[영국] 스완지대학교, 수처리에 대한 새로운 환경친화적인 접근방법 발견
영국 웨일스에 있는 스완지 대학교(Swansea University)의 연구원들은 물에서 독성 화학물질을 제거하는 새로운 환경친화적인 방법을 개발했다.
'매트릭스 조립체 클러스터 소스(MACS, Matrix Assembly Cluster Source)'라고 불리는 새로 개발된 기계가 용매 없는 접근법을 이용한 획기적인 수처리 방법을 설계하는 데 사용됐다.
스완지대학교 공과대학 내 혁신재료, 가공 및 수치기술연구소(IMPact; Institute of Innovative Materials, Processing and Numerical Technologies)의 이 연구는 EPSRC가 자금을 지원하고 리처드 파머(Richard Palmer) 교수가 주도했다.
리처드 파머(Richard Palmer) 교수는 "유해한 유기 분자는 촉매에 의해 촉진되는 강력한 산화제인 오존에 의해 파괴된다. 일반적으로 그러한 촉매들은 용제를 사용한 화학적 방법에 의해 제조되는데, 이것은 제조 공정에서 나오는 유출물을 처리하는 방법이라는 또 다른 문제를 야기한다"고 설명했다.
리처드 파머(Richard Palmer) 교수는 이어 "스완지 혁신은 물리적인 방법에 의해 촉매를 제조하는 새로 발명된 기계로, 용매도 없고, 따라서 유출도 없다. 이 새로운 기술은 수처리 및 기타 촉매 공정에 대한 접근방식의 단계적 변화다"라고 덧붙였다.
리처드 파머(Richard Palmer) 교수는 이어 "수처리용 촉매제를 만드는 새로운 접근방식은 진공과 용제가 없는 물리적 공정을 사용한다. 촉매 입자는 새로 발명된 MACS 기계로 만들어진 은색 원자의 군집이다"라고 설명했다.
그는 또한, "이것은 낮은 클러스터 생산률의 오랜 문제를 해결한다. 즉, 처음으로 시험관 수준에서 연구를 위한 충분한 클러스터를 생산할 수 있고, 그 다음 소규모 배치 제조 및 그 이상의 수준으로 더 확장할 수 있다"고 주장했다.
이 클러스터(cluster)는 사람의 머리카락 너비의 약 1만배 정도 작으며, 독특한 특성 때문에 연구자들에게 큰 관심을 가져왔다. 그러나 클러스터 생산의 불충분한 비율 때문에, 이 분야의 연구는 제한되어 왔다.
새로운 MACS 방법은 이것을 변화시켰다. 그것은 실제 시험을 위해 충분한 그램의 클러스터 분말을 생산하기 위해 클러스터 빔의 강도를 증가시킨다. 분말에 오존을 첨가하면 물에서 나오는 오염 물질인 니트로페놀(nitrophenol)을 파괴한다.
리처드 파머(Richard Palmer) 교수는 이 획기적인 기술의 미래 가능성에 대해 다음과 같이 요약한다.
"기능 물질의 나노 크기 설계에 대한 MACS 접근방식은 물리학과 화학에서 생물학과 공학에 이르기까지 광범위한 분야에 걸쳐 완전히 새로운 지평을 열어준다. 따라서, 그것은 촉매, 바이오센서, 재생 에너지 생성 및 저장을 위한 재료와 같은 첨단 기술의 급진적인 발전을 가능하게 하는 힘을 가지고 있다."
"스완지의 환경 친화적인 제조 공정에 대한 첫 번째 실제적인 시연은 우리 모두가 우려하는 것 '깨끗한 물'을 고려하는 것이 매우 적절해 보인다."
연구팀은 스완지의 체들리 티자우이(Chedly Tizaoui) 박사가 이탈리아 볼로냐(Bologna)의 니코스 디미트라토스(Nikos Dimitratos) 교수, 스테파니아 알보네티(Stefania Albonetti) 교수와 공동 연구를 하고 있다.
IMPACT 운영은 웨일스 정부와 스완지 대학을 통해 유럽지역개발기금이 일부 자금을 지원한다.
이 연구는 응용 재료 및 인터페이스(Applied Materials and Interfaces)에 발표되었다.
[원문보기]
Researchers Uncover New New Environmentally Friendly Approach To Water Treatment
Researchers from Swansea University have developed a new environmentally friendly method for removing toxic chemicals from water.
A newly invented machine, called the Matrix Assembly Cluster Source (MACS), has been used to design a breakthrough water treatment method using a solvent-free approach.
The research, from The Institute for Innovative Materials, Processing and Numerical Technologies (IMPACT) within the College of Engineering at Swansea University, was funded by the EPSRC and led by Professor Richard Palmer.
Professor Richard Palmer explains:
“The harmful organic molecules are destroyed by a powerful oxidising agent, ozone, which is boosted by a catalyst.
Usually such catalysts are manufactured by chemical methods using solvents, which creates another problem - how to deal with the effluents from the manufacturing process"
"The Swansea innovation is a newly invented machine that manufactures the catalyst by physical methods, involving no solvent, and therefore no effluent."
"The new technique is a step change in the approach to water treatment and other catalytic processes.”
Professor Palmer continues:
“Our new approach to making catalysts for water treatments uses a physical process which is a vacuum-based and solvent free method".
"The catalyst particles are clusters of silver atoms, made with the newly invented MACS machine."
"It solves the longstanding problem of low cluster production rate ? meaning, for the first time, it is now possible to produce enough clusters for study at the test tube level, with the potential to then scale up further to the level of small batch manufacturing and beyond.”
"The clusters are approximately 10,000 times smaller than the width of a human hair and have been of significant interest to researchers because of their unique properties."
"However, due to the inadequate rate of cluster production, research in this area has been limited."
"The new MACS method has changed this ? it scales up the intensity of the cluster beam to produce enough grams of cluster powder for practical testing."
The addition of ozone to the powder then destroys pollutant chemicals from water, in this case nitrophenol.
On the future potential of this breakthrough technology, Professor Palmer summarises:
“The MACS approach to the nanoscale design of functional materials opens up completely new horizons across a wide range of disciplines - from physics and chemistry to biology and engineering."
"Thus, it has the power to enable radical advances in advanced technology - catalysts, biosensors, materials for renewable energy generation and storage."
"It seems highly appropriate that the first practical demonstration of Swansea’s environmentally friendly manufacturing process concerns something we are all concerned about - clean water!”
The research team includes Dr Chedly Tizaoui at Swansea, collaborating with Profs Nikos Dimitratos and Stefania Albonetti in Bologna, Italy.
The IMPACT operation is part-funded by the European Regional Development Fund through the Welsh Government and Swansea University.
The research was published in Applied Materials and Interfaces.
[출처=워터온라인(https://www.wateronline.com/doc/researchers-uncover-new-new-environmentally-friendly-0001) / 2020년 6월 29일]