수은의 순환현상은 원소성 수은의 지화학적 분포특성으로 대표된다 (Kim et al., 1997). 강한 휘발성과 화학적인 안정성은 광역적으로 수은이 균질한 분포특성을 유지하여 지구규모의 대기순환에 종속되는 원인으로 이해된다. 수은의 순환과 관련된 근래의 연구들은 다음과 같이 다양한 환경권계면간에서 진행되는 교환현상들에 주로 초점을 맞추어 왔다. 대기환경과 수림식생과의 교환현상에 대한 연구 (Lindbereg et al., 1995, 1998), 대기환경과 토양생태계의 교환 (Carpi and Lindberg, 1998; Kim et al., 1995; Kim and Kim, 1999, 1998. Xiao et al., 1991), 수환경과 대기환경계의 교환(Poissant and Casimir, 1998)등 상대적으로 오염원의 강한 영향을 받는 환경권역을 중심으로 한 교환현상에 대한 정량적인 평가자료는 아직까지 드물게 보고되고 있다. (중략)
바륨과 수은이온의 분포계수에 미치는 부틸알코올의 영향이 양이온 교환수지, Dowex 50w-x8, 200~400 mesh와 염산, 부틸알코올 및 물을 포함하는 용액 사이에서 연구되었다. 바륨과 수은의 분포계수는 <뱃치>방법에 의하여 측정하였다. 금속이온들의 분포계수는 일반적으로 부틸알코올 분자내의 탄소의 가지수가 증가함에따라 감소하였다. 이것은 바륨과 수은의 분포계수에, 부틸알코올의 물에 대한 용해도와 입체적인 성질이 영향을 미치고 있음을 보여 준다.
유기수은제는 도열병의 특효약으로서 1953년경부터 일본의 답작에 다량으로 사용되고 있었으나 태본현의 수지방의 공장폐수중에 함유된 유기수은에 의한 중독사건 즉 minamata병을 비롯하여 살포한 유기수은의 미중의 잔류가 사회문제화되어 살포용의 유기수은제 제조는 1968년부터 금지되었다. 이 동안에 수은을 함유하지 않은 도열병 방제약제의 개발은 진보되어 1960년에 Blasticidin-S가 실용화된 것을 최초로하여 여러 가지 새로운 살균제가 개발되었다. 1969년 4월 등록허가되어 있는 도열병 방제약제는 표1과 같이 항생물질, 유기염소계약제, 유기인계약제로 대별할 수 있다. 이와같이 새로히 등장한 도열병 방제약제에 의하여 도열병은 완전히 방제할 수 있게 되었으나 이들 약제에도 여러 가지 문제점이 있는 것이다. 이 문제점등을 충분히 이해하고 적절한 대책을 세워 두는 것이 올바른 도열병 방제 기술의 확립을 위하여 필요하다고 생각되므로 이하 비수은 도열병방제약제의 현황과 문제점에 대하여 기술키로 한다.
벤조일 아세톤 혹은 8-Hydroxy-chinolin 구름을 갖는 이온교환수지를 p-리티움스티롤을 함유한 공중합체로부터 합성하였으나 실제로 사용하기는 너무나 적은 이온교환 능력을 갖고 있다. 한편 Tetraphenylarsoniumchlorid 구름을 갖고 있는 교환수지를 상기 공중합체와 Triphenylarsinoxid와 반응시켜 얻었으며 이 수지는 1,3mval/g의 교환 능력을 갖고 있다. 이중 60%정도가 $HgCl_2$ 용액으로부터 수은 이온을 받아들인다.
비다공성 및 다공성 4-비닐피리딘디비닐벤젠 이온교환수지를, 서스펜션 중합방법으로 합성하였다. 합성한 이들 수지들은 적외선 흡수스펙트럼을 통하여 확인하였다. 다공성수지의 세공용적과 세공스펙트럼들은 수은 Porosimeter를 사용하여 측정하였다. 다공성 4-비닐피리딘디비닐벤젠 이온교환수지, P-4VPDVB, 50-100 mesh의 세공용적과 세공크기에 미치는 diluent와 %DVB의 영향이 논의되었다. 그리고 이들 비다공성 및 다공성 4-비닐피리딘 디비닐벤젠 수지들의 이온교환용량은 5.0meq/g이었다.
생체 시료 중에 함유된 수은, 브롬, 비소 및 카드뮴을 동시에 정량하였다. 시료를 원자로에서 중성자 조사 한다음 휘발성 물질인 수은과 브롬은 중류법을 사용하여 분리한다음 감마선 분광법으로 정량하였다. 그리고 비소와 카드뮴은 양이온 교환수지를 이용하여 계속분리하여 역시 감마선 분광법으로 정량하였다. 수은, 브롬, 비소 그리고 카드뮴의 정량한계는 각각 0.002$\mu\textrm{g}$, 0.003$\mu\textrm{g}$, 0.001$\mu\textrm{g}$ 및 0.02$\mu\textrm{g}$이었다. 이 분석 방법을 사용하여 쌀및 생선시료 중의 수은, 브롬, 비소 및 카드윰을 정량하였다. 그리고 동방법을 사용하여 표준시료인 배추가루를 분석할 결과 수은이 0.046$\mu\textrm{g}$/gr, 브롬이 24.5$\mu\textrm{g}$/gr 비소가 0.17$\mu\textrm{g}$/gr이었고 카드뮴은 0.50$\mu\textrm{g}$/gr이었다.
HCl에 의한 원소수은 산화활성을 크게 억제하는 것으로 잘 알려진 NH3가 존재하는 SCR조건에서도 CuCl2가 담지된 V2O5-WO3/TiO2 촉매는 원소수은의 산화에 우수한 활성을 나타내었다. 더구나, HCl과 함께 SO2가 반응가스에 존재할 경우에 촉매표면에 담지된 CuCl2가 CuSO4로 변환되는데도 불구하고 뛰어난 원소수은 산화활성이 유지되는 것이 확인되었다. 이는 HCl 뿐만 아니라 촉매 표면에 생성된 SO4 성분이 원소수은의 산화를 촉진시키기 때문으로 판단된다. 그러나 SO2 존재 하에서는 촉매반응 전후의 전체 수은 수지가 맞지 않는 현상이 나타나는데 특히 SO2 농도가 높을수록 심하게 나타났다. 이의 원인 파악을 위해서는 수은 종 분석 방법으로 적용된 SnCl2 수용액에서 SO2의 영향과 촉매표면에 생성되는 황산이온이 원소수은 산화에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 필요하다. SO2는 NOx 제거 활성도 촉진시키는 것으로 확인되는데 이는 SO2에 의해 촉매 표면에 생성된 SO4에 의한 산점 증가가 NH3 흡착을 용이하게 하기 때문으로 판단된다. 다양한 반응조건에서 촉매 성분의 조성과 구조 변화는 XRD와 XRF로 측정하였으며 이들 측정 결과는 SO2가 본 촉매시스템에서 원소수은의 산화 활성과 NOx 제거 활성을 증진시키는 현상을 합리적으로 설명하는 근거로 제시되었다.
본 연구는 중금속 이온의 신속한 현장분석을 위하여 HPLC용 Schiff Base 컬럼과 Glow Discharge 검출기의 개발에 관한 연구결과를 정리한 것이다. 현재 사용한 컬럼의 소재로는 hydrazide Schiff base 리간드인 N, N'-oxalybis(salicylaldehydrazone) (OBSH), N, N'-malonylbis (salicylaldehydrazone) (MBSH), 그리고 N, N'-succinylbis(salicylaldehydrazone) (SBSH)들과 HPLC 컬럼용 고분자 수지인 poly(styrene divinylbenzene)를 혼합하여 그 특성을 관찰하고 앞으로의 HPLC용 컬럼으로서의 응용성을 살펴보았다. 다음으로 중금속 이온들의 효과적인 검출을 수행할 수 있는 검출기의 필요성에 따라 현재 본 연구실에서 새로 개발한 Hollow Cathode Glow Discharge-Atomic Emission Spectrometry(HCGD-AES)를 사용하여 금속이온의 검출을 수행하였다. 이때 리간드-수지 혼합 컬럼을 통하여 용리된 용리액 중의 구리, 루비듐, 납, 수은 등의 금속이온 검출을 시도하였고, 실험결과를 토대로 Schiff Base를 사용한 컬럼이 금속이온에 따라 선택성을 보여 주고 있음을 살필 수 있었다. 또한 금속이온의 검출을 위한 HPLC용 검출기의 개발을 글로우 방전을 이용하여 추진하고 있으며 이에 대한 기초실험 결과를 정리하였다.
메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 아세톤 및 디메틸술폭사이드와 물과의 혼합용매에서 니켈(II), 카드뮴(II), 아연(II) 및 수은(II)의 분배계수(C)를 Rexyn 101(나트륨형) 이온교환수지와 0.2M 염화나트륨용리액을 써서 측정하였다. 금속이온의 logC 값은 혼합용매의 유전상수의 역수에 따라 직선적으로 감소하였다. 그리고 금속이온의 분배계수는 같은 유전상수를 가진 비양성자성 유기분자와의 혼합용매에서는 유기분자의 염기도가 증가할수록, 그리고 양성자성 유기분자와의 혼합용매에서는 유기분자의 크기가 작을수록 감소하였다. 측정된 분배계수값으로부터 착화제의 첨가없이 염화나트륨이 0.2M 인 40%메탄올 용리액과 70% 에탄올 용리액을 단계적으로 사용하여 금속 이온들을 정량적을 분리할 수 있음을 알았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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