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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 노열
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수2
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산업적으로 사용된 백석면은 발암물질로 지정됨에 따라 세계 여러 나라에서 사용이 금지되었고, 무해화하기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 따라서 열처리에 따른 백석면의 광물학적 특성 변화를 관찰하고 열처리에 의한 무해화 가능성을 알아보고자 하였다. 캐나다 LAB Chrysotile 광상에서 산출되는 백석면을 이용하였으며, 백석면은 대기조건에서 600~1300℃ 범위에서 열처리를 하였다. 이후 TG-DTA, XRD, FT-IR, SEM-EDS, TEM-EDS 분석을 통해 백석면의 결정구조, 형태 및 화학성분의 변화를 확인하여 광물학적 특성변화를 관찰하였다.
백석면은 7.27, 3.63, 2.51 Å의 면간거리를 가진 ortho-chrysotile로 3685, 3676 ㎝-1 의 OH 신축진동, 1067, 945 ㎝-1의 Si-O진동과 550 ㎝-1의 Mg-O 진동을 가지고 있었다. 열처리 결과 백석면은 약 630-670℃에서 흡열반응이 일어남에 따라 OH가 제거되며, 점차 비정질 광물의 형태로 변화가 나타났다. 이후 약 820℃ 이상에서 발열반응을 일으키며 2.45 Å, 2.51 Å, 3.88 Å의 면간거리와 982, 873, 840, 504 ㎝-1의 Si-O 진동, 474, 458, 413 ㎝-1의 Mg-O 진동을 가지는 고토감람석(forsterite, Mg2SiO4)으로 상전이 되었다. 이러한 상전이는 백석면의 탈수화반응의 결과로, 팔면체판인 brucite(MgOH) 층에서 OH가 제거되어 사면체판과 Mg만 남아 재배열이 일어난 것으로 사료된다. 이 후 1,000℃ 이상의 온도에서 가열한 결과 일부 고토감람석은 3.17 Å, 2.91 Å, 2.56 Å의 면간거리와 1075, 721, 682 ㎝-1의 Si-O 진동을 가지는 완화휘석(enstatite, MgSiO3)이 점진적인 재결정 작용으로 형성되었다. 이러한 열분해 과정을 거쳐 백석면은 약 700℃ 이상에서 섬유상의 형태와 hollow tube 구조가 붕괴되었고 820℃ 이상에서 주상의 고토감람석으로 상전이 되었다. 또한 1,000℃ 이상으로 가열함에 따라 주상의 고토감람석 내에서 완화휘석이 3차원적으로 성장되었으며 가열온도가 증가할수록 구형의 광물로 형태 변화가 일어났다.
따라서 백석면은 열처리에 따라 탈수화 반응이 수반되어 백석면의 결정구조는 붕괴되고, 섬유상의 형태가 변형되면서 유해광물이 아닌 고토감람석과 완화휘석으로 상전이 되므로 무해화가 가능할 것으로 기대된다.
백석면은 7.27, 3.63, 2.51 Å의 면간거리를 가진 ortho-chrysotile로 3685, 3676 ㎝-1 의 OH 신축진동, 1067, 945 ㎝-1의 Si-O진동과 550 ㎝-1의 Mg-O 진동을 가지고 있었다. 열처리 결과 백석면은 약 630-670℃에서 흡열반응이 일어남에 따라 OH가 제거되며, 점차 비정질 광물의 형태로 변화가 나타났다. 이후 약 820℃ 이상에서 발열반응을 일으키며 2.45 Å, 2.51 Å, 3.88 Å의 면간거리와 982, 873, 840, 504 ㎝-1의 Si-O 진동, 474, 458, 413 ㎝-1의 Mg-O 진동을 가지는 고토감람석(forsterite, Mg2SiO4)으로 상전이 되었다. 이러한 상전이는 백석면의 탈수화반응의 결과로, 팔면체판인 brucite(MgOH) 층에서 OH가 제거되어 사면체판과 Mg만 남아 재배열이 일어난 것으로 사료된다. 이 후 1,000℃ 이상의 온도에서 가열한 결과 일부 고토감람석은 3.17 Å, 2.91 Å, 2.56 Å의 면간거리와 1075, 721, 682 ㎝-1의 Si-O 진동을 가지는 완화휘석(enstatite, MgSiO3)이 점진적인 재결정 작용으로 형성되었다. 이러한 열분해 과정을 거쳐 백석면은 약 700℃ 이상에서 섬유상의 형태와 hollow tube 구조가 붕괴되었고 820℃ 이상에서 주상의 고토감람석으로 상전이 되었다. 또한 1,000℃ 이상으로 가열함에 따라 주상의 고토감람석 내에서 완화휘석이 3차원적으로 성장되었으며 가열온도가 증가할수록 구형의 광물로 형태 변화가 일어났다.
따라서 백석면은 열처리에 따라 탈수화 반응이 수반되어 백석면의 결정구조는 붕괴되고, 섬유상의 형태가 변형되면서 유해광물이 아닌 고토감람석과 완화휘석으로 상전이 되므로 무해화가 가능할 것으로 기대된다.
목차
1. 서 언2. 연구재료 및 방법가. 연구재료1) 재료선정 및 준비2) 백석면 열분해 실험나. 연구방법1) 백석면의 탈수화 반응 및 상전이 온도 분석가) 열중량 및 시차열 (TG-DTA) 분석2) 백석면의 열분해 과정과 광물학적 특성 변화가) X-선 회절(XRD) 분석나) 프리에 변환 적외선 분광(FT-IR) 분석다) 전자현미경분석(1) 주사전자현미경(SEM)분석(2) 투과전자현미경(TEM) 분석(3) 에너지분광(EDS) 분석3. 연구결과 및 토의가. 백석면의 탈수화 반응 및 상전이 온도 분석1) TG-DTA 분석 결과나. 백석면의 열분해 과정과 광물학적 특성 변화1) XRD 및 FT-IR 분석 결과가) 열처리에 따른 백석면의 탈수화 반응(DehydroxylateⅠ)나) 열처리에 따른 백석면의 상전이 광물(DehydroxylateⅡ)2) 전자현미경(SEM, TEM, EDS) 분석 결과가) 열처리에 따른 백석면의 형태 변화나) 열처리에 따른 백석면의 형태 및 결정구조 변화(1) 백석면의 탈수화 반응(DehydroxylateⅠ)(2) 백석면의 상전이 광물(DehydroxylateⅡ)4. 결론 및 고찰참고문헌(References)영문초록(Abstract)
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