[논문]제올라이트를 이용한 수중의 암모니아성 및 질산성 질소 제거에 관한 연구

김충곤

doi:10.17137/korrae.2016.24.1.59

초록
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본 연구는 제올라이트를 이용한 수중의 암모니아성질소 및 질산성질소 제거특성을 알아보고자 수중의 암모니아성질소 및 질산성질소의 흡착제거에 대한 흡착변화를 조사하였다. 연구결과 암모니아성질소 흡착제거에 대한 제올라이트의 최대흡착량은 120mg/g(암모니아성질소 / 제올라이트 무게)임을 알 수 있었고, 암모니아성 및 질산성질소의 흡착에 대해 Freundlich식과 Langmuir식을 비교해 보았을 때 Langmuir 등온흡착식에 더 일치함을 알 수 있었다. 이는 제올라이트가 피흡착제와 이온교환 및 단층흡착함을 의미한다. 또한, pH 변화에 따른 암모니아성질소의 처리효율은 pH 7 > pH 5 > pH 9 > pH 3 순임을 알 수 있었으며, 제올라이트가 암모니아성질소 인공폐수의 pH를 상승시킴을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

The objective of this study lies in identifying the applicability of zeolite for the removal of wastewater ammonium and nitrate nitrogens. To this end, the author tracked adsorption variations as seen with the adsorption removal of wastewater ammonium and nitrate nitrogens. As a result, it was indic...

The objective of this study lies in identifying the applicability of zeolite for the removal of wastewater ammonium and nitrate nitrogens. To this end, the author tracked adsorption variations as seen with the adsorption removal of wastewater ammonium and nitrate nitrogens. As a result, it was indicated that the maximum adsorption of zeolite acting on the adsorption removal of ammonium nitrogen would reach 120mg/g (weight of ammonium nitrogen divided by that of zeolite), and that Langmuir adsorption isotherm explained the adsorption of ammonium and nitrate nitrogens better than Freundlich adsorption isotherm. This means that zeolite makes ion exchanges with adsorbate for unilayer adsorption. It was also indicated that the removal efficiency of ammonium nitrogen with varying pH would be higher in the order of pH7 > pH5 > pH9 > pH3.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구는 부영양화의 유발물질 중의 하나인 질소를 제거하기 위해 제올라이트를 이용한 암모니아성질소 및 질산성질소의 흡착제거 실험을 수행하였다.

제안 방법

를 사용하여 질산성질소 농도를 10, 20, 40, 80, 160㎎/L로 한 후 각각의 Polypropylene bottle에 인공폐수 100ml와 제올라이트 5g을 넣고 Rotator로 0, 5, 10, 15, 30, 60, 120, 240분간 회전시켰다. 각각의 시간에 대한 질산성질소의 제거농도를 통해 흡착곡선을 작성하여 질산성질소의 흡착제거 특성을 알아보았다. 시료는 원심분리기로 2분간 회전시킨 후 UV Spectrophotometer(SHIMADZU사, UV-1601 Model)를 이용하여 제올라이트의 흡착제거 특성을 분석하였으며, 질산성질소 측정은 Standard methods⁷⁾에 따라 분석하였다.
8g을 넣고 Rotator로 0, 5, 10, 15, 30, 60, 120, 240분간 회전시켰다. 제올라이트 무게당 암모니아성질소 최대흡착량과 각각의 시간에 대한 암모니아성질소의 제거농도를 통해 흡착곡선을 작성하여 암모니아성질소의 흡착제거 특성을 알아보았다. 시료는 원심분리기로 2분간 회전시킨 후 UV Spectrophotometer(SHIMADZU사, UV-1601 Model)를 이용하여 제올라이트의 흡착제거 특성을 분석하였으며, 암모니아성질소 측정은 Standard methods⁷⁾에 따라 분석하였다.

대상 데이터

또한, 실험에 사용된 인공폐수는 Standard methods⁷⁾에 따라 암모니아성질소는 NH₄Cl를 사용하여 제조하였고, 질산성질소는 KNO₃를 사용하여 제조하였다.
본 연구에 사용된 제올라이트는 WP화학에서 제조한 것으로, 주성분은 Hydrated sodium potassium calcium aluminum silicate(Na, Ca)₂(Al₂Si₃O₁₀) ⋅ 8H₂O로 구성되어 있다.

이론/모형

각각의 시간에 대한 질산성질소의 제거농도를 통해 흡착곡선을 작성하여 질산성질소의 흡착제거 특성을 알아보았다. 시료는 원심분리기로 2분간 회전시킨 후 UV Spectrophotometer(SHIMADZU사, UV-1601 Model)를 이용하여 제올라이트의 흡착제거 특성을 분석하였으며, 질산성질소 측정은 Standard methods⁷⁾에 따라 분석하였다.
제올라이트 무게당 암모니아성질소 최대흡착량과 각각의 시간에 대한 암모니아성질소의 제거농도를 통해 흡착곡선을 작성하여 암모니아성질소의 흡착제거 특성을 알아보았다. 시료는 원심분리기로 2분간 회전시킨 후 UV Spectrophotometer(SHIMADZU사, UV-1601 Model)를 이용하여 제올라이트의 흡착제거 특성을 분석하였으며, 암모니아성질소 측정은 Standard methods⁷⁾에 따라 분석하였다.

성능/효과

3. pH 변화에 따른 암모니아성질소 흡착제거 실험결과 흡착율은 pH 7 > pH 5 > pH 9> pH 3 순임을 알 수 있었고 반응 시간에 따라 pH가 증가함을 알 수 있었다.
또한, [Fig. 9]에서 보듯이 시간에 따라 pH가 올라가는 것을 볼 수 있었으며, 이는 제올라이트 내의 Ca성분이 이온교환반응에 의해 다른 양이온과 치환되어 pH 상승효과를 가져온 것으로 사료된다.
4]에 나타내었다. 실험결과 [Fig. 1]과 같이 제올라이트의 주입량이 많을수록 암모니아성질소의 농도가 감소하였으며, [Fig. 2]에서 제올라이트 무게당 암모니아 성질소 최대흡착량은 120mg/g(암모니아성질소 / 제올라이트무게)임을 알 수 있었다. 제올라이트의 암모니아성질소 흡착능력을 알아보기 위해 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식에 적용하여, 그 결과값을 Freundlich 흡착등온식과 Langmuir 흡착등온식에 적용하여 비교해 보았을 때, [Fig.
질산성질소의 농도별 처리율은 40㎎/L >160㎎/L > 80㎎/L > 20㎎/L > 10㎎/L 순임을 알 수 있었다. 제올라이트의 질산성질소 흡착 능력을 알아보기 위해 Langmuir와 Freundlich 흡착등온식에 적용해 Langmuir 흡착등온식에 잘 맞는 것으로 나타나 흡착에 용이함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	질소 오염원을 많이 배출하는 하⋅폐수, 축산폐수, 매립지 침출수 등의 암모니아성질소 오염원을 적절한 방법으로 조절, 제거하는 것은 매우 중요한 이유는?	최근 호소나 하천으로 유입되는 질소 화합물로 인해 자주 발생하는 부영양화 현상은 수질환경에 많은 악영향을 미치고 있다.1),2) 따라서 질소 오염원을 많이 배출하는 하⋅폐수, 축산폐수, 매립지 침출수 등의 암모니아성질소 오염원을 적절한 방법으로 조절, 제거하는 것은 매우 중요하다.
	이온교환법이란?	이 중 이온교환법은 용액 속에 내포되어 있는 이온들을 이온교환능력이 있는 매질에 통과시켜 제거하고자 하는 이온을 선택적으로 흡착 분리하는 방법으로, 플러스 전하를 띤 폐수 중의 금속 이온을 제거하기 위해 이온교환방법이 사용될 수 있으며, Ca, Mg 이온이 많이 포함된 경수를 이온교환방법을 이용하여 Na 이온을 함유한 연수로 전환시키는데에도 사용된다. 최근에는 이온교환 능력이 뛰어난 제올라이트를 이용하여 암모니아성질소(플러스 전하)를 제거하기 위한 이온교환법이 많이 연구되고 있다.
	이온교환방법은 어떻게 사용되고 있는가?	이 중 이온교환법은 용액 속에 내포되어 있는 이온들을 이온교환능력이 있는 매질에 통과시켜 제거하고자 하는 이온을 선택적으로 흡착 분리하는 방법으로, 플러스 전하를 띤 폐수 중의 금속 이온을 제거하기 위해 이온교환방법이 사용될 수 있으며, Ca, Mg 이온이 많이 포함된 경수를 이온교환방법을 이용하여 Na 이온을 함유한 연수로 전환시키는데에도 사용된다. 최근에는 이온교환 능력이 뛰어난 제올라이트를 이용하여 암모니아성질소(플러스 전하)를 제거하기 위한 이온교환법이 많이 연구되고 있다.

참고문헌 (8)

Park, S. J., Shin, J. S., Kawasaki, J., "Ammonia removal of activated carbons treated by anodic oxidation", J. Korea Ind. Eng. Chem., 14(4), pp. 418-422. (2003).
Mainstone, C. P. and Parr, W., "Phosphorus in river-ecology and management". Sci. Total Environ., 282, pp. 25-47. (2002).
Yang, X. E., Wu, X., Hao, H. L. and He, Z. L., "Mechanisms and assessment of water eutrophication". J. Zhejiang Univ.-Sci. B, 9(3), pp. 197-209. (2008).

상세보기
Cooney, E. L., Booker, N., Shallcross, D.C., Stevens, G. W., "Ammonia removal from wastewater using natural australian zeolite. II. Pilot-scale study using continuous packed column process," Sep. Sci. Technol., 34(14), pp. 2741-2760. (1999).

상세보기
Sherry, H. S. and Walton, H. F., "The ion exchange properties of zeolites," J. Phys. Chem., 71, pp. 1457. (1975).
Pebalan, R. T. and Bertetti, F. P., "Cation-exchange properties of natural zeolites," Geochemical Society, pp. 453-518. (2001).
APHA, "Standard methods for the examination of water and wastewater", 21st ed., American Public Health Association. (2005).
[백주현, 김금용, 류홍덕, 이상일, "호소수내 암모니성 질소 및 인 동시 제거를 위한 란탄-제올라이트 복합체 개발", 대한환경공학회지] Paek, J., Kim, K., Ryu, H., and Lee, S., "Development of La(III)-zeolite Composite for the Simultaneous Remaval of Ammonium Nitrogen and Phosphate in Confined Water Bodies" J. KSEE., 32(8), pp. 761-766. (2010).

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