폐수내 양이온 및 음이온성 중금속을 동시에 제거하는 금속유기물구조체-활성탄 혼합 흡착제 개발 Synthesis of Carbon-Zirconium-based Metal Organic Framework Hybrid Sorbent for Anionic and Cationic Heavy Metal Removal원문보기
활성탄 흡착을 통하여 폐수내 중금속제거를 하는 방법은 널리 사용되고 있지만, 음이온성 중금속, 예를들어, 셀레니움, 비소, 크롬 등은 활성탄 흡착을 통해 잘 제거되지 않는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 지르코니움(Zr)을 기반으로 하는 금속유기물 구조체 (MOF, metal organic framework)인 UIO-66를 ...
활성탄 흡착을 통하여 폐수내 중금속제거를 하는 방법은 널리 사용되고 있지만, 음이온성 중금속, 예를들어, 셀레니움, 비소, 크롬 등은 활성탄 흡착을 통해 잘 제거되지 않는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 지르코니움(Zr)을 기반으로 하는 금속유기물 구조체 (MOF, metal organic framework)인 UIO-66를 활성탄 표면에 침전시켜 양이온성 및 음이온성 중금속을 동시에 제거하는 합성흡착제를 개발하였다. 개발된 합성흡착제는 FESEM-EDS, FTIR, XRD, TGA, SBET micropore analysis (1051 m2 g-1) 등으로 그 특성을 파악하였으며, 활성탄 표면에 성공적으로 침전된 UIO=66를 확인할 수 있었다. 또한 Pb (II), Cu (II), Se (IV), 그리고 As (V)로 동시에 오염된 인공폐수를 합성하여 흡착실험을 수행한 결과, 합성물질이 약 95% 이상의 흡착제거효율을 보여주었다. 활성탄-금속유기물구조체 (UIO-66는 양이온성 및 음이온성 중금속으로 오염된 폐수를 처리하는데 효과적인 흡착제로 사용될 가능성이 있다고 판단된다. 하이브리드는 각각 Hg 2+와 SeO3 2-에 대해 204.63 mg g-1과 168 mg g-1의 최대 흡착을 보였으며 Langmuir 모델을 따르는 흡착 연구가 수행되었다. 동역학 연구는 하이브리드의 Hg 섭취가 pseudo-2nd order이며 속도 상수가 5.6E-05 g mg-1 min-1이고 셀레 나이트 흡수가 α = 2.99 mg g-1 min 인 단순화 된 Elovich 모델을 따르는 것으로 밝혀졌다 -1, β = 0.032 g mg-1.
활성탄 흡착을 통하여 폐수내 중금속제거를 하는 방법은 널리 사용되고 있지만, 음이온성 중금속, 예를들어, 셀레니움, 비소, 크롬 등은 활성탄 흡착을 통해 잘 제거되지 않는다고 알려져 있다. 본 연구에서는 지르코니움(Zr)을 기반으로 하는 금속유기물 구조체 (MOF, metal organic framework)인 UIO-66를 활성탄 표면에 침전시켜 양이온성 및 음이온성 중금속을 동시에 제거하는 합성흡착제를 개발하였다. 개발된 합성흡착제는 FESEM-EDS, FTIR, XRD, TGA, SBET micropore analysis (1051 m2 g-1) 등으로 그 특성을 파악하였으며, 활성탄 표면에 성공적으로 침전된 UIO=66를 확인할 수 있었다. 또한 Pb (II), Cu (II), Se (IV), 그리고 As (V)로 동시에 오염된 인공폐수를 합성하여 흡착실험을 수행한 결과, 합성물질이 약 95% 이상의 흡착제거효율을 보여주었다. 활성탄-금속유기물구조체 (UIO-66는 양이온성 및 음이온성 중금속으로 오염된 폐수를 처리하는데 효과적인 흡착제로 사용될 가능성이 있다고 판단된다. 하이브리드는 각각 Hg 2+와 SeO3 2-에 대해 204.63 mg g-1과 168 mg g-1의 최대 흡착을 보였으며 Langmuir 모델을 따르는 흡착 연구가 수행되었다. 동역학 연구는 하이브리드의 Hg 섭취가 pseudo-2nd order이며 속도 상수가 5.6E-05 g mg-1 min-1이고 셀레 나이트 흡수가 α = 2.99 mg g-1 min 인 단순화 된 Elovich 모델을 따르는 것으로 밝혀졌다 -1, β = 0.032 g mg-1.
Adsorption using highly porous and highly functionalized sorbents is a straightforward removal technology currently being employed in wastewater treatment. Metal-organic frameworks are materials that have been gaining popularity in remediation technology due to their high surface areas, high specifi...
Adsorption using highly porous and highly functionalized sorbents is a straightforward removal technology currently being employed in wastewater treatment. Metal-organic frameworks are materials that have been gaining popularity in remediation technology due to their high surface areas, high specificity towards certain pollutants, as well as high structural integrity. Zirconium-based MOF, UiO66, has been shown to remove oxyanionic metal pollutants in water, however few studies talk about cation adsorption. A hybrid sorbent was synthesized from activated carbon and UiO66 MOF via solvothermal method to remove both mercury and oxyanionic metals from aqueous solutions. The composite was characterized using FSEM-EDS, FT-IR, XRD, and TGA, and showed successful integration of UiO66 and activated carbon. From BET studies, the hybrid sorbent has a SBET of 1051 m2 g-1. Adsorption studies were performed, where the hybrid showed maximum adsorption of 204.63 mg g-1 and 168 mg g-1 for Hg 2+ and SeO3 2-, respectively, and follows the Langmuir model. Kinetics studies have revealed that the Hg uptake of the hybrid is pseudo-2nd order and has rate constant of 5.6E-05 g mg-1 min-1 and the selenite uptake follows the simplified Elovich model with α = 2.99 mg g-1 min-1, β = 0.032 g mg-1.
Adsorption using highly porous and highly functionalized sorbents is a straightforward removal technology currently being employed in wastewater treatment. Metal-organic frameworks are materials that have been gaining popularity in remediation technology due to their high surface areas, high specificity towards certain pollutants, as well as high structural integrity. Zirconium-based MOF, UiO66, has been shown to remove oxyanionic metal pollutants in water, however few studies talk about cation adsorption. A hybrid sorbent was synthesized from activated carbon and UiO66 MOF via solvothermal method to remove both mercury and oxyanionic metals from aqueous solutions. The composite was characterized using FSEM-EDS, FT-IR, XRD, and TGA, and showed successful integration of UiO66 and activated carbon. From BET studies, the hybrid sorbent has a SBET of 1051 m2 g-1. Adsorption studies were performed, where the hybrid showed maximum adsorption of 204.63 mg g-1 and 168 mg g-1 for Hg 2+ and SeO3 2-, respectively, and follows the Langmuir model. Kinetics studies have revealed that the Hg uptake of the hybrid is pseudo-2nd order and has rate constant of 5.6E-05 g mg-1 min-1 and the selenite uptake follows the simplified Elovich model with α = 2.99 mg g-1 min-1, β = 0.032 g mg-1.
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