Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회)
권호 표지

Efficacy of Cu(II) Adsorption by Chemical Modification of Pine Bark

소나무 수피의 화학적 처리에 의한 Cu(II) 흡착 효과

  • Park, Se-Keun (Department of Environmental Engineering, Kangwon National University) ;
  • Kim, Ha-Na (Department of Environmental Engineering, Kangwon National University) ;
  • Kim, Yeong-Kwan (Department of Environmental Engineering, Kangwon National University)
  • 박세근 (강원대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 김하나 (강원대학교 공과대학 환경공학과) ;
  • 김영관 (강원대학교 공과대학 환경공학과)
  • Published : 2007.08.31
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Abstract

Korean pine(Pinus densiflora) bark was evaluated for its adsorption capacity of Cu(II) ions from aqueous solution by running a series of batch experiments. Prior to the tests, the milled barks were treated with 1 N NaOH or 1 N HCl to examine the effect of surface modification. For comparison, untreated bark was tested under same condition. Within the tested pH range between 3 and 6, NaOH treatment increased Cu(II) adsorption capacity by $139\sim184%$, while HCl treatment decreased it by $37\sim42%$. Maximum copper ion uptake by bark was observed at pH $5\sim6$, but pH of solution was not a potent influence. A pseudo second-order kinetic model fitted well for the sorption of copper ion onto bark. For NaOH-treated bark, the calculated sorption capacity$(q_e)$ increased from 6.58 to 12.77 mg/g, while the equilibrium rate constant$(k_2)$ decreased from 0.284 to 0.014 g/mg/min as initial Cu(II) concentration doubled from 100 mg/L. A batch isotherm test using NaOH-treated bark showed that equilibrium sorption data were represented by both the Langmuir model and the Freundlich model. It was confirmed that carboxylic acid of bark was involved in the Cu(II) adsorption. For NaOH-treated bark, in particular, carboxylate ion produced by hydrolysis or saponification appeared to be a major functional roup responsible for the enhanced Cu(II) sorption.

본 연구에서는 소나무 종류인 Pinus densiflora로부터 채취한 수피를 이용하여 수용액으로부터 구리 제거를 위한 회분식 흡착 실험을 수행하였다. 구리 흡착에 수피의 화학적 처리가 미치는 효과를 알아보기 위해 1 N 수산화나트륨(NaOH)과 1 N 염산(HCl)을 이용하여 전처리하였다. 구리 농도가 100 mg/L이고 pH가 $3\sim6$인 수용액에서 수산화나트륨(NaOH)을 이용한 수피의 화학적 전처리는 구리의 흡착량을 $139\sim184%$ 정도 증가시키는 효과를 나타냈으나, 염산(HCl)을 이용한 수피의 전처리는 구리의 흡착량을 $37\sim42%$ 정도 감소시키는 효과를 나타냈다. 대체적으로 수피에 의한 구리 흡착은 pH $5\sim6$에서 최대 흡착량을 나타내기는 하였으나, 주어진 pH 범위내에서 수용액의 pH가 구리 흡착에 미치는 효과는 크지 않았다. 수피의 구리 흡착은 유사 2차 동역학 모델로 설명이 가능하였으며, 수산화나트륨(NaOH)으로 전처리한 수피의 경우 초기 농도가 100 mg/L에서 2배로 증가함에 따라 유사 2차 동역학 모델식으로부터 계산된 흡착량$(q_e)$은 6.58 mg/g에서 12.77 mg/g로 증가한 반면에 속도 상수$(k_2)$는 0.284 g/mg/min에서 0.014 g/mg/min으로 감소하였다. 수피의 구리 흡착특성은 Langmuir와 Freundlich 등온식에 의해 모두 잘 표현되는 것으로 나타났다. 수피에 존재하는 카르복실산(carboxylic acid, RCOOH)이 구리 이온의 흡착에 관여하는 것이 확인되었으며, 특히 수산화나트륨을 이용하여 전처리한 수피에서 나타나는 구리의 높은 흡착효율은 수피에 존재한 에스테르(ester) 화합물과 카르복실산(carboxylic acid) 화합물이 가수분해되어 생성된 카르복실산 염(sodium carboxylate) 때문인 것으로 판단되었다.

Keywords

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