| 초록 |
최근 도시 및 공업단지의 급격한 확산에 의한 산업인구의 도시 집중화 현상은 생활하 수 및 폐수의 양적 증가와 더불어 수질 오염의 근원이 되는 유기용제, 합성세제, 중금속 등의 배출량을 급속히 증가하여 수질 오염을 가속화시키고 있다. 이에 따라 산업전반에 걸쳐 환경보존과 에너지 절약에 대한 의식이 고조되어 있으며, 세제 산업도 이에 대응하기 위하여 생분해도가 뛰어난 천연계 계면활성제, 신규빌더등 환경적응성 원료의 활용과 에너지 절감형 세정 시스템 등이 활발하게 개발되고 있다. 계면활성제를 이용한 유기물의 제거는 최근의 상평형 및 동적거동 연구들의 결과들에 의하면 유기물들은 Phase Inversion Temperature(PIT)에서 생성되는 middle-phase microemulsion에 최대로 가용화 될 수 있음이 알려졌다. 비이온 계면활성제, 물, 오일을 포함하는 3성분계의 온도에 따른 상거동은 낮은 온도에서는 lower phase microemulsion과 excess oil의 2상이 평형을 이루며, 높은 온도에서는 upper phase microemulsion이 excess water와 평형을 이루는 2상이 존재한다. 또한 이러한 2상이 존재하는 중간온도 영역에서는 middle-phase microemulsion, excesswater, excess oil phase의 3상이 평형을 이루며 middle-phase microemulsion이 같은 부피의 물과 오일을 포함하는 온도가 존재하는데 이 온도를 PIT라 한다. PIT에서는 계의 친수성-소수성이 균형을 이룸으로써 유기물이 가용화되는 속도가 매우 빠를 뿐 아니라 middle-phase microemulsion과 oil phase 사이의 존재하는 10-2∼10-4 mN/m 정도의 매우 낮은 계면장력으로 인하여 많은 양의 유기물이 middle-phase microemulsion에 가용화 될 수 있다. 그러나 triolein이나 윤활유와 같은 분자량이 매우 크거나 탄화수소 길이가 긴 오일의 경우에는 계면활성제의 물에 대한 용해도를 증가시킴으로 인하여 시스템의 친수성이 증가하게 되어 PIT는 높아지게 된다. 따라서 이러한 시스템의 PIT를 낮추기 위해서는 alcohol과 같은 cosurfactant의 첨가가 필수적이라 할 수 있겠다. 일반적으로 3성분계에 cosurfactant가 첨가되면 middle-phase microemulsion을 형성하는 온도는 cosurfactant의 chain 길이에 따라 높아지거나 낮아지며 형성온도 범위는 넓어지게 된다. Propanol, butanol과 같은 short chain alcohol의 경우는 시스템의 친수성을 증가시켜 주므로 PIT는 높아지게 되며, long chain alcohol의 경우 시스템의 소수성을 증가시키므로 PIT는 낮아지게 된다. 따라서 본 실험에서는 비이온 계면활성제, 물, 윤활유의 3성분계에 butanol, pentanol, hexanol, heptanol과 같은 cosurfactant를 첨가한 상평형 실험을 통하여 유기물이 최대로 가용화 될 수 있는 middle-phase microemulsion이 형성되는 PIT를 계면활성제의 친수성기의 변화와 알코올 계면활성제 비율(A/S)에 따라 결정하였으며 microemulsion과 오일 상 사이의 계면장력 측정을 통하여 계면활성제의 가용화 특성과 실제 세제 산업에 응용가능성을 알아보았다.
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