나노플라스틱의 표면흡착 기작 연구
저자
명현아(Hyeonah Myeong) ; 김주혁(Juhyeok Kim) ; 권기덕(Kideok D. Kwon)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
자료형태
학술저널
수록면
216-216(1쪽)
제공처
플라스틱은 일회용품, 생활용품 등으로 다양하게 사용되고 있으며 전세계 생산량이 연간 3억 7천만톤에 달한다. 하지만 이 중 6~26%만이 재활용되고, 그 외 많은 양의 플라스틱은 자연에 노출되어 기계적 풍화, 광분해 등에 의해 5 mm 이하의 미세플라스틱이나 100 nm 이하의 나노플라스틱으로 분해된다. 그중 자연환경에서 나노플라스틱 거동에 관한 연구는 현저히 부족하며, 특히 나노플라스틱의 거동을 결정지을 수 있는 광물 표면의 영향에 대한 지식은 전무하다. 나노플라스틱의 이동은 운동역학(kinetics) 기작과 정전기적 상호작용(electrostatic interaction)에 의해 결정될 수 있다. 운동역학 기작은 이류(advection), 확산(diffusion) 및 침전(sedimentation)으로 구성되며, 흡착 초기단계에 큰 영향을 미친다. 나노플라스틱과 광물표면간의 거리가 나노미터 수준으로 가까워질 때 정전기적 인력에 의해 흡착이 발생하며, 이는 전기이중층(electrical double layer)과 반데르발스(van der Waals) 힘으로 구성된 DLVO 이론으로 설명할 수 있다.
이번 연구는 수 ng/cm² 정도의 정밀도를 가지는 수정진동자미세저울(quartz crystal microbalance, QCM)을 사용하여 아민 작용기를 가지는 폴리스티렌 나노플라스틱(amine polystyrene nanoplastic, APS)의 흡착 반응도를 분석하였다. 일반적인 흡착 실험뿐만 아니라 중력에 반대되는 방향으로도 실험을 수행하여 침전에 의한 효과를 구분하였다. 느린 유속에서는 중력의 영향 때문에 두 조건에서의 APS 흡착량이 크게 차이났지만, 유속이 빨라짐에 따라 침전에 대한 효과가 감소하여 거의 동일한 흡착량이 얻어졌다. 또한 SiO₂와 Al₂O₃ 표면을 사용하여 표면특성에 따른 흡착 반응을 관찰하였으며, SiO₂ 표면에 더 많은 양의 APS가 흡착되었다. 이 결과는 PSNP 거동 예측에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
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