Adsorption of Heavy Metal Cations by Fe and Al Hydroxides

철, 알루미늄 수산화물에 의한 중금속 Ion의 흡착

Adsorption experiments of heavy metal cations by Fe- and Al-hydroxides was conducted to obtain clear information on their adsorption mechanisms. The adsorption isothermal curves of heavy metal cations by Fe- and Al-hydroxides conformed to Langmuir's equation. Increasing the crystallinity degree of Fe- and Al-hydroxides tended to decrease the adsorption capacity and binding energy of heavy metal cations. At the same crystallinity degree, Al-hydroxide showed higher adsorption capacity and energy for the heavy metal cations than Fe-hydroxide. The adsorption capacity and energy of heavy metal cations were directly related to CEC, specific surface area and charge density of hydroxides, and the sequence was in the order of $Cu^{+{+}}$ > $Zn^{+{+}}$ > $Cd^{+{+}}$. The adsorption mechanism of $M^{+{+}}$ form of heavy metal could be presumed as the specific adsorption of $M^{+{+}}$ and the desorption of two $H^+$ from the surface aquo($OH_2$) and/or hydroxo(-OH) group for each mole of $M^{+{+}}$ adsorbed. A ring structure between $M^{+{+}}$ and two surface aquo and/or hydroxo groups was postulated. Nonspecific adsorption involved the adsorption of $MCl^+$ and the desorption of one H+ from the surface aquo and/or hydroxo groups for each mole of $M^{+{+}}$ adsorbed. A single bond structure in which $MCl^+$ replaced one $H^+$ from the surface aquo and/or hydroxo groups was postulated. The ratio of specific to nonspecific adsorption increased with increasing pH.

토양(土壤)의 구성성분(構成成分) 중 많은 부분(部分)을 차지하고 있는 철(鐵) 및 알루미늄의 수산화물(水酸化物)에 의한 중금속(重金屬)ion들의 흡착(吸着) mechanism을 구명(究明)하기 위하여, 무정형(無晶型) Fe 및 Al 수산화물(水酸化物), Goethite 및 Gibbsite에 의한 중금속(重金屬)ion들의 흡착(吸着) mechanism을 조사(調査)하였다. 1. 철(鐵) 및 알루미늄의 수산화물(水酸化物)에 의한 중금속(重金屬)ion들의 흡착등온선(吸着等溫線)은 Langmuir식(式)에 잘 부합되었으며, 이들의 최대흡착량(最大吸着量) 및 흡착(吸着)에너지는 무정형(無晶型) 수산화물(水酸化物)이 결정형(結晶型) 수산화물(水酸化物)보다 또 알루미늄 수산화물(水酸化物)이 철수산화물(鐵水酸化物)보다 많았다. 2. 중금속(重金屬)ion별(別) 최대흡착량(最大吸着量) 및 흡착(吸着)에너지는 Cu>Zn>Cd의 순(順)으로 CEC, 비표면적(比表面積) 및 하전밀도(荷電密度)와 정(正)의 상관(相關)이 인정(認定)되었다. 3. Goethite 및 Gibbsite에 의한 중금속(重金屬)ion들의 첫번째 흡착(吸着) mechanism은 $Cl^-$를 수반하는 nonspecific adsorption으로 1 Mole의 중금속(重金屬)ion이 흡착(吸着)되는데 대하여 표면(表面) aquo group이나 hydroxo group으로 부터 1 Mole의 H가 탈착(脫着)되었으며, 회응비율(灰應比率)은 pH가 증가(增加)할수록 감소(減少)되고 흡착(吸着)된 중금속(重金屬)ion들은 치환성양(置煥性陽)ion에 의하여 재치환(再置換)될 수 있었다. 4. Goethite 및 Gibbsite에 의한 중금속(重金屬)ion들의 두번째 흡착(吸着) mechanism은 $Cl^-$을 수반하지 않는 specific adsorption으로 1 Mole의 중금속(重金屬)ion이 흡착(吸着)되는데 대하여 표면(表面) aquo group이나 hydroxo group으로부터 2 Mole의 $H^+$가 탈착(脫着)되었으며. 흡착반응(吸着反應)의 비율(比率)은 pH가 증가(增加)할수록 증가(增加)되었으며 흡착(吸着)된 중금속(重金屬)들은 置換性 陽ion에 의하여 再置煥되지 않았다.