건조제
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1. 개요
건조제는 물질이나 공간에서 수분을 제거하는 데 사용되는 물질이다. 실리카겔, 활성탄, 황산칼슘, 염화칼슘, 분자체 등이 있으며, 알코올과 아세톤, 디에틸렌글리콜도 건조제로 사용된다. 건조제는 흡습 능력과 잔류 습도(이슬점)로 성능을 평가하며, 습도 지시약이 포함되어 색상 변화를 통해 포화도를 확인할 수 있다. 건조제는 석유화학 산업, 단열창, 냉동 시스템, 운송용 컨테이너, 의약품 포장, 에어컨 시스템, 축산업, 실험실 등 다양한 분야에서 활용된다.
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| 건조제 | |
|---|---|
| 지도 | |
| 일반 정보 | |
| 분류 | 흡습성 물질 |
| 용도 | 습기 제거 건조 상태 유지 |
| 종류 | 화학 건조제 흡수 건조제 흡착 건조제 |
| 형태 | 고체 액체 기체 |
| 화학적 특성 | |
| 작동 원리 | 수분 흡수 수분 흡착 |
| 흡수 메커니즘 | 화학적 반응 물리적 흡착 |
| 가역성 | 가역적 비가역적 |
| 주요 건조제 | |
| 화학 건조제 | 황산 염화칼슘 실리카겔 활성 알루미나 분자체 벤토나이트 |
| 흡수 건조제 | 염화칼슘 염화마그네슘 수산화나트륨 수산화칼륨 오산화인 |
| 흡착 건조제 | 실리카겔 활성탄 분자체 활성 알루미나 점토 |
| 안전성 | |
| 주의 사항 | 인체에 유해할 수 있음 흡입 및 피부 접촉 주의 화재 위험성 환경 오염 가능성 |
| 취급 시 주의사항 | 적절한 보호 장비 착용 환기 시설 확보 어린이 손에 닿지 않도록 주의 폐기물 처리 방법 준수 |
| 응용 분야 | |
| 산업 | 화학 산업 식품 산업 제약 산업 전자 산업 |
| 가정용 | 옷장 습기 제거 신발 습기 제거 식품 보관 용기 습기 제거 |
| 연구 | 실험실 건조 분석 시료 건조 |
| 추가 정보 | |
| 재사용 가능 여부 | 재사용 가능 (일부 건조제) 재사용 불가능 (일회용 건조제) |
| 건조 성능 비교 | 수분 흡수율 수분 흡착율 건조 속도 지속 시간 |
| 환경 영향 | 일부 건조제는 환경에 유해 친환경적인 건조제 개발 필요 |
2. 건조제의 종류
건조제는 흡습 방식과 화학적 특성에 따라 다양한 종류로 나뉜다. 일부 건조제는 화학적으로 불활성이지만, 다른 일부는 반응성이 높아 특수한 취급이 필요하다.
2. 1. 주요 건조제
실리카겔은 가장 일반적인 건조제로, 불활성이고 무독성이며 물에 녹지 않는 흰색 고체이다. 매년 수만 톤의 실리카겔이 생산된다.[1] 활성탄, 황산칼슘(Drierite), 염화칼슘, 분자체(일반적으로 제올라이트)도 널리 사용되는 건조제이다. 건조제는 I, II, III, IV, V형 등으로 분류될 수 있으며, 이는 건조제의 수분 흡착 등온선 모양에 따라 결정된다.알코올과 아세톤도 탈수제이다. 디에틸렌글리콜은 중요한 산업용 건조제로, 천연 가스에서 물을 흡수하여 파이프를 막을 수 있는 메탄 하이드레이트 형성을 최소화한다.[2]
2. 2. 기타 건조제
알코올과 아세톤은 탈수 작용을 통해 수분을 제거한다. 디에틸렌글리콜은 천연 가스 산업에서 메탄 하이드레이트 형성을 억제하는 데 사용되는 중요한 건조제이다.[2]3. 건조제의 성능
건조제의 성능은 흡습 능력과 잔류 습도(또는 이슬점)로 평가된다. 흡습 능력은 건조제 질량 대비 흡수 가능한 물의 퍼센트로 나타내며, 잔류 습도는 건조된 공기나 유체의 상대습도를 의미한다. 기체의 경우, 건조된 생성물의 이슬점으로 성능을 정확하게 표현할 수 있다.[2]
| 건조제 | 이슬점 (°C) | 설명 | 재생 가능 여부 |
|---|---|---|---|
| CaCl2 | -18 | 과립형 고체 | 예 |
| P2O5 | -98 | 반응성 고체 | 아니오 |
| KOH | -60 ~ -73 | 부식성 고체 | 아니오 |
| H2SO4 | -70 | 강산 | 어렵게 |
| 디에틸렌글리콜 | -15 | 비반응성 액체 | 예 |
3. 1. 흡습 능력
건조제의 효율을 측정하는 한 가지 방법은 건조제 질량에 대한 건조제에 저장될 수 있는 물의 비율(퍼센트)이다.[2] 다른 측정 방법으로는 건조되는 공기 또는 다른 유체의 잔류 상대습도가 있다. 기체를 건조하는 경우, 건조제의 성능은 건조된 생성물의 이슬점으로 정확하게 설명할 수 있다.[2]| 건조제 | 이슬점 (°C) | 설명 | 재생 가능 여부 |
|---|---|---|---|
| CaCl2 | -18 | 과립형 고체 | 예 |
| P2O5 | -98 | 반응성 고체 | 아니오 |
| KOH | -60 ~ -73 | 부식성 고체 | 아니오 |
| H2SO4 | -70 | 강산 | 어렵게 |
| 디에틸렌글리콜 | -15 | 비반응성 액체 | 예 |
3. 2. 잔류 습도 (이슬점)
건조제의 성능은 건조된 생성물의 이슬점으로 정확하게 설명할 수 있다.[2] 이슬점은 건조된 기체의 수분 함량을 나타내는 척도이다.| 건조제 | 이슬점 (°C) |
|---|---|
| CaCl2 | -18 |
| P2O5 | -98 |
| KOH | -60 ~ -73 |
| H2SO4 | -70 |
| 디에틸렌글리콜 | -15 |
4. 색상 변화를 통한 포화도 확인
일부 건조제는 수분 흡수 정도를 시각적으로 확인할 수 있도록 습도 지시약을 포함한다. 염화코발트는 대표적인 습도 지시약 중 하나이다.
4. 1. 염화코발트(II)
건조제에는 때때로 습도 지시약이 포함되어 색 변화를 통해 건조제의 수분 포화도를 보여주기도 한다. 일반적으로 사용되는 지시약 중 하나는 염화코발트(Cobalt chloride)인데, 무수 상태에서는 파란색이지만 두 개의 물 분자와 결합하면 보라색으로 변한다. 더 수화되면 분홍색의 육수화코발트(II) 염화물 착물이 된다.[3] 그러나 염화코발트의 사용은 건강 문제를 야기할 수 있으며, 잠재적으로 발암성을 띨 수 있다.
5. 건조제의 응용
건조제는 에어컨 시스템에도 사용될 수 있다. 건조한 공기는 더 쾌적하게 느껴지며, 물을 흡수하면 열이 제거되기 때문이다.[7]
5. 1. 산업 분야
건조제는 석유화학 산업에서 주로 사용된다. 천연가스를 포함한 탄화수소는 가공 또는 수송을 위해 물이 없거나 거의 없어야 하는 경우가 많다. 일부 석유 분획물을 전환하는 데 사용되는 촉매는 미량의 물에도 활성이 저하되는 경우가 있다. 천연가스는 파이프를 막을 수 있는 고체 메탄 하이드레이트를 형성하는 경향이 있다.[2]건조제의 한 가지 예로 단열 창호 제조를 들 수 있다. 이 경우 제올라이트 구체가 유리창 주변의 직사각형 스페이서 튜브를 채운다. 건조제는 유리창 사이의 수분 응축을 방지한다. 제올라이트의 또 다른 용도는 냉동 시스템의 "건조기" 구성 요소로, 냉매가 운반하는 물(시스템 제작 시 남은 잔류수 또는 시간이 지남에 따라 다른 재료의 분해로 인해 방출되는 물)을 흡수한다.
포장된 건조제는 습기 손상(녹, 부식 등)으로부터 상품을 보호하기 위해 차폐된 운송용 컨테이너에서 일반적으로 사용된다.[4][5] 코코아, 커피, 다양한 견과류와 곡물 및 기타 식품과 같은 흡습성 화물[6]은 응축수와 습기에 노출될 때 곰팡이와 부패에 특히 취약하다. 이 때문에 발송업체는 손실을 방지하기 위해 건조제를 배치하는 조치를 자주 취한다. 의약품 포장에는 종종 소량의 건조제 패킷이 포함되어 포장 내부의 수증기량을 임계 수준 이하로 유지한다.
5. 2. 축산업
건조제는 축산업에서 사용된다. 예를 들어, 갓 태어난 돼지는 몸이 젖어 있어 저체온증에 걸리기 매우 쉽다.[8]5. 3. 실험실
건조제는 용매에서 물을 제거하는 데에도 사용된다. 건조는 일반적으로 용매를 고체 건조제와 혼합하는 것을 포함한다. 분자체는 나트륨-벤조페논과 같은 화학적 건조 시약에 비해 건조제로서 우수하다. 분자체는 공기 중에서 안전하고 재활용할 수 있다는 장점이 있다.[9][10]참조
[1]
서적
Silica
Wiley-VCH
[2]
서적
Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology
2003
[3]
학술지
A study of cobaltous chloride dispersion on the surface of the silica gel
https://linkinghub.e[...]
1999-05-01
[4]
MSc
A Protective packaging evaluation involving a high barrier film lamiation, desiccants and oxygen absorbers
https://scholarworks[...]
Rochester Institute of Technology
1996-08-08
[5]
간행물
MIL-D-3464E, MILITARY SPECIFICATION: DESICCANTS, ACTIVATED, BAGGED, PACKAGING USE AND STATIC DEHUMIDIFICATION
http://everyspec.com[...]
1987-08-08
[6]
학술지
Simulation of Moisture and Chlorophyll Changes in Dried Laver, Porphyra Yezoensis, in a Desiccant-Enclosing Packaging System
https://www.jstage.j[...]
1985
[7]
학술지
Desiccant cooling air conditioning: a review
2005
[8]
학술지
Effect of method of drying piglets at birth on rectal temperature over the first 24 h after birth1
2020
[9]
서적
Purification of laboratory chemicals
Butterworth-Heinemann
[10]
학술지
Drying of Organic Solvents: Quantitative Evaluation of the Efficiency of Several Desiccants
2010
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