CHClF2 냉매의 질소 열플라즈마 분해 폐수를 이용한 타이타늄 급속 파괴 양극산화법에 관한 연구

초록

산업적 냉매로 이용되고 있는 CHClF2 (상품명 HCFC-22)는 기지정된 오존층 파괴 물질(ODS)로써 다가올 미래에는 교토의정서 및 몬트리올의정서에 의하여 폐기하여야 한다. 이에 99.99 % 가량의 분해 효율을 가지는 질소 열플라즈마를 이용하여 분해를 실시하나, 후생 폐수는 고농도의 이온, 특히 HCFC의 구성 원소에 의해 많은 할로겐 음이온을 포함한다. 이에 본 연구에서는 이를 유용하게 재활용하는 방안으로, Ti의 양극산화 표면처리를 통한 TiO2 생산 공정을 연구하였다. 후생 폐수는 불소 이온뿐만 아니라 고농도의 염소 이온을 포함하여 급속 파괴 양극산화로 인한 TiO2 나노튜브 다발의 분말이 만들어지는 것을 확인하였다. 생산되는 분말의 양은 입력되는 전력에 비례하며 80 V 전압에서 발생하는 전력으로 약 280 mg/h의 TiO2 나노튜브를 생산할 수 있다. 또한, HCFC 분해 폐수는 질소 열플라즈마로부터 발생한 NO3- 이온을 포함하며, 이는 유사 용액을 통한 모사 실험 결과로부터 생산량을 증가시키는 촉매로 작용함을 확인하였다. 그리고 분해 공정 중 중화를 위해 사용하는 NaOH로 인해 폐수는 pH 10 정도의 염기성을 띤다. 또한, 모사 실험 결과로부터 전해질의 pH에 따라 나노튜브 분말의 표면 거칠기 차이를 나타내는 것을 표면 분석을 통해서 확인하였다.