NaNO3 입자의 흡습성 연구

Title
NaNO3 입자의 흡습성 연구
Authors
이미정
Keywords
nano3입자의흡습성연구
Issue Date
2012
Publisher
인하대학교
Abstract
해염기원입자는 토양기원 입자와 더불어 가장 큰 분포를 차지하는 대기입자의 구성원으로, 바닷물의 포말로 인해 생성된 해염입자는 대기 중 SOx/NOx 등과 반응하여 sulfate/nitrate 를 생성한다. NaNO3 는 대표적인 해염입자인 NaCl 이 NOx 가 반응해 생성되며, 뚜렷한 deliquescence relative humidity(DRH, 조해점), efflorescence relative humidity(ERH, 풍해점)를 갖는 (NH4)2SO4, NaCl 등의 무기입자들과는 다른 성격의 흡습성을 나타내는 것으로 알려져 있다. 선행연구들에 의하면, NaNO3 는 아주 낮은 RH 에서조차 metastable 한 amorphous solid 로 존재하고 RH 증가에 따라 뚜렷한 phase transition 없이 계속적으로 입자 크기가 커진다고 보고되었다. 반면, Tang et al.은 NaNO3 는 RH 74.5%에서 조해되고, 0.05-35%에서 재결정된다고 발표하였으며(EDB technique), R. C. Hoffman et al.은 NaNO3 powder 로 실험한 결과, ~75%에서 DRH 를 얻었으며, 입경이 >50 ㎛이상인 입자들에 한해 재결정되었다고 밝혔다(ESEM). 이와 같이 분석 방법마다 연구결과가 일치하지 않아 NaNO3 의 흡습성에 관한 특성분석 결과가 명확하지 않은 상태이다. 본 연구에서는 RH 에 따른 입자의 형상 변화와 hysteresis graph 에 대한 정보를 통해 NaNO3 표준입자에 대한 흡습성을 파악하고자 하였다. Ground NaNO3 powder 와 nebulizer 를 이용해 발생시킨 aerosol 두 가지 시료를 carbon coated Cu TEM grid 위에 포집하였으며, 입자들을 실시간으로 관찰 가능한 "visual impactor"를 광학 현미경과 연계하여 사용하였다. Impactor 내의 RH 를 조절하여 RH 변화에 따른 입자들의 형상 및 크기 변화를 관찰하였다. 실험 결과, 두 시료의 입자들은 그 형태에서 확연한 차이를 보였으며, ~74.5%와 ~35%에서 뚜렷한 DRH 와 ERH 를 갖는 powdery particle 과는 달리 generated particle 의 경우 RH 의 변화에 따라 가역적으로 성장하고 3% 이하의 낮은 RH 에서도 재결정되지 않는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 NaNO3 powdery particle 의 흡습성이 generated particle 와 다르게 나타나는 이유를 powder 에 불가피하게 존재하는 seed germ 에 의한 것으로 보고 dehydration 과정에서 heterogeneous nucleation 메카니즘에 의해 모든 powdery 입자들이 재결정되는 것이라 추정하였으며 실험을 통해 확인하였다. 광학현미경을 이용한 단일입자의 흡습성 측정은 RH 에 따른 여러 입자의 형상 변화를 관찰하기 용이하고 측정시간도 짧기 때문에 DRH 와 ERH 를 갖는 NaNO3 에어로졸 입자들을 확인할 수 있었다. 여러 선행연구로부터 NaNO3 에어로졸 입자는 DRH 와 ERH 를 갖지 않는다는 결과가 발표된 이유는 그와 같이 행동하는 입자들이 높은 비율을 차지하기 때문으로 추정된다. 앞으로 실제 대기입자에서 나타나는 heterogeneous nucleation system 을 이해하기 위해 다양한 표준입자들에 대한 흡습성 연구가 필요하다.
Description
목 차 그림 목차 ··················································································· ⅲ 표 목차 ··················································································· ⅴ 국문 요약 ··················································································· 1 영문 요약 ··················································································· 3 제1장 서론 ·················································································· 4 제2장 실험 및 방법 ···································································· 7 2.1 시료 ··············································································· 7 2.2 흡습성 측정 장치 ······························································ 7 제3장 결과 및 고찰 ···································································· 9 3.1 generated NaNO3 particles의 흡습성 측정 ······················· 9 3.2 NaNO3 powdery particles의 흡습성 측정 ························ 16 3.3 generated NaNO3 particles와 NaNO3 powdery particles의 흡습성 차이 분석··········
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23677
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College of Natural Science(자연과학대학) > Chemistry (화학) > Theses(화학 석박사 학위논문)
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