[논문]산처리 석분과 키토산 코팅석분을 이용한 지하수내 비소/납 흡착

류태욱; 김오진; 신소희; 정경호; 송건호; 서승우; 이태룡; 오상화; 김홍태

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류태욱 (경북대학교 토목공학과) , 김오진 (경북대학교 토목공학과) , 신소희 (경북대학교 토목공학과) , 정경호 ((주)칠보건설) , 송건호 ((주)대웅환경산업) , 서승우 (경북대학교 토목공학과) , 이태룡 (경북대학교 토목공학과) , 오상화 (경북대학교 대학원 건설환경에너지공학부) , 김홍태 (경북대학교 토목공학과)

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문제 정의

비소의 경우 음용수로 사용하고 있는 동남아 및 아프리카의 지하수를 오염시키고 있는 주요 성분이기도 하다. 따라서 본 연구는 폐기물을 이용하여 지하수를 저렴하게 정화할 수 있는 기술을 개발하기 위한 기초 연구를 진행하는 것에 의미를 두고 있다.
본 연구에서는 화강암 폐석분을 이용하여 지하수내 비소를 제거하기 위한 기본실험을 수행하였다. 특히 철 함량이 많은 석분을 이용하여 산처리와 키토산 개질작업을 실시한 후 비소 흡착능력을 분석하였다.

제안 방법

석분에 의한 비소 흡착실험 : 지하수에서 일반적으로 비소의 오염농도는 1 mg/L미만이나 심한 경우에는 수십 mg/L도 있어 본 연구에서는 저(0.1~1 mg/L)/중(1~10 mg/L)/고농도(10~100 mg/l) 범위의 비소에 대하여 흡착실험을 수행하였다. 실험방법은 전처리석분 또는 키토산 코팅석분 1 g을 50 mL 튜브에 넣고 비소용액을 채운 후 200 rpm에서 하루동안 교반하여 흡착량을 분석하였다.
본 연구에서는 화강암 폐석분을 이용하여 지하수내 비소를 제거하기 위한 기본실험을 수행하였다. 특히 철 함량이 많은 석분을 이용하여 산처리와 키토산 개질작업을 실시한 후 비소 흡착능력을 분석하였다. 비소의 경우 음용수로 사용하고 있는 동남아 및 아프리카의 지하수를 오염시키고 있는 주요 성분이기도 하다.

대상 데이터

실험재료 : Stone powder는 경상북도 영천시 OO석재가공공장에서 발생한 것을 이용하였으며, 주로 화강암석분이었다. 또한 키토산 코팅석분을 제조하기 위하여 게껍질 유래 키토산을 구매(Daejung Co.)하였다. 석분표면에 존재하고 있는 각종 양이온들은 수소이온의 치환하기 위하여 1 M HCl과 초순수로 반복하여 세척하였다.
실험재료 : Stone powder는 경상북도 영천시 OO석재가공공장에서 발생한 것을 이용하였으며, 주로 화강암석분이었다. 또한 키토산 코팅석분을 제조하기 위하여 게껍질 유래 키토산을 구매(Daejung Co.

이론/모형

실험방법은 전처리석분 또는 키토산 코팅석분 1 g을 50 mL 튜브에 넣고 비소용액을 채운 후 200 rpm에서 하루동안 교반하여 흡착량을 분석하였다. 흡착실험 결과분석을 위하여 등온흡착모델(Freundlich model, Langmuir model, DR model 등)을 사용하였다.

성능/효과

석분의 물리화학적 성질 : SEM-EDS 분석결과 전처리 석분과 키토산 코팅석분은 모두 비균질한 조성을 나타내는 것으로 나타났으며 포인트마다 성상이 모두 독립적으로 나타났다. XRD와 XRF 분석결과 Fe₂O₃ 성분이 각각 4.0%와 3.5% 나타났다.
석분의 물리화학적 성질 : SEM-EDS 분석결과 전처리 석분과 키토산 코팅석분은 모두 비균질한 조성을 나타내는 것으로 나타났으며 포인트마다 성상이 모두 독립적으로 나타났다. XRD와 XRF 분석결과 Fe₂O₃ 성분이 각각 4.
흡착실험결과 : 전처리 및 키토산코팅 석분에 대하여 저농도 범위의 비소(0~1 mg/L)를 흡착한 결과 전처리석분의 경우 최대 약 20 mg/kg까지 흡착이 일어났으나 키토산 코팅석분의 경우 최대 10 mg/kg으로 나타나 오히려 감소하였다. 중농도 범위의 비소 (1~10 mg/L)를 흡착한 결과 전처리 석분은 최대 82 mg/kg까지 흡착이 일어났으며 키토산코팅 석분은 최대 70 mg/kg까지 비소를 흡착하였다.

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