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  에멀젼 발생에 영향을 주는 인자와 원리가 궁금합니다
  글쓴이 : 자히우   고유ID : Queanto     날짜 : 20-01-05 10:24     조회 : 59    
안녕하세요
유기물(DNT)과 물(황산, 질산)이 함께 존재하는 상에서,
pH가 높아지면(8~9) 에멀젼 발생이 증가해서 분리 효율이 떨어진다고 하는데,
pH가 에멀젼 형성에 어떤 영향을 주는 건지 잘 와닿지가 않네요..
DNT 일부 위치에서 친수성 작용기가 생기기라도 하는 건가요?
메뉴얼에는 에멀젼 발생이 심해질 경우 약간의 황산을 첨가하여 pH 를 조절한다고 하네요

스테파노 Stefano   20-01-06 11:52
(1) Emulsion은 서로 용해되지 않는 두개의 액상물질이 물리적으로 섞여있는 상태를 말하는데 주로 Oil-Water가 혼합되어 있는 상태를 말합니다.    Oil-Water Emulsion이라고 해도 연속상(Continuous Phase)이 물인 경우와 Oil인 경우로 구분됩니다.  질문에서 언급하는 내용이 DNT중에 분산되어 있는 물 Droplets를 언급하는 것인지 물속에 분산되어 있는 DNT Droplets인지 구분될 필요가 있습니다. 

(2) DNT(Dinitrotuluene ?)의 융점이 70도라면 상온에서 고체일 터인데  DNT용제(예를 들어 Toluene)와 함께 들어있는 시스템이 아닌가 생각됩니다.  Emulsion의 안정성은 온도, pH, 표면장력, 점도, 밀도, 등 여러가지에 관련되어 있겠지만 그 중에서도 분자간의 인력이나 친화력에 영향을 주는 pH가 가장 큰 영향을 줄 것으로 봅니다. 

(3) 상분리를 위해서는 Emulsion의 안정성을 떨어뜨려야 할 것이나 화장품크림 같은 제품이라면 Emulsion의 안정성이 아주 긴요한 제품의 품질에 해당할 것입니다.  크림의 경우 Emulsion의 안정성을 높이기 위하여 Emulsifier를 사용하는데 양이온계, 음이온계, 비이온계로 구분되어 사용되고 유기물질의 종류에 따라 최고 안정성을 보이는 pH 영역이 제각각 다르기 때문에 최적의 안정성을 가지는 Formulation은 Know-how로 간직되는 것 같습니다. 

(4) 질문으로 돌아가서..
물의 경우 pH가 높아지면 대체로 물의 표면장력이 줄어들어 거품이 잘 생기는 경향이 높아집니다.  pH를 높게하는 OH-이온이 유기물(여기서는 DNT)의 +극성부분을 둘러싸게 되어 유기물 분자끼리 Coagulation을 일으켜 입도가 커지는 것을 방해하고 물층에서 분산된 상태로 떠다니게 되면 층분리를 어렵게 만들 것입니다. 

)DNT 분자내에는 친수성작용기는 포함되어 있지는 않지만 NO2기가 전자를 끌어감으로써 분자내에 +/- Dipole을 형성하는 역할을 하기 때문에 약간의 극성을 가지게 되고 이로 인해 다른 극성물질을 끌어들이는 현상을 나타낼 것입니다. )

이럴 경우 산을 미량 주입하여 pH를 낮추게 되면 DNT를 둘러싸고 있던 OH-이온들이 수용층으로 옮겨와 H+이온과 결합하게 되면 DNT 분자들이 남게되어 물에 분산되어 있는 DNT는 수용층으로부터 분리되어 유기층에 모일 것입니다.  pH를 낮추는 효과는 에멀젼을 형성하고 있던 일종의 Emulsifier를 수용층으로 끌어들이는 효과를 낳을 것으로 봅니다. 

(5) 유기층-물층 상분리가 잘되지 않을 경우 온도를 높이고, 수용성 염등을 추가함으로써 물의 표면장력변화, 밀도차의 증가 등으로 상분리 효과를 개선할 수 있습니다.  참고하세요.
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