Abstract
The adsorption characteristics of raw and crosslinked chitosan for rare earth elements (REEs) have been studied. The range of optimum pH for the maximum adsorption was observed: pH 4.5~5.5 for $Nd^{3+}$, $Tm^{3+}$ on raw and crosslinked chitosan; pH 4.0~5.5 for $La^{3+}$ and $Ce^{3+}$ on crosslinked chitosan and pH 2.0 for those on raw chitosan. The adsorption rate of REE at pH 4.0 has been found in the order of $Er^{3+}$ > $Gd^{3+}$ > $Yb^{3+}$ > $Nd^{3+}$ > $Lu^{3+}$ > $Eu^{3+}$ > $Tm^{3+}$ > $Ho^{3+}$ > $Dy^{3+}$ > $La^{3+}$ > $Ce^{3+}$ > $Y^{3+}$ > $Pr^{3+}$ in single metal system and that of $Lu^{3+}$ > $Yb^{3+}$ > $Tm^{3+}$ > $Dy^{3+}$ > $Ho^{3+}$ > $Er^{3+}$ > $Eu^{3+}$ > $Gd^{3+}$ > $Nd^{3+}$ > $Y^{3+}$ > $La^{3+}=Ce^{3+}=Pr^{3+}$ in multi metal system. In the competitive adsorption of multi metal system, the amount of metal adsorption generally increased with increasing atomic number and with decreasing ionic radius. On the adsorption studies of metal ions on chitosan, the time of equilibrium adsorption which was reached at the maximum adsorption was about 5 hours. 83~95 % for $Nd^{3+}$ ion and 90~106 % for $Tm^{3+}$ ion, were recovered from the crosslinked chitosan.
본 연구에서는 천연 키토산과 glutaraldehyde을 이용하여 가교한 가교 키토산을 사용하여 희토류 금속과의 흡착특성을 조사하였다. 최대 흡착량을 나타내는 최적 pH 영역은 $Nd^{3+}$과 $Tm^{3+}$ 금속이온의 경우, 천연 및 가교 키토산에 대해 4.5~5.5 영역이었으며, $La^{3+}$과 $Ce^{3+}$ 금속이온의 경우, 가교 키토산은 pH 4. 0~5.5 영역, 천연 키토산은 pH 2.0에서 최대 흡착량을 보였다. 단일상 (pH 4.0)에서 희토류 금속의 최대 흡착량은 $Er^{3+}$ > $Gd^{3+}$ > $Yb^{3+}$ > $Nd^{3+}$ > $Lu^{3+}$ > $Eu^{3+}$ > $Tm^{3+}$ > $Ho^{3+}$ > $Dy^{3+}$ > $La^{3+}$ > $Ce^{3+}$ > $Y^{3+}$ > $Pr^{3+}$ 같은 순서로, 혼합상에서는 $Lu^{3+}$ > $Yb^{3+}$ > $Tm^{3+}$ > $Dy^{3+}$ > $Ho^{3+}$ > $Er^{3+}$ > $Eu^{3+}$ > $Gd^{3+}$ > $Nd^{3+}$ > $Y^{3+}$ > $La^{3+}=Ce^{3+}=Pr^{3+}$의 순서로 경쟁적 흡착반응을 나타내었다. 혼합상에서 희토류 금속의 경쟁반응은 원자번호가 증가할수록, 그리고 이온반지름이 작을수록 높은 흡착량을 나타내었다. 최대 흡착량에 도달하는데 걸리는 흡착평형시간은 이전 금속이온과의 연구에서와 상이하게 5시간 이상 소요되었다. 키토산에 대한 희토류 금속이온의 회수율은 $Nd^{3+}$ 이온의 경우, 83~95%이고, $Tm^{3+}$ 이온의 경우, 90~106%을 나타내었다.
