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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 백기태
- 발행연도
- 2016
- 저작권
- 전북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수4
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비소는 강력한 독성을 가지고 있으며 주요 인체 노출 경로는 비소 오염 지하수의 음용으로 알려져 있다. 지하수 중에 비소는 주로 As(III)의 형태로 존재하는데 As(III)는 일반적인 처리공정에서 As(V)에 비해 낮은 처리효율을 보인다. 따라서 높은 처리효율을 달성하기 위해서는 As(III)를 As(V)로 산화시키기 위한 전처리가 요구되어진다. 이러한 배경에서 As(III)와 As(V)를 동시에 처리할 수 있는 처리공정의 필요성이 대두되어왔다. 철-망간 이중 산화물은 As(V)에 대하여 강력한 친화력을 가진 철 산화물과 As(III)를 산화할 수 있는 망간 산화물의 장점을 결합한 흡착제로 별도의 전처리없이 As(III)와 As(V)를 동시에 제거 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나, 철-망간 이중 산화물은 수중 비소 제거 과정에서 잠재적인 신경독성물질인 망간의 용출이 동반되기 때문에 음용 지하수의 처리에 부적절하며 이를 음용지하수의 처리에 이용하기 위해서는 망간의 용출을 방지할 수 있는 대책이 필요하다.
입상활성탄은 망간에 대한 흡착능이 있으며 다공구조를 가지고 있어 다른 금속입자의 함침이 용이한 장점이 있다. 따라서 철-망간 이중 산화물이 지닌 문제점을 해결하기 위해 철-망간 이중 산화물과 입상활성탄을 결합한 흡착제를 제조하였다. 본 연구에서는 철-망간 이중 산화물을 함침한 입상활성탄 (IMIGAC)를 제조하였으며 제조된 흡착제의 비소 제거 효율과 망간 포획능을 평가하였다. 또한 제조된 IMIGAC에서 철-망간 이중 산화물의 제거 기작이 구현되는 지 확인하였다.
초기 특성 분석을 통해 철-망간 이중 산화물이 입상활성탄 내에 균질하게 함침되었음을 확인하였으며 제조된 IMIGAC는 As(III)와 As(V)를 별도의 산화처리 없이 효율적으로 제거할 수 있었다. As(III)와 As(V)에 대한 최대 흡착능은 293K에서 각각 18.4 mg g-1 와 16.0 mg g-1 인 것으로 나타났으며 흡착동력학은 pseudo second order에 적합하였다. 반응의 속도 조절 단계는 입자내 확산단계였으며 깁스 자유 에너지 변화량에 의하면 본 반응은 자발적으로 진행되었다. 망간의 용출은 철-망간 이중 산화물에 비하여 월등히 적었으며 이는 입상활성탄이 망간의 용출을 방지하였기 때문으로 사료된다. 또한, 철-망간 이중 산화물의 제거기작은 IMIGAC에서도 유효하게 구현되었다. 따라서 본 실험의 결과, 제조된 IMIGAC는 음용지하수 내 As(III)와 As(V)를 망간의 용출 없이 효율적으로 처리할 수 있을 것으로 사료된다.
입상활성탄은 망간에 대한 흡착능이 있으며 다공구조를 가지고 있어 다른 금속입자의 함침이 용이한 장점이 있다. 따라서 철-망간 이중 산화물이 지닌 문제점을 해결하기 위해 철-망간 이중 산화물과 입상활성탄을 결합한 흡착제를 제조하였다. 본 연구에서는 철-망간 이중 산화물을 함침한 입상활성탄 (IMIGAC)를 제조하였으며 제조된 흡착제의 비소 제거 효율과 망간 포획능을 평가하였다. 또한 제조된 IMIGAC에서 철-망간 이중 산화물의 제거 기작이 구현되는 지 확인하였다.
초기 특성 분석을 통해 철-망간 이중 산화물이 입상활성탄 내에 균질하게 함침되었음을 확인하였으며 제조된 IMIGAC는 As(III)와 As(V)를 별도의 산화처리 없이 효율적으로 제거할 수 있었다. As(III)와 As(V)에 대한 최대 흡착능은 293K에서 각각 18.4 mg g-1 와 16.0 mg g-1 인 것으로 나타났으며 흡착동력학은 pseudo second order에 적합하였다. 반응의 속도 조절 단계는 입자내 확산단계였으며 깁스 자유 에너지 변화량에 의하면 본 반응은 자발적으로 진행되었다. 망간의 용출은 철-망간 이중 산화물에 비하여 월등히 적었으며 이는 입상활성탄이 망간의 용출을 방지하였기 때문으로 사료된다. 또한, 철-망간 이중 산화물의 제거기작은 IMIGAC에서도 유효하게 구현되었다. 따라서 본 실험의 결과, 제조된 IMIGAC는 음용지하수 내 As(III)와 As(V)를 망간의 용출 없이 효율적으로 처리할 수 있을 것으로 사료된다.
목차
Chapter1. Introduction (1)1.1. As-contamination of drinking water (1)1.2. Characteristic of As (1)1.3. General technique for removal of As from the GW (2)1.4. Fe-Mn binary oxides (3)1.5. Granular activated carbon (GAC) (3)1.6. Objective of this study (4)Chapter 2. Backgrounds (5)2.1. Adsorption kinetics (5)2.1.1. Reaction models (5)2.1.1.1 Pseudo first order model (5)2.1.1.2 Pseudo second order model (6)2.1.2. Diffusion models (6)2.1.2.1 Intra-particle diffusion model (7)2.2. Adsorption Isotherms (7)2.2.1. Langmuir isotherm model (7)2.2.2. Freundlich isotherm model (8)Chapter 3. Materials and Methods (9)3.1. Chemicals (9)3.2. Sorbent preparation (9)3.3. Sorbent characterization (10)3.4. Adsorption kinetics (10)3.5. Adsorption isotherms (11)3.6. Effect of pHeq (11)3.7. Effect of co-existing ions (11)3.8. Fixed bed column (12)Chapter4. Results and Discussion (13)4.1. Characterization of adsorbent (13)4.1.1. SEM-EDS (13)4.1.2. XPS (15)4.1.3. BET (16)4.1.4. PZC (17)4.2. Adsorption kinetics (17)4.3. Adsorption isotherms (21)4.4. Effect of pHeq (23)4.5. Effect of co-existing ions (25)4.6. Fixed bed column (25)4.7. Mechanism verification (27)Chapter5. Conclusions (30)References (31)
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