[논문]달성광산 산성광산배수 침전물에 대한 As, Cu, Cd 흡착 특성 연구

변현숙; 김영훈; 김정진

doi:10.9727/jmsk.2017.30.4.195

달성광산 산성광산배수 침전물에 대한 As, Cu, Cd 흡착 특성 연구
Adsorption Characteristics of As, Cu, and Cd Using Precipitates from Dalseong Mine 원문보기

韓國鑛物學會誌 = Journal of the Mineralogical Society of Korea, v.30 no.4, 2017년, pp.195 - 204

변현숙 (안동대학교 지구환경과학과) , 김영훈 (안동대학교 환경공학과) , 김정진 (안동대학교 지구환경과학과)

초록
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달성광산 주변 하천에서 채취한 시료를 이용하여 중금속 흡착 특성 평가를 수행하였다. 수용액 내에 존재하는 As, Cu, Cd를 대상으로 산성광산배수 침전물을 이용하여 중금속 제거 실험을 수행하였다. 중금속 흡착 물질의 주 구성광물은 황갈색(Munsell color 8.75YR 5/10)의 schwertmannite와 흑갈색의 (Munsell color 2.5YR 3/8) 침철석이다. 흡착 물질에 의한 흡착 제거 효율과 흡착량은 수용액 내의 중금속의 초기 농도와 흡착물질의 특성에 의해 좌우된다. 달성광산에서 채취한 침전물에 의한 중금속 흡착 효율은 As > Cu > Cd 순으로 나타낼 수 있다. 저농도일 때 침전물에 의한 흡착 제거 효율은 As 67.00-85.00%, Cd 26.24-29.08%, Cu 7.67-12.82% 정도이다. Cu의 초기 농도가 1 mg/L와 10 mg/L일 때, 흡착 물질이 schwertmannite인 경우 흡착량은 0.29와 1.29 mg/g이며, 침철석인 경우 0.24-1.97 mg/g으로 초기 농도가 높거나 흡착 물질이 침철석인 경우 흡착량이 더 높게 나타난다.

Abstract ▼ AI-Helper

For evaluation of adsorption characteristics of heavy metals, precipitates were collected from stream bottom in the Dalseong mine. The removal of some heavy metals such as As, Cu, and Cd from aqueous solution is studied using a precipitates taken from acid mine drainage. The yellowish brown (Munsell color 8.75YR 5/10) and dark brown (Munsell color 2.5YR 3/8) precipitates that collected from the study area consist mainly of schwertmannite and goethite, respectively. The percentage removal or adsorption capacity of metals depends on the initial concentration and characteristics of adsorbent. Removal efficiency of the adsorbents shows the order for metal ions of As > Cu > Cd. The adsorption efficiency by absorbent of precipitates in low concentration metal aqueous solution were observed 67.00-85.00% for As, 26.24-29.08% for Cd, and 7.67-12.82% for Cu. As the initial concentration of metal ions was increased from 1 to 10 mg/L, adsorption amount of adsorbent increased from 0.29 to 1.29 mg/g of Cu of schwertmannite, and from 0.24 to 1.97 mg/g of goethite.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 달성광산에서 채취한 주 구성광물이 schwertmannite와 침철석인 산성광산배수 침전물에 대한 특성을 밝히고 이들의 중금속 흡착 효율을 평가하고자 한다.

제안 방법

회수한 침전물은 상온에서 건조하여 광물학적 특성을 평가하기 위하여 X-선회절분석, 침전물의 표면 상태 관찰과 반정량 분석을 위하여 주사전자 현미경 관찰 및 에너지분광분석(EDS)을 수행하였으며, 중금속 흡착 효율을 평가하기 위하여 As, Cu, Cd에 대한 흡착 실험을 수행하였다.

대상 데이터

시료 채취 지역인 달성광산은 대구광역시 달성군 가창면에 위치하고 있으며, 지리 좌표 N35°46’50.2”E128°40’21.5”에 위치하고 있다. 침전물 시료는 달성광산 정화처리 시설로 들어가기 전 계곡에서 4월(APR)과 8월(AUG)에 채취하였으며, 시료 채취 지점은 Fig.
중금속 흡착 실험은 1,000 ppm As, Cd, Cu 표준용액을 희석한 혼합용액을 사용하였다. 중금속 용액에 대한 흡착 실험은 As, Cd, Cu의 3종류의 중금속에 대해 수행하였다. 저농도인 경우 초기 농도는 As 1.
침전물 시료는 정화 시설로 유입되는 계곡을 따라 상부 지점을 S-01 하부 지점을 S-02로 하였으며, 4월(S-01-APR, S-02-APR)과 8월(S-01-AUG, S-02-AUG)에 각각 2개씩 총 4개의 침전물 시료를 채취하였다. 침전물 시료를 채취하기 전 현장에서 수질에 대한 pH 및 전기전도도(EC)를 측정하였다.

성능/효과

18 mg/g으로 고농도일 때 훨씬 많은 것으로 나타났다. 달성광산에서 채취한 주 구성 광물이 schwertmannite와 침철석인 4개의 침전물 시료를 이용한 흡착 실험 결과, 침전물에 의한 흡착 효율이 높은 As와 Cu의 경우, 초기 농도에 따라 차이가 있지만, 주 구성광물이 침철석인 경우가 schwertmannite이 경우보다 흡착 효율이 약간 더 높은 것으로 나타났다.
97mg/g으로 고농도일 때 단위 질량당 흡착량이 많은 것으로 나타났다. 따라서 As의 경우 침전물에 의한 흡착 특성은 저농도일 때는 흡착 효율이 높고 고농도일 때는 흡착량이 증가한다는 것을 알 수 있다. Cd에 대한 흡착 효율은 저농도인 경우 26.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	흡착 실험 결과 대부분의 시료에서 수용액의 농도에 관계없이 무엇이 우선적으로 제거되었는가?	0 사이의 범위에서는 레피도크로사이트(lepidocrocite)를 포함하고 있다. 흡착 실험 결과 대부분의 시료에서 수용액의 농도에 관계없이 As가 우선적으로 제거되었으며, pH 6.0에서 1시간 동안 반응하여 합성한 철 산화/수산화물이 가장 좋은 As를 제거 효율을 나타내었다.
	중금속 흡착에 미치는 주된 요인은 무엇인가?	중금속 흡착에 미치는 주된 요인은 중금속의 초기 농도, 용액의 pH 변화, 온도의 변화, 흡착제의 성질, 경쟁 이온 및 리간드 등, 각 조건 또는 복합 조건에서 중금속 흡착에 미치는 영향 등은 많은 연구자들에 의해 연구되었다(Basta and Tabatabai, 1992; Harter, 1992; Peters and Shem, 1992; Gao et al., 1997).
	산성광산배수 처리 과정에서 발생하는 슬러지를 재활용하기 위한 대표적인 연구는 무엇인가?	, 2012; Hwang, 2016).이러한 연구 중 산성광산배수 침전물이 철 산화/수 산화물을 이용한 중금속 흡착 연구가 대표적인 재활용과 관련된 연구이다. Song et al.

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