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1. 서론
* 물체의 표면은 크든 적든 외적조건에 접촉되어 어떤 침식작용을 받는다.
* 소재만으로는 상품가치가 낮은 경우가 많다.
* 물체의 표면처리 중의 하나로 도료에 의한 표면 피복(도장)이 있다.
-. 도료의 목적
① 물체의 보호, 방식, 내유, 내약품, 방습
② 광택의 부여, 미화, 평활화, 채색
③ 생물 부착방지, 살균, 전도성 조절, 반사
-. 도료의 주성분
① 도막형성 성분 ; 표 1
② 목적의 기능을 유효하게 발휘시키기 위한 첨가제 ; 가소제, 건조제(경화제), 안료분산제, 유화제, 증점(增粘)제, 피장방지제, 살충 살균제 등
③ 유동성을 조절하기 위한 용제
⸄ 도막에 색채나 불투명성을 주고, 또한 도막의 기계적 성질을 보강하기 위하여 안료 등
* 전색제(vechicle) : 도막형성 성분, 첨가제, 용제의 3성분으로 이루어지는 것 으로 이것은 투명도료에 해당한다.
표 1 도막형성 성분
분 류 |
소 재 |
건 성 유 |
아마인유(linseed oil), 대두유, 동백유 |
가 공 건 성 유 |
탈수 피마자유, 에스틸렌화유, 우레탄화유 |
합 성 수 지 |
불포화 폴리에스테르, 알키드수지, 아세트산비닐수지, 염화비닐수지, 에폭시수지, 우레탄수지, 아미노수지 |
천 연 수 지 |
로진, 코팔(copal), 쉐락(shellac) |
셀 룰 로 오 스 |
니트로셀룰로오스, 아세틸셀룰로오스 |
표 2 도료의 분류
분 류 기 준 |
도 료 의 명 칭 |
도료 주원료 |
유성도료, 수성도료, 합성수지도료, 셀룰로즈 유도체도료, 주정도료 |
도료의 상태 |
견련페인트, 조합페인트, 에멀젼도료, 졸도료 |
도 장 법 |
솔로 칠하는 도료, 분사용 도료, 정전도료 |
도막의 성능 |
밑칠도료, 녹방지도료, 선저도료, 방화도료 |
* 유성도료
유성도료는 주로 천연유지로부터 제조되는 전색제를 사용하는 도료이고, 옻. 카슈우계 도료, 유성페인트, 유성에나멜 등이 있다.
-. 옻나무 수액(생옻)의 주성분은 우루시울(urushiol, 60∼65%)로서 생옻을 38∼45℃에서 수 시간 가열하고, 어느 정도 탈수, 산화반응을 일으키게 하고, 이것에 기름과 천연 수지나 에스테르 고무를 증량제로서 20∼30% 첨가시켜 옻 도료를 만든다.
-. 옻 도막은 내약품성, 견고성, 부착성, 광택이 뛰어나지만, 지건성(遲乾性) 이고 게다가 값이 비싸므로 주로 칠기장 미술 공예품용으로 사용되고 있다.
-. 카슈우(cashew, 옻과 유사)계 도료 : 카슈우 핵유에는 우루시울과 유사한 카드나 아나카드산이 주성분으로서 포함되어 있고, 유용성 페놀수지와 공축 합시켜 비히클로 된다(옷의 대용으로 사용).
* 유성 페인트(주성분 보일유) ; 견련(堅練) 페인트(안료85∼90%), 조합 페인트 (안료60∼65%)가 있다.
-. 보일유란 대두유, 아마유, 동백유, 어유 등의 건성유에 건조제를 첨가하고 120℃ 이하의 온도에서 공기를 불어 넣어면서 적당한 점도가 될때까지 산화 중합시킨 것으로, 이것에 건조제를 첨가시켜서 전색제를 얻는다.
-. 유성페인트와 지건성이고, 견고성, 내수, 내알카리성이 부족하다.
-. 유성 에나멜 ; 송진(주성분 아비에틴산)이나 에스테르 고무 등의 천연수지 나, 송진 변성말레인산수지, 페놀수지 등을 건성유와 가열중합시킨 것에 용제 나 건조제를 첨가한 것으로 저렴하고 광택이 좋다. 도막성능은 합성수지 도료 보다 뒤떨어진다.
2.2 합성수지도료
(1) 알키드수지도료
* 알키드수지 ; 다염기산과 다가알코올과의 폴리에스테르, 도료에 사용되는 대표적인 것은 무수프탈산과 글리세린 혹은 pentaerythrit의 폴리에스테르를 기름 혹은 지방산으로 변성 시킨 것이다.
표 8.4 알키드수지의 성질에 미치는 변성유의 영향
변 성 유 |
요오드 값 |
건조성 |
보색성 |
아마인유 오동나무유 탈수피마자유 대 두 유 피 마 자 유 야 자 유 |
168∼190 155∼175 137∼150 114∼138 81∼ 91 7∼ 16 |
대
소 |
대
소 |
(2) 아미노수지 도료
* 아미노수지 ; 부틸화 요소수지나 멜라민수지, 벤조구아나민수지가 사용된다.
* 아미노알키드수지 도료의 특성
① 저온소부가 가능하고 소요시간은 짧다.
② 무색 투명하고, 양호한 보색성,
③ 양호한 내후성, 내약품성
④ 내마모성이며 난연성 등의 이점이 있다.
(3) 가교형 합성수지도료
유성 도료, 알키드수지 도료, 아미노수지 도료는 가교반응으로 고분자화된 이 들은 1액(液)형이다. 가교반응이 되기 쉬운 관능기를 별도로 가지는 2종류의 전색제를 준비하여 사용 직전에 혼합하여 도막을 형성시키는 2액(液)형의 가교 경화형 도료와는 구별되고 있다.
* 2액 가교형의 대표적인 것 : 2액형 에폭시수지 도료, 2액형 폴리우레탄수지 도료와 불포화 폴리에스테르 수지 도료 등이 있다.
* 에폭시수지 : 에피클로로하이드린과 비스페놀의 공축합에 의해 합성되고, 비스페놀로서는 비스페놀 A가 대표적인 것이다. 이 선상수지(Prepolymer)를 아민계 경화제로 가교 고분자화시키고 도막으로 된다.
-. 경화제로서는 아민외에 산무수물이나 이소시아네이트(Isocyanate) 화합물이 사용되는 경우도 있다. 가교 반응은 통상 실온에서 진행한다. 내충격성이며 광택도 뛰어나다.
* 폴리우레탄 도료의 가교 반응
1. 유리된 -OH기를 가지고 폴리에스테르에 트리렌디이소시마네이트(TDI)와 같 은 다관능 이소시아네이트를 부가 반응시켜 도막으로 한 것으로 폴리에스테르 로서 유변성 알키드 수지로도 사용할 수 있다.
2. 우선 TDI가 어느 정도의 분자량을 가지고 폴리올을 반응시켜 미반응의 이소 시아네이트기를 가지는 프리폴리머로 하여, 이것을 도포 후 공기중의 수분으 로 가교 경화시키는 것으로, 습기 경화형 폴리우레탄 도료라고 하고 있다. 폴 리우레탄도료는 광택, 내약품성, 부착성이 뛰어나고, 내마모성이 크다.
(4) 비닐수지도료, 아크릴수지도료
대표적인 것은 염화비닐-아세트산비닐 공중합수지 도료, 폴리비닐
-부티랄수지 도료, 폴리아크릴 수지계 도료 등이다.
-. 염화비닐 수지는 일반적으로 난용해 성이기 때문에 아세트산 비닐을 9∼15% 공중합 시킨 것을 전색제로서 사용한다.
-. 내수성, 내산. 알카리성이기 때문에 배바닥 도료에 적합하다.
-. 난연성이고, 내약품성도 크다.
* 아크릴 수지계도료
합성수지도료의 대표적인 것으로 투명성, 무변색성, 광택, 내후성등이 뛰어나다.
-. 아크릴산, 메타크릴산을 주성분으로 하는 공중합수지를 전색제라고 한다.
-. 메틸 에스테르 경우, 수지는 경질이 되고, 부틸 혹은 2-에틸헥실 에스테르 경우 수지는 연질이 된다.
(5) 페놀수지도료 도료에 사용하는 페놀 수지는 열가소성의 노블락(novolac)형.
-. 페놀수지 도막은 내수, 내산, 내알카리성이고 부착성이 좋다.
-. 통상 1mol의 포르말린이 사용되고, 염산을 촉매로 사용하여 축합시킨다.
2.3 셀룰로스 유도체 도료
* 락카(lacquar)로서 폭 넓게 알려져 있고, 니트로셀루로오스, 아세틸셀룰로오스, 아세틸부틸셀룰로오스(이상 에스테르형), 에틸셀룰로오스, 벤질셀룰로오스(이상 에테르형)를 도막성분으로 하는 도료, 이 중에서도 니트로셀룰로오스에 의한 도료가 가장 잘 알려져 있고, 락카라 고 하면 이것을 가리키는 경우가 많다.
* 락카의 도막형성은 용제의 증발에 의하기 때문에 건조는 빠르다. 니트로셀룰 로오스 단독으로는 견고성이 약하기 때문에, 수지나 가소제를 첨가하여 개질 한다.
2.4 주정(酒精)도료
알코올 주성분으로 한 용제에 수지를 용해한 것을 전색제로 하는 도료.
* 수지 ; seadlac, shellac, 로진, dammar, copal 등의 천연수지. 수지는 대부분 단독으로 사용되고, 혼합하여 사용하는 예는 적다.
* 용제 ; 메탄올, 변성알코올, 이소프로판올, 부탄올, 아세트산 에틸, 아세트산 아밀(armyl) 등이 사용되고 있다.
(1)바니스(vanish) : 천연수지를 기름 혹은 용제에 녹이기만 한 전색제
(2)바니스 : 천연수지를 기름에 녹인 것.
(3)스피리트 바니스 : 천연수지를 용제에 녹인 것.
(4)에나멜 : 여기에 안료를 넣은 것.
2.5 수성도료
에멀젼 도료라고 하는 것으로, 합성수지의 미립자가 물에서 현탁된 라텍스이 고, 수중에서 용제역활을 하여 위험성이 낮다. 또한 도막은 일단 건조하면 내수 성이 있고, 내알카리성도 좋기 때문에 콘크리트, 몰타르 등에 사용할 수 있다. 라텍스 입자의 융합에 의해 도막이 형성되기 때문에 광택은 좋지 않다.
* 에멀젼 도료에 사용되는 합성수지로서는 폴리아세트산 비닐, 폴리스틸렌, 스틸렌-부타디엔 공중합물 아크릴산 에스테르 공중합물 등이 있다.
-. 상온 경화형은 주로 건축물의 실내, 실외용으로,
-. 가열 경화형은 자동차용 프라이머(primer)로서 사용되고 있다.
2.6 분체도료
-. 수성 도료와 함께 새로운 형태의 도료로서 분체 도료가 있다.
-. 분체 도료는 용제를 사용하지 않는다.
* 분체도료 : 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지 등의 고형 수지에 경화제, 안료, 첨가제를 혼합하고, 수지의 용융온도와 경화제가 작용하는 온도 사이의 온도에서, 용융혼합하고, 또 냉각, 분쇄하여 분체 도료로 된다.
-. 분체도료는 공해 대체 도료이고,
-.도료 입자를 음으로 대전시키고, 정하전(正荷電)의 피도장체에 정전기적인 인 력으로 부착시켜 수지의 용융점 이상의 온도로 용융 소부(燒付)한다.
2.7 안료분산
* 안료분산 : 전련, 분산, 희석, 조색의 4공정으로 행한다.
1. 전색제의 일부에 안료를 간단히 혼련한다.
2. 뒤이어 이것을 볼밀(ball mill), 샌드(sand)그라인드밀이 혹은 롤밀 등을 사 용해 전색제 중의 안료를 보다 잘게 분쇄(분산)한다.
3. 이것에 전색제의 나머지를 가하여 충분히 교반하고. 원색 도료를 제조한다 (희석).
4. 원색 도료를 배합하여 목적의 색을 조제한다(조색).
-. 도료는 분체 도료의 경우를 제외하고 도장시는 유동성을 부담시키기 때문에 용액(에멀젼)상태이다.
-. 이 도료를 박막으로 고화시키는 것을 건조라 부르고, 특히 가열해서 고화시 키는 것을 소부(燒付)라고 한다.
* 도료
1. 도막성분이 그대로 용액으로 되어 있는 것 ; 용제 휘발 건조형
2. 도료상태 상태일 때는 프레 폴리머이고, 도포 후 어떤 반응에 의해 경화하 여 도막을 형성하는 것 ; 반응 건조형.
표. 5 도료의 건조기구
건 조 형 식 |
도 료 (건 조 온 도) |
상 온 산 화 |
유성 도료, 알키드 수지 도료 |
가 열 산 화 |
알키드 수지 도료(150℃) |
상 온 축 합 |
에폭시 수지 도료 |
가 열 축 합 |
아미노알키드 수지 도료(110∼160℃)열경화형 아크릴 수지 도료(120∼180℃) 에폭시 수지 도료(150∼180℃), 수성 도료(130∼170℃) |
상 온 중 합 |
폴리우레탄 도료, 불포화 폴리에스테르 수지 도료 |
열 중 합 |
폴리에스테르 수지 도료(80℃) |
상온 용제휘발 |
락카, 에멀젼 도료 |
* 소부의 방법으로서는 열풍 순환 전열 적외선 조사, 가스 적외선 조사, 고주파 유전 가열 등이 있고, 이 외에 광 전자선으로 경화시킬 수 있는 도료 도 개발되고 있다.
* 용제 휘발 건조형의 도막은 도막형성 후에도 그 도료의 용제로 재용해해야 하지만 반응경화형의 도막은 일단 도막을 형성하면 그 도료의 용제에는 재용 해 하지 않는다.
-. 도료의 도포(도장)에 앞서서, 본 바탕의 전처리가 행해진다. 수분, 유분 및 오 염물의 제거나, 본 바탕 표면의 연마하여 도막의 밀착 성능을 높이도록 한다.
-. 도장방법으로서는 도료의 종류, 도장되는 물체에 따라 많은 방법이 있다.
* 대표적인 도장방법
솔 도장: 가장 간단하고 일반적인 방법이이며 솔로 도포한다.
롤러 도장: 롤러브러쉬에 의한 도장법, 벽이나 천정 등의 평면 도장에 적합하다.
뿜칠 도장: 공업적인 도장법, 작업 능률은 좋지만, 용제 사용량이 많다. 공기를 사용하는 뿜칠과 공기를 사용하지 않는 뿜칠이 있고, 전자쪽이 도료의 비산 에 의한 손실이 크다.
침지(浸漬)도장: 도료통 중에 침지한다. 도료의 손실은 적지만, 부분적인 막 두께 의 차이가 나온다.
커튼 플로우 코터 도장: 하향의 슬릿으로부터 도료를 커튼 상으로 흘려 보내고, 그 아래로 물체를 통과시킨다. 평판의 도장에 적합하다.
정전 스프레이 도장: 도장기와 물체와의 사이에 60∼100KV의 전압을 걸고, 도료 를 분사시키면 도료 입자는 음으로 하전되고, 정전하의 물체에 들러 붙는다. 연속도장 가능하고 능률적.
정전분체 도장: 정전도장과 같은 원리이고, 분체도료를 사용한다. 도장 후 단시간 내에 용융 소성을 행한다.
전착(電着)도장: 염기 수용액 중에 폴리카르본산 수지를 용해시키고, 이 중에 피 도물을 양극으로 하여 직류를 흘려 보내면 수지가 음으로 대전하여 양극으로 이동하고, 여기에서 금속이온과 반응하고 불용화하여 도막이 된다. 코너 내부 까지 도장이 가능하다.
* 도장은 한 종류의 도료를 1회 도장시켜서 끝내는 경우는 적고, 대부분의 경우 는 두번 이상 칠을 반복한다. 칠을 반복하기 전에 도막을 연마하여 평면성을 높이는 작업을 하는 경우가 많다.
출처: <http://sarim.changwon.ac.kr/~khopark/chem/ch5.htm>
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내용
1. 멜라민의 구조와 성질 2. 멜라민(melamine)을 식품에 넣은 이유 3. 단백질의 구조 4. 단백질의 분석 방법 5. 멜라민의 분석 방법 6. 멜라민 수지 7. 요소 (urea) 의 식품 및 사룡용으로 사용 가능성과 효과 8. 주의 (1) 멜라민과 멜라닌 (melanine)은 다름. (2) 멜라민과 멜라토닌(melatonin)은 다름 9. 멜라민의 체내 대사와 영향 10. 참고 문헌 11. 더 읽을 거리
1. 멜라민(melamine)의 구조, 성질 및 합성
1A. 구조
멜라민의 화학 구조는 그림 1과 같습니다.
1B. 물성:
화학식: C3H6N6 (탄소 28.57%; 수소 4.80%; 질소 66.64%) 분자량: 126.13 밀도: 1.57 g/cm3 녹는점: 345 oC에서 분해 용해도: 물에는 아주 조금만 녹음
1C. 멜라민의 합성:
멜라민은 요소 (urea)를 가열하여 만듭니다 (식 1). 여기서 말하는 요소는 질소 비료에 쓰이는 요소와 같은 것입니다.
2. 멜라민을 식품에 넣은 이유:
사람이나 동물들은 생명 유지를 위해 단백질이 포함된 식품이나 사료가 필요합니다. 그리고 단백질이 식품이나 사료에 영양분이 많이 들어있는 것이 좋습니다. 단백질은 육류나 어류 등 우리가 '고기'로 알고 있는 식품, 그리고 우유로 만든 제품, 두부 등에도 많이 들어있습니다.
우유를 물로 묽히면 (경제적 유혹 등으로), 당연히 단백질 등 우유의 성분이 줄어들고, 우유 검사에서 통과하지 못할 것입니다. 우유 또는 우유제품을 분석하는 것 중의 한 가지는 단백질 함량 검사입니다. 단백질 함량을 검사하는 일차적인 방법은 질소를 분석해서 단백질을 함량을 환산하는 것입니다.
멜라민은 질소 성분이 많으므로 (다른 이유도 여러 가지 있겠지만..) 멜라민을 넣어서 식품에 질소 성분이 많아지도록 한 것입니다.
그렇다면, 단백질 함량 분석을 왜 질소 함량을 분석해서 하느냐가 의문일 것입니다. 이것은 단백질이 질소 원자를 포함하고 있기 때문입니다. 단백질에 질소 원자가 어떤 형태로 들어있는가를 알기 위해서는 단백질의 화학 구조를 먼저 알 필요가 있습니다. 아래 3항에서 설명합니다.
3. 단백질의 구조와 성질
단백질 함량을 분석하는데, 질소 함량을 분석해서 환산하는 이유는 단백질 구조를 먼저 이해할 필요가 있어서 아래에 간단히 설명합니다.
단백질은 아미노산이 화학결합으로 연결된 화합물입니다. 아미노산의 일반적인 구소식은 아래 그림 2에 있습니다. 아미노산에는 아미노 기 (-NH2)와 카복시산 기 (-COOH)가 있고. Ri 의 구조에 따라서 여러 가지 다른 아미노산이 됩니다.
이 아미노산의 아미노기와 카복시기가 물 분자를 잃고 결합을 하면 식 2와 같이 됩니다. 다이아마이드 (또는 다이펩타이드)라고 합니다. 여기서 -CONH-기가 보이는데, 이것을 아마이드 기 (또는 펩타이드 기)라고 합니다.
아미노산 사이에서 식 2와 같은 반응이 계속 일어나서 아미노산이 계속 결합이 될 수 있습니다. 그림 3은 아미노산이 4개 연결된 구조가 표시되어 있습니다. 여기서 R1, R2, R3... 등은 같아도 되고 달라도 됩니다.
그림 4는 아미노산이 6개 결합된 식을 보여 줍니다.
일반적으로 여러개의 아미노산이 결합된 폴리펩타이드의 식이 그림 5에 보여줍니다. 그림 5에서 꺽쇠 괄호, [ ] 속은 폴리펩타이드의 일반적인 반복단위를 나타냅니다.
그래서 단백질 또는 폴리펩타이드의 일반식은 그림 6처럼 반복단위로 표현합니다. 이 반복단위 속에는 질소 원자가 하나 포함되어 있습니다. 그래서 질소 분석을 하면 단백질의 함량을 알 수 있다는 것입니다.
4. 단백질의 분석 방법
4A. 단백질 중의 질소 함량 계산 식품이나 사료 중에 들어있는 단백질을 분석하는 일차적인 방법은 식품이나 사료 중에 들어 있는 질소, N의 함량을 분석하면 됩니다. 왜냐하면 위에서 단백질의 구조를 보면, 단백질의 기본 단위인 아미노산 한 단위마다 질소 원자가 하나씩 포함되어 있기 때문입니다. (다른 원소를 분석하면 되지 않느냐고요? 그렇다면, 어떤 원소를 택하면 좋겠습니까? 그리고 한번 고려해 보십시오. 질소 원소를 분석하는 것이 제일 쉽고 타당하다는 결론에 도달하게 될 것입니다).
4B. 질소 함량과 단백질 함량과의 관계 평균 아미노산 당 질소의 함량을 무게로 계산하면 약 16%가 됩니다. 단백질에도 그대로 적용되므로 단백질에는 약 16%의 질소가 포함되어 있습니다 (식품에 따라서 약간씩 다르고 그 범위는 12-19% 정도입니다). 그래서 단백질에 들어 있는 질소의 함량을 계산하고, 질소가 단백질의 약 16%이므로 전체 단백질 량은 질소의 함량에 6.25 (=100/16)를 곱하면 단백질의 함량이 됩니다.
단백질의 종류와 질소 조성의 변화 - 단백질의 조성은 또한 식품의 종류에 따라서 달라지고 (아미노산의 종류가 다르고 그 비율이 다르기 때문) 따라서 질소의 함량도 16%에서 달라지기도 합니다.
일반적으로 6.25를 질소 계수 (nitrogen conversion factor) 라고 하는데, 이 질소 계수는 식품의 종류, 예를 들면 우유제품, 콩 제품, 육류 제품에 따라서 다른 질소 계수를 사용해야 합니다 (우유 제품, 6.38; 콩 제품, 5.71, 쌀 5. 95 등). 그 이유는 각 식품에 들어있는 단백질의 조성이, 즉 아미노산의 조성이 다르기 때문입니다.
4C. 식품이나 사료 중의 질소 함량 분석 자, 이제 식품이나 사료 중의 질소 성분을 어떻게 분석하는가가 문제입니다. 식품이나 사료 중에 질소를 포함하는 성분은 단백질 이외에도 알카로이드, 글루코사이드, 암모니아 등 여러 종류의 질소 화합물이 있습니다. 그래서 질소를 분석해서 얻은 단백질 함량을 조단백질 (粗단백질, crude portein)이라고 합니다. 조단백질에 대해서는 나중에 더 얘기하기로 하고, 식품에서 질소 성분을 분석하는 문제로 돌아갑시다. 식품 속의 질소 함량을 분석하는 원리는, 식품 속의 질소 성분을 암모니아 (NH3, ammonia) 로 변환시켜서 암모니아의 양을 정량하고, 이것에서부터 질소의 함량 그리고 단백질의 함량을 계산하는 것입니다.
식품속의 질소 성분을 암모니아로 변환시키고 이것을 정량하는 방법은 켈달 질소 정량법을 사용합니다 (J. Kjeldahl- 덴마크).
실제 실험에서는 몇 단계로 반응을 하고 실험해야 합니다. 켈달의 질소 정량법은 첫째 시료를 진한 황산과 가열하여서 시료 중의 질소 원소를 모두 암모니아로 변환시킵니다. 변환된 암모니아는 황산과 반응해서 황산암모늄 [(NH4)2SO4]으로 됩니다 (식 3).
두 번째, 이렇게 생긴 생성물에서 암모니아 성분만 분리시키려고 가성소다 (NaOH)수를 넣어서 암모니아를 발생시킵니다 (식4).
세 번째, 발생한 암모니아를 황산으로 적정을 합니다 (식 5). 이때 암모니아는 모두 황산 암모늄염으로 변환됩니다. 이때 약간 과량의 황산을 사용합니다.
과량의 황산은 다시 표준 가성소다액으로 적정해서 과량으로 들어간 황산의 양을 계산합니다 (식 6).
이렇게 해서 질소의 양을 계산하고, 여기서 단백질의 함량을 환산하게 됩니다.
5. 멜라민의 분석 방법
6. 멜라민 수지 멜라민 수지는 멜라민과 폼알데하이드 (HCHO, 포름알데하이드, formaldehyde)와 반응시켜서 만든 열경화성 합성 수지입니다 (식 7). (열에 강하고 해가 없는 것으로 알려져서 다양하게 사용됩니다.
7. 요소 (urea) 의 식품 및 사료용으로 사용 가능성과 효과
요소는 천천히 가수분해 되어서 암모니아와 탄산가스로 분해됩니다 (식 8). 그래서 요소를 질소 비료로 사용하는 것입니다. 멜라민은 잘 분해하지 않지만, 식품에 요소를 넣으면 요소는 쉽게 가수분해가 일어나서, 식품의 냄새 등이 쉽게 변할 것 같습니다.
8. 주의 (1) 멜라민과 멜라닌 (melanine)은 다름. (2) 멜라민과 멜라토닌(melatonin)은 다름
9. 멜라민의 체내 대사와 영향
멜라민이 인체 또는 동물의 체내에 들어가서 일어나는 생리 작용 및 부작용은 의사협회나 관련 의학 분야 또는 생리학 전문가에게 문의하는 것이 더 확실하고 좋을 것 같습니다.
LD50 등 수치는 있으나 지금 일어난 현상들을 보면 별로 의미가 없습니다.
10. 참고 문헌 |
출처: <http://www.chemistryculture.org/ChemStory/chemstory-dictionary/melamine/melamine-2008-11-13-do.htm>
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Melamine
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Not to be confused with Melanin.
This article is about the chemical compound. For the chemically-similar plastic, see melamine resin.
Melamine |
|
1,3,5-Triazine-2,4,6-triamine |
|
2,4,6-Triamino-s-triazine Cyanurotriamide Cyanurotriamine Cyanuramide |
|
Identifiers |
|
Jmol-3D images |
|
| |
| |
Properties |
|
C3H6N6 | |
126.12 g/mol | |
Appearance |
White solid |
1574 kg/m3 | |
345 °C, 618 K, 653 °F (decomposition[1]) | |
Sublimes | |
Solubility in water |
3.240 g/l (20 °C)[1] |
/
?) Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa) |
|
|
Melamine
i/ˈmɛləmiːn/ is an organic base and a trimer of cyanamide, with a 1,3,5-triazine skeleton. Like cyanamide, it contains 67% nitrogen by mass and, if mixed with resins, has fire retardant properties due to its release of nitrogen gas when burned or charred, and has several other industrial uses. Melamine is also a metabolite of cyromazine, a pesticide. It is formed in the body of mammals who have ingested cyromazine.[2] It has been reported that cyromazine can also be converted to melamine in plants.[3][4]
Melamine combines with cyanuric acid and related compounds to form melamine cyanurate and related crystal structures, which have been implicated as contaminants or biomarkers in Chinese protein adulterations.
Contents
[hide]
- 1 Etymology
- 2 Uses
- 4 Regulation in food and feed
- 5 Synthesis
- 6 Production in mainland China
- 8 Testing in food
- 9 See also
- 10 References
- 11 External links
[edit] Etymology
The German word melamin was coined by combining the names of 2 other chemical products: Melam (a distillation derivative of ammonium thiocyanate) and Amine.[5][6] Melamine etymology is thus not derived from the root melas (μελας, meaning black in Greek), such as, e.g., the pigment melanin, the hormone melatonin, or the melanotan peptides.
[edit] Uses
Melamine is combined with formaldehyde to produce melamine resin, a very durable thermosetting plastic used in Formica™, melamine dinnerware, laminate flooring and dry erase boards.
Melamine foam is used as insulation, soundproofing material and in polymeric cleaning products, such as Magic Eraser™.
Melamine is one of the major components in Pigment Yellow 150, a colorant in inks and plastics.
Melamine also enters the fabrication of melamine poly-sulfonate used as superplasticizer for making high-resistance concrete. Sulfonated melamine formaldehyde (SMF) is a polymer used as cement admixture to reduce the water content in concrete while increasing the fluidity and the workability of the mix during its handling and pouring. It results in concrete with a lower porosity and a higher mechanical strength, exhibiting an improved resistance to aggressive environments and a longer life-time.
The use of melamine as fertilizer for crops had been envisaged during the '50s and '60s because of its high nitrogen content (2/3).[7] However, melamine is much more expensive to produce than are other common nitrogen fertilizers, such as urea. To be effective as a fertilizer, it is essential that the plant nutrients are released or made available in a manner that matches the needs of the growing crop. The nitrogen mineralization process for melamine is extremely slow, making this product both economically and scientifically impractical for use as a fertilizer.
Melamine dinnerware
Melamine and its salts are used as fire-retardant additives in paints, plastics, and paper.[8]
Melamine derivatives of arsenical drugs are potentially important in the treatment of African trypanosomiasis.[9]
Melamine use as non-protein nitrogen (NPN) for cattle was described in a 1958 patent.[10] In 1978, however, a study concluded that melamine "may not be an acceptable non-protein N source for ruminants" because its hydrolysis in cattle is slower and less complete than other nitrogen sources such as cottonseed meal and urea.[11]
Melamine is sometimes illegally added to food products in order to increase the apparent protein content. Standard tests, such as the Kjeldahl and Dumas tests, estimate protein levels by measuring the nitrogen content, so they can be misled by adding nitrogen-rich compounds such as melamine.There is an instrument (SPRINT) developed by the company CEM Corp that allows the determination of protein content directly in some applications; this cannot be fooled by adding melamine in the sample[12][13]
Melamine is also used as a nitrogen and carbon source for N-doped carbon nanotube. N-CNT's can be prepared via Chemical Vapor Deposition (CVD) method by pyrolysizing melamine under an Ar atmosphere in a horizontal glass tube. A thin film of iron (5 nm) is first deposited on a Si/SiO2 wafer. N-CNT synthesis occurs at a furnace temperatures between 800 - 980oC.[14]
[edit] Toxicity
Melamine is described as being "Harmful if swallowed, inhaled or absorbed through the skin. Chronic exposure may cause cancer or reproductive damage. Eye, skin and respiratory irritant." However, the short-term lethal dose is on a par with common table salt with an LD50 of more than 3 grams per kilogram of bodyweight.[15] U.S. Food and Drug Administration (FDA) scientists explained that when melamine and cyanuric acid are absorbed into the bloodstream, they concentrate and interact in the urine-filled renal microtubules, then crystallize and form large numbers of round, yellow crystals, which in turn block and damage the renal cells that line the tubes, causing the kidneys to malfunction.[16]
The European Union set a standard for acceptable human consumption (Tolerable Daily Intake) of melamine at 0.2 mg per kg of body mass,[17] (previously 0.5 milligrams), Canada declared a limit of 0.35 mg and the US FDA's limit was put at 0.063 mg daily (previously 0.63 mg). The World Health Organization's food safety director estimated that the amount of melamine a person could stand per day without incurring a bigger health risk, the "tolerable daily intake" (TDI), was 0.2 mg per kg of body mass.[18]
[edit] Acute toxicity
Melamine is reported to have an oral LD50 of 3248 mg/kg based on rat data. It is also an irritant when inhaled or in contact with the skin or eyes. The reported dermal LD50 is >1000 mg/kg for rabbits.[19] A study by USSR researchers in the 1980s suggested that melamine cyanurate, commonly used as a fire retardant,[20] could be more toxic than either melamine or cyanuric acid alone.[21] For rats and mice, the reported LD50 for melamine cyanurate was 4.1 g/kg (given inside the stomach) and 3.5 g/kg (via inhalation), compared to 6.0 and 4.3 g/kg for melamine and 7.7 and 3.4 g/kg for cyanuric acid, respectively.
A toxicology study in animals conducted after recalls of contaminated pet food concluded that the combination of melamine and cyanuric acid in diet does lead to acute renal failure in cats.[22] A 2008 study produced similar experimental results in rats and characterized the melamine and cyanuric acid in contaminated pet food from the 2007 outbreak.[23] A 2010 study from Lanzhou University attributed renal failure in humans to uric acid stone accumulation after ingestion of melamine resulting in a rapid aggradation of metabolites such as cyanuric acid diamide (ammeline) and cyanuric acid.[24]
[edit] Chronic toxicity
Ingestion of melamine may lead to reproductive damage, or bladder or kidney stones, which can lead to bladder cancer.[19][25][26][27][28]
A study in 1953 reported that dogs fed 3% melamine for a year had the following changes in their urine: (1) reduced specific gravity, (2) increased output, (3) melamine crystalluria, and (4) protein and occult blood.[29]
A survey commissioned by the American Association of Veterinary Laboratory Diagnosticians suggested that crystals formed in the kidneys when melamine combined with cyanuric acid, "don't dissolve easily. They go away slowly, if at all, so there is the potential for chronic toxicity."[30][31][32]
[edit] Treatment of urolithiasis
Fast diagnosis and treatment of acute obstructive urolithiasis may prevent the development of acute renal failure. Urine alkalinization and stone liberalization have been reported to be the most effective treatments in humans.[24]
[edit] Regulation in food and feed
The United Nations' food standards body, Codex Alimentarius Commission, has set the maximum amount of melamine allowed in powdered infant formula to 1 mg/kg and the amount of the chemical allowed in other foods and animal feed to 2.5 mg/kg. While not legally binding, the levels allow countries to ban importation of products with excessive levels of melamine.[33]
[edit] Synthesis
Melamine was first synthesized by the German chemist Justus von Liebig in 1834. In early production, first calcium cyanamide is converted into dicyandiamide, then heated above its melting temperature to produce melamine. However, today most industrial manufacturers use urea in the following reaction to produce melamine:
6 (NH2)2CO → C3H6N6 + 6 NH3 + 3 CO2
It can be understood as two steps.
First, urea decomposes into cyanic acid and ammonia in an endothermic reaction:
(NH2)2CO → HCNO + NH3
Then, cyanic acid polymerizes to form melamine and carbon dioxide:
6 HCNO → C3H6N6 + 3 CO2
The second reaction is exothermic but the overall process is endothermic.
The above reaction can be carried out by either of two methods: catalyzed gas-phase production or high pressure liquid-phase production. In one method, molten urea is introduced onto a fluidized bed with catalyst for reaction. Hot ammonia gas is also present to fluidize the bed and inhibit deammonization. The effluent then is cooled. Ammonia and carbon dioxide in the off-gas are separated from the melamine-containing slurry. The slurry is further concentrated and crystallized to yield melamine.[34] Major manufacturers and licensors such as Orascom Construction Industries, BASF, and Eurotecnica have developed some proprietary methods.
The off-gas contains large amounts of ammonia. Therefore, melamine production is often integrated into urea production, which uses ammonia as feedstock.
Crystallization and washing of melamine generates a considerable amount of waste water, which is a pollutant if discharged directly into the environment. The waste water may be concentrated into a solid (1.5–5% of the weight) for easier disposal. The solid may contain approximately 70% melamine, 23% oxytriazines (ammeline, ammelide, and cyanuric acid), 0.7% polycondensates (melem, melam, and melon).[35] In the Eurotecnica process, however, there is no solid waste and the contaminants are decomposed to ammonia and carbon dioxide and sent as off gas to the upstream urea plant; accordingly, the waste water can be recycled to the melamine plant itself or used as clean cooling water make-up.[36]
[edit] Production in mainland China
Between the late 1990s and early 2000s, both consumption and production of melamine grew considerably in mainland China. By early 2006, melamine production in mainland China is reported to be in "serious surplus".[37] Between 2002 and 2007, while the global melamine price remained stable, a steep increase in the price of urea (feedstock for melamine) has reduced the profitability of melamine manufacturing. Currently, China is the world's largest exporter of melamine, while its domestic consumption still grows by 10% per year. However, reduced profit has already caused other joint melamine ventures to be postponed there.
Surplus melamine has been an adulterant for feedstock and milk in mainland China for several years now because it can make diluted or poor quality material appear to be higher in protein content by elevating the total nitrogen content detected by some simple protein tests. Actions taken in 2008 by the Government of China has reduced the practice of adulteration, with the goal of eliminating it. Court trials began in December 2008 for six people linked to the scandal and ended in January 2009 with two of the convicts being sentenced to death and executed.[38][39]
[edit] Melamine poisoning by tainted food
Melamine has been involved in several food recalls after the discovery of severe kidney damages of children and pets poisoned by melamine-adulterated food.
[edit] 2007 Animal feed recalls
Further information: 2007 pet food recalls and Chinese protein adulteration
In 2007, a pet food recall was initiated by Menu Foods and other pet food manufacturers who had found their products had been contaminated and caused serious illnesses or deaths in some of the animals that had eaten them.[40][41][42] In March 2007, the US Food and Drug Administration reported finding white granular melamine in the pet food, in samples of white granular wheat gluten imported from a single source in China, Xuzhou Anying Biologic Technology[43] as well as in crystalline form in the kidneys and in urine of affected animals.[44] Further vegetable protein imported from China was later implicated.
In April 2007, The New York Times reported that the addition of "melamine scrap" into fish and livestock feed to give the false appearance of a higher level of protein was an "open secret" in many parts of mainland China, reporting that this melamine scrap was being produced by at least one plant processing coal into melamine.[45] Four days later, the New York Times reported that, despite the widely reported ban on melamine use in vegetable proteins in mainland China, at least some chemical manufacturers continued to report selling it for use in animal feed and in products for human consumption. Li Xiuping, a manager at Henan Xinxiang Huaxing Chemical in Henan Province, stated, "Our chemical products are mostly used for additives, not for animal feed. Melamine is mainly used in the chemical industry, but it can also be used in making cakes."[46] Shandong Mingshui Great Chemical Group, the company reported by the New York Times as producing melamine from coal, produces and sells both urea and melamine but does not list melamine resin as a product.[47]
Another recall incident in 2007 involved melamine which had been purposely added as a binder to fish and livestock feed manufactured in the United States. This was traced to suppliers in Ohio and Colorado.[48]
[edit] 2008 Chinese outbreak
Further information: 2008 Chinese milk scandal
In September 2008, several companies, including Nestlé, were implicated in a scandal involving milk and infant formula which had been adulterated with melamine, leading to kidney stones and other renal failure, especially among young children. By December 2008, nearly 300,000 people had become ill, with more than 50,000 infant hospitalizations and six infant deaths.[49][50][51] In a study published in the New England Journal of Medicine, it was reported that melamine exposure increased the incidence of urinary tract stones by seven times in children.[52] Melamine may have been added to fool government protein content tests after water was added to fraudulently dilute the milk. Because of melamine's high nitrogen content (66% by mass versus approx. 10–12% for typical protein), it can cause the protein content of food to appear higher than the true value.[53][54] Officials estimate that about 20 percent of the dairy companies tested in China sell products tainted with melamine. On January 22, 2009, three of those involved in the scandal (including one conditional sentence) were sentenced to death in a Chinese court.[55]
In October 2008, "Select Fresh Brown Eggs" imported to Hong Kong from the Hanwei Group in Dalian in northeastern China, were found to be contaminated with nearly twice the legal limit of melamine. York Chow, the health secretary of Hong Kong, said he thought animal feeds might be the source of the contamination and announced that the Hong Kong Centre for Food Safety would henceforward be testing all mainland Chinese pork, farmed fish, animal feed, chicken meat, eggs, and offal products for melamine.[56]
As of July 2010, Chinese authorities were still reporting some seizures of melamine-contaminated dairy product in some provinces, though it was unclear whether these new contaminations constituted wholly new adulterations or were the result of illegal reuse of material from the 2008 adulterations.[57][58]
On characterization and treatment of urinary stones in affected infants, the New England Journal of Medicine printed an editorial in March 2009, along with reports on cases from Beijing, Hong Kong and Taipei.[59]
Urinary calculi specimens were collected from 15 cases treated in Beijing and were analyzed as unknown objects for their components at Beijing Institute of Microchemistry using infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, and high performance liquid chromatography. The result of the analysis showed that the calculus was composed of melamine and uric acid, and the molecular ratio of uric acid to melamine was around 2:1.[60]
In a 2009 study of 683 children diagnosed in Beijing in 2008 with nephrolithiasis and 6,498 children without nephrolithiasis aged < 3 years, investigators found that in children exposed to melamine levels < 0.2 mg/kg per day, the risk for nephrolithiasis was 1.7 times higher than in those without melamine exposure, suggesting that the risk of melamine-induced nephrolithiasis in young children starts at a lower intake level than the levels recommended by the World Health Organization.[61]
In a study published in 2010, researchers from Beijing University studying ultrasound images of infants who fell ill in the 2008 contamination found that while most children in a rural Chinese area recovered, 12 per cent still showed kidney abnormalities six months later. "The potential for long-term complications after exposure to melamine remains a serious concern," the report said. "Our results suggest a need for further follow-up of affected children to evaluate the possible long-term impact on health, including renal function."[62] Another 2010 followup study from Lanzhou University attributed the uric acid stone accumulation after ingestion of melamine to a rapid aggradation of metabolites such as cyanuric acid diamide (ammeline) and cyanuric acid and reported that urine alkalinization and stone liberalization were the most effective treatments.[24]
[edit] Testing in food
Until the 2007 pet food recalls, melamine had not routinely been monitored in food, except in the context of plastic safety or insecticide residue. This could be due to the previously assumed low toxicity of melamine, and the relatively expensive methods of detection.
Following the 2008 deaths of children in China from powdered milk, the Joint Research Centre (JRC) of the European Commission in Belgium set-up a website about methods to detect melamine.[63] In May 2009, the JRC published the results of a study that benchmarked the ability of labs around the world to accurately measure melamine in food. The study concluded that the majority of labs can effectively detect melamine in food.[64]
In October 2008, the U.S. Food and Drug Administration (FDA) issued new methods for the analysis of melamine and cyanuric acid in infant formulations in the Laboratory Information Bulletin No 4421.[65] Similar recommendations have been issued by other authorities, like the Japanese Ministry of Health, Labor and Welfare,[66] both based on liquid chromatography – mass spectrometry (LC/MS) detection after hydrophilic interaction liquid chromatography (HILIC) separation.[67]
The existing methods for melamine determination using a triple quadrupole liquid chromatography – mass spectrometry (LC/MS) after solid phase extraction (SPE) are often complex and time consuming. However, electrospray ionization methods coupled with mass spectrometry allow a rapid and direct analysis of samples with complex matrices: the native liquid samples are directly ionized under ambient conditions in their original solution. In December 2008, two new fast and inexpensive methods for detecting melamine in liquids have been published on-line in the Chem. Comm. Journal of the Royal Society of Chemistry (UK).[68]
Ultrasound-assisted extractive electrospray ionization mass spectrometry (EESI-MS) has been developed at ETH Zurich (Switzerland) by Zhu et al., (2008)[69][70] for a rapid detection of melamine in untreated food samples. Ultrasounds are used to nebulize the melamine-containing liquids into a fine spray. The spray is then ionised by extractive electrospray ionisation (EESI) and analysed using tandem mass spectrometry (MS/MS). An analysis requires 30 seconds per sample. The limit of detection of melamine is a few nanograms of melamine per gram of milk.[citation needed]
Huang et al., (2008)[71][72] have also developed at Purdue University (US) a simpler instrumentation and a faster method by using a low-temperature plasma probe to ionize the samples. The major obstacles being solved, the ESI-MS technique allows now high-throughput analysis of melamine traces in complex mixtures.
The Melaminometer[73][74] was a hypothetical design for a synthetic biology circuit, to used for detecting melamine and related chemical analogues such as cyanuric acid. The conceptual project is hosted at OpenWetWare as open source biology in collaboration with DIYbio and has been discussed in various newspapers in the context of homebrew biotechnology. As of October 2009, the design has not been verified.
Because melamine resin is often used in food packaging and tableware, melamine at ppm level (1 part per million) in food and beverage has been reported due to migration from melamine-containing resins.[75] Small amounts of melamine have also been reported in foodstuff as a metabolite product of cyromazine, an insecticide used on animals and crops.[76]
The Food Safety and Inspection Service (FSIS) of the United States Department of Agriculture (USDA) provides a test method for analyzing cyromazine and melamine in animal tissues.[77][78] In 2007, the FDA began using a high performance liquid chromatography test to determine the melamine, ammeline, ammelide, and cyanuric acid contamination in food.[79] Another procedure is based on surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS).[80][81]
Member States of the European Union are required under Commission Decision 2008/757/EC[82] to ensure that all composite products containing at least 15% of milk product, originating from China, are systematically tested before import into the Community and that all such products which are shown to contain melamine in excess of 2.5 mg/kg are immediately destroyed.
출처: <http://en.wikipedia.org/wiki/Melamine>
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질소산화물 저감기술 (0) | 2016.06.26 |
NOx 처리기술
1. 질소 산화물 발생 ㅇ 질소산화물(NOx)은 주로 연료의 연소과정에서 배출되는 대기오염물질 중의 하나인데 이에는 N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4 및 N2O5 등이 있으나 이 가운데 대기오염을 일으키는 것은 NO와 NO2이며 기타 가스는 미량으로 무시해도 된다. ㅇ NOx중 NO가 약 90%, NO2가 약 10% 정도를 차지 ㅇ 질소산화물 생성은 다음의 화학반응에 의해서 생성 - O2 ↔ 2O - O + N2 ↔ NO + N - N + O2 ↔ NO + O - NO + O ↔ NO2 ㅇ 연소시 NOx의 생성에 영향을 주는 인자로는 온도, 반응시간, 반응물질의 농도 및 반응물질의 혼합정도이며 연소과정에서 보면 연료와 공기의 비율, 주입공기의 온도 및 연소로 내 온도 등이며 이들 인자를 조절함으로써 발생을 억제 2. NOx 저감 및 제거방식 가. 연소조절에 의한 NOx 저감법 1) 저산소 연소(과잉공기량 감소) ㅇ 폐기물 소각시 쓰레기와 공기를 잘 혼합시키고 완전연소를 보장받기 위하여 이론공기량보다 많은 과잉공기량(m=1.5~2.5)을 공급하고 있는데 이것은 연소후에도 공기중의 질소와 반응할 수 있는 산소를 공급하는 형태 ㅇ 연소용 공기의 과잉공기량을 줄임으로써 질소와 산소가 반응할 기회를 적게하여 질소산화물의 생성을 억제 ㅇ 그러나 산소 공급량이 적어지면 미연가스가 증가하여 일산화 탄소 및 검댕 발생이 증가할 수 있고 로 내 온도의 상승이라는 문제가 발생 ㅇ 과잉공기량을 적게하면 NOx의 생성은 감소되나 미연가스는 증가되므로 2차 공기를 주입하여 난류확산에 의한 혼합으로 순간적으로 연소시켜 완전연소가 가능 ㅇ 로 내 온도상승은 적당한 위치에 냉각용 공기의 도입, 로 내 물 분사, 연소실의 수냉벽화, 배가스의 재 순환 등의 방식을 단독 또는 조합하여 해결 2) 저온도 연소(연소용 공기온도 조절) ㅇ 소각로에서 에너지를 절약하고 건조 및 착화현상을 좋게하기 위하여 공기를 예열하여 주입하게 되는데 이것은 연소온도를 상승시켜 NOx 생성을 촉진 ㅇ 주입공기를 25℃에서 300℃로 높이면 NOx의 생성량은 약 2배 ㅇ 따라서 예열온도를 조절하여 NOx의 생성을 조절 3) 연소부분의 냉각 ㅇ 소각로의 단위면적당 열 방출량이 크면 연소부분의 온도가 높고 NOx의 생성이 크다. ㅇ 연소로에서 주위 표면으로 열전달을 효과적으로 촉진시켜 화염온도를 낮춤으로써 NOx 생성을 저감 4) 배기가스의 재 순환 ㅇ 냉각된 배기가스의 일부를 연소실로 재순환시켜 로 내 온도를 하강시키고 산소농도를 낮게 함으로써 NOx 생성을 저감 5) 2단 연소 ㅇ 불꽃영역에서 연료의 비를 증가시키고 공기비를 줄이면 불완전 연소 및 복사에 의한 열전달이 증가되어 가스온도 상승이 억제되어 NOx 생성이 억제 ㅇ 불완전 연소로 인한 미연가스는 2차 공기를 주입하여 완전 연소 6) 버너 및 연소실의 구조개선 ㅇ 버너의 형식이나 연소실의 구조를 개량하여 NOx의 발생을 저감시킬 수 있는데 사이클론형 버너는 고 발열량으로 NOx를 많이 생성하므로 사용을 피하는 것이 좋고 연소로 내에서도 버너의 위치에 따라 화염의 형태나 혼합정도가 다르므로 버너의 위치를 잘 선정하여 연소실 내의 온도분포를 균일하게 하고 고온부분을 없애서 NOx의 생성을 억제 7) 기타 ㅇ 연소로 내 수증기를 분무하여 산소와 수소로 분해되면서 수반되는 흡열반응으로 로 내 온도를 저하시켜 NOx의 생성을 억제 나. NOx의 제거 처리기술 1) 산화 흡수방식 ㅇ 질소산화물을 O3으로 산화시킨 후 알칼리로 중화 처리하여 무해화 - 2NO + O3 +H2O → 2HNO3 - 6NO2 + O3 + 3H2O → 6HNO3 - HNO3 +NaOH → NaNO3 + H2O 2) SNCR(Selective Non-Catalytic Reduction, 선택적 무촉매 환원법) ㅇ 배출가스 중에 환원제로 암모니아나 요소를 분사하여 고온에서 NOx와 선택적으로 반응을 일으키게 하여 N2와 H2O로 분해 ㅇ 반응온도 영역은 750℃~950℃이고 반응효율이 높은 온도는 800℃~900℃로서 로 출구온도의 안정화가 중요하다. ㅇ 분무노즐은 질소산화물과 최적으로 반응할 수 있는 온도영역인 850℃ 부근의 로벽에 2개의 분무노즐을 설치하여 분무하는데 질소산화물과 암모니아 Slip을 고려하여 화학 양론비로 1:5를 적용 ㅇ 약품을 과량 사용하면 미반응, 미분해의 암모니아가 배출가스의 HCl과 반응하여 NH4Cl의 백연이 발생 ㅇ 반응식 - 2NO + 2NH4OH + O2 → N2 + H2O - 2NO2 + 4NH4OH + O2 → 3N2 + 10H2O - 2(NH2)2CO + 4NO + O2 → 4N2 + 2CO2 + 4H2O - 4(NH2)2CO + 3NO2 + 3O2 → 11N2 +4CO2 + 8H2O 3) SCR(Selective Catalytic Reduction, 선택적 촉매 환원법) ㅇ 암모니아를 환원제로 사용하여 NOx의 화학반응을 촉매에 의하여 촉진시키는 방법으로 촉매로는 TiO2 등이 사용 ㅇ 반응온도는 270~350℃가 적당 ㅇ 연소가스 중의 NOx를 N2와 H2O로 환원 ㅇ 질소산화물과 같은 당량의 암모니아를 주입시키면 촉매 하에서 선택적으로 반응 ㅇ 연소가스는 SCR을 거치면서 200℃로 냉각되어 연돌을 통하여 대기로 방출함으로써 백연발생 방지 ㅇ 반응식 - 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O - 6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O 4) 기타 처리방법 가) 건식법 ㅇ 흡착법 : 활성탄, Silica gel에 의한 흡착으로서 NO2는 흡착되나 NO의 흡착은 어렵다. ㅇ 전자선 조사법 : 배 가스중에 암모니아를 첨가하고 α, β, γ, χ선을 조사하여 SOx, NOx 등을 고상으로 포집 제거 ㅇ 용융염 흡수법 : 가스중의 NO를 용윰염에 흡수하는 방법 - 6NO2 + 2M2CO2 → 3N2 + 2CO2 + 4MNO3 - 6NO + M2CO3 → 3N2 + 2CO3 + MNO3 ㅇ 접촉 환원법 - CO에 의한 접촉 환원법 : 반응속도가 크고 SO2의 제거도 가능 2NO + 2CO → N2 + 2CO2 NO2 + CO → NO +CO2 - HC에 의한 환원법 : Acetylene계, Olefin계, 방향족, Paraffin계 4NO2 + CH4 → 4NO + CO2 + 2H2O 4NO + CH4 → 2N2 +CO2 + 2H2O - H2에 의한 환원법 2NO + 2H2 → N2 + 2H2O 2NO + 5H2 → 2NH3 + H2O 나) 습식법 ㅇ 직접 흡수법 : 물, Alkali 흡수법, 황산 흡수법 - 물, Alkali 흡수법 : NO2는 제거, NO는 불가능 - 황산 흡수법 : NO + H2SO4 → H2SO4・NO ㅇ 산화 흡수법 : NO가 대부분이므로 산화제나 촉매를 이용하여 흡수 - 산화제 : O3, ClO2, NaOCl, NaClO2, KMnO4, H2O2, Cl2, HNO3 - 문제점 : 산화제의 가격이 비싸고 2차 오염이 문제 ㅇ 산화 흡수 환원법 : NOx가 N2까지 분해 - 환원제 : Na2S2O3, Na2S, 요소 등 ㅇ 액상 흡수 환원법 - 환원제 : Na2SCO3 ㅇ 착염 흡수 환원법 : NO를 산화하지 않고 흡수 - NO + FeSO4 → Fe(NO)SO4 |
출처: <http://www.greenvi.pe.kr/cgi-bin/technote/read.cgi?board=incineration&y_number=10&nnew=1>
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