일반기술

이산화티탄이 결합된 티타노실리칼라이트 광촉매 및 그 제조방법

본 기술은 폐수에 함유된 유기물을 효과적으로 흡착한 후, 분해하여 제거할 수 있도록 하는 이산화티탄이 결합된 티타노실리칼라이트 광촉매 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이러한 이산화티탄이 결합된 티타노실리칼라이트 광촉매는 티타노실리칼라이트로 알려진 제올라이트 촉매에 화합물 총 중량에 대하여 10중량% 내지 60중량%의 양으로 이산화티탄을 화학적으로 결합시킴으로써 환경오염을 방지하는 효과를 가진다. 토양, 수질등의 여러 오염물질 가운데 생물학적으로는 처리될 수도 없는 오염물질도 다수 포함되어 있는데, 특히 페놀과 그 유도체들을 포함한 방향족 유기물은 발암물질로 적은 양으로도 인체에 유해하여 사회적으로 큰 관심을 유발함으로써 이러한 유해 화합물은 세계적으로 그 규제가 점점 강화되어 가는 추세이다. 따라서, 상기와 같이 폐수가 지하수나 강물에 직접 배출되기 전에 환경오염을 유발하는 유기물을 처리하여 제거한 후 방류하게 되는 것으로, 이러한 폐수의 처리를 위해 고도산화공정(AOP;Advanced Oxidation Process)이 개발되고 있는데, 이 기술은 처리 비용이 고가이기 때문에(산화제가 소모) 반복해서 사용할 수 있는 이산화티탄과 같은 광촉매를 쓰는 공정이 실용화 가능성이 더 있다. 따라서, 상기와 같은 종래 폐수처리 방법의 문제점을 해결하여 경제적으로 운전할 수 있는 고효율의 광촉매 산화(photocatalytic oxidation)를 이용한 폐수처리 방법이 제안되고 있는데, 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.상기와 같이 광촉매의 산화를 이용한 폐수처리 방법은 띠간격 보다 더 큰 에너지의 빛을 조사할 때 반도체 표면에서 생성되는 OH 라디칼, 초과산화물(superoxide) 라디칼 등의 강한 산화력에 의해 광촉매 표면에 흡착된 유기 물질을 다음과 같이 나타낸 총괄 반응으로 처리하게 된다. 빛, 반도체유해 유기물 ------------------------> CO2 + H2O 산소 이러한 광촉매에 의한 산화 폐수처리 방법은 생성물이 환경에 무해할 뿐만 아니라 스위치의 온/오프(on/off) 조작에 의해 편리하게 제어됨으로써 사용이 간편하게 된다.최근 들어, 이산화티탄 반도체를 광촉매로 이용하여 폐수 중의 유기물질을 분해하여 환경오염을 방지하는 기술에 대하여 관심이 집중되고 있는데, 이는 상기 이산화티탄이 무공해 물질임에도 불구하고 부식에 강할 뿐만 아니라 내구성이 뛰어나고, 또한, 가격이 저렴하기 때문이다. 그러나, 상기와 같이 구성된 이산화티탄 광촉매는 폐수에 함유된 유기물을 적절하게 흡착하지 못하고 광촉매 근처의 유기물만을 산화하여 분해함으로서, 공급된 빛 에너지에 의하여 생성된 많은 정공이 시간적 경과에 따라 전도대의 전자와 재결합(recombination)하여 소멸됨으로서 유기물을 분해하는 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 상기의 이산화티탄에 비하여 유기물을 잘 흡착할 수 있는 촉매를 개발하고자 하였다. 본 기술은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히, 폐수에 함유된 유기물을 효과적으로 흡착한후, 분해하여 제거할 수 있도록 하는 이산화티탄이 결합된 티타노실리칼라이트 광촉매 및 그 제조방법을 제공함에 있다.