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초록
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본 연구에서는 열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 분석하였다. 이를 위하여 평형 및 동적 흡착실험을 수행하였고, 용액 pH의 영향과 음이온의 존재에 따른 흡착 특성을 살펴보았다. 또한, 열처리한 활성알루미나의 여재특성을 분석하기 위하여, 전계방출주사현미경(field-emission scanning electron microscope), energy-dispersive spectrometry, X선 회절(X-ray Diffractometer, XRD)분석, 그리고 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 비표면적 분석을 수행하였다. 다양한 온도(100, 300, 500, $700^{\circ}C$) 에서 열처리한 활성알루미나의 흡착능을 비교한 결과, 높은 불소 농도(50, 100, 200 mg/L)에서 열처리 온도가 높아짐에 따라서 활성알루미나의 흡착량이 증가하는 것으로 나타났다. 특히, 불소 초기농도 200 mg/L에서는 $700^{\circ}C$에서 고온처리한 활성알루미나(AA700)의 흡착량이 열처리하지 않은 활성알루미나(UAA)보다 3.67배 큰 것으로 나타났다. AA700과 UAA의 BET분석 결과, UAA의 단위질량당 비표면적이 AA700의 비표면적보다 약 2배 큼을 알 수 있었다. XRD 분석결과에 의하면, AA700의 결정구조는 Al2O3인 반면, UAA는 boehmite (AlOOH)와 bayerite ($Al(OH)_3$)가 혼합된 형태로 구성되어 있었다. 열처리에 의하여 비표면적이 감소하였음에도 불구하고, AA700의 불소 흡착능이 UAA에 비하여 증가한 이유는 결정구조의 변화 때문으로 판단된다. AA700의 동역학적 흡착실험결과, 불소의 흡착은 24 h 경과 후에 평형에 도달하였다. 또한, 평형 흡착실험결과에 의하면, 여재 당 불소의 최대 흡착량은 5.70 mg/g으로 나타났다. 용액 pH의 영향을 분석한 결과, pH 7에서 불소 흡착이 가장 높았으며, 산성과 알칼리성에서는 불소 흡착이 감소하는 것으로 나타났다. 음이온의 영향을 분석한 결과, 인산염, 질산염, 중탄산염은 불소 흡착을 감소시키는 것으로 나타났다. 본 연구에 의하면, 상용화된 활성알루미나를 이용하여 불소를 제거할 경우, 고온처리를 통하여 활성알루미나의 흡착능을 증가시킬 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, sorption characteristics of thermally treated activated alumina (AA) for fluoride were investigated. Sorption experiments have been conducted in equilibrium and kinetic batch conditions. Also, effects of solution pH and anions on fluoride removal have been observed. The properties of ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 열처리한 활성알루미나의 불소 흡착특성을 분석하였다. 다양한 온도에서 열처리한 활성알루미나의 흡착능을 비교한 결과, 높은 불소농도에서 열처리 온도가 높아짐에 따라서 활성알루미나의 흡착량이 증가하는 것으로 나타났다.
  • 본 연구의 목적은 열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 살펴보는데 있다. 이를 위하여 평형 및 동적 흡착실험을 수행하였고, 불소흡착에 대한 용액 pH와 음이온의 영향 등을 살펴보았다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
불소가 유해물질로도 취급되는 이유는 무엇인가? 불소(fluoride)는 자연적으로 지각에 존재하는 원소이기도 하지만, 산업생산과정에서 발생하는 산업폐수에 함유되어 오염물질로써 수계에 배출되기도 한다. 불소는 음용수 속에 소량 존재할 경우 충치를 예방하는 긍정적인 효과를 나타내지만, 다량 존재할 경우에는 뼈와 치아에 불소침착증(fluorosis)을 유발하기 때문에 유해물질로 취급된다. 불소는 매우 좁은 범위에서 인체에 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 나타낸다.
열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 분석하기 위하여 무슨 실험을 수행하였는가? 본 연구에서는 열처리한 활성알루미나의 불소흡착특성을 분석하였다. 이를 위하여 평형 및 동적 흡착실험을 수행하였고, 용액 pH의 영향과 음이온의 존재에 따른 흡착 특성을 살펴보았다. 또한, 열처리한 활성알루미나의 여재특성을 분석하기 위하여, 전계방출주사현미경(field-emission scanning electron microscope), energy-dispersive spectrometry, X선 회절(X-ray Diffractometer, XRD)분석, 그리고 Brunauer-Emmett-Teller (BET) 비표면적 분석을 수행하였다.
물속에 존재하는 불소를 제거하기 위하여 어떤 방법이 가장 보편적으로 사용되어 왔는가? 물속에 존재하는 불소를 제거하기 위하여 응집․침전법이 가장 보편적으로 사용되어 왔다. 하지만, 불소를 저농도로 낮추기가 불가능하거나 과대한 양의 응집제를 사용해야 한다는 단점이 있다.
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