벤토나이트는 매립지로부터 중금속이 유출되는 것을 저지시키기 위한 라이너 물질로 고려되고 있다. 본 연구에서는 국산 벤토나이트를 대상으로 구리 흡착실험을 수행하였으며, 평형관계식과 용액화학 및 반응온도가 구리흡착에 미치는 영향을 규명하였다. 구리의 흡착반응은 Freundlich 등온선을 비교적 잘 만족하였으며, 결정된 상수 $K_F=1.18$, n=1.65, 상관계수$(r^2)=0.97$ 이었다. 구리이온의 분배계수는 주어진 초기용액의 농도범위에서 농도가 증가할수록 감소하였다. 구리이온의 분배계수는 pH가 증가할수록 증가하였으며, pH > 5.3 이상에서는 침전반응으로 인해 그 값이 급격하게 증가하였다. $Na^+$의 이온강도가 증가함에 따라 구리이온의 분배계수 값은 감소하였으며, 반면에 용액 중에 존재하는 $SO_4{^{2-}}$의 농도가 증가할 경우에는 그 값이 증가하였다. 그리고 온도가 증가함에 따라 구리이온의 분배계수는 서서히 감소하였다.
벤토나이트는 매립지로부터 중금속이 유출되는 것을 저지시키기 위한 라이너 물질로 고려되고 있다. 본 연구에서는 국산 벤토나이트를 대상으로 구리 흡착실험을 수행하였으며, 평형관계식과 용액화학 및 반응온도가 구리흡착에 미치는 영향을 규명하였다. 구리의 흡착반응은 Freundlich 등온선을 비교적 잘 만족하였으며, 결정된 상수 $K_F=1.18$, n=1.65, 상관계수 $(r^2)=0.97$ 이었다. 구리이온의 분배계수는 주어진 초기용액의 농도범위에서 농도가 증가할수록 감소하였다. 구리이온의 분배계수는 pH가 증가할수록 증가하였으며, pH > 5.3 이상에서는 침전반응으로 인해 그 값이 급격하게 증가하였다. $Na^+$의 이온강도가 증가함에 따라 구리이온의 분배계수 값은 감소하였으며, 반면에 용액 중에 존재하는 $SO_4{^{2-}}$의 농도가 증가할 경우에는 그 값이 증가하였다. 그리고 온도가 증가함에 따라 구리이온의 분배계수는 서서히 감소하였다.
Bentonite has been considered as a liner material to restrict the release of hazardous heavy metals from the landfill. The adsorption of copper onto a domestic bentonite was studied to provide the adsorption isotherm and the effect of solution chemistry and temperature. The copper adsorption was fit...
Bentonite has been considered as a liner material to restrict the release of hazardous heavy metals from the landfill. The adsorption of copper onto a domestic bentonite was studied to provide the adsorption isotherm and the effect of solution chemistry and temperature. The copper adsorption was fitted well to a Freundlich isotherm, in which Freundlich constants and correlation coefficient were calculated to be $K_F=1.18$, n=1.65, and $r^2=0.97$, respectively. The distribution coefficients ($K_d$) for the adsorption of copper decreased with increasing initial copper concentration. The $K_d$ increased with increasing the pH of solution, and drastically increased at pH > 5.3 because of precipitation of most copper species. As the ion strength of $Na^+$ in solution increased the $K_d$ decreased, while it increased with increasing the concentration of $SO_4{^{2-}}$ in solution. An increase in the temperature of experimental solution decreased the $K_d$ values.
Bentonite has been considered as a liner material to restrict the release of hazardous heavy metals from the landfill. The adsorption of copper onto a domestic bentonite was studied to provide the adsorption isotherm and the effect of solution chemistry and temperature. The copper adsorption was fitted well to a Freundlich isotherm, in which Freundlich constants and correlation coefficient were calculated to be $K_F=1.18$, n=1.65, and $r^2=0.97$, respectively. The distribution coefficients ($K_d$) for the adsorption of copper decreased with increasing initial copper concentration. The $K_d$ increased with increasing the pH of solution, and drastically increased at pH > 5.3 because of precipitation of most copper species. As the ion strength of $Na^+$ in solution increased the $K_d$ decreased, while it increased with increasing the concentration of $SO_4{^{2-}}$ in solution. An increase in the temperature of experimental solution decreased the $K_d$ values.
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문제 정의
본 연구에서는 국산 벤토나이트를 대상으로 구리흡착실험을 수행하고. 평형관계식.
실험용액 내 구리이온의 화학종 분포를 보기 위해. 지화학코드인 PHREEQE20)를 이용하여 화학종 계산(speciation calculation)-S- 하였다.
평형관계식. 용액의 화학 특성 및 반응온도가 구리이온의 흡착에 미치는 영향을 규명하고자 하였다.
제안 방법
2 rm, 25 mm allulose acetate membrane syringe filter를 이용하여 여과하였다. 용액 중 구리이온의 농도는 원자흡수분광기 (Perkin-Elmer사의 Atomic Absorption Spectrophotometer #1100B)로 분석하였으며 분배계수 (Kd)는 측정된 구리이온의 농도률 이용하여 다음식으로부터 결정하였다. 모든 실험은 3배수로 수행되었다.
존재한다. 이 공존 음이온이 벤토나이트의 구리이온 흡착에 미치는 영향을 조사하기 위해 Na2SO4 용액의 농도를 변화시키면서 분배계수를 측정하였다. Fig.
회분식 방법으로 측정하였으며 . 용액-대-벤토나이트의 비는 10 cm3/g로 하였다.
대상 데이터
이 벤토나이트는 칼슘 벤토나이트로서 70% 몬모릴로나이트(montmorillonite). 29% 장석 (feldspar)과 1% 석 영 (quartz)을 포함하고 있었으며(Fig. 1 참조). 양이온교환능(CEC)이 47.
경상북도 경 주시 양남면 소재 제 29호 진명 광산에서 채취한 벤토나이트로서. 105C에서 건조시킨 후 200 메쉬 (mesh) 체로 90% 이상 통과하도록 분쇄하여 사용하였다.
이론/모형
실험용액 내 구리이온의 화학종 분포를 보기 위해. 지화학코드인 PHREEQE20)를 이용하여 화학종 계산(speciation calculation)-S- 하였다. 계산 결과.
성능/효과
1) 벤토나이트의 구리 흡착반옹에서 평형관계식은 Freundlich 등온선으로 나타낼 수 있었으며, 이때 실험으로부터 결정된 상수는 Kf =1.18, n = 1.65.=0.97이었다.
2) 구리이온의 분배계수는 주어진 초기용액농도의 범위에서 농도가 증가할수록 감소하였다.
3) 구리이온의 분배계수는 pH가 증가할수록 증가하였으며. pH > 5.
4)Na*의 이온강도는 구리이온의 흡착에 영향을 주었으며 , lb M 이 상부터는 Na*의 농도가 증가할수록 크게 감소하였다.
5)구리이온의 분배계수는 용액 중에 존재하는 SO:「의 농도가 커질수록 증가하였으며 , 이것은구리착물의 침전반응에 기인하였다.
6) 온도가 증가함에 따라서 구리이온의 분배계수는 서서히 감소하였다.
이는 구리이온의 흡착 반옹이 발열 반응으로 진행되어 온도가 증가함에 따라 벤토나이트 표면에서의 구리이온의 탈착이 증가하기 때문으로 보인다. Berekete벤토나이트를 이용한 구리의 흡착 실험에서 온도가 증가함에 따라 구리의 제거율이 감소하는 현상을 보았고. 이는 온도가 증가함에 따라 경계 표면에서 용액으로 구리이온의 탈착이 증가하기 때문이라고 하였다.
Na*의 농도가 약 IO” M 이하에서는 분배계수의 변화가 거의 없었으나. 그 이상의 영역에서는 Na*의 농도가 증가할수록 구리이온의 분배계수는 감소하였다. 이것온 구리이온이 벤토나이트 표면의 빈 착자리를 두고 Na*와 경쟁 반응을 하거나 토양 표면의 전기적 이중충 (electric doulbe layer) 내 Na+ 이온의 밀도증가가 흡착을 방해하기 때문으로 보인다.
3 이상일 때 침전반옹에 의한 구리이온의 농도변화가 급격히 일어남을 보여주고 있다. 또한 PHREEQE를 이용한 구리 용액의 화학종 계산 결과에서도 pH가 증가하면서 CJ+이온이 급격히 감소하고, Cu(0H)2가 급격히 증가하는 것을 보여주고 있는데. 이것은 구리이온의 제거가 침전 반응에 의한 것임을 뒷받침해준다.
8은 온도에 따른 구리이온의 분배계수를 나타낸 것으로. 실험에서 사용된 온도 범위에서 분배계수는 온도가 증가할수록 서서히 감소하였다. 이는 구리이온의 흡착 반옹이 발열 반응으로 진행되어 온도가 증가함에 따라 벤토나이트 표면에서의 구리이온의 탈착이 증가하기 때문으로 보인다.
2 에서 보는 바와 같이 . 용액 중의 구리이온은 벤토나이트와 반응한 지 수 일 이내에 거의 일정한 농도를 유지하며 평형에 도달함을 알 수 있었다. 반응이 끝난 샘플은 꺼내어 상 분리를 위해 12000 g에서 20 분 동안 원심분리하고, 0.
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