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논문 상세정보

상수처리시 Fe(III) 응집제를 이용한 응집동력학에 관한 연구 : 황산이온의 영향

Flocculation Kinetics Using Fe(III) Coagulant in Advanced Water Treatment: The Effect of Sulfate Ion

초록

상수처리시 응집동역학에 관한 연구를 수행하기 위하여 $FE(NO_3)$$_3.9H_2O$을 응집제로 사용하여 Kaolin현탁액을 응집시키는 실험을 행하였다. 응집 동력학은 응집과정중 입자크기의 증가 을 측정하는 것으로서 응집의 mechanism에 대한 이해와 응집시 사용되는 최적 응집제의 량과 종류 그리고 최적 pH를 선정하는데 효과적으로 사용될 수 있다. 본 실험에서는 기본적 응집동력학에 대한 연구를 토대로 수중의 황산이온이 응집동력학에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 본 실험에 사용된 각 실험조건들은 일련의 Jar Tests를 통하여 선정되었으며 상수처리시 제기될 수 있는 광범위한 탁도와 pH를 포함하고자 하였다. 본 연구에서는 응집 동력학을 측정하기 위하여 '자동영상분석계(AIA)' 를 이용하여 응집과정중의 입자와 크기분포와 '관상란분석계(PDA)' 를 이용한 응집과정중의 탁도변화에 관한 자료를 상호 비교하였다. 본 실험에서 도출된 결과에 의하면, Kaolin현탁물에 가해진 $10^{-3}M$의 황산이온은 응집과정에 상당히 큰 영향을 초래하였으며 응집된 입자표면의 전위(zeta potential)변하ㅗ에 큰 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 응집과정에 가해진 황산이온은 약산성($\le$ pH 6.8)에서의 응집과정을 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 응집 동력학의 효율증진은 황산이온이 첨가됨으로 인하여 FE(III)침전물 형성율의 촉진에 기인한 수중입자의 충돌빈도의 증가에 의한 것으로 규명 되어졌다규명 되어졌다

Abstract

The study of flocculation kinetics is of fundamental interest in the field of water treatment, because rational study of the factors affecting the coagulation process should be based on the rate of particle growth. The effect of sulfate on flocculation kinetics were examined using ferric nitrate as a coagulant to coagulate kaolin clay in water under several experimental conditions. Both the particle size distribution data obtained from the AIA and the on-line measurement of turbidity fluctuation by the PDA were used to measure flocculation kinetics. Results show that sulfate ion added to the kaolin suspension played an important role in the flocculation process, not only improving flocculation kinetics at more acidic pH levels but also changing surface charge of particles. The kinetics of flocculation were improved mainly by the enhanced rate and extent of Fe(III) precipitation attributed to the addition of sulfate, and thereby, better interparticle collision frequency, but little by the charge reductions resulting from the sulfate addition. The increase in sulfate concentration beyond $3\times10^{-4}M (up to 2\times10^{-3}M)$ did not induce further improvement in flocculation kinetics, although the higher concentrations of sulfate ion substantially increased the negative ZP value of particles. Key Words : Flocculation Kinetics, Fe(III) Coagulant, Sulfate ion, Turbidity Fluctuation.

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