초록
$Cl^-$ 형태의 음이온 교환 수지를 이용하여 오쏘인산 이온의 제거에 관한 연구를 수행하여, 오쏘인산의 형태에 따른 이온 교환 메커니즘을 살펴보았다. 또한, 알칼리도의 영향 및 타 이온의 영향을 조사하였다. 유입수에 포함된 오쏘인산 이온의 산화수가 2와 3인 화학종($HPO{_4}^{2-}$ and $PO{_4}^{3-}$)의 경우, 이온 교환 반응을 통해 완전히 제거되었으나, 1가 화학종($H_2PO_4{^-}$)인 경우는 음이온 교환 수지에 대한 친화도가 $Cl^-$ 이온과 경쟁적으로 작용하여 부분적인 제거만 이루어졌다. 이온 교환 반응을 거친 유출수의 pH는 유입수에 포함된 오쏘인산 이온의 당량에 해당하는 $Cl^-$ 이온이 유출수에 포함된 것을 근거로 계산한 수치에 비해 상당히 낮은 pH 값을 나타내었다. 이는 1가 이온은 2가 이온으로, 2가 이온은 3가 이온으로 변환되어 이온 교환되었기 때문으로 해석할 수 있었다. 알칼리도가 증가할 경우, pH 강하는 최소화되었다, 알칼리도가 100 mg/L ($CaCO_3$) 이상일 경우, 100 mg/L의 오쏘인산 이온($H_2PO_4{^-}$ 이온 포함)을 용액에서 모든 오쏘인산 이온이 제거되었다. 수용액에 포함된 $SO{_4}^{2-}$와 $NO_3{^-}$ 이온은 오쏘인산 이온과 함께 제거가 되었으며, 이에 해당하는 만큼 이온 교환 용량이 감소되었다.
The removal of orthophosphate ions from aqueous solutions by the anion exchange resin in the form of $Cl^-$ ion was investigated to elucidate the ion exchange mechanism which depends on the forms of orhthophoshate ions. In addition, the effects of alkalinity and other common anions were studied. The results showed that the orhthophosphate ions with the oxidation state of 2 and 3 ($HPO{_4}^{2-}$ and $PO{_4}^{3-}$) were effectively removed by the anion exchange resin, whereas the part of the $H_2PO_4{^-}$ ion passed through the ion exchange column. This suggested that the affinity of $H_2PO_4{^-}$ to the ion exchange resin was comparable with that of $Cl^-$ ion. In all cases, the effluent pHs have shown to be much lower than the calculated values, indicating that more $Cl^-$ ions than the orthophosphate equivalents in the influent were eluded. As the alkalinity increases, the decrease in pH was minimized. When the alkalinity was 100 mg/L ($CaCO_3$) or greater, 100 mg/L orthophosphate ions including $H_2PO_4{^-}$ were completely removed. The common anions such as $SO{_4}^{2-}$ and $NO_3{^-}$ were also removed by the anion exchange resin, and thus decreased the ion exchange capacity for the removal of orthophosphate.
