Biosorption of Lead and Cadmium by Fucoidan from Undariafinnatifida

미역 포자엽 fucoidan의 중금속 흡착 특성

Screening tests of different fucoidan fractions from Sporophylls of Undazia pinnatifida, Laminaria religiosa, Hizikia fusiforme and Sagassum fulvellum revealed that the highest biosorptive Pb and Cd uptake fraction was Undaria finnatifida Fr-3.0 prepared by dissolving the precipitated complex (crude fucoidan and cetylpyridinum chloride) with 3.0 M $CaCl_2$ solution, The Pb and Cd uptake by Undaria finnatifida Fr-3.0 was quantitatively evaluated using sorption isotherms and Langmuir sorption model. The Pb and Cd uptake by Undaria finnatifida Fr-3.0 increased with increasing pH values at high equilibrium residual concentration. The highest experimentally observed Pb and Cd uptake value in the sorption isotherm for pH 5.5 were 94 mg/g (at $C_f=164\;mg/L$) and 64 mg/g (at $C_f=197\;mg/L$) respectively, and $q_{max}$ of Pb and Cd calculated by Langmuir sorption model were 178 mg/g and 122 mg/g, respectively. In the low equilibrium concentration range, up to 20 mg/L, the Pb uptake remained unchanged in the presence of Cd, but decreased at higher equilibrium concentration range.

국내에서 다량 생산되는 갈조류인 미역포자엽, 다시마, 톳, 모자반으로부터 fucoidan을 추출, 분획하여 Pb와 Cd의 흡착 특성을 조사하였다. 4종의 갈조류에서 추출한 fucoidan의 분획물 모두 Pb의 흡착량이 Cd보다 높았으며, 시료간에는 미역포자엽 분획물 (Fr-3.0)이 Pb와 Cd 모두 흡착력이 상대적으로 우수하였다. pH와 농도 변화에 따른 홉착력의 변화는 $C_f$ (잔류농도)가 50mg/L까지는 pH 간 차이가 없었으나, 농로가 증가함에 따라 pH 5.5 처리구가 다른 처리구에 비하여 흡착량이 증가하였다. 실험을 통하여 얻은 Pb 와 Cd의 최대 흡착량은 pH 5.5에서 각각 94mg/g ($C_f$164mg/L), 64mg/g ($C_f$197mg/L)였으며 Langmuir sorption model을 통해 구한 최대 흡착량은 pH 5.5에서 각각 178mg/g, 122mg/g이었다. Cd 공존시 Pb 흘착량은 $C_f$가 낮을 범위에서는 변화가 없었으나 $C_f$가 증가함에 따라 공존 이온의 흡착 방해로 인하여 감소하였다.