarchical porous structure and investigation on their adsorption performance for rhodamine B
Burgos et al. Adsorption of quinoline to kaolinite and montmorillonite
Bauza et al. MIL-100 (Fe)-derived carbon sponge as high-performance material for oil/water separation
Ge et al. A three-dimensional porous Co@ C/carbon foam hybrid monolith for exceptional oil–water separation
Al-Jariri et al. Adsorption of Zn (II), Pb (II), Cr (III) and Mn (II) from water by Jordanian bentonite
Zheng et al. Selective adsorption of phenanthrene dissolved in Tween 80 solution using activated carbon derived from walnut shells
JP6912244B2 (ja) フィルターカートリッジ及びフィルター
Lei et al. Monolithic magnetic carbonaceous beads for efficient Cr (VI) removal from water
US20170173562A1 (en) Functionalized porous carbon, methods for making same, and methods for using same to remove contaminants from a fluid
Chen et al. Sustainable recovery of gaseous mercury by adsorption and electrothermal desorption using activated carbon fiber cloth
KR102498178B1 (ko) 유기 및 유류 오염물질 수착 제거를 위한 환원 그래핀 산화물이 코팅된 스펀지형 수착매체 및 그 제조방법
Ferrero et al. Reduced graphene oxide-coated microfibers for oil–water separation
Yao et al. In search of brominated activated carbon fibers for elemental mercury removal from power plant effluents
Su et al. Template-assisted preparation of conjugated microporous polymers membranes for selective separation
Zhang et al. Continuous separation of oil from water surface by a novel tubular unit based on graphene coated polyurethane sponge
Zhang et al. Hybridization of Al2O3 microspheres and acrylic ester resins as a synergistic absorbent for selective oil and organic solvent absorption
González-Santamaría et al. Adsorption of phenanthrene by stevensite and sepiolite
Venkatesan et al. Fabrication of non-fluorinated superhydrophobic and flame retardant porous material for efficient oil/water separation
Wang et al. New easily recycled carrier based polyurethane foam by loading Al-MOF and biochar for selective removal of fluoride ion from aqueous solutions
Aprianti et al. Acid mine drainage treatment using activated carbon ceramic adsorbent in adsorption column
Mao et al. Hydrothermal fabrication of Fe3O4@ carbonaceous microspheres for efficient removal of oil and metal ions from the aqueous phase

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant