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목적 : 중금속 오염 및 축적은 인간과 동물의 건강에 해로운 영향을 주며, 전 세계적으로 심각한 문제이다. 현재 오염 폐수 처리를 위해 다양한 기술이 사용되어왔으며, 그중 흡착은 경제적으로 가장 흔히 알려진 기술로서, 많은 연구자들은 비용 면에서 효과적이며 쉽게 이용 가능한 흡착제를 찾기 위해 많은 노력을 하고 있다. 이에 본 연구는 별 불가사리(Asterina pectinifera, SF)를 바이오차로 제조하여 여러 기기분석을 통해 물리적 특성과 표면 특성을 평가하였으며, 이후 batch 실험을 진행하여 흡착 능력을 평가하였다.
방법 : 별 불가사리(Asterina pectinifera, SF)를 밀폐전기로에서 아르곤 가스 100 ㏄/min를 주입(무산소 조건)하면서 승온온도 7℃/min로 500℃까지 도달시킨 후, 2시간 동안 열분해시켜 바이오차(Pyrolyzed Starfish at 500℃, PSF500)로 제조하였다. 이후, SEM, TGA, XRD, 중금속분석, FT-IR 분석을 통해 표면의 특성을 평가하였으며, 중금속 오염 폐수를 이용한 batch 실험을 통해 PSF500의 최적흡착조건 및 모델을 도출하였다.
결과 및 토의 : PSF500은 XRD분석을 통해 CaCO₃, Ca(OH)₂, CaO의 형태임을 확인하였으며, 흡착에 영향을 주는 다양한 작용기 및 표면에 다량의 공극이 형성됨을 관찰하였다. batch 실험 결과, 최대 흡착량은 153.8, 270.3, 434.8, and 147.1 ㎎/g (Cu, Zn, Pb, Cd)이었으며, 각 중금속 모두 무기 오염물질 분석에 가장 적합한 모델인 유사2차방정식과 Langmuir 모델에 부합함을 확인하였다. 흡착 실험 후, PSF500의 잔여물을 이용하여 XRD와 SEM 분석을 진행하였으며, 이에 각 중금속은 CuO, Zn₅(CO₃)₂(OH)₆, Pb₃(OH)₂(CO₃)₂, Cd(OH)₂ 및 CdCO₃ 형태로 표면에 침전된 것을 확인하였다.
결론 : 본 연구에서는 PSF500이 중금속에 대하여 흡착 및 침전의 복합적인 메커니즘을 따르는 것을 확인하였으며, 이에 PSF500은 CaCO₃를 주성분으로 한 천연폐자원으로서 친환경적인 수착제로 이용 가능할 것으로 보인다.
방법 : 별 불가사리(Asterina pectinifera, SF)를 밀폐전기로에서 아르곤 가스 100 ㏄/min를 주입(무산소 조건)하면서 승온온도 7℃/min로 500℃까지 도달시킨 후, 2시간 동안 열분해시켜 바이오차(Pyrolyzed Starfish at 500℃, PSF500)로 제조하였다. 이후, SEM, TGA, XRD, 중금속분석, FT-IR 분석을 통해 표면의 특성을 평가하였으며, 중금속 오염 폐수를 이용한 batch 실험을 통해 PSF500의 최적흡착조건 및 모델을 도출하였다.
결과 및 토의 : PSF500은 XRD분석을 통해 CaCO₃, Ca(OH)₂, CaO의 형태임을 확인하였으며, 흡착에 영향을 주는 다양한 작용기 및 표면에 다량의 공극이 형성됨을 관찰하였다. batch 실험 결과, 최대 흡착량은 153.8, 270.3, 434.8, and 147.1 ㎎/g (Cu, Zn, Pb, Cd)이었으며, 각 중금속 모두 무기 오염물질 분석에 가장 적합한 모델인 유사2차방정식과 Langmuir 모델에 부합함을 확인하였다. 흡착 실험 후, PSF500의 잔여물을 이용하여 XRD와 SEM 분석을 진행하였으며, 이에 각 중금속은 CuO, Zn₅(CO₃)₂(OH)₆, Pb₃(OH)₂(CO₃)₂, Cd(OH)₂ 및 CdCO₃ 형태로 표면에 침전된 것을 확인하였다.
결론 : 본 연구에서는 PSF500이 중금속에 대하여 흡착 및 침전의 복합적인 메커니즘을 따르는 것을 확인하였으며, 이에 PSF500은 CaCO₃를 주성분으로 한 천연폐자원으로서 친환경적인 수착제로 이용 가능할 것으로 보인다.
목차
1. 서론
2. 재료 및 방법
3. 결과 및 고찰
4. 결론
References
참고문헌 (51)
참고문헌 신청
B. Hu, X. Jia, J. Hu, D. Xu, Y. Li, Assessment of heavy metal pollution and health risks in the soil-plant-human system in the Yangtze river delta, China, Int. J. Environ. Res. Public Health., 14(9), 1042(2017).
L. M. Vera, D. Bermejo, M. F. Uguñ, N. Garcia, M. Flores, E. Gonzáez, Fixed bed column modeling of lead(II) and cadmium(II) ions biosorption on sugarcane bagasse, Environ. Eng. Res., 24(1), 31-37(2019).
M. Danish, R. Hashim, M. N. M. Ibrahim, M. Rafatullah, O. Sulaiman, T. Ahmad, M. Shamsuzzoha, A. Ahmad, Sorption of copper(II) and nickel(II) Ions from aqueous solutions using calcium oxide activated date (phoenix dactylifera) stone carbon: equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies, J. Chem. Eng. Data., 56(9), 3607-3619(2011).
M. S. Tizo, L. A. V. Blanco, A. C. Q. Cagas, B. R. B. Dela Cruz, J. C. Encoy, J. V. Gunting, R. O. Arazo, V. I. F. Mavayo, Efficiency of calcium carbonate from eggshells as an adsorbent for cadmium removal in aqueous solution, Sus. Environ. Res., 28(6), 326-332(2018).
J. I. Lee, S. J. Park, Adsorption characteristics of calcined oyster shell for the removal of fluoride, J. Korean Soc. Environ. Eng., 41(12), 695-702(2019).
L. M. Vera, D. Bermejo, M. F. Uguñ, N. Garcia, M. Flores, E. Gonzáez, Fixed bed column modeling of lead(II) and cadmium(II) ions biosorption on sugarcane bagasse, Environ. Eng. Res., 24(1), 31-37(2019).
M. Danish, R. Hashim, M. N. M. Ibrahim, M. Rafatullah, O. Sulaiman, T. Ahmad, M. Shamsuzzoha, A. Ahmad, Sorption of copper(II) and nickel(II) Ions from aqueous solutions using calcium oxide activated date (phoenix dactylifera) stone carbon: equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies, J. Chem. Eng. Data., 56(9), 3607-3619(2011).
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