[논문]피혁산업 부산물에 의한 용존 중금속 제거 특성

김근한; 이남희; 백인규; 박재형; 양재규

피혁산업 부산물에 의한 용존 중금속 제거 특성
Characteristics of Heavy Metal Removal from Aqueous Solutions using Leather Industry by-products 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.32 no.5, 2010년, pp.417 - 426

김근한 ((주)선진환경) , 이남희 ((주)선진환경) , 백인규 (한국신발피혁연구소) , 박재형 (한국신발피혁연구소) , 양재규 (광운대학교 교양학부)

초록
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본 연구에서는 가죽 생산 공정 중 원피 무게의 50% 이상 고형 폐기물로 발생하는 콜라겐 단백질의 섬유 기재에 미모사(Catechol Tannin) 및 채스트넛(Pyrogallol Tannin)과 같은 식물성 탄닌물질을 다양한 조건에서 고정화시킨 10 가지 다른 종류의 바이오 흡착제를 제조하였다. 제조한 각 바이오 흡착제들의 중금속 제거용 흡착제로서의 성능 평가를 위하여 Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온을 함유한 인공 오염수를 사용하여 다양한 반응 조건에서의 회분식 실험을 실시하였으며, 중금속들의 제거 특성을 규명하였다. 미모사를 탄닌물질로 사용하여 콜라겐에 고정화 반응을 시켰을 때 섬유 번들 내부로의 미모사의 침투력은 나프탈렌계 침투제의 주입량에 비례 하였다; 3% ${\geq}$ 1.5% > 0%. 모든 바이오 흡착제들에서 pH 3.0 이하에서는 중금속 이온들의 제거는 거의 일어나지 않았으나 pH 3.0 이상에서 중금속의 제거율이 급격히 발생하였으며 Zn(II)을 제외한 나머지 중금속이온들은 pH 6.0 이상에서는 거의 완전히 제거되었다. Cr(III)의 경우에는 바이오 흡착제 종류별 제거량이 매우 유사한 경향을 나타내었으나 Cu(II), Zn(II), Pb(II)의 제거에서는 축합형 탄닌(미모사)에 비해 이온결합이 가능한 다량의 카르복실기를 함유한 가수분해형 탄닌(채스트넛)을 사용하여 고정화시킨 바이오 흡착제에서 높은 제거능을 보였다. S10 바이오 흡착제에 대한 Pb(II) 및 Cu(II) 중금속 이온들의 흡착은 이온농도가 1,000배 변화거나 경쟁이온 화학종을 일하전 및 이하전 화학종을 사용하였을 때 영향을 받지 않았다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, ten different bio-adsorbents were prepared by immobilization of vegetable tannins such as mimosa(Catechol Tannin) and chestnut(Pyrogallol Tannin) on the collagen matrix which was derived from during leather manufacturing processing. Removal efficiency of Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) by each bio-adsorbent in synthetic wastewater was evaluated by a laboratory-scale batch reactor at different reaction conditions. When mimosa was used as a vegetable tannin, the penetration efficiency of mimosa into the inner bundle of fiber depended on the dose of the naphthalene condensated penetrant; 3% ${\geq}$ 1.5% > 0%. For all bio-adsorbents, removal of heavy metal ions was not observed below pH 3.0 but was rapidly increased between pH 3.0 and 6.0, showing near complete removal of all heavy metal ions except Zn(II) above pH 6.0. Removal of Cr(III) was quite similar for all bio-adsorbents while removal of Cu(II), Zn(II) and Pb(II) was higher by bio-adsorbents immobilized with chestnut than that by mimosa. Adsorption of Pb(II) and Cu(II) by S10 bio-adsorbent was little affected by the presence of monovalent and divalent electrolytes as well as variation of 1000 times ionic concentration with $NaNO_3$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 가죽 생산 공정 중 원피 무게의 50% 이상 고형폐기물로 발생하는 pelt scrap 콜라겐 단백질의 섬유 기재에 미모사 및 채스트넛 식물성 탄닌으로 고정화하는 방법(Immobilization)을 적용하여 중금속과 배위 결합이 가능한 작용기를 도입한 바이오 흡착제를 제조하였으며, 이들에 대하여 중금속 제거용 흡착제로서의 재활용성을 평가하기 위하여 Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온을 함유한 인공폐수를 사용하여 다양한 반응조건에서의 회분식 실험을 실시하여 중금속들의 제거 특성을 규명하였다.

제안 방법

)를 사용하여 30 rpm 회전혼합 조건에서 24 시간 동안 흡착 반응을 진행하였다. 0.45 ㎛ 멤브레인으로 여과한 후 여액을 4℃ 이하에서 냉장보관하면서 24 시간 내로 여액 내의 잔여 중금속 이온의 농도를 ICP-AES(Perkins Elmer Optima 3000XL)를 이용하여 실시하였다.
05 M NaOH 용액을 서서히 첨가하면서 적정을 하는 동안 초기 시료의 pH에 대한 바이오 흡착제 표면의 pH 완충용량을 측정하게 되며 가해진 산(H⁺) 혹은 염기(OH^-)와 측정된 pH와의 차이 값으로 부터 바이오 흡착제 표면의 양이온 및 음이온 교환용량(Exchange Capacity)을 구하였다.¹⁰⁾ 사용한 흡착제들의 pH를 측정하기 위해 각 흡착제 (2 g/L)를 증류수에 넣고 24 시간 방치시킨 후 pH를 측정하였다.
바이오 흡착제 표면 전하의 특성은 산염기적정실험을 통하여 pH_pzc(영전하점 pH, pH of Point of Zero Charge)와 표면자리농도의 측정으로 수행되었다.¹⁰⁾ 산염기적정실험은 바이오 흡착제 시료 1.25 g을 NaNO₃를 이용하여 이온세기 0.01 M로 조절한 용액과 함께 250 mL 삼각플라스크에 넣은 후 0.05 M HNO₃와 NaOH로 산염기적정을 하였다. 일정한 무게의 바이오 흡착제가 함유된 슬러리 상의 시료에 0.
2가지 다른 종류의 식물성 탄닌 및 침투제의 첨가량 변화, 그리고 피클용액의 pH를 달리한 조건에서 제조한 10가지 바이오 흡착제의 중금속 제거 특성을 평가하기 위하여 흡착질로 중금속인 Cu(II), Pb(II), Zn(II), Cr(III)을 선정하였으며, 반응용액의 pH 변화에 따른 24 시간 이후의 이들 중금속 이온들의 흡착 경향은 Fig. 6과 같았다. 모든 바이오 흡착제들에서 pH 3.
Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 농도변화에 대한 바이오 흡착제의 중금속이온 흡착 효율을 알아보기 위하여 각 중금속 표준시약과 초순수를 사용하여 제조한 1×10-5, 5×10-5, 1×10-4, 3×10-4, 5×10-4, 1x10-3, 3×10-3 M 농도의 인공폐수를 대상으로 50 mL 폴리프로필렌튜브(Falcon Co.)에 초기 pH 4.0과 이온농도(0.01 M NaNO3)를 조절한 각 인공 중금속 오염수 50 mL에 바이오 흡착제 0.1 g을 각각 주입하고 Hag rotator(FinePCR Co.)를 사용하여 30 rpm 회전혼합 조건에서 24 시간 동안 흡착 반응을 진행하였다.
Pb(II) 및 Cu(II)의 주입 농도를 1×10-5 M∼1×10-3 M로 변화를 주고 S3 및 S10 바이오흡착제의 투여량 2 g/L, pH 4.0, 이온농도를 0.01 M NaNO3로 고정하여 등온흡착 실험을 실시하였다.
Pelt scrap 원료기질에 포함된 비콜라겐 성분(표면 오염 물질 및 지방)의 제거와 채스트넛 및 미모사 등의 식물성 탄닌이 기질에 대한 고정화 효율(결합율)의 극대화를 위해 육절기를 이용하여 원료를 5 mm 이하의 (1∼5메시) 크기로 1차 분쇄하였다.
pH에 따른 각 바이오흡착제의 Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 흡착실험은 다음과 같이 실시하였다. 먼저 각 중금속이온 표준용액을 초순수를 사용하여 제조한 2.
그리고 경쟁이온 화학종 변화에 따른 S10 바이오 흡착제의 각 중금속 흡착 효율을 알아보기 위하여 경쟁이온 화학종 종류별로 초기 pH 6.0과 이온농도 0.01 M에서 제조한 각 중금속 오염수 50 mL와 흡착제 0.1 g을 각각 주입하고 Hag rotator를 사용하여 30 rpm 회전혼합 조건에서 24 시간 동안 흡착반응을 진행하였다. 실험에 사용된 경쟁이온 화학종으로는 NaCl(Junsei chemical Co.
다음 단계는 해섬 및 건조 공정으로서, niagara beater를 이용해 식물성 탄닌이 고정화된 섬유를 풀어헤침으로서 섬유의 회수율 향상과 조직의 표면적을 극대화할 수 있도록 해섬 공정을 진행하고, 70∼80℃ 조건에서 열풍 건조를 하였다.
먼저 pelt scrap 동물 원피 기재의 고형 스크랩을 전처리 하는 단계로 그 방법은 스크랩을 수세한 다음 육절기 등을 통해 잘게 분쇄하는 단계이다. 다음단계는 전처리 단계로 원료 기질은 소석회(Ca(OH)₂), 유화소다(Na₂S) 등을 함유하여 강한 알칼리성을 나타내며, 섬유 단백질은 알칼리 Swelling이 되어 있으므로, 단백질의 섬유 조직이 파괴되지 않는 범위에서 불순물인 석회와 비단백질 성분을 비이온계 계면활성제(NP-100)와 탈회제(NH₄Cl 및 (NH₄)₂SO₄)를 이용하여 제거시켜 주었다. 다음단계는 리간드로서 적용가능한 식물성 탄닌제를 분쇄된 원피 조직과 결합 시키는 단계이다.
먼저 각 중금속이온 표준용액을 초순수를 사용하여 제조한 2.5x10-4 M 혹은 5x10-4 M 농도의 인공폐수를 대상으로 50 mL 원추형 폴리프로필렌튜브(Falcon Co.)에 이온세기(0.01 M NaNO3)를 조절한 여러 개의 50 mL 각 중금속 폐수의 초기 pH를 2.0∼9.0으로 각각 다르게 조정하였다.
바이오 흡착제의 표면의 물리화학적 특성 규명을 위해 표면전하 특성을 분석하였다. 바이오 흡착제 표면 전하의 특성은 산염기적정실험을 통하여 pH_pzc(영전하점 pH, pH of Point of Zero Charge)와 표면자리농도의 측정으로 수행되었다.¹⁰⁾ 산염기적정실험은 바이오 흡착제 시료 1.
바이오 흡착제의 표면의 물리화학적 특성 규명을 위해 표면전하 특성을 분석하였다. 바이오 흡착제 표면 전하의 특성은 산염기적정실험을 통하여 pH_pzc(영전하점 pH, pH of Point of Zero Charge)와 표면자리농도의 측정으로 수행되었다.
본 연구에서는 가죽 생산 공정 중 고형 폐기물로 발생하는 콜라겐 단백질의 섬유 기재에 미모사 및 채스트넛 식물성 탄닌으로 고정화 요법을 적용하여 바이오 흡착제를 제조하였으며 이들을 중금속 제거용 흡착제로서의 재활용성을 평가하기 위하여 Cu(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온을 함유한 인공 폐수를 사용하여 다양한 반응 조건에서의 회분식 실험을 실시하여 중금속들의 제거 특성을 실험한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
식물성 탄닌을 콜라겐에 고정화하기 위하여, 원료 100 g을 기준으로 물 150 mL, 염화나트륨5 g, 포름산 0.5 g, 황산 0.6 g, 포름산나트륨 0.5 g, 탄산수소나트륨 2.5 g, 침투제 0∼3 g, 식물성 탄닌 5∼15 g을 포함한 피클 용액을 제조하였고 여기에 전처리 된 원료를 넣고 상온 조건의 pH 4.0∼7.0의 피클 용액에서 14∼16 시간 동안 침지시켰다.
이러한 이유로 본 연구에서는 나프탈렌계 침투제를 보조제로 사용하여 식물성 탄닌의 침투 및 결합 효율을 향상시키며, 기질의 내열성 및 금속 이온 결합 효율 극대화시키는 공정을 진행하였다. 일반적으로 식물성 탄닌은 그 기본 구조가 방향족 폴리페놀 축합체로서 다수의 인접된 수산기와 카르복실기를 보유하고 있어 중금속 제거에 효과적인 물질로 알려져 있다.
이온농도 변화에 따른 S10 바이오 흡착제에 대한 Pb(II) 및 Cu(II) 중금속의 흡착 경향을 알아보기 위하여 NaNO₃를 사용하여 이온농도를 10^-3 M에서 1.0 M까지 변화시키고 초기 pH 6.0에서 24 시간동안 반응시켰을 때 Fig. 7과 같은 흡착 경향을 보였다. S10 시료에 대한 Pb(II) 및 Cu(II)의 흡착은 이온농도에 영향을 받지 않고 평균 80% 및 70%의 제거율을 보였다.
이온농도에 따른 S10 바이오 흡착제의 Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 흡착경향을 알아보기 위해 흡착제 0.1 g에 NaNO₃를 사용하여 이온농도를 10^-3 M에서 1.0 M까지 변화시킨 초기 pH 6.0인 5x10^-4 M인 각 중금속 인공 오염수 50 mL를 각각 주입한 Hag rotator(FinePCR Co.)를 사용하여 30 rpm 회전혼합 조건에서 24 시간 동안 흡착 반응을 진행하였다.
다음 단계는 해섬 및 건조 공정으로서, niagara beater를 이용해 식물성 탄닌이 고정화된 섬유를 풀어헤침으로서 섬유의 회수율 향상과 조직의 표면적을 극대화할 수 있도록 해섬 공정을 진행하고, 70∼80℃ 조건에서 열풍 건조를 하였다. 이후 2차 분쇄 및 분급과정으로서 풀어헤친 섬유를 흡착제로 응용하기 위해 일정 크기로 성형화시켜서 최종 바이오 흡착제를 제조하였다.
이후 Fig. 2에 나타난 구조적 특성을 갖는 미모사 및 채스트넛을 탄닌 물질로 사용하여 이들이 고정화된 콜라겐의 섬유상 조직을 해섬 및 분쇄하는 과정을 통하여 제조하였는데 식물성 탄닌이 고정화된 콜라겐의 섬유상 조직을 해섬한 이후의 조직체는 5∼10 메시의 크기로 분쇄하였다.
05 M HNO₃와 NaOH로 산염기적정을 하였다. 일정한 무게의 바이오 흡착제가 함유된 슬러리 상의 시료에 0.05 M HNO₃ 혹은 0.05 M NaOH 용액을 서서히 첨가하면서 적정을 하는 동안 초기 시료의 pH에 대한 바이오 흡착제 표면의 pH 완충용량을 측정하게 되며 가해진 산(H⁺) 혹은 염기(OH^-)와 측정된 pH와의 차이 값으로 부터 바이오 흡착제 표면의 양이온 및 음이온 교환용량(Exchange Capacity)을 구하였다.¹⁰⁾ 사용한 흡착제들의 pH를 측정하기 위해 각 흡착제 (2 g/L)를 증류수에 넣고 24 시간 방치시킨 후 pH를 측정하였다.
탄닌물질로 미모사와 채스트넛을 사용하여 제조한 2가지 바이오흡착제인 S3과 S10의 표면의 표면이온화 상수 pK_a1, pK_a2와 pH_pzc의 값은 산-염기 적정실험을 통하여 구하였으며, 이를 Table 3에 정리하여 나타내었다. 일반적으로 물과 접촉하고 있는 흡착제 표면은 수산기(#)의 형태로 표현한다.

대상 데이터

일반적으로 식물성 탄닌은 그 기본 구조가 방향족 폴리페놀 축합체로서 다수의 인접된 수산기와 카르복실기를 보유하고 있어 중금속 제거에 효과적인 물질로 알려져 있다. 식물성 탄닌제로는 대표적인 축합형 탄닌(Catechol Tannin)에 속하는 미모사와 가수분해형 탄닌(Pyrogallol Tanninn)에 포함되는 채스트넛을 선정하여 본 연구에 사용하였으며, 그 탄닌 물질의 일반적인 특성을 Table 1에 나타내었다.
1 g을 각각 주입하고 Hag rotator를 사용하여 30 rpm 회전혼합 조건에서 24 시간 동안 흡착반응을 진행하였다. 실험에 사용된 경쟁이온 화학종으로는 NaCl(Junsei chemical Co., LTD), NaClO₄・ H₂O(Junsei chemical Co., LTD), NaNO₃(Junsei chemical Co., LTD), Na₂SO₄・10H₂O(Junsei chemical Co., LTD), Na₃PO₄・12H₂O(Junsei chemical Co., LTD)를 사용하였다.

이론/모형

01 M NaNO₃로 고정하여 등온흡착 실험을 실시하였다. 등온흡착 실험 결과를 평가하기 위해 Langmuir 등온흡착식을 이용하였다. Langmuir 등온흡착식은 식(4)와 같이 표현된다.

성능/효과

1) 나프탈렌계 (Ukatan GM) 침투제를 사용하지 않고 식물성 탄닌 처리시 분산 및 침투력이 미흡하여 섬유 번들 내부에까지 균일하게 탄닝(결합)이 이루어지지 못하였으며 침투력 및 결합율의 정도는 침투제의 사용량에 비례함을 알 수 있었다. 침투제 사용시 탄닌 물질들이 응집된 큰 분자들을 분산시켜 수용성이 증대되고, 원료 기질 내부로 쉽게 침투될 수 있도록 하는 것으로 사료된다.
0 이상에서는 모든 흡착제들에서 거의 완전한 Cu(II) 제거 결과를 보였다. 10가지 바이오 흡착제별 pH에 따른 Pb(II)의 흡착 경향은 Cu(II)의 흡착에서와 같이 Pb(II)의 경우에서도 채스트넛을 탄닌 물질로 사용하여 제조한 S5 및 S10 바이오 흡착제가 다른 8가지 흡착제들에서 보다 동일한 pH 조건에서 매우 크게 나타났으며, S10 바이오 흡착제에 의한 Cu(II) 제거 경향과 비교시 보다 동일 pH에서의 Pb(II) 제거율은 더 크게 얻어졌다. 즉 S10 바이오 흡착제의 경우 pH 4.
2) 제조한 10가지 바이오 흡착제에 의한 Cu(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온 제거 결과, 전형적인 양이온형 흡착 경향을 보였다. 이것은 바이오 흡착제 표면의 중금속에 대한 배위결합 특성을 갖는 리간드들이 pH가 높아짐에 따라 수소이온이 떨어지기 때문에 보다 음하전을 갖는 분율이 증가하게 되고 이로서 양하전을 띈 Cu(II)의 흡착이 보다 유리해지기 때문에 나타난 현상으로 여겨진다.
3) Cr(III)의 경우에는 바이오 흡착제 종류별 제거량이 매우 유사한 경향을 나타내었으나 Cu(II), Zn(II), Pb(II)의 제거에서는 미모사에 비해 채스트넛을 고정화 시킨 바이오 흡착제에서 높은 제거능을 가짐을 pH 변화에 따른 제거능 실험 결과로부터 알 수 있었다.
4) S10 시료에 대한 Pb(II) 및 Cu(II)의 흡착은 이온농도에 영향을 받지 않고 평균 80% 및 70%의 제거율을 보였다. 이와 같이 이온농도가 1,000배 정도 변함에도 불구하고 바이오 흡착제에 대한 Pb(II) 및 Cu(II) 중금속 이온들의 흡착이 영향을 받지 않는 것으로 보아 이들 중금속들은 콜라겐 기재에 처리된 가수분해형 식물성 탄닌 물질(채스트넛)에 존재하는 다량의 페놀수산기와 카르보닐기의 강력한 화학결합에 의한 것으로 판단된다.
⁶⁾ Oliveira 등은 Cr-탄닌 피혁부산물을 이용하여 수용액 중의 As(V) 및 Cr(VI) 제거를 위한 연구를 수행하였었다.⁷⁾ 식물성 탄닌 물질들은 중금속과 배위결합이 가능한 원소 N, O, S, P 등을 함유하고 이러한 반응기들은 중금속을 잘 제거하는 특성을 보인다. 하지만 탄닌 물질을 그대로 흡착제로 이용하는 것은 이들이 구조 특성상 수용성이므로 적용에 분명한 한계가 있다.
5에는 침투제의 농도에 따른 탄닌정도를 확인하기 위해서 침투제의 주입 농도를 달리하여 해섬-건조하기 이전 시료(S1)의 단면 사진을 나타내었다. Fig. 5에서 볼 수 있듯이 동일반응 조건하에서 침투제 사용량에 따른 콜라겐 섬유의 단면을 확인한 결과, 나프탈렌계 (Ukatan GM) 침투제를 사용하지 않을시 식물성 탄닌물질의 분산 및 침투력이 미흡하여 섬유 번들 내부에까지 균일하게 결합(탄닌)이 이루어지지 못하고 생피 상태로 존재함을 확인할 수 있었다. 원료 물질(pelt scrap)의 주요 구성 성분은 생화학적인 측면에서 고유의 동물적인 성질을 유지하고 있기 때문에 내열성과 저장성 및 내약품성이 미흡한 특성을 지니고 있다.
6과 같았다. 모든 바이오 흡착제들에서 pH 3.0 이하에서는 중금속이온들의 제거는 거의 일어나지 않았으나 pH 3.0 이상에서 중금속의 제거율이 급격히 증가하였으며, Zn(II)을 제외한 나머지 중금속이온들은 pH 6.0 이상에서는 거의 완전히 제거되었다. 이러한 경향은 개발된 흡착제 표면의 중금속에 배위결합 특성을 갖는 리간드들이 pH가 높아짐에 따라 수소이온이 떨어지기 때문에 보다 음하전을 갖는 분율이 증가하게 되고 이로서 양하전을 띈 Cu(II)의 흡착이 보다 유리해지기 때문에 나타난 현상으로 여겨진다.
바이오 흡착제에 대한 Zn(II) 흡착에서 역시 채스트넛을 탄닌 물질로 사용하여 제조한 S5와 S10 시료가 미모사를 탄닌 물질로 사용한 다른 8가지 흡착제들에서 보다 동일한 pH 조건에서 우수한 Zn(II) 흡착능을 보였다. 그러나 다른 세가지 금속이온에 비해서는 동일 pH에서의 Zn(II) 제거율은 크게 떨어지는 결과를 보였다.
8과 같이 얻어졌다. 일하전 음이온을 갖는 화학종(NaCl, NaClO₄, NaNO₃)과 이하전 음이온을 갖는 화학종(Na₂SO₄)의 경우 S10 바이오 흡착제의 Pb(II) 및 Cu(II) 흡착능에 영향을 거의 미치지 않는 것으로 나타났으나 삼하전 음이온을 갖는 화학종(Na₃PO₄)의 경우 흡착에 큰 영향을 미쳤다. 이러한 원인은 일하전 및 이하전 음이온과 달리 인산(PO₄^3-)은 중금속 이온과의 착물형성이 가능한 것에 따른 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	pelt scrap이란?	1과 같이 여러 단계를 거쳐서 진행되었다. 먼저 pelt scrap 동물 원피 기재의 고형 스크랩을 전처리 하는 단계로 그 방법은 스크랩을 수세한 다음 육절기 등을 통해 잘게 분쇄하는 단계이다. 다음단계는 전처리 단계로 원료 기질은 소석회(Ca(OH)2), 유화소다(Na2S) 등을 함유하여 강한 알칼리성을 나타내며, 섬유 단백질은 알칼리 Swelling이 되어 있으므로, 단백질의 섬유 조직이 파괴되지 않는 범위에서 불순물인 석회와 비단백질 성분을 비이온계 계면활성제(NP-100)와 탈회제(NH4Cl 및 (NH4)2SO4)를 이용하여 제거시켜 주었다.
	중금속의 위험은?	중금속은 유기오염 물질과는 달리 생물학적으로 분해가 되지 않고 안정한 물질로 먹이 사슬을 통해 축적이 되기 때문에 인간의 건강이나 생태계의 위협요인으로 간주되고 있다. 수용액상의 납이나 카드뮴, 구리와 같은 중금속은 높은 독성들로 인해 오랫동안 인체에 위해한 중금속으로 분류되어 왔으며, 이들 중금속의 효과적인 제거는 주요 관심의 대상이 되어오고 있다.
	가죽 생산 공정 중 고형 폐기물로 발생하는 콜라겐 단백질의 섬유 기재에 미모사 및 채스트넛 식물성 탄닌으로 고정화 요법을 적용하여 바이오 흡착제를 제조여 중금속들의 제거 특성을 실험한 결과는?	1) 나프탈렌계 (Ukatan GM) 침투제를 사용하지 않고 식물성 탄닌 처리시 분산 및 침투력이 미흡하여 섬유 번들 내부에까지 균일하게 탄닝(결합)이 이루어지지 못하였으며 침투력 및 결합율의 정도는 침투제의 사용량에 비례함을 알 수 있었다. 침투제 사용시 탄닌 물질들이 응집된 큰 분자들을 분산시켜 수용성이 증대되고, 원료 기질 내부로 쉽게 침투될 수 있도록 하는 것으로 사료된다. 2) 제조한 10가지 바이오 흡착제에 의한 Cu(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온 제거 결과, 전형적인 양이온형 흡착 경향을 보였다. 이것은 바이오 흡착제 표면의 중금속에 대한 배위결합 특성을 갖는 리간드들이 pH가 높아짐에 따라 수소이온이 떨어지기 때문에 보다 음하전을 갖는 분율이 증가하게 되고 이로서 양하전을 띈 Cu(II)의 흡착이 보다 유리해지기 때문에 나타난 현상으로 여겨진다. 3) Cr(III)의 경우에는 바이오 흡착제 종류별 제거량이 매우 유사한 경향을 나타내었으나 Cu(II), Zn(II), Pb(II)의 제거에서는 미모사에 비해 채스트넛을 고정화 시킨 바이오 흡착제에서 높은 제거능을 가짐을 pH 변화에 따른 제거능 실험 결과로부터 알 수 있었다. 4) S10 시료에 대한 Pb(II) 및 Cu(II)의 흡착은 이온농도에 영향을 받지 않고 평균 80% 및 70%의 제거율을 보였다. 이와 같이 이온농도가 1,000배 정도 변함에도 불구하고 바이오 흡착제에 대한 Pb(II) 및 Cu(II) 중금속 이온들의 흡착이 영향을 받지 않는 것으로 보아 이들 중금속들은 콜라겐 기재에 처리된 가수분해형 식물성 탄닌 물질(채스트넛)에 존재하는 다량의 페놀수산기와 카르보닐기의 강력한 화학결합에 의한 것으로 판단된다.

참고문헌 (10)

윤영상, 최순범, 원성욱, "중금속 폐수처리를 위한 기술개발현황 및 장단점 분석," 대한DICER TechInfo Part I, 3(7), 68-85 (2004).
이무성, 나춘기, 이미숙, 김옥배, 김문영, "중금속 오염 정화용 무기 이온교환체로 서 천연 수산아파타이트(동물뼈)의 재활용성에 관한 연구," 한국폐기물학회지, 15(1), 66-75(1998).
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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