수처리용 응집제로서 미리 가수분해시켜 고분자성 Fe(III)의 이용과 제조에 대한 연구에서, Ferron 분석법을 통해 Fe(III) 응집제내에 함유된 가수분해종을 정량화하고 그 차이를 살펴보았다. 제조된 PICl (polymeric iron chloride) 중에서 r = 1.5의 경우에서 가장 많은 20%의 고분자성 Fe(III)종을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 응집 실험은 r 값에 따라 제조된 응집제를 이용하여 응집제 주입량과 응집 pH의 조건을 달리하여 수행하였다. $FeCl_3$ (r = 0.0)와 PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5)를 이용한 응집 특성 비교에서, PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5)에서 $FeCl_3$ (r = 0.0) 보다 유기물 제거에 효과적인 것으로 나타났다. 응집 pH에 따른 응집 실험에서도 PICl의 경우에서 pH에 대한 영향이 적게 나타났으며, 폭 넓은 응집 pH(pH 4-9)에서 탁도와 유기물 제거효율이 높은 것으로 나타났다.
수처리용 응집제로서 미리 가수분해시켜 고분자성 Fe(III)의 이용과 제조에 대한 연구에서, Ferron 분석법을 통해 Fe(III) 응집제내에 함유된 가수분해종을 정량화하고 그 차이를 살펴보았다. 제조된 PICl (polymeric iron chloride) 중에서 r = 1.5의 경우에서 가장 많은 20%의 고분자성 Fe(III)종을 함유하고 있는 것으로 나타났다. 응집 실험은 r 값에 따라 제조된 응집제를 이용하여 응집제 주입량과 응집 pH의 조건을 달리하여 수행하였다. $FeCl_3$ (r = 0.0)와 PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5)를 이용한 응집 특성 비교에서, PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5)에서 $FeCl_3$ (r = 0.0) 보다 유기물 제거에 효과적인 것으로 나타났다. 응집 pH에 따른 응집 실험에서도 PICl의 경우에서 pH에 대한 영향이 적게 나타났으며, 폭 넓은 응집 pH(pH 4-9)에서 탁도와 유기물 제거효율이 높은 것으로 나타났다.
This research explored the feasibility of preparing and utilizing preformed polymeric solution of Fe(III) as coagulants for water treatment. The differentiation and quantification of hydrolytic Fe(III) species in coagulant was done by utilizing spectrophotometric method based on the interaction of F...
This research explored the feasibility of preparing and utilizing preformed polymeric solution of Fe(III) as coagulants for water treatment. The differentiation and quantification of hydrolytic Fe(III) species in coagulant was done by utilizing spectrophotometric method based on the interaction of Fe(III) with Ferron as a complexing agent. The properties of the synthesized polymeric iron chloride (PICl) showed that the quantity of polymeric Fe(III) produced at r = 1.5 was 20% of the total iron in solution, as showing maximum contents. Coagulation experiments were conducted under the condition of various coagulant doses and pH for each coagulant prepared. From the comparison of the characterization of coagulation for $FeCl_3$ (r = 0.0) and PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5) coagulants, PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5) coagulants was found to be more effective than other coagulant for the removal of organic matters. The experimental results for the coagulation tests at various pH ranges showed that the PICl was least affected by the coagulation pH and PICl was very effective for the removal of turbidity and organic materials over wide pH range (pH 4-9) tested.
This research explored the feasibility of preparing and utilizing preformed polymeric solution of Fe(III) as coagulants for water treatment. The differentiation and quantification of hydrolytic Fe(III) species in coagulant was done by utilizing spectrophotometric method based on the interaction of Fe(III) with Ferron as a complexing agent. The properties of the synthesized polymeric iron chloride (PICl) showed that the quantity of polymeric Fe(III) produced at r = 1.5 was 20% of the total iron in solution, as showing maximum contents. Coagulation experiments were conducted under the condition of various coagulant doses and pH for each coagulant prepared. From the comparison of the characterization of coagulation for $FeCl_3$ (r = 0.0) and PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5) coagulants, PICl (r = 0.5, 1.0, 1.5) coagulants was found to be more effective than other coagulant for the removal of organic matters. The experimental results for the coagulation tests at various pH ranges showed that the PICl was least affected by the coagulation pH and PICl was very effective for the removal of turbidity and organic materials over wide pH range (pH 4-9) tested.
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문제 정의
이에 따라 본 연구에서는 Fe(III)염 응집제와 염기도에 따른 다양한 Fe(III) 가수분해종을 지닌 Fe(III)염 무기고분자 응집제인 PICl (Polyiron chloride)을 제조하여 응집제의 물리 · 화학적 특성과 응집 특성을 통하여 효율적인 유기물 제거를 위한 Fe(III)염 응집제의 적용을 검토하였다.
제안 방법
pH에 대한 응집실험에서는 0.1 N HCl과 0.1 N NaOH를 사용하여 응집제 주입 후 pH를 4, 7, 9 (± 0.5)가 유지되도록 하였으며, 응집제의 주입량은 0.05~0.30 mM (as Fe)로 실시하였다.
후)결과도출된">결과 도출된 최적 G값 및 교반시간은 급속 및 완속의 교반조건에서 각각 250 rpm (G = 550 sec-1 at 20℃)과 30 rpm (G = 22 sec-1 at 20℃), 교반시간은 각각 1 min과 30 min으로 하였다. 그리고 완속 교반 후 침전시간은 30분으로 하였으며 침전 후 상징액을 수표면 밑 10 cm 지점에서 채취하여 수질분석을 실시하였다.
후)염기도라 하고">염기도라하고 가수분해에 의하여 생성되는 수소이온이 중화되는 정도를 의미하고 r (=OHadded/FeT)로 표시된다. 본 연구에서는 이러한 r 값을 변화시켜 다양한 PICl을 제조하였다.
후)상수원 수의">상수원수의 성상은 Table 1과 같다. 원수성상의 변화를 방지하기 위해 실험실로 운반 즉시 응집실험을 실시하였다. 응집실험에 사용된 응집제는 FeCl3 (r = 0.
후)응집교반조건은">응집 교반조건은 교반속도 (rpm)에 따른 평균속도경사(G) 값을 사용하여 예비실험을 통하여 결정하였다. 예비실험
대상 데이터
PICl 응집제의 제조에 있어서 사용된 초기의 Fe(III) 용액으로는 0.3M FeCl3 · 6H2O를 사용하였으며, Fe(III)염의 가수분해를 위하여 사용된 염기는 1.0 N Na2CO3로서 Na2CO3의 농도를 조정하여 다양한 염기도의 PICl 응집제를 제조하였다.
원수성상의 변화를 방지하기 위해 실험실로 운반 즉시 응집실험을 실시하였다. 응집실험에 사용된 응집제는 FeCl3 (r = 0.0)과 r 값별로 제조한 PICl 응집제에 대하여 응집실험을 실시하였다. 또한
응집실험에서 사용된 시수는 낙동강 하류부의 상수 원수가 사용되었으며, 상수원수의 성상은 Table 1과 같다. 원수성상의 변화를 방지하기 위해 실험실로 운반 즉시 응집실험을 실시하였다.
후)각응집제에">각 응집제에
대한 mM (as Fe)로서 표현하였으며, 탁도에 대한 농도의 변화는 채취한 원수에 대하여 저탁도와 고탁도를 유지하였다. 저탁도의 경우는 원수내 탁도가 3~5 NTU 정도일 때 채수한 것을 그대로 사용하였으며, 고탁도의 경우에서는 30~35 NTU 정도의 원수를 채수하여 응집 실험을 실시하였다. pH에 대한
이론/모형
Fe(III)염 응집제에 대한 특성 분석은 Murphy 등12)에 의해 사용된 재현성과 신뢰성이 우수한 Ferron 방법이 사용되었다. Ferron 방법은 Ferron 시약(C9H6INO4S)과 제조된 Fe(III)
본 연구에서 실시된 수질분석은 Standard methods13)에 준하여 수행되었으며 분석에서 사용된 수질분석 항목과 기기는 Table 2와 같다.
성능/효과
1) Ferron 분석방법을 통한 Fe(III) 응집제에 대한 가수분해종 분석결과에서, FeCl3 (r = 0.0)의 경우 사용하여 monomeric Fe(III)종이 93%로 주종을 이루고 있는 것으로 나타났으며, PICl 응집제의 경우 r 값의 증가에 따라 monomeric Fe(III) 종은 감소하며 polymeric Fe(III)종과 precipitate Fe(III)종은 증가하는 것으로 나타났다.
후)응 집제의">응집제의 경우 용해도가 Al(III)의 용해도 보다 낮으며, Fe 용해도의 변화가 Al 보다는 용액의 pH 변화에 덜 민감하기 때문으로 판단된다.16) 그리고 염기도가 높은 응집제의 경우 응집제 제조 시 미리 가수분해를 시킴으로써 polymeric Al(III)종을 많이 함유함에 따라 응집효율이 향상됨에 따라 염기도가 높은 응집제일수록 응집효율이 나은 것으로 나타났다.
2) 저탁도에 대한 응집제 주입량에 따른 응집실험에서 PICl 의 경우 FeCl3 (r = 0.0) 보다 탁도 및 유기물에 대한 응집효율이 우수한 것으로 나타났으며, polymeric Fe(III)종에 의한 전하중화 및 precipitate Fe(III)종에 의한 흡착의 작용으로 다소 높고 안정된 UV254 제거정도를 나타내었다.
3) 고탁도에 대한 응집제 주입량에 따른 응집실험에서 PICl 의 경우 FeCl3 (r = 0.0) 보다 탁도 및 유기물에 대한 응집효율이 우수한 것으로 나타났으며, 응집제 내에 함유된 polymeric Fe(III)종에 의한 전하중화 및 precipitate Fe(III)종에 의한 sweep floc mechanism에 따라 응집의 작용으로 인하여 많은 양의 응집제 주입에 있어서도 안정된 응집 효율의 제거정도를 보이고 있다.
4) 저탁도 및 고탁도에 대한 응집 pH에 따른 응집실험에서 PICl의 경우 FeCl3 (r = 0.0) 보다 탁도 및 유기물에 대한 응집효율이 우수한 것으로 나타났으며, polymeric Fe(III)종에 의한 전하중화 및 precipitate Fe(III)종에 의한 흡착의 작용으로 재안정화 없이 안정된 응집 효율을 나타내었다.
5) 저탁도 및 고탁도에 대한 응집 pH에 따른 응집실험에서 FeCl3 (r = 0.0)의 경우 낮은 pH ( pH 8)에서는 음으로 하전된 Fe(III) 종에 의해 입자의 불안정화를 이루지 못하여 낮은 응집 효율을 나타내었다.
6) 염기도가 증가할수록 높은 TOC 제거를 나타내고 있으며, 특히 염기도가 가장 높은 (r = 1.5) PICI가 매우 우수한 TOC 제거를 나타내었다.
그러나 Amirtharajah 등21)에 의하면 유기물 응집의 최적 pH는 Al(III)염 응집제는 pH 5, Fe(III)염 응집제는 pH 4인 것으로 보고되었다. Fig. 15의 결과에서 Fe(III) 응집제 별 응집효과는 polymeric Fe(III)종을 많이 함유한 PICl의 경우에 FeCl3 (r = 0.0)의 경우 보다 매우 우수한 유기물 제거정도를 나타내었으며 특히 염기도가 증가할수록 높은 TOC 제거를 나타내고 있으며, 특히 염기도가 가장 높은 PICI (r = 1.5)가 매우 우수한 TOC 제거를 나타내었다.
후)탁도제거효율을">탁도 제거효율을 나타내었다. 또한 Fig. 7의 zeta potential의 결과를 보면, Fig. 3의 저탁도 경우에서와 같이 r = 0.5의 경우 응집제 주입량의 증가에 따라 zeta potential 값이 FeCl3 (r = 0.0) 보다 높게 나타났는데, 이는 염기 monomeric Fe(III)종은 감소하며 polymeric Fe(III)종으로 전이가 이루어짐으로서 양전하의 증가됨에로 따른 것으로 판단된다. 이에 따라 r = 0.
3%로서 염기가 주입되지 않은 경우 monomeric Fe(III)종이 주종을 이루고 있는 것으로 나타났다. 또한 r 값의 증가에 따라 Fe(III)의 가수분해 진행으로 monomeric Fe(III)종은 감소하며 polymeric Fe(III)종과 precipitate Fe(III)종은 증가하는 것으로 나타났다. r = 1.
후)제거 정도를">제거정도를 각각 나타낸 것이다. 사용된 응집제 모두 전 pH에 걸쳐 80% 이상의 제거정도를 나타내었다. 그러나 탁도가 높은 경우에 있어서 FeCl3 (r = 0.
제조된 PICl 응집제에 대하여 r 값의 변화에 따른 응집실험을 실시한 결과로서, 응집제의 주입량은 각 응집제에 대한 mM (as Fe)로서 표현하였으며, 탁도에 대한 농도의 변화는 채취한 원수에 대하여 저탁도와 고탁도를 유지하였다. 저탁도의 경우는
후)제거 정도">제거정도 영역이 뚜렷하게 구분이 되었다. 즉 중성 pH 부근에서는 사용된 모든 응집제에 있어서 75% 이상의 UV254 감소가 나타났으며, 높은 pH 영역에서는 60~70%의 UV254 감소 그리고 낮은 pH 의 영역에서는 50% 이하의 낮은 UV254 제거정도를 나타내었다. 이러한
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
Al(III)계 응집제를 사용함에 따라 나타나는 잔류알루미늄의 특징은?
정수처리 시 흔히 사용되고 있는 응집제로는 alum이나 PACl과 같은 Al(III)계 응집제가 있다. 이와 같은 Al(III)계 응집제를 사용함에 따라 나타나는 잔류알루미늄은 배수관망에서 알루미늄 침전물의 재형성에 의하여 탁도를 증가시키고, 송수과정에서 Al(III) 침전물은 미생물을 보호하여 소독과정을 방해한다. 이러한 잔류알루미늄에 노출되었을 경우 인체의 건강에 따른 영향은 알쯔하이머병(Alzheimer's diaease)이라 불리는 노인성 치매 및 기타 신경계 장애를 일으키는 것으로 보고되고 있다.
정수처리 시 흔히 사용되고 있는 응집제는?
정수처리 시 흔히 사용되고 있는 응집제로는 alum이나 PACl과 같은 Al(III)계 응집제가 있다. 이와 같은 Al(III)계 응집제를 사용함에 따라 나타나는 잔류알루미늄은 배수관망에서 알루미늄 침전물의 재형성에 의하여 탁도를 증가시키고, 송수과정에서 Al(III) 침전물은 미생물을 보호하여 소독과정을 방해한다.
Fe(III)염 응집제의 장점은?
0)에서의 우수한 응집효과를 유지할 수가 있다. 또한 유기물 제거율이 우수하고, algae bloom시 침강성이 우수한 floc을 형성할 수 있으며, 저온에서의 응집효과가 우수하다는 장점이 있다.2~4) 또한 철염 응집제의 응집효율에 대한 연구는 문 등,5) 이 등,6) 황보 등7) 및 한과 강8)을 통해 철염에 대한 응집의 우수성이 확인되었으나, 실제 국내 정수장에서의 적용은 전무한 실정이다.
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