Effect of Temperature on the Adsorption of Pb(II), Cu(II), Zn(II), and Cd(II) onto Natural Clays Using Combined Adsorption-Sequential Extraction Analysis

혼합 흡착-연속추출법을 이용한 자연 점토의 납(Pb), 구리(Cu), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 흡착 시 온도 영향

In this study, we conducted a combined adsorption-sequential extraction analysis(CASA) to investigate temperature effects of single adsorption of lead, copper, zinc and cadmium on natural clays. As a result, it was found that in a single adsorption of lead and copper, about 50% of adsorption was occluded in carbonate phase, and in case of cadmium, about 80% of adsorption was occluded in exchangeable phase. At temperature below $25^{\circ}C$ about 60% of zinc was occluded in exchangeable phase but above $40^{\circ}C$ about 50% of zinc was occluded in carbonate phase. The effect of temperature on each occluded phase was largely observed in Fe-oxide, Mn-oxide and organic occluded phases. Besides, the adsorption of metals on natural clays was an endothermic reaction with the exception of exchangeable phase adsorption.

본 연구에서는 자연점토에 납, 구리, 아연, 카드뮴의 단일 흡착 시 온도변화에 따른 흙의 구성성분별 흡착거동을 살펴보기 위해 혼합 흡착-연속추출법(combined adsorption-sequential extraction analysis, CASA)을 사용하였다. 실험결과 납과 구리의 경우 약 50%이상의 분배가 탄산염 형태로 나타났고, 카드뮴의 경우 약 80%이상의 분배가 이온교환 형태로 나타났다. 아연의 경우 $25^{\circ}C$이하의 온도에서는 이온교환 형태로의 분배가 약 60%로 나타났고, $40^{\circ}C$이상의 온도에서는 탄산염 형태로의 분배가 50%이상으로 나타났다. 흙의 각 구성성분에 대한 흡착용량의 온도에 따른 영향은 철.망간 산화물과 유기물 형태에서 주로 발생하는 것으로 나타났다. 또한 이온교환 형태를 제외한 모든 형태에 대한 중금속들의 흡착 반응은 온도의 증가에 따라 흡착량이 증가하는 흡열반응(${\Delta}H^0$ >0)인 것으로 나타났다.