Abstract
The seed formation and growth of $\alpha$-ferric oxyhydroxide with aerial oxidative precipitation from aqueous solution of ferrous sulfate with KOH, NaOH, $Na_2CO_3$ and $K_2CO_3$ as precipitants have been studied by free pH drift experiment. It has been shown that all precipitants give same particle formation and growth path, and average particle length from KOH and NaOH as precipitants was about 1.5 times shorter than that of $K_2CO_3$ and $Na_2CO_3$. When initial mole ratio, $R_o=[Fe^{2+}]_o/[OH^-]_o$ of KOH was decreased the particle was grown oxyhydroxide seed growth from aqueous solution of ferrous sulfate with KOH has been studied. The influence of the air flow rate, reaction temperature and initial mole ratio, $R_o=[Fe^{2+}]_o/[OH^-]_o$, on the kinetics of seed growth are investigated by static pH experiment. The oxidation rate of seed growth increased with increase in the air low rate, reaction temperature and initial mole patio. The activation energy of seed growth is 16.16 KJ/mol and the rate equation of seed growth can be written as follows: $-\frac{d[Fe^{2+}]}{dt}=1.46{\times}10^4[P_{o2}]^{0.66}[OH^-]^{2.19}exp(-\frac{16.16}{dt})$.
공기를 산화제로 하여 황산제일철 용액에 침전제로서 KOH, NaOH, $Na_2CO_3$및 $K_2CO_3$를 사용하여 산화침전반응을 행하여 생성되는 $\alpha$-ferric oxyhydroxide입자의 생성 및 성장과정을 자유 pH 변화시험을 통해서 관찰하였다. $\alpha$-ferric oxyhydroxide입자의 생성 및 성장과정은 모든 침전제에서 동일한 형태를 나타내었으며 KOH, NaOH에 의해 생성된 $\alpha$-ferric oxyhydroxide 결정입자의 길이는 $Na_2CO_3$및 $K_2CO_3$에 의해 생성된 것보다 약 1.5배 정도 짧았다. KOH를 침전제로 황산제일철을 공기 산화한 결과 초기침전제의 몰비 $(R_o=[Fe^{2+}]_o/[OH^-]_o)$ 값이 작아질수록 결정 입자의 길이가 종축 방향으로 길게 성장하였으며 생성물은 $1{\mu}m$ 이하의 균일한 침상형의 $\alpha$-ferric oxyhydroxide였다. 또한 황산제일철에 KOH를 침전제로 공기를 산화제로 하여 고정 pH 실험법에 의하여, 공기 유속, 초기 침전제의 몰비 $(R_o=[Fe^{2+}]_o/[OH^-]_o)$ 및 반응 온도의 변화에 따른 $\alpha$-ferric oxyhydroxide의 핵성장 반응속도에 관하여 알아보았다. 공기 유속, 반응 온도 및 $R_o$값이 증가할수록 $\alpha$-ferric oxyhydroxide 입자의 핵성장 반응속도는 점차적으로 증가하였으며, 핵성장의 활성화 에너지는 16.16 KJ/mol 이며, 공기 유속, $R_o$값 및 반응온도의 영향에 대한 핵성장 반응속도 관계식은 다음과 같다. $-\frac{d[Fe^{2+}]}{dt}=1.46{\times}10^4[P_{o2}]^{0.66}[OH^-]^{2.19}exp(-\frac{16.16}{dt})$.