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  • Reduction of High Explosives (HMX, RDX, and TNT) Using Micro- and Nano- Size Zero Valent Iron: Comparison of Kinetic Constants and Intermediates Behavior
  • Bae, Bum-Han;
  • Department of Civil & Environmental Engineering, Kyungwon University;
  • 마이크로와 나노 철을 이용한 고성능 화약물질(HMX, RDX 및 TNT)의 환원처리: 중간산물의 거동과 도역학 상수의 비교
  • 배범한;
  • 경원대학교 공과대학 토목환경공학과;
Abstract
Reduction kinetics and the behaviour of intermediate of three high explosives (HMX, RDX, and TNT) were studies in batch reactors using nano- or micro- size zero valent iron(nZVI or mZVI) as reducing agent. The kinetic constants normalized by the mass of iron (kM) or by the surface area (kSA) were measured and compared along with the changes in the concentrations of intermediates. Results showed that kM and kSA values were not suitable to fully explain the behaviour of mother compounds and reduced intermediates in the batch reactor. The concentrations of initial explosives degradation products, such as nitroso-RDXs, nitroso-HMXs, and hydroxylamino-TNTs, were higher in mZVI treated reactor than in nZVI treated reactor, whereas more reduced polar intermediates such as TAT were accumulated in the nZVI reactor. Therefore, a new parameter, which accounted for the intermediates reduction, needs to be developed.

회분식 반응조에서 마이크로(mZVI) 및 나노(nZVI) 크기의 영가 철을 환원물질로 이용하여 고폭화약물질 3종에 대한 환원동역학을 측정하였다. 각 화약류를 이용하여 어미물질에 대한 nZVI와 mZVI의 비표면적 환원상수 kSA과 비중량 환원상수 kM을 측정한 후, 중간산물의 거동을 비교하였다. 그 결과 두 상수를 사용해서는 nZVI 반응조내 어미 물질과 중간환원산물들의 거동을 완전히 설명할 수 없었다. 화약물질을 mZVI로 처리한 반응조에서는 초기 환원물질인 nitroso-RDXs, nitroso-HMXs 및 hydroxylamino-TNT가 주로 축적되었으나, nZVI로 처리한 반응조에서는 동일한 겉보기 반응속도임에도 불구하고 환원말기물질인 극성중간산물들과 TAT가 축적되었다. 그러므로 중간산물들의 환원까지 고려하는 새로운 매계변수의 개발이 필요한 것으로 판단된다.

Keywords: HMX;RDX;TNT;ZVI;Reduction;Micro vs Nano iron;

Keywords: 0가 철;환원;마이크로와 나노 철;

This Article

  • 2006; 11(6): 83-91

    Published on Dec 31, 2006

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