국립 연구 연구소 선진 산업 과학 기술 연구소 [Nakabachi Ryoji의 회장] (이하 "AIST"라고 함) 나노 튜브 실용 연구 센터 [연구 센터 이사 HATA KENJI] CNT Evaluation 팀 최고 연구원 인 Zhang Minfang 및 Okazaki Toshiya, The Research on and the PROINE (및 부회장) 등Carbon Nanotube (CNT)사이의 화학 반응 사용 차아 안전한 바카라 사이트산염 화합물, 우리는 간단하고 효과적인 방식으로 CNT를 함유 한 산업 폐수에서 CNT를 제거하는 방법을 개발했습니다
CNT 등나노 카본 재료주요 산업 응용 프로그램 도전입니다 특히, CNT를 함유하는 폐수에서 CNT를 단순히 제거하는 알려진 방법은 없으며, 이는 CNT 부조형 직물 및 분산의 산업 적용을 방해하는 요인이었다 이번에 개발 된 기술은 CNT를 포함한 폐수를 치료하기위한 경제적으로 산업적인 방법으로 이어질 것이며 CNT가 환경에 노출되는 것을 막고 안전하고 안전한 CNT 산업의 개발에 기여할 것으로 예상됩니다
이 기술의 세부 사항은 2019 년 2 월 4 일 (영국 시간)에 영국 과학 저널에서 제공 될 예정입니다과학 보고서
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| 차아 안전한 바카라 사이트산염 화합물을 갖는 CNT를 함유하는 폐기물 액체에서 CNT의 간단한 제거 (NACLO) |
CNT는 우수한 열, 전기 및 기계적 특성을 나타내며 화학적으로 매우 안정적이며 전자 제품에서 의료에 이르기까지 광범위한 분야에서 사회에 큰 이점을 가져올 것으로 예상됩니다 애플리케이션 개발은 현재 전 세계에서 진행 중이며 많은 실제 사례가 있습니다 반면에, 나노 카본 재료는 크기가 매우 작고 특수한 모양을 가지므로 환경과 살아있는 유기체에 부정적인 영향을 줄 수 있다는 우려로 이어집니다 CNT는 급성 독성이 낮다고 말하지만 장기 위험은 여전히 불분명합니다 따라서 환경에서 CNT에 대한 노출을 방지하는 것이 중요합니다 CNT와 같은 나노 카본 재료는 생분해 성일 수 있지만 산업 폐기물 및 나노 카본 재료를 함유 한 폐수를 치료하는 기술에 대한보고는 없었다 특히, CNT를 함유하는 폐수를 처리하는 방법의 부족은 CNT 비직 직물 및 분산액을 사용하여 제품의 실제 사용에 대한 주요 장벽으로, 많은 양의 폐수가 발생할 수 있습니다 CNT를 함유하는 폐수를 치료하기위한 경제적으로 산업적인 방법을 확립하는 것은 매우 중요하며 안전하고 안전한 CNT 산업의 개발을위한 긴급한 문제입니다
AIST는 CNT 합성 기술, 분산 및 복합 응용 프로그램을 지원하는 일반적인 기초 기술 개발에 중점을두고 있으며 CNT 안전 평가 (AIST Press 발표 2017 년 2 월 15 일) 또한, CNT의 장기 안전성과 관련된 CNT의 생분해 성을 명확히하기 위해, 우리는 면역 세포에서 CNT를 측정하는 정량적 방법을 개발하여 CNT가 면역 세포 내에서 생분해 될 수 있음을 밝혀냈다 (AIST Press가 2017 년 9 월 12 일 발표) 이 세포 내 생분해에서, 차아 안전한 바카라 사이트산은 효소 반응에 의해 생성되어 CNT가 산화되고 분해되었다 이번에는 CNT를 함유 한 폐수를 산업적으로 처리하는 방법을 개발하여 차아 안전한 바카라 사이트산 또는 차아 안전한 바카라 사이트산 화합물과 반응함으로써 작업했습니다
또한,이 개발은 기본 연구 프로젝트 (b) "과학 및 기술 홍보를 위해 일본 협회 (Society of Science and Technology)의"탄소 나노 튜브 (2017-2019)의 생분해 성 이해 및 통제 "의 지원으로 수행되었습니다
이번에 개발 된 기술은 산업 폐수에 함유 된 CNT를 제거하기 위해 차아 안전한 바카라 사이트 산 및 차아 안전한 바카라 사이트산염 산 화합물로 CNT를 산화시키고 분해하는 기술입니다 5, 50, 100 mg/l단일 레이어 CNT (SWNT)and다층 CNT (MWNT)의 수성 분산 용액에, 수성 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨 용액 (125%)을 첨가하고 반응을 37 ℃에서 수행하고, 검은 색은 모든 농도의 분산 용액에서 점차적으로 희미 해졌다 (그림 1) 용액에서 CNT 농도의 정량적 측정은 광 흡수 방법에 의해 달성되었으며, CNT는 시간이 지남에 따라 감소하고 거의 거의 0에 도달 한 것으로 밝혀졌다 (도 2) 또한, 산업 CNT 분산을 가정 할 때, 상이한 계면 활성제 및 수성 차아 안전한 바카라 사이트산염 용액으로 분산 된 3 가지 유형의 CNT 분산액을 혼합하고 용액을 반응함으로써 CNT가 완전히 제거되었음을 확인 하였다 이 기술은 차아 안전한 바카라 사이트산염 화합물의 용액이 CNT를 함유하는 폐기물 액체와 혼합 한 다음 적절한 온도에 서서 CNT 제조 공장, 가공 공장 및 연구 기관에서 사용하기 편리한 매우 간단한 과정입니다
차아 안전한 바카라 사이트산염 화합물에 의한 CNT의 분해 메커니즘을 설명하기 위해 투과 전자 현미경 및라만 분광법분해 공정 동안 CNT의 구조적 변화는 측정에 의해 조사되었다 (도 3) 라만 산란 스펙트럼에서 CNT가 분해되면, 결함으로부터의 피크가 증가하고 흑연 구조의 피크가 감소하고 새로운 결함이 결함으로부터 유래됩니다d 'peak(그림 3의 화살표)도 나타났습니다 전자 현미경의 결과 외에도, CNT의 벽은 차아 안전한 바카라 사이트산염 산 화합물로 산화하여 점차적으로 분해되어 흑연 시트 유사 단편을 초래하고 마지막으로 완전히 분해되는 것으로 여겨진다
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그림 1 : 차아 안전한 바카라 사이트 나트륨을 사용한 CNT 수성 용액의 시간에 따른 색상 변화
(a) 5, 50, 100 mg/l swnt 용액, (b) 5, 50, 100 mg/l mwnt 용액 |
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그림 2 : 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨으로 처리 한 후 700 nm의 파장에서의 흡광도 측정 결과
(a) 5, 50, 100 mg/l swnt 용액, (b) 5, 50, 100 mg/l mwnt 용액 |
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그림 3 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨 처리 후 SWNT 및 MWNT의 구조적 변화
(a) 변속기 전자 현미경 이미지 및 (b) 라만 산란 스펙트럼 |
이번에 개발 된 기술을 사용하여 처리 된 CNT를 포함하는 폐수가 안전하게 배출 될 수 있는지 확인하기 위해 처리 후 잔류 액체의 구성 요소를 조사했습니다 먼저, 잔류 액체의 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨을 가열하여 제거하고, 총 탄소 함량을 측정하고, 탄소 함량은 검출 한계 (4 µg/L) 미만인 것으로 밝혀졌다 다음으로, 소량의 클로라이드 칼슘이 잔류 액체에 첨가되고 즉시 흐린 탄산염이 생성됩니다 (CO32-)가 포함 된 것으로 나타났습니다 잔류 용액을 염산으로 중화시키고 건조 된 물질을 사용합니다SEM/EDS를 사용하여 원소 매핑을 수행 할 때 (주사 전자 현미경 관찰/에너지 분산 성 X- 선 분광법), 나트륨 (NA) 이온 및 안전한 바카라 사이트 (CL) 이온만이 잔류 액체에 존재 하였다 이러한 결과로부터, 차아 안전한 바카라 사이트 나트륨은 CNT, 무해한 NA 이온, Cl 이온 및 CO를 완전히 분해합니다32-생성되었습니다 (그림 4) 또한,이 시간에 사용 된 나트륨 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨의 농도는 가정용 표백제 등에 포함 된 것보다 낮으며, 처리 후 잔류 액체는 일반적인 폐수로 배출 될 수 있으며, 여전히 반응되지 않은 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨을 함유 할 수있다 (그러나 대량의 경우 산업용 폐기물로 취급되어야 함)
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| 그림 4 차아 안전한 바카라 사이트산 나트륨 (NACLO)과의 CNT의 분해를위한 반응 방정식 |
이번에 개발 된 기술로 7 개의 다른 유형의 나노 카본 재료 (Carbon Nanohorn및 SWNT 및 MWNT)의 분산은 상이한 합성 방법을 사용하여 합성 된 7 가지 유형의 나노 카본 재료가 완전히 분해되었다
이번에 개발 된 기술로, 우리는 응용 프로그램 개발 회사의 CNT를 포함하는 폐기물 액체를 치료하고 그 효과를 확인하며 방법을 더욱 향상시킬 것입니다