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망간산화물이 첨착된 활성탄에 의한 페놀흡착 및 비소(III) 산화
As(III) Oxidation and Phenol Adsorption by the Activated Carbon Impregnated with Mn Oxide 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.30 no.4, 2008년, pp.423 - 429  

유목련 (광운대학교 환경공학과) ,  양재규 (광운대학교 교양학부) ,  장윤영 (광운대학교 환경공학과)

초록
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유기물과 무기물이 함께 오염되어 있는 합성 폐수처리에 대한 망간첨착활성탄(Mn-AC)의 적용성을 연구하였다. 유기물과 무기물의 대표물질로 페놀과 3가 비소를 각각 선정하였다. 산성조건에서 Mn-AC의 안정성을 평가하기 위해, 용액의 pH를 2, 3 및 4로 달리하여 시간경과에 따른 용존망간의 용출능을 평가하였을 때, pH 3보다 낮은 조건에서는 Mn-AC의 안정성이 떨어졌지만, pH 4에서는 반응시간동안 용출되는 망간의 농도는 무시할 수 있는 정도였다. 이러한 안정성 실험결과 Mn-AC는 pH 4 이상의 일반폐수 처리에 사용할 수 있음을 알 수 있었다. AC와 비교하였을 때, 망간첨착에 의한 비표면적 감소로 인해 망간첨착활성탄의 페놀제거속도 및 페놀 흡착능은 일부 감소하였다. 페놀 농도 변화에 따른 등온흡착결과 Mn-AC의 최대흡착량은 AC의 75%에 해당하였다. 산성영역의 pH에서는 Mn-AC에 의한 3가 비소 산화효율이 AC보다 높았지만 pH 7 이상에서는 반대 경향을 나타내었다. 본 연구를 통하여 Mn-AC를 페놀과 3가 비소의 동시처리에 적용할 수 있음을 알 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Application of manganese-impregnated activated carbon(Mn-AC) in the treatment of synthetic wastewater containing both organic and inorganic contaminants was investigated. Phenol and As(III) was used as representative organic and inorganic contaminants, respectively. When the stability of Mn-AC at ac...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 맹독성 3가 비소를 상대적으로 독성이 적은 5가 비소로 산화시킬 수 있는 망간산화물이 첨착된 망간첨착활성탄(Mn-AC)을 여러 제조조건에서 제조하였으며 이중 최적 조건에서 제조된 망간첨착활성탄(Mn-AC)을 유기물과 중금속의 동시제거를 위한 다기능성 재질로서의 타당성을 평가하고자 하였다. 이를 위해 먼저 여러 반응온도에서 제조한 Mn-AC의 여과재질로서의 안정성을 조사하기 위하여 내산성 실험을 실시하였으며 페놀과 3가 비소를 각각 대표적인 유기물 및 독성중금속으로 선정하여 다양한 회분식 반응조건에서의 제거특성을 연구하였으며 망간을 첨착하지 않은 활성탄(AC)과 비교하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지하수의 주된 오염원은 무엇이 있는가? 지하수는 다른 물자원과는 달리 대수층이 오염물질에 의해 오염되면 이들 오염물질은 지하수환경 내에서 매우 서서히 이동하므로 희석이 거의 불가능하여 오염물질은 반영구적으로 지하수환경 내에 잔존하게 된다. 지하수의 주된 오염은 폐기물매립지에서 발생하는 침출수, 농경지의 비료 및 퇴비사용, 생활 하 · 폐수 등이 있으며 이러한 다양한 오염원으로 인해 각종 중금속과 유기물의 오염이 발생하고 있다.3)
중금속을 제거하기 위해 사용되는 일반적인 방법인 공침/침전, 이온교환에 의한 흡착, 역삼투여과, 나노여과, 그리고 전기투석법 등의 단일공정은 어떤 한계가 있는가? 중금속을 제거하기 위해 사용되는 일반적인 방법으로는 공침/침전, 이온교환에 의한 흡착, 역삼투여과, 나노여과, 그리고 전기투석법 등이 있다.1) 그렇지만 이러한 단일 공정들은 수계 내에 오염된 물질이 단순한 경우에는 효과적이지만 산화 및 하전상태가 다른 중금속들이 복합적으로 오염된 곳과 중금속 유기물이 함께 오염된 현장 오염수 처리에는 제한성을 지니며 함께 오염된 물질들이 방해요인으로 작용을 함으로서 단일 처리공정의 효율을 크게 저하시키게 된다. 방글라데시와 같이 자연적인 수리지구화학적 작용에 의해 음용수원으로 사용되는 우물물에 비소가 심각하게 오염된 지역에서는 모래에 철을 코팅 시킨 Iron-Coated Sand(ICS)를 간이여과재로서 사용하는 일부 사례가 보고되고 있지만4) ICS 단일 시스템으로 유기물까지 효과적으로 제거하려면 유기물에 대한 제거능을 갖춘 여과재질이 부가적으로 사용되어져야 한다.
페놀과 같은 독성 유기물을 함유한 폐수를 처리하기 위해 어떤 방법을 적용하고 있는가? 1) 페놀은 다양한 산업폐수에서 발생하게 되는데, 고농도로 존재할 경우에는 생명체에 큰 독성을 나타낸다.2)따라서 페놀과 같은 독성 유기물을 함유한 폐수를 처리하기 위해 흡착제를 이용한 농축제거 혹은 고도산화처리방법을 이용한 무해화 방법이 효과적인 방법으로 많이 적용되고 있다. 그런데 산업체에서 배출되는 폐수에는 유해 유기물뿐만 아니라 독성 중금속을 함께 함유한 경우가 많으며 이러한 산업폐수가 효과적으로 처리되지 못하거나 누출되는 경우 오염된 지표수 및 지하수에는 유독성 중금속과 난분해성 유기물을 함께 함유하게 되어 기존의 미생물을 이용한 생물학적 처리로는 제거가 잘 되지 않고 소량으로도 충격부하를 발생시킬 수 있는 한계가 있다.
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참고문헌 (20)

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  19. Oscarson, D. W., Huang, P. M., and Liaw, W. K., "Role of manganese in the oxidation of arsenite by freshwater lake sediments," Clays Clay Miner., 29, 219-225(1981) 

  20. Eary, L. E. and Schramke, L. A., "Rates of inorganic oxidation reactions inVolVing dissolVed oxygen in chemical modeling of aqueous system," II, D. C. Melchiorand R. L. Bassett, eds., ACS Symp. Ser., 416, 379-396(1990) 

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