페놀 등 30분만에 100% 분해...독성폐수 처리 새 지평 열었다

영남대 심재진 교수팀 성과
새로운 나노구조 촉매 개발
기존 촉매보다 경제적 이점 커

독성폐수 처리 산업에 새로운 길이 열렸다.

10일 영남대에 따르면 화학공학부 심재진 교수 연구팀이 값싼 산화제를 사용해 페놀과 같은 독성폐수를 30분 만에 100% 분해할 수 있으며 장기간 재사용이 가능한 새로운 나노구조 촉매 개발에 성공했다.

기존의 수용성 폐수처리 촉매들은 처리에 시간이 많이 걸리고, 처리수에 중금속이 포함되며, 포집과 재사용이 불가능한 환경적, 경제적 문제점이 있었다.

이러한 단점을 개선하기 위해 심 교수 연구팀은 물에 녹지 않고 자성을 가져 회수가 용이한 아연철산화물 나노입자를 초음파를 이용해 그래핀에 부착시키고, 그 위에 감마(γ) 이산화망간 나노 박편을 수열합성법으로 성장시켜 나노복합체촉매를 개발했다.

이번에 개발된 나노촉매는 값싼 산화제만을 사용하면서도 회수가 용이하고 안정해 장기간 재사용이 가능하며, 독성폐수에 효과가 매우 높은 장점을 가지고 있다.

개발된 촉매는 초음파를 이용해 그래핀 상에 아연철산화물 입자(10-20 nm)를 도포하고 그 위에 2-5 nm두께의 이산화망간 나노 박편을 수열합성방법으로 성장시킨 나노복합체 구조를 가지고 있어 BET표면적이 376 m2/g으로 매우 넓고 평균기공은 8 nm로서 산화제와 오염물질이 촉매표면에 쉽게 전달될 수 있다.

페놀은 보통 코발트, 망간, 철 등의 염을 사용하여 액상으로 처리하거나, 미생물을 이용해 대규모 처리장에서 장시간 분해시키거나, 활성탄에 의한 흡착과 촉매재생을 한 후 산화제로 2차 처리를 하므로 처리수에 중금속이 포함되고 열에너지가 소요되며 복수의 처리단계가 필요해 환경적으로나 경제적으로 문제가 된다.

하지만 이번에 개발된 촉매는 이들을 전혀 사용하지 않고 직접 분해함으로써 처리에 소요되는 에너지와 비용을 크게 감소시킬 뿐만 아니라 2차 오염을 막고, 처리수를 재사용함으로써 물 사용량을 획기적으로 줄일 수 있는 등 경제적 이점이 크다.

심재진 교수는 “이번에 개발한 감마 이산화망간/아연철산화물/그래핀 나노복합체 촉매는 분해가 어려운 독성 폐기물 분해에 활용 가능할 뿐만 아니라, 값싼 산화제만을 사용, 회수하여 반복적으로 사용할 수 있고, 높은 분해효율과 높은 안정성 및 짧은 분해시간 등의 다양한 장점이 있어 향후 관련 산업에 기여도가 매우 높을 것”이라고 했다. 남승현기자

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