폐목재 기반 유사-그래핀 제조 및 이를 이용한 수중 염료 제거

Removal of dyes using waste wood based graphene-like carbon

바이오매스의 화학적 처리와 열분해 공정을 통해 탄소기반 물질인 Graphene-like carbon(GLC) 을 제조하기 위하여 폐목재를 바이오매스로 사용하였고 FeCl3와 ZnCl2를 화학적 처리와 개질을 위한물질로 사용하였다. 폐목재 바이오매스의 고온 열분해시 FeCl3는 유사-그래핀 생성을 위한 템플릿(Templet) 역할을 하며, ZnCl2와 바이오매스와의 산화-환원 반응에 의해 생성된 여러 가스상의 물질과 환원된 Zn의 기화에 의한 다공성 및 높은 비표면적 형성을 통해 유사-그래핀이 생성되었다. 제조한 유사-그래핀의 특성 분석은 FT-IR, Raman, XPS를 사용하여 실시하였다. 열분해온도와 두 금속염의 주입비를 달리한 여러 조건에서의 제조실험 후 선정된 최적 유사-그래핀을 사용하여 양이온성 색도물질인 Rhodamine-B와 음이온성 색도물질인 Congo Red의 제거실험을 반응용액의 pH, 반응온도, 흡착질/흡착제 비 변화에 따른 여러 회분식 실험을 통하여 실시하였다. 실험결과, 본 연구에서 제조한유사-그래핀의 두 염료물질 제거능은 기존 상업용 활성탄에 비해 Rhodamine-B는 약 17.3배, Congo Red는 약 4.6배 이상을 보였으며 흡착기작은 화학적 흡착보다는 물리적 흡착에 의한 것임을 알 수있었다. 현재 폐목재 재할용에 대한 필요성이 증가하고 있는 실정에서 이를 고 부가치가 있는 유사- 그래핀으로 제조하고 수처리용 흡착제로 활용하는 것은 적절하면서 가능성이 높음을 알 수 있었다.