고도정수 기술;수처리제 개발 (중금속 제거용 바이오흡착제) Development of Advanced Water Treatment Technologies;Development of Water Treatment Agents (Biosorbents for Removing Heavy Metals)원문보기
보고서 정보
주관연구기관
삼성화학연구소
연구책임자
변재황
참여연구자
김상종
,
채명윤
,
이은열
,
박현규
,
김경화
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
1997-01
주관부처
환경부
사업 관리 기관
삼성화학연구소
등록번호
TRKO200200020623
DB 구축일자
2013-04-18
초록▼
국내의 강에서 채취한 시료들의 배양을 통해서, 우리 나라의 자연환경내에서도 중 금속에 내성을 가지는 조류가 널리 분포함을 확인하였다. 최종적으로 확보된 5개의 unialgal strain들은 중금속에 대한 흡착능을 보였으며, Pb/SUP 2+/와 Cd/SUP 2+/의 경우 초기농도 1200 ppm 정도에서 각각 170과 87 mg/g of algae의 흡착능을 보였다. 조류인 spirulina를 이용하여 유해중금속인 납을 대상으로 다음의 실험을 수행하였다. 중금속 흡착제로 조류인 spirulina에 대한 기본적인 흡·
국내의 강에서 채취한 시료들의 배양을 통해서, 우리 나라의 자연환경내에서도 중 금속에 내성을 가지는 조류가 널리 분포함을 확인하였다. 최종적으로 확보된 5개의 unialgal strain들은 중금속에 대한 흡착능을 보였으며, Pb/SUP 2+/와 Cd/SUP 2+/의 경우 초기농도 1200 ppm 정도에서 각각 170과 87 mg/g of algae의 흡착능을 보였다. 조류인 spirulina를 이용하여 유해중금속인 납을 대상으로 다음의 실험을 수행하였다. 중금속 흡착제로 조류인 spirulina에 대한 기본적인 흡·탈착능과 흡착반응기작에 대 한 실험을 하였다. Spirulina에 의한 납흡착은 3분 이내에 최종 평형 농도의 약 90%에 도달하며, 흡착능을 최적화하는 최적 pH는 5이다. Cu/SUP 2+/, Co/SUP 2+/,Cd/SUP 2+/ 등의 금속은 납흡착능에 거의 영향을 주는 반면 Ca/SUP 2+/, Na/SUP 2+/, Mg/SUP 2+/ 등의 알칼리 금속은 납의 흡착능에 거의 영향을 주지 못한다. 탈착에 대한 실험에서는 여러 가지 eluant 중에서 EDTA의 탈착능이 가장 뛰어났으며, EDTA를 eluant로 한 경우 에는 pH에 따라서 탈착능의 차이가 거의 나타나지 않았다. 흡착제의 흡착능을 향상시 키기 위해 세포벽의 화학기능기를 화학적으로 변형하는 실험을 수행하였다. 알려진 세 포벽의 알긴산 기능기 중, 중금속 흡착 기여도가 미미한 hydroxyl기를 중금속에 대한 complex 형성이 높은 sulfur기를 도입하는 xanthation과 sulfonation, 그리고 phosphate 기를 도입하는 phosphorylation 하였을 시, 흡착능이 각각 4배, 2배, 1,6배 향상하였다. 조류에 효과적인 고정화 방법을 선정하기 위한 실험의 일환으로, silica gel에 의한 물리적흡착과 alginate bead에 의한 방법에 의한 gel entrapment 방법에 의한 고정화 기초실험을 수행하였다. Silica gel에 의한 고정화 방법은 흡착평형은 빨 리 도달하나 (3분안에 90% 이상), 고정화 강조가 약해서 중금속 제거 공정중 조류가 탈착되는 문제점이 있다. Alginate bead에 의한 고정화는 기초 실험 결과 diffusion limitation으로 인한 흡착평형 도달시간이 길어진다는 문제점이 (5시간 이상 소요)있 지만, 이를 해결하면 아주 유용한방법이라 여겨진다.
Abstract▼
Through the culture studies of the samples collected from several Korean rivers, it was conformed that heavy metal resistant algal strains showed sorption ability for the heavy metals such as Pb/SUP 2+/, Cd/SUP 2+/, and Cr /SUP 2+/ and their sorption capacities for Pb/SUP 2+/ and Cd/SUP 2+/ were est
Through the culture studies of the samples collected from several Korean rivers, it was conformed that heavy metal resistant algal strains showed sorption ability for the heavy metals such as Pb/SUP 2+/, Cd/SUP 2+/, and Cr /SUP 2+/ and their sorption capacities for Pb/SUP 2+/ and Cd/SUP 2+/ were estimated to be 170 and 87 mg/g algal biomass respectively. The algae, spirulina as a biosorbent for removing heavy metals was used for all experiments. When using spirulina as a biosorbent, an equilibrium of adsorption is reached within 3 min and an optimal pH is 5. It could adsorb toxic heavy metals selectively in the presence of alkaline metals such as Ca/SUP 2+/, Na/SUP +/ and Mg/SUP 2+/. EDTA was determined to be the best eluant for the tested ones. To enhance the complexation ability of heavy metals for higher adsorption, the hydroxy group in the cell wall component, especially alginic acid was modified to sulfur or phosphate functional groups. Xanthation, sulfonation and phosphorylation can increase the adsorption ability by 4, 2, 1.6 times over the natural biomass, respectively. Physical adsorption of algae on silica gel and gel entrapment by alginate bead were investigated for immobilized by gel entrapment has a problem to reach an equiblium in more than 5 hours, however, this method could be very useful when this problem is solved.
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