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  miscible / soluble 차이에 대한 질문
  글쓴이 : 우악어쩌나   고유ID : buzzya     날짜 : 21-03-25 15:47     조회 : 61    
안녕하세요, 지난 번 회원님들께 큰 도움 받고 한 번 더 도움을 받고자 질문을 올립니다.
miscible 과 soluble 차이에 대한 질문인데요.
일반적으로 miscible 은 액체와 액체 끼리 섞임을 얘기한다면
soluble은 고체와 액체 끼리의 녹는정도를 나타내는 것으로 알고 있는데요.
예를 들어 A 라는 물질이 물과 miscible 하다고 한다면 A라는 물질이 기체 상체 일때도 물과 잘 섞인다(혹은 녹는다) 라고 봐도 무방할까요?
현재 VOCs 를 제거 하는 대기 방지 시설에 DMSO(Dimethyl sulfoxide) 가 포함되어 있어 촉매 산화 반응 도중 반응 중간체 혹은 완전산화하여 SO2, H2S, H2SO4 물질로 전환되어 악취를 발생시키고 있습니다.
이를 해결하고자 후단에 간이 스크러버를 설치하여 악취정도를 낮추고자 하는데요.
DMSO 자체 물질의 물의 용해도를 찾다가 정보가 나오지 않아 질문을 하게 되었습니다.
답변 부탁드리겠습니다.
좋은 하루 되세요!
꾸벅

Stefano    21-03-25 17:03
(1) 일반적인 어감으로는 <Soluble>이라는 용어는 고상이 액상에 녹아 섞이는 현상에 대해서 말하는데 용질의 상은 고상, 액상, 기상에 함께 사용됩니다.  이 경우 여기서 제한된 영역에서 균일한 농도의 액상이 되는 정도를 Solubility로 나타냅니다. 
(용해도는 온도에 따라 딸라지기 때문에 주로 일정온도에서  순용매 일정량에 용질의 양으로  표시)
 Solubility,  g-solute/100 g pure-Solvent ....................(1)

극성액상물질끼리 혹은 비극성액상끼리는 무한대로 섞이게되는 경우가 있는데  극성 물과 메탄올 혹은 물과 에탄올은 농도제한없이 무한대로 섞이고 Oil 성분들끼리 무한농도로 섞이는 경우가 있습니다.  그러나 프로필알콜과 물은 완전히 섞이지 않기 때문에 용해도를 언급해야 하고 파라핀계 탄화수소와 방향족 탄화수소의 경우에도 완전히 섞이지 않는 경우 용해도를 적용해야 합니다.

(2) Miscible은 액상에서 용해도 제한없이 용해되는 경우에만 적용합니다.  기상이나 고상에서는 사용하지않습니다.  기상에서는 당연히 섞인다고보는 것이고 고상에서는 당연히 섞이지 않는다고 간주하는 것이기 때문일 것입니다 .

기상에서는 증기나 개스의 분자가 제한없이 비율로 섞일 수 있으므로 Soluble, Miscible 이라는 용어는 사용되지 않습니다.  그라나  증기 혹은 개스의 경우 기상에 존재할 수 있는 증기의 분압은 해당온도에서 순수물질의 자신의 증기압이상을 초과하면 액상 혹은 고상으로 분리될 수 있습니다.   

(3) 질문에 언급한 성분중 H2SO4는 물에 완전히 섞이는 즉 <Miscible in/with Water>이므로 Water Scrubber로 제거가능할 것이나  DMSO, SO2, H2S는 물에 제한된 용해도를 가지는데 용해도가 높지 않아서 완전제거가 되지 않는다고 봅니다.  Gas의 용해도는 주로 압력에 비례하기 때문에 Henry's Constant로 용해도를 나타냅니다.
(Conc, g-mol/L )= (Henry's Constant, g-mle/L-atm,  H )*(Partial Pressure in Gas Phase, atm,  p) .....(2) 

Scrubber에서 기-액 평형상태에 완전도달 했다고 해도 Scrubber  상부 액상의 온도에서 그 물질의 증기압에 해당하는 양은 배출되기 때문에  배출가스중에 포함된 물질을 전제거하려면 추가 처리방법을 고려해야하고 흡수되는 물질은 흡수액으로부터 분리하여 회수하거나 폐액 처리를 거치도록 하고 물(혹은 흡수용액)은 다신 순환하도록 시스템을 구성해야 할 것입니다.
     
우악어쩌나 buzzya   21-03-26 10:32
스테파노님, 오늘도 친절한 답변 감사합니다.
우선 Soluble 과 miscible 에 대한 이해와 함께 기상에서의 용해도 관련 내용에 이해가 잘 되었습니다.
사실 조금 창피합니다. 학부 때 배웠던 내용이고, 조금만 찾아보면 알 수 있었을텐데 아직 많이 모자란 것 같습니다.

답변 주신 내용은 향후 진행정도에 큰 도움이 될 것 같습니다.

DMSO 는 자료를 찾지 못햇지만, SO2와 H2S 의 용해도를 찾아보니 물에 완전히 녹을 것 같진 않더군요.

그래서 NaOH 나 NaOCl 을 스크러버 탱크에 공급해보려고 합니다.

실제 스크러버에 공급되는 물은 pH 8 인데, 스크러버에 잔류 중인 pH 는 3~4 더군요..

물의 순환 구성을 최대한으로 해놓은 상태여서 약품을 활용하고자 합니다.

아무튼, 훌륭한 답변 감사드리며 실제로 감사의 인사를 드리고 싶을 정도입니다... 존경합니다..
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