Abstract
The ion exchange sorption and elution behavior of toxic heavy metal ions, such as Hg(II) and Zn(II), have been studied in aqueous and methanolic media of MCl (M: K, Na and NH$\_$4/). The ion exchange resins studied are Dowex 1-X8, Cl$\^$-/ (50-100 or 200-400 mesh) and Dowex 50W-X8, M$\^$+/ form (M: K, Na, NH$\_$4/ and H). the sorption and elution of metal ion on the resin is largely due to the formation of the anionic chlororocomplex of metal ion. The addition of methanol in the medium contributes markedly to the distribution data. In order to apply this work for the treatment of polluted sea water with toxic heavy metal ions, removal experiment of the metal ions from the synthetic sample solution was investigated.
본 연구의 결과를 간단히 요약하면 다음과 같다. 가. KCl수용액에서의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$(200-400메쉬)에 의한 Hg(II), Cd(II) 및 Zn(II)의 흡착메카니즘은 고농도의 KCl수용액에서는 모두 음이온의 MCl$_{4}$ $^{2-}$ 착이온 형성에 의한 흡착이며, 저농도에서는 착이온 안정도상수가 큰 Hg(II) 는 역시 착이온 형성에 의한 흡착인데 비해 Cd(II)와 Zn(II)의 경우는 농도에 따라 다르다. 한편 D값의 크기순위는 HCl메디움에서의 MCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온의 안정도 상수의 크기순위와 일치한다. 나. KCl-Methonol메디움에서의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$수지에 대한 금속이온의 흡착은 메탄올의 농도증가에 따라 증가되는데, 이것은 메탄올 첨가로 인해 수화현상이 약화되어 착이온 형성이 용이해지기 때문이며 착이온을 잘 형성하는 Hg(II)의 경우는 그 증가율이 크지 않았다. 다. 양이온교환 수지 Dowex50W-X$_{8}$ , $K^{+}$column내에서 KCl-H$_{2}$O 및 KCl-MeOH 용리액에 의한 Zn(II), Cd(II) 및 Hg(II)의 융리메카니즘은 역시 금속이온의 MCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온 형성 및 이온쌍 형성의 차이로 용리되는데 그 부피분배 계수의 크기는 Zn(II)>Cd(II)>Hg(II)이며, MeOH의 농도가 증가하면 더욱 빨리 용리되는데 이는 역시 MeOH첨가에 인한 착이온 및 이온쌍 형성이 증대되기 때문이다. 라. MCl(M:K$^{+}$, $Na^{+}$, NH$_{4}$$^{+}$ 및 H$^{+}$) 수용액 메디움에서의 Cd(II), Mg(II) 및 Zn(II)의 Dowex 1-X8, Cl$^{-}$ 수지에 대한 흡착은 역시 어떤 메디움에서도 Cd(II) 흡착이 제일 크며, 다음이 Zn(II) 이고 착이온을 형성않는 Mg(II)이 제일 작았다. 한편 메디움 종류별 D값의 크기순위는 H$^{+}$>K$^{+}$> $Na^{+}$>NH$_{4}$$^{+}$이였다. 메디움의 종류에 따라 D값의 차이가 나는 것은 금속이온의 착이온 형성과 금속이온의 용액내에서의 이온종의 상태와 관련이 있다고 생각된다. 마. MCl(M:K$^{+}$, $Na^{+}$, NH$_{4}$$^{+}$ 및 H$^{+}$)과 MNO$_{3}$ 용리액에 의한 Cd(II), Mg(II) 및 Zn(II)의 용리는 예상한 바와 같이 MCl에서 작은 Dv 값을 갖는데, 이것은 CdCl$_{4}$$^{2-}$ 착이온을 형성하거나 ZnCl$_{4}$$^{2-}$ , ZnCl$_{3}$$^{-}$같은 이온과 MgCl$^{+}$, MgCl$_{2}$같은 이온종을 형성하기 때문인것 같다. 한편 어떠한 용리액에서던지 NH$_{4}$$^{+}$의 경우 Dv값이 제일 작았다. 바. 본 연구의 목적중의 하나인 인체유해 중금속이온인 Hg(II), Cd(II)등이 NaCl같은 염화물이 함유된 시료용액에 공해이온으로 존재할 경우 흡착에 의한 제거가 가능하다. 한편 이같은 중금속이온의 흡착실험은 특히 해수중의 금속이온의 회수연구에도 그 활용이 가능하리라고 믿는다.