A Comparative Study on Adsorption Behavior of Heavy Metal Elements onto Soil Minerals : Illite, Halloysite, Zeolite, and Goethite

토양광물에 대한 중-금속원소의 흡착특성 비교연구: 일라이트, 할로이사이트, 제올라이트, 및 침철석

Adsorption behavior of metal elements onto soil minerals such as illite, halloysite. zeolite(clinoptilolite). and goethite was comparatively investigated at $25^{\circ}C$ using pollutant water collected from a gold-bearing metal mine. Speciation of solutions reacted was determined by WATEQ4F program, indicating that most of metal ions exist as free ions and that there is little difference in chemical species and their relative abundances between initial soultion and reacted solutions. The experimental data exhibit that the adsorption extent of elements varies depending on mineral types and reaction time. The adsorption process practically took place within one hour, with Fe and As significantly removed from solutions. On the whole, halloysite is regarded as the most effective adsorbent among minerals used in the experiment. Adsorption properties of alkali elements do not consistent with a manner predicted from hydrated ionic radii.

흔한 토양구성 광물인 일라이트(illite), 카올린 광물의 일종인 할로이사이트(halloysite), 제올라이트(clinoptilolite), 침철석(goethite)을 흡착제로 사용하여 산성용액 중에 존재하는 중금속원소들의 흡착특성을 비교하여 검토하였다. 금속원소의 흡착반응은 반응시간과 광물종에 따라서 다양한 특성을 보여 준다. 1주 또는 2주 동안 반응한 용액과 초기 용액간에는 존재하는 화학종들의 변화는 거의 없는데, 이는 개개의 원소들의 화학종의 변화를 수반하지 않으면서 처음의 상태와 비슷한 비율로 진행되고 있음을 나타낸다. 모든 광물에서 흡착되어 제거율이 가장 높은 원소는 Fe와 As이며 흡착반응은 광물의 종류와 중금속원소의 종류에 따라서 다양하지만 1시간 내에 대부분 일어난다. 중금속흡착은 전체적으로 보면 할로이사이트가 가장 효과적인 흡착능력을 보여준다. 한편 알칼리원소의 흡착은 수화반경에 의하여 예측되는 경향을 잘 따르지 않는다.