초음파 주파수 및 반응조건 변화에 따른 나프탈렌 분해효율과 OH 라디칼의 발생량 비교

박종성; 박소영; 오재일; 정상조; 이민주; 허남국

추천

검색

질문

자료유형: 학술저널

저자정보: 박종성 박소영 오재일 정상조 이민주 허남국

저널정보: 대한환경공학회 대한환경공학회지 대한환경공학회지 제31권 제2호

발행연도: 2009.2

수록면: 79 - 89 (11page)

이용수

📌

연구주제

📖

연구배경

🔬

연구방법

🏆

연구결과

초록· 키워드

오류제보하기

나프탈렌은 휘발성이 있는 소수성 물질로 발암유발 가능성이 있고, 수생태계에 심각한 영향을 미친다. 본 연구는 초음파의 주파수 및 반응조건별 나프탈렌 분해효율과 OH 라디칼 변화량을 조사하였다. C-18 역상칼럼을 이용한 LC/FLD (1200 series, Agilent)로 나프탈렌을 분석한 결과 MDL (Method detection limit)은 0.01 ppm이었다. 초음파 조사 동안 휘발된 나프탈렌은 거의 검출되지 않았고(0.05 ppm 이하), 반응조 덮개 개폐별 나프탈렌 분해효율은 거의 차이를 보이지 않았다(1% 이내). 초음파 반응온도가 증가할수록 나프탈렌 제거효율은 감소하는 경향(15℃: 95%→40℃: 85%)을 보였고, pH가 낮을수록 나프탈렌 분해효율이 증가(pH 12: 84%→pH 3: 95.6%)하였다. 나프탈렌 초기농도의 감소에 따라 반응속도는 증가하는 경향을 보여주었다(2.5 ppm: 27.3×10(-3) min(-1), 5 ppm: 22.7×10(-3) min(-1), 10 ppm: 19.0×10(-3) min(-1)). 동일한 초음파 조건(2.5 ppm 나프탈렌, 0.075 W/mL, 20℃, pH 6.8)에서 28 kHz의 분해효율이 132 kHz보다 약 1.46배 높았고(132 kHz: 56%, 28 kHz: 82.7%), 유사 일차반응 속도상수(k1)도 약 2.3배 높게 나타났다(132 kHz: 2.4×10(-3) min(-1), 28 kHz: 5.0×10(-3) min(-1)). 초음파 조사 10분 후 H₂O₂ 농도는 132 kHz가 28 kHz보다 약 7.2배 높았지만(132 kHz: 0.36 ppm, 28 kHz: 0.05 ppm), 조사 90분 후에는 28 kHz가 132 kHz보다 1.1배 높았다(28 kHz: 0.45 ppm, 132 kHz: 0.4 ppm). 2.5 ppm 나프탈렌 용액에 132 kHz와 28 kHz 초음파 조사시 발생된 H₂O₂ 농도는 초순수에 초음파 조사한 결과보다 각각 0.1 ppm과 0.05 ppm씩 낮게 나타났다. 혼형(24 kHz)과 배스형(28 kHz) 초음파의 나프탈렌 분해효율은 각각 87%와 82.7%였고, k1은 22.8×10(-3) min(-1)와 18.7×10(-3) min(-1)로 산출되었다. 다주파 복합형 초음파 시스템(28 kHz 배스형+24 kHz 혼형 초음파)의 나프탈렌 분해효율은 단일주파수 24 kHz(혼형)와 비슷한 제거효율을 보였으나(88%), H₂O₂의 농도는 약 3.5배 높게 조사되었다(28 kHz+24 kHz: 2.37 ppm, 24 kHz: 0.7 ppm). 이와 같은 다주파 복합형 초음파 시스템은 OH 라디칼에 의해 산화가 잘 일어나는 물질의 분해에 매우 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

Naphthalene is a volatile, hydrophobic, and possibly carcinogenic compound that is known to have a severe detrimental effect to aquatic ecosystem. Our research examined the effects of various operating conditions (temperature, pH, initial concentration, and frequency and type of ultrasound) on the sonochemical degradation of naphthalene and OH radical production. The MDL (Method detection limit) determined by LC/FLD (1200 series, Agilient) using C-18 reversed column is measured up to 0.01 ppm. Naphthalene vapor produced from ultrasound irradiation was detected under 0.05 ppm. Comparison of naphthalene sonodegradion efficiency tested under open and closed reactor cover fell within less than 1% of difference. Increasing the reaction temperature from 15℃ to 40℃ resulted in reduction of naphthalene degradation efficiency (15℃: 95%→40℃: 85%), and altering pH from 12 to 3 increased the effect (pH 12: 84%→pH 3: 95.6%). Pseudo first-order constants (k1) of sonodegradation of naphthalene decreased as initial concentration of naphthalene increased (2.5 ppm: 27.3×10(-3) min(-3)→10 ppm : 19.0×10(-3) min(-3)). Degradation efficiency of 2.5 ppm of naphthalene subjected to 28 kHz of ultrasonic irradiation was found to be 1.46 times as much as when exposed under 132 kHz (132 kHz: 56%, 28 kHz: 82.7%). Additionally, its k1 constant was increased by 2.3 times (132 kHz: 2.4×10(-3) min(-1), 28 kHz: 5.0×10(-3) min(-1)). H₂O₂ concentration measured 10 minutes after the exposure to 132 kHz of ultrasound, when compared with the measurement under frequency of 28 kHz, was 7.2 times as much. The concentration measured after 90 minutes, however, showed the difference of only 10%. (concentration of H₂O₂ under 28 kHz being 1.1 times greater than that under 132 kHz.) The H₂O₂ concentration resulting from 2.5 ppm naphthalene after 90 minutes of sonication at 24 kHz and 132 kHz were lower by 0.05 and 0.1 ppm, respectively, than the concentration measured from the irradiated M.Q. water (no naphthalene added.) Degradation efficiency of horn type (24 kHz) and bath type (28 kHz) ultrasound was found to be 87% and 82.7%, respectively, and k1 was calculated into 22.8×10(-3) min(-1) and 18.7×10(-3) min(-1), respectively. Using the multi- frequency and mixed type of ultrasound system (28 kHz bath type+24 kHz horn type) simultaneously resulted in combined efficiency of 88.1%, while H₂O₂ concentration increased 3.5 times (28 kHz+24 kHz: 2.37 ppm, 24 kHz: 0.7 ppm.) Therefore, the multi-frequency and mixed type of ultrasound system procedure might be most effectively used for removing the substances that are easily oxidized by the OH radical.

#나프탈렌 #온도 #주파수 #초음파 #Frequency #Naphthalene #OH 라디칼 #OH Radical #pH #Temperature #Ultrasound

참고문헌 (23)

참고문헌 신청

1. [단행본] - ATSDR / 2005 / Toxicological profile for Naphthalene, 1-Methylnaphthalene, and 2-Methylnaphthalene / U.S. Department of Health And Human Services Public Health Service

2. [단행본] - EC-JRC / 2003 / European Chemicals Bureau. European Union Risk Assessment Report, naphthalene / European Union Risk Assessment Report, naphthalene,” European Commission Joint Research Centre, EUR 20763 EN, 1st priority List, vol. 33

3. [인터넷자원] - Wikipedia / / Wikipedia

4. [인터넷자원] - National Tap Water Quality Database / / National Tap Water Quality Database

5. [학술지(정기간행물)] - Lair, A / 2008 / Naphthalene degradation in water by heterogeneous photocatalysis: An investigation of the influence of inorganic anions / J. Photochem. Photobiol. A: Chem 198 : 193 ~ 203

함께 읽어보면 좋을 논문

논문 유사도에 따라 DBpia 가 추천하는 논문입니다. 함께 보면 좋을 연관 논문을 확인해보세요!

이 논문의 저자 정보

박종성

소속기관 국립환경과학원

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학

논문수 11 이용수 369

박소영

소속기관 경북대학교

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학

논문수 10 이용수 565

Jeill OH

소속기관 중앙대학교

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학 공학 > 전기전자공학 > 정보통신공학

논문수 74 이용수 2,023

정상조

소속기관 대한환경공학회

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 환경공학

논문수 1 이용수 53

이민주

소속기관 연세대학교

주요연구분야 사회과학 > 지리학 > 국제·지역개발학 TOP 5% 공학 > 건축공학 > 환경공학

논문수 34 이용수 4,628

허남국

소속기관

주요연구분야 공학 > 건축공학 > 토목공학 공학 > 건축공학 > 환경공학

논문수 31 이용수 1,022

최근 본 자료

전체보기

UCI(KEPA) : I410-ECN-0101-2017-539-001510524

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

초록· 키워드

AI 요약

연구주제

연구배경

연구방법

연구결과

주요내용

목차

참고문헌 (23)

함께 읽어보면 좋을 논문

이 논문의 저자 정보

최근 본 자료

댓글(0)