본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

학위논문 상세정보

마이크로이멀션형 준수계세정제 개발 및 준수계 세정시스템의 최적화 연구 원문보기
(A) study on the development of microemulsion-type semi-aqueous cleaning agents and the optimization of a semi-aqueous cleaning system

  • 저자

    이호열

  • 학위수여기관

    水原大學校 大學院

  • 학위구분

    국내석사

  • 학과

    화학공학과

  • 지도교수

  • 발행년도

    2001

  • 총페이지

    xiv, 114 p.

  • 키워드

  • 언어

    kor

  • 원문 URL

    http://www.riss.kr/link?id=T8954654&outLink=K  

  • 초록

    대부분의 산업분야에서 제품의 품질을 향상시키거나 작업공정 중에 불필요한 이물질을 제거하기 위해서 사용해왔던 CFC-113, 1,1,1-trichloro-ethane (1,1,1-TCE), methylene chloride (MC)와 같은 염소계 세정제들은 오존층파괴물질(ODS)로 규정되어 환경친화적인 세정제로의 대체가 요구되고 있다. 대체세정제중 준수계세정제는 높은 용해력과 인체 및 환경에 안전하여 대체세정제로 각광을 받고 있으나 국내의 세정제 제조업체에서는 아직까지 준수계세정제의 배합기술과 세정조건의 확립 기술이 축적되지 않아 효과적인 준수계세정제 개발이 요구되고 있다. 본 연구에서는 환경친화적인 준수계세정제의 개발과 최적의 세정조건을 설립하기 위해서 유기용매의 종류 및 함량, 계면활성제의 종류 및 함량, A/S (cosurfactant/surfactant) 비율 등에 따라 배합된 세정제들의 물성을 관찰하였으며 플럭스에 대한 용해력을 측정하였다. 또한, 여러 종류의 오염물질에 대하여 다양한 세정성능 평가법을 적용하여 보았으며 세정공정중에 사용되는 헹굼액의 유수분리성을 측정하여 재활용성을 평가하였다. 배합조건의 변화에 따라 배합된 세정제들은 나노미터크기의 액적(drop) 분포를 갖고 전기전도가 1.8 ㎲/㎝ 이하의 낮은 값으로 나타나 W/O 형태의 마이크로이멀션을 형성하고 있었으며 계면활성제의 친수성이 감소할수록 단일상의 형성온도범위가 좁게 나타났다. 점도의 변화는 terpene 시스템에서 배합된 세정제들이 계면활성제의 함량과 A/S 비율이 증가할수록 증가하는 경향을 보였으며, paraffin 시스템에서는 계면활성제의 친수성과 함량이 증가할수록 점도가 높아지는 경향으로 나타났다. 또한 배합된 세정제들은 대부분이 30.2∼32.5 dyne/㎝의 낮은 표면장력과 낮은 점도 값을 보여 침투력이 좋을 것으로 예상되었다. 배합된 세정제들의 플럭스에 대한 용해력은 계면활성제의 소수성이 증가할수록 높게 나타났으며 terpene을 함유한 세정제들이 paraffin형태의 세정제와 대응품(CPA, CPB)에 비해 우수한 용해력을 보였다. 오염물질의 변화에 따라 여러 종류의 세정성능 평가법을 적용하여 효과적으로 각 세정제의 세정성능을 평가할 수 있었다. UV 평가법은 추출된 오염물량을 General scanning 관찰을 통하여 상호간의 피크를 비교함으로써 세정시간이 경과됨에 따른 세정성능의 변화를 확인할 수 있었다. IR 분석기기를 이용한 평가법에서는 오염물질의 흡수영역에서의 피크의 생성 유무 판별로 피세정물의 청정도를 평가할 수 있었다. 이밖에 이미지 분석, 중량법 등을 이용하여 오염물질의 종류에 따라 효율적인 세정성능 평가법을 적용할 수 있었다. 최적의 세정조건실험에서 세정온도와 초음파의 주파수 변화는 세정성능에 중요한 영향요소로 확인되었다. 즉, 세정온도는 40 ℃, 초음파 주파수는 28 kHz에서 최고의 세정성능을 보였다. 그리고 오염물질 농도 영향은 실험대상 모든 세정제들에 대하여 오염물질의 농도가 증가할수록 세정성능이 감소되는 결과를 보여 효율적인 세정액 관리가 요구되었다. 헹굼액의 유수분리성은 본 연구에서 제조된 세정제들에 대하여서는 계면활성제의 소수성이 증가할수록 COD 제거율이 증가하는 경향이 있었으며 대응품의 세정제를 함유한 헹굼액보다 전반적으로 우수한 유수분리성을 보여 헹굼액의 재활용이 가능하여 경제적인 부담과 수질오염을 줄일수 있음을 보여주었다.


    Chlorinated cleaning agents such as CFC-113, 1,1,1-trichloroethane(1,1,1-TCE) and methylene chloride (MC) have been used in most of industrial manufacturing companies to improve the product quality and to remove soils generated during the manufacturing process. However, it is necessary that the chlorinated cleaning agents are to be replaced for environment-friendly cleaning agents because they are ozone depletion substances (ODS) or hazardous materials. Among the alternative cleaning agents, the semi-aqueous cleaning agents are considered to be good candidates for the chlorinated cleaning agents due to their good solubility of various soils, environment-friendliness and work safety. And it is true that domestic cleaning agents' manufacturing companies have not accumulated enough formulation technologies of semi-aqueous cleaning agents and cleaning technologies such as optimal cleaning conditions, and effective cleaning methods until now. Therefore, this study aimed for development of environment-friendly cleaning agents and establishment of the optimal cleaning conditions. As a result, two kinds of the semi-aqueous cleaning agents which consist of organic solvent, surfactant, cosurfactant, and water were formulated by changing formulation parameters such as organic solvents' types and contents, surfactants' types and contents, and A/S (cosurfactant/surfactant) ratio, etc.. And the physical properties, flux solubility, and cleaning efficiencies of the formulated cleaning agents have been determined in this study. The various cleanliness evaluation methods for different soils have been tested, and the possibility of recycling of rinse water containing cleaning agents, soils and water have also been evaluted. The cleaning agents formulated in this study were founded to form W/O type microemulsion since they had nano-sized drops and low electronic conductive value below 1.8 ㎲/㎝. The one-phase temperature ranges of the cleaning agents became narrow as the HLB (Hydrophilic Lipophilic Balance) values of their surfactant decreased. The viscosity of the terpene type cleaning agents increased with the A/S ratio in the formulation conditions, while the viscosity of the paraffin type cleaning agents increased in accordance with the HLB values and contents of their nonionic surfactants. The formulated cleaning agents were expected to have good wetting ability and cleaning performance because of their low viscosity and low surface tension values in the range of 30.2∼32.5 dyne/㎝. The flux solubility of the terpene type cleaning agents was higher than the paraffin type cleaning agents and two commercial products (CPA, CPB) for comparison, and their solubilities increased with the nonionic surfactant's hydrophobicity. Various evaluation methods of cleanliness were applied to the evaluation of cleaning effiiency as a function of the cleaning time and soils. The UV method was able to evaluate the cleaning performance of cleaning agents effectively by using UV absorbance peak of extracted soils as a function of the cleaning time. The FT-IR method was also effective in the cleanliness evaluation through the peak intensity in the infrared absorbance ranges of extracted oils in the similar way of the UV method. Besides these methods, other methods such as image analysis, gravimetric method, and photographic method were tested in the cleanliness evaluation of the various soils in this study. In the experimental determination of the optimum cleaning conditions, cleaning temperature and the ultrasonic frequency were found to be important factors because the cleaning performances were influenced by these two factors. The highest cleaning efficiency using our formulated cleaning agents were obtained at 40℃ and 28 kHz in our experimental conditions. The results of soil loading concentration in the cleaning solution and the rinse water showed that the cleaning and rinsing efficiency decreased with the increase of their soil concentration. Thus, the effective control of soil loading in the cleaning solution and the rinse water were found to be necessary. The performance of the oil-water separation and the COD removal in the oil-contaminated rinse water increased with the increase of hydrophobicity of the nonionic surfactants in the cleaning agents. The performance of oil-water separation from the rinse water containing formulated cleaning agents and soils was better in comparison with the that of two commercial products. Therefore, the cleaning agents formulated in this work seemed to have better cleaning efficiency, give economical advantage, and reduce water pollution due to the their better recycling in comparison with the existing cleaning agents.


 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역