1. 실험개요⇒ 흡착은 기체의 표면력에 기인하여 기체, 액체 혹은 용질, 분산물질, 콜로이드물질을 흡착제 표면에 농축되는 현상으로 분자상호간에 존재하는 Van Der Waals Force에 의한 것으로 이와같이 힘에 의한 흡착을 물리흡착이라 하며, 흡착된 분자는 용이하게 표면에서 탈착한다. 이와는 별도로 화학흡착은 표면분자와 화학적으로 작용하는 것이다. 더 강한힘으로 결합한 분자는 비가역적으로 탈착이 어렵다. 또한, 흡착은 발열현상으로 온도가 낮은편이 흡착이 좋은 것은 열역학적으로 분명하다. 활성탄소의 흡착과정은 3단계로 구분되며 흡착질 분자들이 흡착제 외부 표면으로 이동하는 단계, 흡착질이 활성탄소의 Macro Pore, Meso Pore을 통과하는 확산단계, 확산된 흡착질이 미세공 내부 표면과의 결합이나 채워지는 단계로 구분할 수 있다.이번 실험에서는 각각의 농도가 다른 페놀에 같은 양의 활성탄을 넣어서 24시간 교반을 시켜 페놀의 농도와 흡착량의 관계를 알아보는 실험이다.활성탄이란 목재, 갈탄, 무연탄, 및 야자껍질등을 원료로 제조되는 미세공정이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체로서 활성화 과정에서 분자 크기 정도의 미세공정이 잘 형성되어 큰 내부표면적을 가지게 되는 흡착제이다. 활성탄소는 단위 g당 1,000m2이상의 표면적을 갖기도 하는데 표면에 존재하는 탄소원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡작질의 분자를 흡착하는 성질이 있다. 따라서 활성탄은 환경, 수처리 등의 제반 산업분야에서 활용되고 있다.조립활성탄파쇄활성탄분말활성탄2. 실험 방법1) 페놀 10000ppm을 실험하기 24시간 전에 제조한다.2) 페놀 10000ppm을 200, 300, 400, 500, 600ppm으로 희석한다.3) 활성탄 0.2g을 갈색병에 넣고 희석한 페놀을 각각 100ml씩 넣는다.4) 24시간동안 교반기에 넣어 교반을 시킨후 바이얼에 깔데기를 대고 50ml를 거른다.5) 희석배수에 맞게 50ml 용량플라스크에 넣고 증류수를 넣어 표시선까지채운 후 잘 흔든다.6) UV/VIS 분광광도계로 흡광도를 측정한다.7) Freundich등온식과 Langmuir등온식을 이용하여 활성탄의 흡착특성을 설명한다.3. 실험결과1) 검량선PPMABS10.013200.291500.716701.0251001.4132) 원수( ×10) 3) 시료 ( ×5)원수(ppm)ABSCo (ppm)2000.262180.33000.393272.34000.543377.645000.661460.516000.808563.75시료(ppm)ABSCe(ppm)2000.00827.953000.2587.44000.17661.555000.419146.56000.434151.75- Freundich 등온식---->* x/m = 단위 중량의 활성탄에 흡착된 물질의 양 ( q)* Kf, n = 실험에 의해 구해지는 상수* Ce = 흡착이 일어난 후 용액 중 흡착질의 평형농도- Langmuir 등온식---역수--->양변에 Ce --->* x/m = 단위 중량의 활성탄에 흡착된 물질의 양 ( q )* a, b = 실험에 의해 구해지는 상수* Ce = 흡착이 일어난 후 용액 중 흡착질의 평형농도CoCoCeqlog qlog Ce200180.327.95761754.8821.450.36×10-3300272.387.4924504.9661.940.94×10-3400377.6461.551580455.1991.790.38×10-3500460.51146.51570055.1962.170.93×10-3600563.75151.752060005.3142.180.73×10-31) STAT를 눌러서 EDIT로 들어간다.2) L1에는 X값을 L2에는 Y값을 넣는다.3) QUIT를 눌러서 밖으로 나간다.4) 다시 STAT를 눌러 DREG를 누른다.5) Y=aX +b 의 형식을 골라서 엔터는 누르면 수식이 나온다.- Freundich 등온식 계산에서log Ce가 x이고 q가 y 가 되므로 1/n이 기울기가 되고 log k가 y절편이 된다.계산기에서 수식 값을 구할수 있다.y = AX + BA = 130588.0431 ≒ 130588B = -110965.8102 ≒ -110965r = 0.74561565 ≒ 0.746r2= 0.555116736 ≒ 0.555상수값인 1/n = A이고, log k = B 이므로 그 값을 구하면1/n = 130588 이므로 n = 0.76×10-5 이고log k = -110965 이므로 k = 이다.- Langmuir 등온식 계산에서Ce가 X이고 Ce/q가 Y이므로 1/b가 되고 Y절편이 1/ab가 된다.계산기에서 수식 값을 구할수 있다.Y = AX + BA = 0.000003917 ≒ 0.39 × 10-5B = 0.000295711 ≒ 0.29 × 10-3r = 0.73919592 ≒ 0.739r2= 0.546410609 ≒ 0.546Y = 0.39 × 10-5 X + 0.29 × 10-3 가 된다.0.39 × 10-5 = 1/b 이고 0.29 × 10-3 = 1/ab 이다.0.39 × 10-5 = 1/b 이므로 b = 256410.2564 이다.0.29 × 10-3 = 1/ab 이므로 b를 대입하면 a = 0.134가 된다.그러므로 최대 흡착량 b = 256410.2564 ㎎/㎏ 이므로 단위환산을 하면b = 256.410 g/kg 이 된다.- 참고자료 -http://www.samchullyac.co.kr/actech02_standard.htmhttp://www.naver.comhttp://www.google.co.kr● 고 찰 ●수처리제 활성탄 성분규격(환경부)구 분분 말입 상성 상이 품목은 흑색의 분말이다이 품목은 흑색의 알맹이다확인시험확인시험에 따라시험할 때 적합하여야 한다확인시험에 따라시험할 때 적합하여야 한다pH4.0~11.04.0~11.0체잔류물200호체(74㎛)의 체잔류물 10% 이하8호체를 통과하고 35호체에 남아 있는 체잔류물 95% 이상건조감량30% 이하5% 이하염화물0.5% 이하0.5% 이비소(As)2ppm 이2ppm 이하납(Pb)10ppm 이하10ppm 이하카므듐(Cd)1ppm 이하1ppm 이하아연(Zn)50ppm 이하50ppm 이하페놀가25 이하25 이하ABS가50 이하50 이하메칠렌블루탈색력150ml/g이상150ml/g이상요오드흡착력950mg/g이상950mg/g이상이번 실험은 활성탄이 흡착을 하는데 있어서 농도별로 다른 페놀을 시료로 하여 할성탄이어떤 농도에서 흡착이 가장 잘되고 최대로 흡착할 수 있는 양이 얼마인지를 알아보는실험이였는데 위의 표에서처럼 우리나라 환경부에서 정한 수치에 따르면 25이하로나와야 하는데 우리조 실험에서는 250이라는 10배나 되는 수치가 나왔고 흡광도