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[Master] [Master] 서보라 (2003.2) 합성수지 차수막을 통한 휘발성 유기화하물의 물질전달에 관한 연구
박현우 조회수:426
2016-06-29 16:08:50

실험에서의 해석해 개발과 이를 이용한 물질전달 매개변수 측정의 타당성을 검증하기 위해 수행되었다. 합성수지 차수막을 통한 휘발성 유기화합물의 물질전달에 대한 수학적 모형을 해석하기 위한 해석해는 휘발성 유기화합물의 파과가 일어나기 전까지 유효하므로, 파과전까지의 짧은 기간의 실험결과를 이용하여 물질전달 매개변수를 측정할 수 있었다. 분배계수(K)는 짧은 기간의 회분식 실험으로 측정하여 해석해를 이용해 확산계수(D)를 결정하였다. 칸막이 실험이 평형에 도달할 때까지의 실험결과를 이용해 측정한 분배계수, 확산계수와 비교한 결과 회분식 수착 실험의 분배계수는 칸막이 실험의 분배계수의 20~50%로 측정되었으며, 이로 인해 회북식 수착 실험의 분배계수를 이용한 확산계수는 1 order 크게 측정되었다. 분배 계수를 칸막이 실험에서 구한 값과 같은 값을 사용하여 파과전의 짧은 시간의 칸막이 실험 결과로 측정한 확산계수는 평형에 도달할 때까지 측정한 확산계수와 거의 일치함을 알 수 있었다. 또한 반응성 차수막을 통한 염소계 유기화합물의 거동을 측정하여 반응성 차수막의 성능을 검증하여 보았다. Fe0에 의한 염소계 유기화합물의 제거 기작을 응용하여 합성수지 차수막에 폐철인 사상분진을 부착하여 반응성 차수막을 제조하여 실험에 사용하였다. 사상분진에 의한 염소계 유기화합물의 제거는 가상일차반응을 나타내었으며 일차반응상수를 회분식 실험으로 결정한 결과 염소계 유기화합물의 일차반응 상수는 반응계에 주입한 Fe0의 양에 선형으로 비례하여 증가하였다. 칸막이 실험 장치를 통해 반응성 차수막의 성능을 검증해 본 결과 반응성 차수막을 통한 염소계 유기화합물의 농도변화는 반응매질이 부착되지 않은 고밀도 폴리에틸렌 차수막과 유의할 만한 차이가 없었다. 이를 해석하기 위해 수학적 모형을 개발하였으며, 이를 이용해 반응성 차수막을 통한 염소계 유기화합물의 거동을 예측할 수 있었다. 반응성 차수막을 통한 오염물질의 거동을 해석하기 위해 오염물질이 반응성 차수막에 부착된 반응매질에 대해 일차반응을 나타낸다고 가정한 경우 반응매질의 부착 위치에 상관없이 반대편으로 유출되는 오염물질의 농도는 같음을 알 수 있었다. 반응매질의 일차반응상수에 따라 오염물질의 농도저감 효과는 크게 달라지므로 일차반응상수가 큰 반응매질을 살용할 경우 반응성 차수막의 효과가 나타날 것으로 기대되었다. 

 

주요어 : 합성수지 차수막, 휘발성 유기화합물, 분배계수, 확산계수, 반응성 차수막, 염소계 유기화합물, Fe0, 탈염반응, 1차원 분배-확산 물질전달모형