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목적 : Tetracycline (TC) 항생제는 인체에 위장 및 간장장애와 드물게는 광선과민증과 골조직으로의 침착을 일으킬 수 있는 위험이 있어 수중에 잔류하는 TC를 완전 제거할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.
방법 : 본 연구에서는 수계 난분해성 미량오염 물질인 TC를 효율적으로 분해할 수 있는 새로운 형태의 광-초음파 촉매분해 시스템을 제안하였다.
결과 및 토의 : 광-초음파 촉매제로서 xCeO₂-(1-x)ZrO₂ (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1) 이진 나노복합체를 열수 방법으로 합성하고, 이를 X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscope, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area 분석기법을 통해 물리화학적, 광촉매적 특성을 분석하였다. 흥미롭게도, 0.75 CeO₂-0.25 ZrO₂ (CZ0.75) 나노복합체가 빛이 없는 조건에서 TC의 흡착 제거 능은 낮았으나, 소재 및 고도처리시스템의 시너지 효과로 인해 광-초음파 조사 하에 잔류 TC를 60분간 89.2% 촉매분해할 수 있었다.
결론 : CZ0.75를 대상으로 용액의 초기 pH, 촉매제의 주입량, 반응시간, TC의 농도, 초음파의 세기와 같은 공정인자에 따른 영향성을 연구하고, 스캐빈져 실험 및 electron spin resonance specroscopy 분석을 통해 TC 분해의 메커니즘을 분석하였다. 또한, LC-MS 분석을 통해 CZ0.75 촉매를 이용한 TC 분해 과정에서 얻어지는 중간체와 TC 분해경로를 규명하였다.
방법 : 본 연구에서는 수계 난분해성 미량오염 물질인 TC를 효율적으로 분해할 수 있는 새로운 형태의 광-초음파 촉매분해 시스템을 제안하였다.
결과 및 토의 : 광-초음파 촉매제로서 xCeO₂-(1-x)ZrO₂ (x = 0, 0.25, 0.50, 0.75, and 1) 이진 나노복합체를 열수 방법으로 합성하고, 이를 X-ray diffraction, Fourier-transform infrared spectroscopy, field emission scanning electron microscope, UV-Vis diffuse reflectance spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, Brunauer-Emmett-Teller surface area 분석기법을 통해 물리화학적, 광촉매적 특성을 분석하였다. 흥미롭게도, 0.75 CeO₂-0.25 ZrO₂ (CZ0.75) 나노복합체가 빛이 없는 조건에서 TC의 흡착 제거 능은 낮았으나, 소재 및 고도처리시스템의 시너지 효과로 인해 광-초음파 조사 하에 잔류 TC를 60분간 89.2% 촉매분해할 수 있었다.
결론 : CZ0.75를 대상으로 용액의 초기 pH, 촉매제의 주입량, 반응시간, TC의 농도, 초음파의 세기와 같은 공정인자에 따른 영향성을 연구하고, 스캐빈져 실험 및 electron spin resonance specroscopy 분석을 통해 TC 분해의 메커니즘을 분석하였다. 또한, LC-MS 분석을 통해 CZ0.75 촉매를 이용한 TC 분해 과정에서 얻어지는 중간체와 TC 분해경로를 규명하였다.
목차
1. 서론
2. 실험재료 및 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References
참고문헌 (47)
참고문헌 신청
A. A. Basheer, Chemical chiral pollution: impact on the society and science and need of the regulations in the 21st century, Chirality, 30(4), 402-406(2018).
Z. A. Alothman, A. Y. Badjah, O. M. Alharbi, I. Ali, Cobalt doping of titanium oxide nanoparticles for atenolol photodegradation in water, Environ. Sci. Pollut. R., 28(6), 7423-7430(2021).
R. El Asmar, A. Baalbaki, Z. Abou Khalil, S. Naim, A. Bejjani, A. Ghauch, Iron-based metal organic framework MIL-88-A for the degradation of naproxen in water through persulfate activation, Chem. Eng. J., 405, 126701-126718(2021).
J. Hou, J. Lin, H. Fu, Y. Wan, X. Qu, Z. Xu, S. Zheng, Vitamin B12 derived CoCNx composite confined in SBA-15 as highly effective catalyst to activate peroxymonosulfate for naproxen degradation, Chem. Eng. J., 389, 124344-124356(2020).
N. Ahmadpour, M. H. Sayadi, S. Sobhani, M. Hajiani, A potential natural solar light active photocatalyst using magnetic ZnFe2O4 @TiO2/Cu nanocomposite as a high performance and recyclable platform for degradation of naproxen from aqueous solution, J. Clean. Prod., 268, 122023-122037(2020).
Z. A. Alothman, A. Y. Badjah, O. M. Alharbi, I. Ali, Cobalt doping of titanium oxide nanoparticles for atenolol photodegradation in water, Environ. Sci. Pollut. R., 28(6), 7423-7430(2021).
R. El Asmar, A. Baalbaki, Z. Abou Khalil, S. Naim, A. Bejjani, A. Ghauch, Iron-based metal organic framework MIL-88-A for the degradation of naproxen in water through persulfate activation, Chem. Eng. J., 405, 126701-126718(2021).
J. Hou, J. Lin, H. Fu, Y. Wan, X. Qu, Z. Xu, S. Zheng, Vitamin B12 derived CoCNx composite confined in SBA-15 as highly effective catalyst to activate peroxymonosulfate for naproxen degradation, Chem. Eng. J., 389, 124344-124356(2020).
N. Ahmadpour, M. H. Sayadi, S. Sobhani, M. Hajiani, A potential natural solar light active photocatalyst using magnetic ZnFe2O4 @TiO2/Cu nanocomposite as a high performance and recyclable platform for degradation of naproxen from aqueous solution, J. Clean. Prod., 268, 122023-122037(2020).
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