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| 열건조 활성탄의 흡착 메커니즘 및 질소계 악취물질의 흡착성능. /사진=KIST |
연구팀은 질산을 이용해 활성탄을 산화시킨 후 열 건조 과정을 통해 표면의 산화정도를 정밀하게 제어함으로써 질소계 악취 물질의 흡착 효율을 높였다. 가장 많이 산화된 열 건조 활성탄의 경우 기존 활성탄 대비 악취물질 제거 효율이 최대 38배 향상됐다.
또 연구팀은 악취가스가 흡착제에 달라붙는 원리도 알아냈다. 활성탄 표면에 있는 산소 원자가 질소계 악취분자에 포함된 '아민'이라는 성분과 강한 수소결합을 하면서 악취물질이 흡착된다는 것이다.
더불어 일반적인 가스 반응과 달리 흡착제와 악취물질 간의 상호작용은 양성자 친화도보다 얼마나 많은 수소결합이 일어나는지에 더 큰 영향을 받는다는 것도 이번 연구를 통해 밝혔다.
이지원 KIST 박사는 "악취가스의 흡착 메커니즘 규명을 통해 특정 가스 제거에 특화된 소재를 개발할 수 있으며, 산화과정을 거친 열 건조 활성탄은 생산방법이 비교적 간단하고 재사용도 가능하다"며 "이 때문에 필터, 마스크 등 정화 장치의 소재로 응용될 수 있을 것"이고 말했다.
한편 이번 연구는 과학술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업을 통해 수행됐다. 연구결과는 환경과학분야 국제학술지 '청정 생산 저널'(Journal of Cleaner Production) 최신호에 게재됐다.
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