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알루미늄-황토 복합체의 인 제거 특성
Phosphorus Removal Characteristic of the Aluminum (III)-loess Composite 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.33 no.7, 2011년, pp.530 - 535  

신관우 (충북대학교 환경공학과) ,  김진식 (충북대학교 환경공학과) ,  김금용 (충북대학교 환경공학과) ,  이상일 (충북대학교 환경공학과)

초록
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본 연구는 호소의 부영양화의 원인물질인 인을 효과적으로 제거하고자 개발된 알루미늄-황토 및 란타늄-황토 복합체의 흡착 특성을 평가 하였다. 연구 결과 황토 1 g에 주입된 알루미늄과 란타늄 양이 증가할수록 결합된 양이 비례하여 증가하였다. 알루미늄과 란타늄이 첨가되지 않은 황토와 0.5, 1, 2 mg의 알루미늄과 0.5, 1, 3 mg의 란타늄이 첨가된 복합체를 사용한 경우에 인 제거효율이 다르게 나타났다. 수중의 인 1 mg $PO_4^{3-}$-P/L를 모두 제거하는데 요구되는 양은 알루미늄-황토 복합체가 순수 황토에 비하여 약 2~10배 적은 것으로 나타났다. 또한 란타늄-황토의 경우에는 약 1.5~10배 적게 요구되었다. 제조된 알루미늄-황토, 란타늄-황토 복합체를 수세한 후에 인 흡착 정도를 관찰하기 위하여 복합체를 1~3회까지 수세한 후 결과를 관찰하였는데 수세전과 비교하여 인 제거효율 차이는 크지 않은 것으로 나타났다. pH에 따른 영향은 pH 5~8에서 높은 인 제거율을 보임으로써 개발된 복합체는 일반 자연수계에 살포시 탁월한 인 제거 효능을 보일 것으로 판단된다. 또한 제조된 알루미늄-황토 및 란타늄-황토 복합체는 30분 이내에 빠르게 침전되기 때문에 호소 바닥에서 빠른 시간 내에 안정화 되어 수중의 인과 퇴적층에서 용출되는 인 제어를 담당할 것으로 사료된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this work, the adsorption characteristic of the composites by adding loess with aluminum ("Al-loess") and Loess with lanthanum ("La-loess") which have been developed to effectively remove phosphorus, the substance which causes the eutrophic lake has been evaluated. According to the result of the ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 6에 나타내었다. 본 연구는 복합체를 호소에 살포할 경우에 호소 바닥에서 얼마나 안정화가 오래될 것인가를 알아보기 위한 의도를 가지고 반복해서 수세한 황토 및 복합체를 고속으로 교반하면서 흡착된 물질의 탈리를 유도하기 위한 것이다. 그 결과 황토의 경우에는 수세 시 인 제거율에는 큰 차이가 없었으며, 알루미늄-황토 복합체는 첨가된 알루미늄 양이 증가될수록 1회 수세 후에 인 제거율이 약 2~4% 감소하였고 2, 3회 수세한 후에 인 제거율에 변화가 없는 것으로 나타났다.
  • 본 연구는 수중에 존재하는 인의 제거에 사용되는 무기금속염의 한 종류인 Al2(SO4)3․14H2O와 환경에 부작용이 없는 황토를 결합하여 새로운 형태인 알루미늄-황토 복합체를 개발하기 위한 것이다. 개발된 제품은 신 등3)의 연구에서 보고된 란타늄-황토 복합체의 결과와 비교하였다.
  • 황토, 알루미늄-황토 복합체가 수중에 살포 되면 수중에 용존 되어 있거나, 저질토로부터 용출되는 인을 흡착시켜 침전하게 되는데, 이 때 살포된 흡착제는 침전되면서 수중의 인을 흡착 하면서 가라앉게 되고, 가라앉은 복합체는 호소 바닥을 얇은 두께로 피복하여 호소 바닥을 코팅시키는 역할을 하게 된다. 본 연구는 이처럼 가라앉으면서 반응에 사용되고 남아있는 양으로 과연 어느 정도의 흡착능을 보이게 되는지를 알아봄으로써 용출되는 인을 어느 정도 흡착시킬 수 있는지를 알아보기 위하여 본 연구를 수행하였다. 이를 위하여 황토, 알루미늄-황토, 란타늄-황토 복합체를 각각 준비하여 수세 후 인 제거 성능에 대한 평가를 실시하였다.
  • 본 연구는 황토, 알루미늄-황토 복합체가 수중에 살포 되었을 때 pH에 따라서 어떠한 영향을 받는지를 알아보기 위한 연구이다. 자연 및 인공 호소수의 오염정도에 따라서 pH도 다양하게 변하게 되는데 복합체를 살포시 pH에 따른 침강 특성을 평가해 봄으로써 복합체 살포를 위한 최적의 pH 산정하였다.
  • 본 연구에서는 수중에 존재하는 인과 바닥으로부터 용출되는 인을 제어하기 위하여 개발된 알루미늄-황토 복합체의 성능을 알아보기 위한 연구이며 이에 따른 결론은 다음과 같다.
  • 본 연구에서는 황토 및 제조된 알루미늄-황토를 이용하여 수중의 인을 제거하기 위한 최적 pH범위를 도출하였다. 이를 위하여 제조된 인공호소수의 pH는 6.
  • 황토, 알루미늄-황토, 란타늄-황토 복합체가 수세를 하여도 알루미늄, 란타늄이 황토와 결합이 떨어지지 않고 인 흡착을 동일하게 유지하는지 알아보고자 하였다. 황토, 알루미늄-황토 복합체가 수중에 살포 되면 수중에 용존 되어 있거나, 저질토로부터 용출되는 인을 흡착시켜 침전하게 되는데, 이 때 살포된 흡착제는 침전되면서 수중의 인을 흡착 하면서 가라앉게 되고, 가라앉은 복합체는 호소 바닥을 얇은 두께로 피복하여 호소 바닥을 코팅시키는 역할을 하게 된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내에선 호소의 인을 제거하기 위해 어떤 방법들이 사용되고 있는가? 현재 국내에서는 호소의 인을 처리하기 위해 무기금속염을 이용하여 수중에서 응집 침전시키는 방법과 모래를 퇴적층에 capping하여 용출되는 인을 제어하는 방법이 사용되고 있다.5) 무기금속염을 이용하여 처리할 경우 일시적인 대안일 뿐 근본적인 해결방안이 되지 못하며 화학약품의주입으로 인하여 수중 동식물에게 어떤 피해가 발생하지 모른다.
호소에 부영양화로 인한 조류가 번식하지 않게 하기 위해선 무엇이 중요한가? 이들 호소 중에서 상수원으로 이용되는 호소에 부영양화로 인한 조류가 번식할 경우 정수장의 여과지 폐색과 응집방해, 이취미 및 독소 발생 등여러 문제를 발생시킨다.1,2) 이러한 조류를 제어하기 위해서는 영양염류인 질소와 인을 제거하는 것이 중요하다. 특히 인은 부영양화의 주요한 제한 인자로서 같은 농도의 질소보다 약 7배 정도 부양양화에 기여하는 정도가 크다.
인은 질소와 비교하여 부영양화에 어느정도 기여하는가? 1,2) 이러한 조류를 제어하기 위해서는 영양염류인 질소와 인을 제거하는 것이 중요하다. 특히 인은 부영양화의 주요한 제한 인자로서 같은 농도의 질소보다 약 7배 정도 부양양화에 기여하는 정도가 크다.3) 또한 인은 외부에서 유입될 뿐만 아니라 퇴적물 내에 축적되어 있다가 분해, 확산, 생물교란 등의 생물학적, 물리학적 과정에 의해 수중에 용출되어 수생태계에 영향을 미친다.
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참고문헌 (12)

  1. 정우혁, 김건하, "pH와 산화환원전위에 따른 상등수-퇴적물에서의 인 형태 변화," 대한환경공학회지, 28(5), 472-479(2006). 

  2. 박세진, 박정수, 윤태일, "초고속응집침전(URC)공정과 모래여과를 이용한 부영양화 호소의 NOM과 잔류 알루미늄의 처리," 대한환경공학회지, 24(3), 421-433(2002). 

  3. 신관우, 추연덕, 김금용, 류홍덕, 이상일, "인 제거를 위한 흡착제로서 란타늄-황토 복합체의 흡착특성," 대한환경공학회지, 33(2), (2011). 

  4. Wang, S., Jin, X., Pang, Y. Zhao, H. and Zhou. X., "The study of the effect of pH on phosphate sorption by different torphic lake sediments," J. Colloid and Interface Sci., 285(2), 448-457(2005). 

  5. 김건하, 정우혁, "모래 캡핑 두께가 퇴적물 인 용출에 미치는 영향," 한국하천호수학회지, 39(3), 331-339(2006). 

  6. 조경철, "초고속 응집침전 공정에서의 인의 제거에 대한 연구," 석사학위논문, 인하대학교(2000). 

  7. F. Haghseresht, Shaobin Wang, D. D. Do, "A novel lanthanum- modified bentonite, Phoslock, for Phosphate removal from wastewaters," Appl. Clay Sci., 46(4), 369-375(2009). 

  8. 김태수, "호소수내 선택적 인?질소 제거를 위한 란탄-제올라이트 혼합 흡착제 제조 및 적용," 석사학위논문, 충북대학교(2008). 

  9. Heng Li, Jingyu Ru, Wen Yin, Xiaohai Liu, Jiaqiang Wang, Wudi Zhang, "Removal of phosphate from polluted water by lanthanum doped vesuvianite," J. Hazard. Mater., 168(1), 326-330(2009). 

  10. Zhenze Li, Xiaowu Tang, Yunmin Chen, Yan Wang, "Behaviour and mechanism of enhanced phosphate sorption on loess modified with metals:equilibrium study," J. Chem. Technol. Biotechnol., 84(4), 595-603(2008). 

  11. 한승우, 강임석, "응집공정을 이용한 하수처리수 중의 인 제거 Mechanism," 대한환경공학회지, 32(8), 774-779(2010). 

  12. 이인복, 장기운, "Alum 제지슬러지의 pH 완충능과 산성화 저항성," 한국토양비료학회지, 32(1), 1-6(1999). 

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