생활 폐기물 소각재 슬래그를 출발원료로한 메조포러스 실리카의 합성에 미치는 NaOH 영향에 대해 조사하였다. 기계적 분쇄를 통해 활성화된 소각재 슬래그에 대한 추출 공정은 농도가 다른 NaOH 용액을 이용한 알칼리 처리로 수행하였다. 분쇄시간 그리고 NaOH 용액 농도가 증가 할수록 소각재 슬래그로부터 추출되는 Si 추출량은 증가하였다. 합성된 메조포러스 실리카의 물리적 특성(기공크기, 비표면적 그리고 총 기공부피)은 BET, SEM, TEM 그리고 small-angle XRD 분석을 통하여 평가하였다. 합성된 메조포러스 실리카는 대략 7 nm 기공크기의 hexagonal 구조를 가진 SBA-15로 판명되었다. NaOH 용액 농도가 증가됨에 따라 합성된 메조포러스 실리카는 비표면적 및 기공 부피도 증가하였다. 반면, 거의 동일한 Si 이온 농도로 제조된 메조포러스 실리카의 경우, 3M NaOH로 제조된 샘플에 비해 4M NaOH로 제조된 샘플의 비표면적 및 기공 부피가 감소하였다. 이는 과량의 Na 이온이 mesophase 형성을 방해하여 미반응되어 남아있는 Si 이온이 합성되어진 mesophase의 벽 두께를 증가시키는 것으로 확인되었다.
It was investigated that effects of NaOH concentration on synthesis of mesoporous materials using municipal solid waste incinerator ash slag (MSWI-ash slag). In order to increase the purity and maximize the amount of extracted Si content the raw MSWI-ash slag was mechanically activated. Extraction of Si from the MSWI-ash slag was carried out by alkali treatment using concentrated NaOH solution, which varied from 1M to 4M. Physical properties (i.e., pore size, specific surface area and total pore volume) of the synthesized mesoporous silica were also evaluated as a function of NaOH concentration via BET, SEM, TEM and small-angle X-ray scattering analyses. Over the entire range of NaOH concentration investigated (i.e., 1-4M), the synthesized mesoporous materials were determined to be SBA-15, which exhibited a hexagonal structure with the pore size of approximately 7 nm. On the other hand, specific surface area and total pore volume increased with NaOH concentration up to 3M while the values decreased at 4M, indicating that the optimal NaOH concentration for the synthesized mesoporous silica was approximately 3M. Further comparison analysis between two conditions (3M versus 4M) showed that the decrease in two physical properties at 4M NaOH concentration was likely due to the potential inhibition by excess Na ions on the formation of mesophase and the consequent increase of pore wall thickness by remaining Si ions.
