나노 영가철 환원 반응성의 정량 분석을 위한 수정된 인도페놀법 적용 (Modification of Indophenol Reaction for Quantification of Reduction Activity of Nanoscale Zero Valent Iron)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 38권 / 12호 / 667 ~ 675페이지
· 저자명 : 황유훈, 이원태, Henrik R. Andersen

초록

나노 기술에 대한 관심이 증가함에 따라 다양한 종류의 나노 물질이 환경 정화 분야에서 활발히 연구되고 있다. 이에따라 새롭게 개발된 나노 물질의 성능을 쉽고 신속하게 측정할 수 있는 분석법에 대한 요구가 증가하고 있다. 본 연구에서는토양/지하수 정화 분야에서 활발히 사용되는 나노 영가철의 환원 반응성을 쉽고 신속하게 측정할 수 있는 방법으로써 수정된 인도페놀법을 제시하였다. 인도페놀법에서 한계반응물로 작용하던 암모늄과 과량으로 존재하던 페놀을 치환하여 사용함으로써 페놀류에 대한 정량 분석이 가능하도록 수정하였다. 대상으로 한 나노 영가철에 의한 환원 반응은 4-클로로페놀의 페놀로의 환원과 나이트로벤젠의 아닐린으로의 환원이었으며, 수정된 인도페놀법은 반응생성물인 페놀과 아닐린에 대하여 선택성을 나타내 분석 방법으로 사용이 가능함을 확인하였다. 민감도 향상을 위하여 발색 시약의 농도 및 반응 시간, 시료의 전처리 등의 영향에 대하여 평가하였다. 실제 시료를 대상으로 시험하였을 때, 용존 철 이온에 의한 저해 영향을 확인하여 탄산나트륨 용액 주입의 전처리를 이용하여 해결하였다. 최종적으로 개발된 분석 방법을 이용하여 나노 영가철 및 이중금속 나노영가철의 환원 반응성을 측정하였으며, 결과적으로 환원 반응 속도의 차이뿐 아니라 환원 기작의 차이도 구분할 수 있는 가능성을 보여 주어 나노 영가철의 환원과 관련된 연구 분야에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

영어초록

Nanoscale zero-valent iron (nZVI) has been effectively applied for environmental remediation due to its ability to reduce various toxic compounds. However, quantification of nZVI reactivity has not yet been standardized. Here, we adapted colorimetric assays for determining reductive activity of nZVIs. A modified indophenol method was suggested to determine reducing activity of nZVI. The method was originally developed to determine aqueous ammonia concentration, but it was further modified to quantify phenol and aniline. The assay focused on analysis of reduction products rather than its mother compounds, which gave more accurate quantification of reductive activity. The suggested color assay showed superior selectivity toward reduction products, phenol or aniline, in the presence of mother compounds, 4-chlorophenol or nitrobenzene. Reaction conditions, such as reagent concentration and reaction time, were optimized to maximize sensitivity. Additionally, pretreatment step using Na2CO3 was suggested to eliminate the interference of residual iron ions. Monometallic nZVI and bimetallic Ni/Fe were investigated with the reaction. The substrates showed graduated reactivity, and thus, reduction potency and kinetics of different materials and reaction mechanism was distinguished.
The colorimetric assay based on modified indophenol reaction can be promises to be a useful and simple tool in various nZVI related research topics.

참고자료

· 없음