[논문]필터시스템을 이용한 비소처리흡착제의 성능비교분석

방선택; 김주용; 김경웅

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방선택 (광주과학기술원, 환경공학과) , 김주용 (광주과학기술원, 환경공학과) , 김경웅 (광주과학기술원, 환경공학과)

Laboratory and field experiments were conducted to study the effectiveness of five adsorbents for the removal of arsenic. The adsorbents included activated alumina (AA), iron coated AA (ICAA), and granular ferric hydroxide (GFH), granular ferric oxide (GFO), and granular titanium dioxide (GTD). Laboratory experiments were conducted to investigate arsenic removal using challenge water prepared in accordance with NSF International Standards 53 (ANSl/NSF 53-2001). Field experiments were conducted using arsenic-contaminated groundwater In laboratory experiment, the treatment capacity decreased in the following order GTD > GFO > GFH. In contrast, the treatment capacity decreased in the following order GFO > GTD > GFH > ICAA > Ah in field experiments.

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가설 설정

특징은 운전 시 빠른 유속을 요구한다는 것과 30분간의 사이클로 필터시스템을 on/off모드로 16시간동안 반복하고 나머지 8시간동안은 off 모드로 하여 필터시스템을 운영하는데 있다. 이는 POU (Point-of-Usage) 필터시스템이 실제로 가정집에서 사용되는 것으로 가정하여 실험을 하는 것이다. 30분마다 on/off를 16시간 반복하게 하는 것은 가정집에서 물을 사용하기 위해서 밸브를 열고 닫는 것을 시뮬레이션 한 것이고 그 후 8 시간을 off 모드로 놓는 것은 취침 중 물을 사용하지 않는 것을 시뮬레이션 한 것이다.

제안 방법

그러나 홉착제를 이용한 비소 처리시스템은 가정에서 쉽게 설치가 가능하고 유지 보수도 쉽고 운전도 간단하여 미국에서 가정용으로 점차 사용되고 있다. 비소처리를 위한 여러 종류의 흡착제가 상용화되어 있는데 그 중에서 5가지를 선택해서 비소처리의 성능을 비교분석하였다.
실험실 실험에서는 3가지 흡착제 (GFH, GFO, GTD)를 이용하여 challenge water에서 비소를 제거하는 실험을 통해서 제거성능을 비교하였다. Challenge water의 특성은 Table 1에 정리하였다.
현장실험에서는 비소로 오염된 지하수를 이용하여 4000 cm³ 정도의 부피을 가진 5개의 필터 시스템에 3000 cm³ 정도의 부피만큼 5가지 흡착제를 넣어서 비소제거성능을 비교하였다. Table 2에 비소로 오염된 지하수의 특성을 정리하였다.

성능/효과

5 으로 높였을 때에는 GFH는 102 L, GFO는 266 L, GTD는 270 L를 처리했다. 유입수의 pH가 낮았을 때에 모든 흡착제에서 비소처리효과가 증대되었고, GTD > GFO > GFH의 순으로 비소흡착성능은 감소하는 것으로 평가되었다.
4 cm 였고 유속은 3 L/min으로 연속적으로 지하수를 필터시스템으로 흘러 보내주었다. 처리수의 비소농도가 10 µg/L이 될 때까지 운전한 결과에 따르면, 3000 cm³ 정도부피의 흡착제가 처리한 유량은 AA 6 m3, ICAA 21.9 m3, GFH 62.7 m3, GFO 174 m3, GTD 124.5 nF로 비소로 오염된 지하수를 처리시에는 GFO > GTD > GFH > ICAA > AA의 순으로 비소흡착성능이 감소하였다. 유입수의 pH는 7.
1 배 더 높았기 때문이다. 비소로 오염된 지하수를 사용한 현장 실험에서의 비소흡착성능은 GFO가 가장 높은 것으로 평가되었다.
Challenge water를 이용한 실험실 실험에서는 GTD > GFO > GFH 순으로, 비소로 오염된 지하수를 이용한 현장실험에서는 GFO > GTD > GFH > ICAA > AA 순으로 비소흡착성능이 감소되는 것으로 평가하였다. 그러나 GFO와 GTD 흡착제의 비소흡착성능은 GFH, ICAA, AA보다 월등히 높았다.

후속연구

그러나 GFO와 GTD 흡착제의 비소흡착성능은 GFH, ICAA, AA보다 월등히 높았다. 전처리 과정으로 유입수의 pH를 약산성이나 중성으로 낮추어서 비소로 오염된 지하수를 처리한다면 GFO와 GTD 흡착제의 비소흡착성능을 더 증대할 수 있을 것으로 사료된다.

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