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견운모와 커피찌꺼기 복합 흡착제를 이용한 수용액의 Pb(II) 제거
Removal of Pb(II) from Aqueous Solution Using Hybrid Adsorbent of Sericite and Spent Coffee Grounds 원문보기

공업화학 = Applied chemistry for engineering, v.29 no.5, 2018년, pp.571 - 580  

최희정 (가톨릭 관동대학교 보건환경학과)

초록
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본 연구에서는 수용액에서 Pb(II)를 흡착 제거하기 위하여 커피찌꺼기(spent coffee grounds; SCG)와 점토광물인 견운모(sericite)를 혼합하여 복합흡착제(SS)를 제조하였다. FT-IR 분석결과 SS의 주요 관능기는 O-H, C=O와 C-N 그룹이었다. SS의 비표면적, 기공직경 그리고 양이온 치환 용량은 SCG와 sericite보다 크고, 높았다. SS 흡착제 제조를 위한 최적의 조건은 소성온도 $300^{\circ}C$, SCG : sericite 비율 8 : 2, 입자의 크기는 0.3 mm이었다. SS 흡착제를 이용하여 Pb(II)를 제거하기 위한 실험에서는 Langmuir 흡착식이 Freundlich보다 적합하였으며, Langmuir 등온흡착식에 의한 Pb(II)의 최대 흡착용량은 44.42 mg/g이었다. 또한, 열역학 분석에 의하면 SS 흡착제를 이용한 Pb(II)의 흡착 공정은 물리적인 흡착이었으며, 자연적인 발열반응이었다. SS 흡착제의 흡착-탈착 실험에서는 88-92%를 회수할 수 있었으나, 탈착 횟수가 증가할수록 SS 흡착제의 활성사이트는 감소하였다. 위의 실험결과 SS 흡착제는 전처리 없이 저렴하고, 효율적으로 Pb(II)를 수용액에서 흡착 제거할 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, hybrid adsorbents (SS) were prepared by mixing spent coffee grounds (SCG) and sericite, a kind of clay minerals, to adsorb Pb(II) from an aqueous solution. In FT-IR analyses, the main functional groups of SS adsorbents were O-H, C=O and C-N groups. The specific surface area, cation ex...

주제어

#adsorption   #heavy metal removal   #hybrid materials   #spent coffee grounds   #sericite  

표/그림 (9)

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
산업에서 Pb(II)은 어떤 중금속인가? 인간의 산업활동은 인간에게 안락하고, 편안함과 풍요로움을 주었지만, 다른 한편으로는 산업활동으로 인하여 많은 유해물질과 중금속이 배출되고 있으며, 이는 인간과 생태계에 악영향을 미치고 있다. Pb(II)은 Cd, Cr 또는 As보다는 독성이 낮지만, 산업공정에서 광범위하게 사용되고 있기 때문에 배출량이 가장 많은 중금속이다[1]. Pb(II)은 유기물들에 의하여 생분해 되지 않으며 유기체에 축적되는 독성물질이다[2].
이 연구에서 신 흡착제로 커피찌꺼기를 제시한 배경은 무엇인가? 또한 활성 알루미나, 실리카겔 및 제올라이트과 같은 흡착제를 이용하여 중금속을 흡착 제거하는 연구들이 진행되고 있다[6]. 그러나 만족스러운 흡착결과에도 불구하고, 산업계는 상당히 높은 흡착제의 비용 때문에 이들 흡착제를 광범위하게 사용할 수 없었다. 이러한 이유로 연구자들은 효율적이고 환경 친화적이며, 저비용의 새로운 흡착재료를 찾기 위해 끊임없이 연구하고 있다. 최근에는 저렴하고 제거효율이 높은 농업부산물이나 생물소재를 이용하여 중금속 등을 흡착 제거하는 연구가 많이 진행되고 있다[7]. 그러나 농업부산물을 이용한 흡착제는 확산제한이나 표면 활성점의 감소로 인하여 중금속의 제거율이 낮고, 폐수 분리 문제 및 2차 폐기물 발생과 같은 문제점을 가지고 있다[8]. 따라서 이러한 단점을 보완할 수 있고 효율적이며, 환경 친화적인 저렴한 흡착제의 개발을 위한 연구가 필요하다. 이러한 문제를 해결할 수 있는 대안은 저렴한 비용으로 고성능의 흡착제를 사용하는 것이다.
Pb(II)가 처리되지 않고 수환경에 노출될 경우, 나타나는 문제점은 무엇인가? Pb(II)은 유기물들에 의하여 생분해 되지 않으며 유기체에 축적되는 독성물질이다[2]. 따라서 Pb(II)가 처리되지 않고 수환경에 노출될 경우 수환경의 물리적 또는 화학적 변화를 일으켜 수환경의 질을 변화시키며, 농도에 따라 살아있는 유기체에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다[3].이에 따라 국제 암 연구소(IARC, International Agency for Researchon Cancer)와 세계보건기구(WHO, World Health Organization)는 Pb(II)를 발암 물질로 분류하고 있으며, 배출농도를 0.
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참고문헌 (29)

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  3. H. J. Choi, S. W. Yu, and K. H. Kim, Efficient use of Mg-modified zeolite in the treatment of aqueous solution contaminated with heavy metal toxic ions, J. Taiwan Inst. Chem. Eng., 63, 482-489 (2016). 

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