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[국내논문] 주정오니를 활용한 수중의 카드뮴(Cd) 흡착 특성
Adsorption Characteristics of Cadmium ions from Aqueous Solution using by-product of Brewing 원문보기

한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, v.29 no.2, 2010년, pp.152 - 158  

김민수 (강원도자연환경연구공원) ,  함광준 (강원도자연환경연구공원) ,  옥용식 (강원대학교 바이오자원환경학과) ,  강선홍 (광운대학교 환경공학과)

초록
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본 연구는 맥주제조공장에서 발생하는 주정오니의 영양염류 용출특성 및 폐수중 존재하는 카드뮴(Cd)이온에 대한 흡착특성을 알아보고 이를 통하여 생물흡착제의 적용가능성을 알아보기 위하여 수행하였다. 흡착실험에 사용된 흡착제는 회화를 하지 않은 원시료(M-Raw)와 $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$, $500^{\circ}C$로 회화된 시료를 준비하여 증류수를 이용하여 용출실험을 하였으며 그 결과 원시료(M-Raw)의 경우 수중에 용출된 인 질소의 양은 $400^{\circ}C$로 회화시킨 시료(M-400)에 비해 각각 7배, 11배 이상의 용출량을 나타내었으며 이는 회화로 인하여 시료를 구성하고 있는 관능기가 대기중으로 방출되어 수중에 용출되는 양이 감소한 결과로 생각된다. TGA를 이용한 회화 실험결과 $260^{\circ}C\sim380^{\circ}C$범위에서는 급격한 무게감량이 일어 났으며, $380^{\circ}C$ 이후에는 완만한 무게감량이 일어나는 것을 볼 수 있는데 이는 생물흡착제를 구성하고 있는 성분들(cellulose, hemicellulose, lignin)의 서로 다른 분해온도로 인한 결과 로 생각된다. 또한, 회화 전 후의 표면변화를 관찰한 결과 회화를 거치지 않은 시료는 표면이 거칠고 불순물이 존재하는 반면, 회화를 끝낸 시료의 경우 표면의 불순물이 제거되고, 동시에 표면의 갈라짐을 관찰할 수 있었다. 회화 전 후의 생물흡착제 표면변화 및 특성을 알아보기 위하여 미세영상장비와 FT-IR을 사용한 결과, 회화온도가 올라갈수록 흡착제표면의 갈라짐이 관찰되었으며 관능기의 개수는 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 회화 전 후 시료의 FT-IR 분석결과 회화전 시료의 경우 3300 $cm^{-1}$ 부근에서 hydroxyl group 이 나타났으며 1080~1730 $cm^{-1}$ 범위에서는 여려종류의 관능기를 관찰할 수 있었다. 회화 전 1600~1080 $cm^{-1}$ 부근에서 관찰된 primary amine, secondary amine, aliphatic nitro compounds, aromatic phosphate 등의 작용기는 회화 온도가 증가할수록 spectrum이 점차로 줄어드는 결과를 나타내었다. 중금속 흡착 실험결과 본 실험에서 사용된 생물흡착제의 카드뮴이온 제거율은 농도위 20 mg/L 이하에서 60~91%로 나타났으며, 흡착 평형을 이루는 시간은 3시간이 소요되었다. 실험결과를 Freundlich 및 Langmuir 모델에 적용시킨 결과 Langmuir 모델에 더 잘 부합되는 결과를 나타내었으며, 최대흡착량($Q_{max}$)은 회화를 시키지 않은 시료(M-Raw)의 경우 28.17 mg/g으로 매우 높은 수준을 나타내었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Biosorption is considered to be an alternative method to replace the present adsorbent systems for the treatment of metal contaminated wastewater. In this study, by-product which was abandoned from brewing factory was used to remove metal component in aqueous solution. The experimental results showe...

Keyword

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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 발생량이 많고, 재료의 확보가 용이한 맥주부산물을 생물소재로 선정하여 수중에 적용시키면서 Cd의 흡착 실험을 수행하였으며, 생물흡착제의 소성가공을 통하여 영양염류(N, P)의 용출특성 및 관능 기의 유·무에 따른 흡착효율 평가에 대한 연구를 수행함으로서 맥주부산물의 생물흡착제로서 적용 가능성을 평가하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수계에 존재하는 중금속을 처리하는 방법은 무엇이 있는가? 산업의 발달로 인하여 지속적으로 증가하는 산업폐수에 함유되어 있는 중금속은 여러 경로를 통하여 생태계에 축적이 되어 지하수 및 토양을 오염시키는 등 자연생태계에 커다란 피해를 끼치고 있다. 수계에 존재하는 중금속을 처리하는 방법으로는 침전법, 이온교환법, 흡착법 및 역삼투압법 등이 있다. 이중 가장 많이 이용하는 침전법은 주로 석회석을 이용 하여 중금속을 침전, 제거시키는 방법으로서 원료의 가격이 저렴하여 경제적인 이점은 있으나 좁은 범위의 pH로 인한 공정의 어려움이 있다.
수계에 존재하는 중금속을 처리하는 방법 중 침전법은 무엇인가? 수계에 존재하는 중금속을 처리하는 방법으로는 침전법, 이온교환법, 흡착법 및 역삼투압법 등이 있다. 이중 가장 많이 이용하는 침전법은 주로 석회석을 이용 하여 중금속을 침전, 제거시키는 방법으로서 원료의 가격이 저렴하여 경제적인 이점은 있으나 좁은 범위의 pH로 인한 공정의 어려움이 있다. 이에 반해 활성탄 흡착법은 오염물을 제거하기 위한 물리, 화학적인 방법으로서 공정운영이 비교적 간단할 뿐만 아니라 폐수의 전후처리 또한 용이하게 수행될 수 있는 장점이 있다.
수계에 존재하는 중금속을 처리하는 방법 중 활성탄 흡착법의 장점은 무엇인가? 이중 가장 많이 이용하는 침전법은 주로 석회석을 이용 하여 중금속을 침전, 제거시키는 방법으로서 원료의 가격이 저렴하여 경제적인 이점은 있으나 좁은 범위의 pH로 인한 공정의 어려움이 있다. 이에 반해 활성탄 흡착법은 오염물을 제거하기 위한 물리, 화학적인 방법으로서 공정운영이 비교적 간단할 뿐만 아니라 폐수의 전후처리 또한 용이하게 수행될 수 있는 장점이 있다. 그러나 활성탄의 경우 제조 및 재생과정에서 많은 경비가 소요되기 때문에 경제적이고 효과적인 흡착제의 개발을 위하여 다양한 연구가 활발히 수행되어져왔다(Lee et al.
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참고문헌 (19)

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