선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 그리고, 현재까지 여러가지 나무 수피를 이용하여 수중에 함유된 다양한 농도의 카드뮴 이온 제거효율과 흡착량에 관한 비교 고찰이 아직까지 이루어지지 않았다. 또한 본 연구에서는 수중에 고농도로 존재하는 카드뮴 이온의 제거효율을 향상시키고자, 아카시아 수피에 수산화칼륨의 화학적 개질에 의한 새로운 생물흡착제를 제조하였으며, 이 흡착제를 사용하여 수계와 토양에 다양한 농도로 존재하는 카드뮴 이온을 효과적으로 처리하는 생물복원(bioremediation) 기술로 적용 및 발전시키고자 하였다.
- 본 연구에서는 충청북도의 풍부한 산림자원으로서 나무 수피를 활용하고자, 수중에 함유된 카드뮴 이온의 제거 특성을 파악하였다. 또한 이 실험에서 카드뮴 이온 제거능력을 증가시키고자, 다양한 산과 염기 처리에 의한 흡착제 개질 반응을 통하여 카드뮴 이온의 제거에 대하여 살펴보았다.
- 본 연구에서는 충청북도의 산림지역에서 생산되는 생물 자원 중 하나인 수피(아카시아, 소나무, 밤나무)를 이용하여 다양한 농도로 수중에 존재하는 카드뮴 이온을 제거하고자 하였다. 이 실험에 사용한 수피들은 목재 표면으로부터 약 5 mm에 존재하는 부분을 채취하여 사용하였다.
- 본 연구에서는 충청북도의 풍부한 산림자원으로서 나무 수피를 활용하고자, 수중에 함유된 카드뮴 이온의 제거 특성을 파악하였다. 또한 이 실험에서 카드뮴 이온 제거능력을 증가시키고자, 다양한 산과 염기 처리에 의한 흡착제 개질 반응을 통하여 카드뮴 이온의 제거에 대하여 살펴보았다.
제안 방법
- 10, 20, 50, 100 mg/L의 카드뮴 이온 제거 특성을 알아보고자, 3종류(아카시아, 소나무, 밤나무)의 수피들을 대상으로 카드뮴 이온의 제거효율에 대하여 비교 고찰하였다. 본 실험에서는 아카시아 수피를 사용하여 10, 20 mg/L 카드뮴 이온을 10 min 동안 흡착하였을 때, 각각 97, 90%의 높은 카드뮴 이온 제거효율과 9.
- 그리고 위의 실험에서 선별된 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거 효율을 향상시키기 위하여, 여러 가지 산과 염기 처리에 의한 아카시아 수피의 화학적 개질 반응을 수행하였다. Figure 2에 나타낸 것과 같이, 0.5 M 농도로 제조된 3종류(포름산, 황산, 아세트산)를 이용하여 10 min 간격으로 총 30 min 동안 카드뮴 이온 제거 효율에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 3종류 산으로 개질된 아카시아는 화학적 처리가 이루어지지 않은 아카시아 수피(control) 보다 낮은 카드뮴 제거효율을 나타내었다.
- Korea)에서 회분식 흡착 실험을 수행하였다. 그리고 100 mg/L 카드뮴 이온 제거효율과 흡착량을 향상시키고자, 3종류 산 (HCOOH, H2SO4, CH3COOH)과 3종류 염기(K2CO3, NaHCO3, KOH)를 사용하여 shaking incubator에서 25 ℃, 1 h, 120 rpm 교반속도 운전에 의하여 아카시아 수피의 화학적 개질 반응이 이루어졌다. 이때 얻어진 흡착제는 필터를 사용하여 여과공정을 수행한 후 증류수로 3회 세척하였으며.
- 그리고 위의 실험에서 선별된 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거 효율을 향상시키기 위하여, 여러 가지 산과 염기 처리에 의한 아카시아 수피의 화학적 개질 반응을 수행하였다. Figure 2에 나타낸 것과 같이, 0.
- 그리고, 100 mg/L 카드뮴 이온 처리효율 향상을 위하여 수산화칼륨 농도 변화(1.5, 3.0, 6.0, 9.0 M)에 의한 흡착제 개질 반응으로부터 카드뮴 이온 제거효율을 고찰하였다. 이 실험 결과를 Figure 4에 나타낸 것과 같이, 수산화칼륨 농도가 높아질수록 카드뮴 이온 제거효율이 증가되었으며, 또한 반응 시간이 경과할수록 카드뮴 이온 제거효율이 향상됨을 알 수 있었다.
- 45 µm micro filter (MFS, Japan)를 사용하여 여과하였으며, 여과액은 희석한 후 시료 분석에 사용하였다. 그리고, 228.8 nm 파장에서 Atomic Absorption Spectrometer (AAS-6200, Shimadzu, Japan)를 이용하여 카드뮴 이온의 농도를 측정하였다.
- 그리고, 3종류(아카시아, 소나무, 밤나무)의 수피를 사용하여 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율이 우수한 생물흡착제를 선별하였다. 카드뮴 이온 제거효율은 아래와 같은 식 (1)에 의하여 계산하였다[23].
- 세척공정 후 얻어진 시료는 120 ℃에서 24 h 동안 충분히 건조한 후 실험에 사용하였다. 또한, 수중에 고농도로 존재하는 150, 200 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율을 향상하고자, 9 M KOH로 개질된 흡착제를 사용하여 반응시간에 변화에 의한 control과 카드뮴 이온의 제거효율에 대하여 비교 분석하였다.
- 본 연구에서는 3종류(아카시아,소나무, 밤나무) 수피들을 이용한 흡착실험으로부터 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온 제거효율이 가장 우수한 아카시아 수피를 선별하였다. 이 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율을 향상시키고자 여러 가지 산과 염기 처리를 수행하였다. 그 결과 0.
대상 데이터
- 본 실험에서는 shaking incubator으로부터 교반 반응이 이루어진 후 시료를 채취하였다. 여기서 채취한 시료는 4000 rpm에서 10 min 동안 원심분리기(Micro-12 Hanil, Korea)를 이용하여 흡착제와 수용액을 분리하였다.
- 본 연구에서는 3종류(아카시아,소나무, 밤나무) 수피들을 이용한 흡착실험으로부터 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온 제거효율이 가장 우수한 아카시아 수피를 선별하였다. 이 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율을 향상시키고자 여러 가지 산과 염기 처리를 수행하였다.
- 수용액에 함유된 카드뮴 이온을 제조하기 위하여 Cd(NO3)2⋅4H2O(Junsei Chemical Co., Japan)를 사용하였다.
- 본 연구에서는 충청북도의 산림지역에서 생산되는 생물 자원 중 하나인 수피(아카시아, 소나무, 밤나무)를 이용하여 다양한 농도로 수중에 존재하는 카드뮴 이온을 제거하고자 하였다. 이 실험에 사용한 수피들은 목재 표면으로부터 약 5 mm에 존재하는 부분을 채취하여 사용하였다. 여기서 채취된 수피는 믹서기(FM-909T, Hanil Co.
성능/효과
- 이 실험 결과를 Figure 4에 나타낸 것과 같이, 수산화칼륨 농도가 높아질수록 카드뮴 이온 제거효율이 증가되었으며, 또한 반응 시간이 경과할수록 카드뮴 이온 제거효율이 향상됨을 알 수 있었다. 결과적으로 9.0 M 수산화칼륨으로 개질된 흡착제를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온을 30 min 동안 반응시켰을 때 84.3%의 최대 제거효율 나타내었으며, 90.3 mg/g의 카드뮴 이온 흡착량을 구할 수 있었다. 이러한 결과는 향나무를 이용하여 수산화나트륨으로 개질된 기존의 흡착제와 비교하여[25], 카드뮴 이온의 흡착량이 3배 향상된 값을 나타내었다.
- 그 결과, 3종류 산으로 개질된 아카시아는 화학적 처리가 이루어지지 않은 아카시아 수피(control) 보다 낮은 카드뮴 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 포름산, 황산, 또는 아세트산을 이용한 아카시아 수피의 산처리는 100 mg/L 카드뮴 이온 제거능력 향상에 효과적이지 못함을 알 수 있었다.
- 이 아카시아 수피를 사용하여 100 mg/L 카드뮴 이온의 제거효율을 향상시키고자 여러 가지 산과 염기 처리를 수행하였다. 그 결과 0.5 M KOH를 이용하여 염기 처리가 이루진 흡착제를 사용하였을 때, 비교적 높은 카드뮴 이온의 제거효율과 흡착량을 구하였다. 또한, 9 M KOH를 이용하여 개질된 흡착제를 사용하여 30 min 동안 흡착이 이루어졌을 때, 100 mg/L 카드뮴 이온은 84.
- 5 M 농도로 제조된 3종류(포름산, 황산, 아세트산)를 이용하여 10 min 간격으로 총 30 min 동안 카드뮴 이온 제거 효율에 대하여 고찰하였다. 그 결과, 3종류 산으로 개질된 아카시아는 화학적 처리가 이루어지지 않은 아카시아 수피(control) 보다 낮은 카드뮴 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 포름산, 황산, 또는 아세트산을 이용한 아카시아 수피의 산처리는 100 mg/L 카드뮴 이온 제거능력 향상에 효과적이지 못함을 알 수 있었다.
- 따라서, 밤나무 수피를 사용한 것은 아카시아 수피와 비교하여 카드뮴 이온의 제거효율과 흡착량이 떨어짐을 알 수 있었다. 그러나, 소나무 수피를 흡착제로 사용하여 카드뮴이온의 제거효율을 고찰한 결과, 실험한 모든 농도에서 가장 낮은 카드뮴 제거 효율과 흡착량을 산출할 수 있었다. 따라서, 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온 제거를 위한 가장 우수한 생물흡착제로서 아카시아 수피를 선별할 수 있었다.
- 0 M 수산화칼륨으로 처리된 흡착제는 화학적 처리가 이루어지지 않은 아카시아 수피(control)와 비교하여 전체 반응 시간(10, 20, 40, 60 min) 동안 비교적 높은 카드뮴 제거효율을 나타내었다. 그리고 개질된 흡착제를 사용하여 40 min 반응이 이루어졌을 때, 150과 200 mg/L 카드뮴 제거효율은 각각 62, 50%를 나타냈었으며, 그 이후 더이상 흡착량이 증가하지 않는 평형상태에 도달함을 알 수 있었다. 따라서 150 mg/L 이상 고농도 카드뮴 이온의 제거효율 향상을 위하여 생물흡착제인 아카시아 수피에 다양한 물리적 활성화 공정이 필요할 것으로 판단되었다.
- 4 mg/g 흡착량을 구할 수 있었다. 따라서 0.5 M 수산화칼륨에 의하여 개질된 흡착제는 화학적 처리가 이루어지지 않은 아카시아 수피(control)와 비교하여 카드뮴 이온 제거 효율이 39% 향상됨을 알 수 있었다.
- 그러나, 소나무 수피를 흡착제로 사용하여 카드뮴이온의 제거효율을 고찰한 결과, 실험한 모든 농도에서 가장 낮은 카드뮴 제거 효율과 흡착량을 산출할 수 있었다. 따라서, 10, 20, 50, 100 mg/L 카드뮴 이온 제거를 위한 가장 우수한 생물흡착제로서 아카시아 수피를 선별할 수 있었다.
- 9 mg/g의 흡착량을 나타내었다. 따라서, 밤나무 수피를 사용한 것은 아카시아 수피와 비교하여 카드뮴 이온의 제거효율과 흡착량이 떨어짐을 알 수 있었다. 그러나, 소나무 수피를 흡착제로 사용하여 카드뮴이온의 제거효율을 고찰한 결과, 실험한 모든 농도에서 가장 낮은 카드뮴 제거 효율과 흡착량을 산출할 수 있었다.
- 3 mg/g의 카드뮴 흡착량을 나타내었다(Figure 1(a), (b) 참조). 또한 이 흡착제를 사용하였을 경우, 비교적 저농도(10, 20 mg/L)에서는 반응 초기 단계인 10 min에 도달하였을 때 카드뮴 이온은 매우 높은 제거효율을 구할 수 있었으며, 그 이후 반응 시간에서 거의 일정한 카드뮴 제거효율과 흡착량을 나타내었다. 그러나 아카시아 수피를 이용하여 50과 100 mg/L 카드뮴 이온을 처리하였을 때, 흡착 시간이 증가할수록 카드뮴의 제거 효율과 흡착량이 점차 높아져가는 현상을 나타냈었으며(Figure 1(c), (d) 참조), 결과적으로 30 min 반응 후 각각 81, 49 %의 제거효율과 41.
- 5 M KOH를 이용하여 염기 처리가 이루진 흡착제를 사용하였을 때, 비교적 높은 카드뮴 이온의 제거효율과 흡착량을 구하였다. 또한, 9 M KOH를 이용하여 개질된 흡착제를 사용하여 30 min 동안 흡착이 이루어졌을 때, 100 mg/L 카드뮴 이온은 84.3%의 최대 제거효과를 구할 수 있었다. 따라서, 이러한 실험 결과들은 수계와 토양에 다양한 농도로 함유된 카드뮴 이온을 친환경 적이고 경제적으로 처리할 수 있는 생물복원(bioremediation) 기술로 충분히 적용할 수 있을 것이다.
- 본 실험에서는 아카시아 수피를 사용하여 10, 20 mg/L 카드뮴 이온을 10 min 동안 흡착하였을 때, 각각 97, 90%의 높은 카드뮴 이온 제거효율과 9.71, 18.3 mg/g의 카드뮴 흡착량을 나타내었다(Figure 1
- 0 M)에 의한 흡착제 개질 반응으로부터 카드뮴 이온 제거효율을 고찰하였다. 이 실험 결과를 Figure 4에 나타낸 것과 같이, 수산화칼륨 농도가 높아질수록 카드뮴 이온 제거효율이 증가되었으며, 또한 반응 시간이 경과할수록 카드뮴 이온 제거효율이 향상됨을 알 수 있었다. 결과적으로 9.
- 5 M 농도의 3종류(탄산칼륨, 탄산수소나트륨, 수산화칼륨)염기 시약을 사용하여 아카시아 수피를 개질하였으며, 이를 이용하여 100 mg/L 카드뮴 이온 제거효율을 나타내었다(Figure 3 참조). 이 실험에서 수산화칼륨에 의하여 화학적 개질이 수행된 흡착제가 다른 염기(탄산칼륨, 탄산수소나트륨) 처리가 이루어진 것보다 카드뮴 제거 효율이 비교적 높게 나타남을 알 수 있었으며, 또한, 30 min 반응 후 66% 제거효율과 70.4 mg/g 흡착량을 구할 수 있었다. 따라서 0.
- 3 mg/g의 카드뮴 이온 흡착량을 구할 수 있었다. 이러한 결과는 향나무를 이용하여 수산화나트륨으로 개질된 기존의 흡착제와 비교하여[25], 카드뮴 이온의 흡착량이 3배 향상된 값을 나타내었다.
후속연구
- 또한 생물흡착제 재사용을 위하여 최적의 탈착제를 선정하고, 탈착 공정으로부터 카드뮴 회수에 대한 추가적 실험이 이루어져야 할 것이다. 그리고, 아카시아 수 피와 같은 임목 폐기물을 산업 공정에 적용하고자 무기물 또는 유기물을 이용한 포괄 고정화 공정에 의하여 biomass 농도를 크게 증가시키고, 이를 연속식 공정 반응기에서 최적 운전이 이루어지는 카드뮴 이온의 처리 기술로 발전시켜야 할 것으로 판단되었다.
- 그리고 개질된 흡착제를 사용하여 40 min 반응이 이루어졌을 때, 150과 200 mg/L 카드뮴 제거효율은 각각 62, 50%를 나타냈었으며, 그 이후 더이상 흡착량이 증가하지 않는 평형상태에 도달함을 알 수 있었다. 따라서 150 mg/L 이상 고농도 카드뮴 이온의 제거효율 향상을 위하여 생물흡착제인 아카시아 수피에 다양한 물리적 활성화 공정이 필요할 것으로 판단되었다. 이를 위하여 향후 아카시아 수피의 비표면적과 총 기공 부피를 증가시켜서, 수중에 함유된 카드뮴 이온과의 흡착 능력 향상 관한 연구가 수행되어야 할 것이다.
- 3%의 최대 제거효과를 구할 수 있었다. 따라서, 이러한 실험 결과들은 수계와 토양에 다양한 농도로 함유된 카드뮴 이온을 친환경 적이고 경제적으로 처리할 수 있는 생물복원(bioremediation) 기술로 충분히 적용할 수 있을 것이다.
- 이를 위하여 향후 아카시아 수피의 비표면적과 총 기공 부피를 증가시켜서, 수중에 함유된 카드뮴 이온과의 흡착 능력 향상 관한 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한 생물흡착제 재사용을 위하여 최적의 탈착제를 선정하고, 탈착 공정으로부터 카드뮴 회수에 대한 추가적 실험이 이루어져야 할 것이다. 그리고, 아카시아 수 피와 같은 임목 폐기물을 산업 공정에 적용하고자 무기물 또는 유기물을 이용한 포괄 고정화 공정에 의하여 biomass 농도를 크게 증가시키고, 이를 연속식 공정 반응기에서 최적 운전이 이루어지는 카드뮴 이온의 처리 기술로 발전시켜야 할 것으로 판단되었다.
- 따라서 150 mg/L 이상 고농도 카드뮴 이온의 제거효율 향상을 위하여 생물흡착제인 아카시아 수피에 다양한 물리적 활성화 공정이 필요할 것으로 판단되었다. 이를 위하여 향후 아카시아 수피의 비표면적과 총 기공 부피를 증가시켜서, 수중에 함유된 카드뮴 이온과의 흡착 능력 향상 관한 연구가 수행되어야 할 것이다. 또한 생물흡착제 재사용을 위하여 최적의 탈착제를 선정하고, 탈착 공정으로부터 카드뮴 회수에 대한 추가적 실험이 이루어져야 할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.