[논문]황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거

임헌성; 임석근

doi:10.5806/ast.2006.19.4.280

황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거
Removal of heavy metal by coprecipitation with barium sulfate 원문보기

분석과학 = Analytical science & technology, v.19 no.4, 2006년, pp.280 - 284

임헌성 (한국화학연구원 화학분석센터) , 임석근 (한국화학연구원 화학분석센터)

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study is to investigate the removal of heavy metal by using the coprecipitation of barium sulfate. Several parameters governing the efficiency of the coprecipitation method were evaluated by the pH of sample solution, amount of coprecipitant, and addition of sulfide for the removal of As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) and Pb(II) metal ions ($10{\mu}g/ml$ each). The coprecipitation was about 80% - 95% only for lead at low pH but under 10% for other ions. The amount of removal was about 95% - 100% for Cd, Hg, Pb, Cu in the all pH range by the addition of sulfide with barium sulfate but As(V) and Cr(III, VI) ions were not affected by the same conditions.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

침전이 용이하여 중금속이 황화물 침전이 형성되면 공침제로 인하여 공침을 유도하여 용액 내 중금속을 신속하게 그리고 효과적으로 제거할 수 있다. 따라서 황화물을 형성한 다음 황산바륨에 의한 공침효과를 비교·관찰하고자 하였다.

제안 방법

즉 공침제의 농도에 따른 As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) 그리고 Pb(II) 중금속 이온들의 공침 제거율을 pH 변화(2~10)의 함수로써 관찰하였다. 공침제의 양은 일정하게 한 다음, 별도로 황 이온(S²⁻)을 첨가시켜 pH 변화에 따른 금속 황화물의 침전과 공침에 의한 변화도 관찰하였다. 공침현상에 의한 자연 농축 제거율을 관찰할 목적이므로 별도의 여과나 원심분리를 하지 않았으며 따라서 일정시간(12시간) 방치시킨 다음에 자연 침강에 의한 투명 상등액의 농도를 분석하여 제거율을 비교 관찰하였다.
공침제의 양은 일정하게 한 다음, 별도로 황 이온(S²⁻)을 첨가시켜 pH 변화에 따른 금속 황화물의 침전과 공침에 의한 변화도 관찰하였다. 공침현상에 의한 자연 농축 제거율을 관찰할 목적이므로 별도의 여과나 원심분리를 하지 않았으며 따라서 일정시간(12시간) 방치시킨 다음에 자연 침강에 의한 투명 상등액의 농도를 분석하여 제거율을 비교 관찰하였다.
따라서 본 실험에서는 중금속 중에서 환경오염에 가장 문제가 되는 As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) 그리고 Pb(II) 이온이 10 µg/ml 농도로 함유되어 있는 묽은 황산 용액에 바륨이온을 첨가하였을 경우 공침되어 제거되는 현상을 관찰하였다. 황산용액의 농도 변화에 따라 바륨이온의 농도를 조절 하여 침전의 양을 증가시켜 이에 대한 변화를 관찰하였고, 또한 공침보조제로 황 이온(S2−)을 첨가시켜 이에 대한 변화도 관찰하였다.
시료로 묽은 황산 용액을 사용하였으며 이때의 황산이온(SO42−)의 농도는 9 mM~18 mM 농도로 변화시켜가면서 실험을 하였다. 용액에 중금속 이온의 농도가 10 µg/ml이 되도록 첨가한 다음 바륨의 농도를 6 mM~12 mM로 변화시키면서 첨가하여 공침제의 양이 공침에 미치는 영향을 관찰하였다. 즉 공침제의 농도에 따른 As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) 그리고 Pb(II) 중금속 이온들의 공침 제거율을 pH 변화(2~10)의 함수로써 관찰하였다.
원자 방출 분광분석기(ICP-AES)를 사용하여 공침후 투명하게 얻어진 상등액 중의 공침되지 않은 중금속을 분석하여 제거율을 계산하였다. Fig.
황산용액의 농도 변화에 따라 바륨이온의 농도를 조절 하여 침전의 양을 증가시켜 이에 대한 변화를 관찰하였고, 또한 공침보조제로 황 이온(S2−)을 첨가시켜 이에 대한 변화도 관찰하였다. 이때 실험 조건은 pH를 2에서 10까지 변화시켜가면서 비교 관찰하였다.
용액에 중금속 이온의 농도가 10 µg/ml이 되도록 첨가한 다음 바륨의 농도를 6 mM~12 mM로 변화시키면서 첨가하여 공침제의 양이 공침에 미치는 영향을 관찰하였다. 즉 공침제의 농도에 따른 As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) 그리고 Pb(II) 중금속 이온들의 공침 제거율을 pH 변화(2~10)의 함수로써 관찰하였다. 공침제의 양은 일정하게 한 다음, 별도로 황 이온(S²⁻)을 첨가시켜 pH 변화에 따른 금속 황화물의 침전과 공침에 의한 변화도 관찰하였다.
따라서 본 실험에서는 중금속 중에서 환경오염에 가장 문제가 되는 As(V), Cd(II), Cr(III), Cr(VI), Cu(II), Hg(II) 그리고 Pb(II) 이온이 10 µg/ml 농도로 함유되어 있는 묽은 황산 용액에 바륨이온을 첨가하였을 경우 공침되어 제거되는 현상을 관찰하였다. 황산용액의 농도 변화에 따라 바륨이온의 농도를 조절 하여 침전의 양을 증가시켜 이에 대한 변화를 관찰하였고, 또한 공침보조제로 황 이온(S2−)을 첨가시켜 이에 대한 변화도 관찰하였다. 이때 실험 조건은 pH를 2에서 10까지 변화시켜가면서 비교 관찰하였다.

대상 데이터

사용된 중금속 표준용액은 1000 µg/ml 농도의 Merck 및 Aldrich제를 사용하였고, 염산과 황산은 동우화인켐사 제품을 NH₄OH(about 35% NH₃)는 England의 Avondale Laboratories 제품을 그리고 BaCl₂·2H₂O는 Aldrich 제품을 정제하지 않고 그대로 사용하였다. pH meter는 Orion 420A를 사용하였으며 실험에 사용된 물은 Millipore Milli-Q를 2차 통과한탈 이온수로서 비저항이 18.2 MΩ/cm 이상인 것을 사용하였다.
본 실험에 사용된 유도 결합 플라스마 원자 방출 분광분석기(ICP-AES)는 프랑스 Jobin-Yvon사의 JY Ultima-C 모델로 각 원소마다 작동 조건을 최적화하여 사용하였다. 사용된 중금속 표준용액은 1000 µg/ml 농도의 Merck 및 Aldrich제를 사용하였고, 염산과 황산은 동우화인켐사 제품을 NH₄OH(about 35% NH₃)는 England의 Avondale Laboratories 제품을 그리고 BaCl₂·2H₂O는 Aldrich 제품을 정제하지 않고 그대로 사용하였다. pH meter는 Orion 420A를 사용하였으며 실험에 사용된 물은 Millipore Milli-Q를 2차 통과한탈 이온수로서 비저항이 18.
시료로 묽은 황산 용액을 사용하였으며 이때의 황산이온(SO42−)의 농도는 9 mM~18 mM 농도로 변화시켜가면서 실험을 하였다. 용액에 중금속 이온의 농도가 10 µg/ml이 되도록 첨가한 다음 바륨의 농도를 6 mM~12 mM로 변화시키면서 첨가하여 공침제의 양이 공침에 미치는 영향을 관찰하였다.

이론/모형

본 실험에 사용된 유도 결합 플라스마 원자 방출 분광분석기(ICP-AES)는 프랑스 Jobin-Yvon사의 JY Ultima-C 모델로 각 원소마다 작동 조건을 최적화하여 사용하였다. 사용된 중금속 표준용액은 1000 µg/ml 농도의 Merck 및 Aldrich제를 사용하였고, 염산과 황산은 동우화인켐사 제품을 NH₄OH(about 35% NH₃)는 England의 Avondale Laboratories 제품을 그리고 BaCl₂·2H₂O는 Aldrich 제품을 정제하지 않고 그대로 사용하였다.

후속연구

폐수 중에 포함되어 있는 중금속의 처리방법으로는 침전법(precipitation) 및 이온교환법(ion exchange)등이 있으며, 가장 보편적인 침전법에 의한 처리방법은 이론적으로 용해도적에 의하여 과포화되어 침전이 형성된 중금속의 분리에 적용하는 방법이다. 그러나 이 방법은 중금속 농도가 높을 경우, 같은 pH에서도 처리 후에 용해 상태로 존재하는 중금속의 농도가 높아지는 현상이 있으나, 침전의 형성을 증가시키기 위한 목적으로 금속간의 공침현상을 이용한다면 단순한 침전에 의한 방법보다 침전물의 형성이 증가할 것으로 기대된다.¹

참고문헌 (20)

S. H. Cho and H. C. Yoo, J. of Kor. Soc. Env. Engs., 10(1), 59-68(1988)
I. M. Kolthoff et al, 'Quantitative Chemical Analysis', McMillan Company (1969)
K. H. Park and Y. N. Pak, Bull. Korean Chem. Soc., 16(5), 422-426(1995)

원문보기 상세보기
Y. J. Jung, J. M. Choi, H. S. Choi and Y. S. Kim, J. Korean Chem. Soc., 40(12), 724-732(1996)
Q. Zhang, H. Minami, S. Inoue and I. Atsuya, Fresenius J. Anal. Chem. 370, 860-864(2001)

상세보기
R. K. Rath, S. Subramanian and T. Pradeep, J. Colloid Interface Sci., 229, 82-91(2000)

상세보기
T. Itagaki, T. Ashino and K. Takada, Fresenius J. Anal. Chem. 368, 344-349(2000)

상세보기
Divrikli and L. Eli, Anal. Chim. Acta, 452, 231- 235(2002)

상세보기
T. P. Trainor, G. E. Brown Jr. and G. A. Parks, J. Colloid Interface Sci., 231, 359-372(2000)

상세보기
Y. J. Park, K. K. Park et al, J. Korean Chem. Soc., 44(4), 305-310(2000)
J. Pradhan, J. Das, S. Das and R. S. Thakur, J. Colloid Interface Sci., 204, 169-172(1998)

상세보기
C. Min, T. Noh and C. Lee, Anal. Sci. Tech., 10(1), 31- 34(1997)
K. M. Parida, B. Gorai, N. N. Das and S. B. Rao, J. Colloid Interface Sci., 185, 355-362(1997)

상세보기
L. Alexandrova and L. Grigorov, Int. J. Miner. Process., 48, 111-125(1996)

상세보기
M. S. Cho, H. Lim and Y. S. Kim, J. Korean Chem. Soc., 38(9), 667-675(1994)
T. Kimura and Y. Kobayashi, J. Radioanal. Chem., 91(1), 59-65(1985)

상세보기
K. H. Lieser and S. Bachtanian, Radiochimica Acta, 68, 121-123(1995)
H. Yamazaki, Anal. Chim. Acta, 113, 131-137(1980)

상세보기
N. Mikac and M. Branica, Anal. Chim. Acta, 212, 349- 353(1988)

상세보기
F. Torrades and J. G. Raurich, Analyst, 118, 197- 200(1993)

상세보기

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거
Removal of heavy metal by coprecipitation with barium sulfate 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

후속연구

참고문헌 (20)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거 Removal of heavy metal by coprecipitation with barium sulfate 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

후속연구

참고문헌 (20)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

임헌성 (24)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

황산바륨의 공침현상을 이용한 중금속 이온의 제거
Removal of heavy metal by coprecipitation with barium sulfate 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper