Journal of Korean Society of Environmental Engineers (대한환경공학회지)

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Development of the Calcium Alginate Bead Immobilized with $TiOSO_4$ for the Efficient Removal of Phosphorous

Phosphorous의 효율적인 제거를 위한 $TiOSO_4$ 고정화 Calcium Alginate Bead의 제조기법에 관한 연구

  • Choi, Jae-Woo (Water Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Seung-Yeon (Water Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Chung, Seung-Gun (Water Research Center, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Sang-Hyup (Water Research Center, Korea Institute of Science and Technology)
  • 최재우 (한국과학기술연구원 국가기반기술연구본부 물연구센터) ;
  • 이승연 (한국과학기술연구원 국가기반기술연구본부 물연구센터) ;
  • 정승건 (한국과학기술연구원 국가기반기술연구본부 물연구센터) ;
  • 이상협 (한국과학기술연구원 국가기반기술연구본부 물연구센터)
  • Received : 2010.07.13
  • Accepted : 2011.03.21
  • Published : 2011.03.31
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Abstract

Phosphorous contaminated in the effluent from sewage treatment plants can cause the eutrophication in surface water bodies. In this study, a powder of titanium oxysulfate-sulfuric acid made of ion-exchange materials was immobilized in an alginate gel and this material was examined to evaluate its phosphorous removal efficiency. Equilibrium and kinetic studies were carried out to quantify the adsorption capacity and time dependent removal rate of phosphorous. Adsorption isotherms and kinetic parameters were obtained for the entrapped titanium beads with three different methods. Equilibrium data were analyzed using Langmuir adsorption isotherm model and found to be well fitted to the model. The maximum adsorption capacity for phosphorous by the titanium bead synthesized with the solution method was 92.26 mg/g. Kinetic data followed a pseudo-second-order kinetic model. Due to the low production cost and high adsorption capacity, the titanium bead synthesized by the solution method has a potential to be utilized for the cost-effective removal of phosphorous from wastewater.

인위적인 배출에 기인한 인의 축적은 지표수에서 발생하는 부영양화의 가장 큰 원인이다. 본 연구에서는 이러한 인을 제거하기 위하여 titanium oxysulfate-sulfuric acid 분말을 이온교환 물질로 하여 알지네이트 겔에 고정화시켜 수용액 상에 존재하는 인 제거 효율을 정량화하여 보았다. 본 연구에서 적용한 흡착물질의 고정화 기법은 1) 알지네이트 수용액에 흡착물질을 주입한 후 고정화시키는 것, 2) 초음파를 이용한 흡착물질의 분산 기법, 그리고 3) 수용액 상태의 흡착물질을 알지네이트 수용액과 반응시켜 고정화시키는 방법 등이다. 평형과 비평형 흡착 실험은 3가지 다른 기법으로 제작한 담체를 적용하여 진행되었으며, 이를 통해 흡착 용량과 시간에 따른 인의 제거율을 구득할 수 있었다. 평형배치 실험 결과는 Langmuir 흡착 등온선을 이용하여 분석하였으며 수용액 기법을 적용하여 담체를 제작하였을 때 92.26 mg/g으로 가장 높은 인 제거능을 나타내었다. 또한 비평형 배치 실험 결과는 pseudo-second-order kinetic 모델을 따라 분석하였으며 그 결과는 평형 배치와 유사하였다. 본 실험에서 제작한 티타늄 분말을 고정화한 담체는 기반물질의 경제성 확보와 담체 제조 기법 가운데 수용액 기법의 높은 흡착능 유지를 통하여 하 폐수에 존재하는 인을 경제적으로 제거하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

Keywords

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