Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

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Study on Adsorption of PO43--P in Water using Activated Clay

활성 백토를 이용한 수중의 인산성 인(PO43--P) 흡착에 관한 연구

  • Hwang, Ji Young (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Jin, Ye Ji (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Ryoo, Keon Sang (Department of Applied Chemistry, Andong National University)
  • 황지영 (안동대학교 응용화학과) ;
  • 진예지 (안동대학교 응용화학과) ;
  • 유건상 (안동대학교 응용화학과)
  • Received : 2020.09.14
  • Accepted : 2020.12.18
  • Published : 2021.06.20
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Abstract

In this study, activated clay treated with H2SO4 (20% by weight) and heat at 90 ℃ for 8 h for acid white soil was used as an adsorbent for the removal of PO43--P in water. Prior to the adsorption experiment, the characteristics of activated clay was examined by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF) and BET surface area analyser. The adsorption of PO43--P on activated clay was steeply increased within 0.25 h and reached equilibrium at 4 h. At 5 mg/L of low PO43--P concentration, roughly 98% of adsorption efficiency was accomplished by activated clay. The adsorption data of PO43--P were introduced to the adsorption isotherm and kinetic models. It was seen that both Freundlich and Langmuir isotherms were applied well to describe the adsorption behavior of PO43--P on activated clay. For adsorption PO43--P on activated clay, the Freundlich and Langmuir isotherm coefficients, KF and Q, were found to be 8.3 and 20.0 mg/g, respectively. The pseudo-second-order kinetics model was more suitable for adsorption of PO43--P in water/activated clay system owing to the higher correlation coefficient R2 and the more proximity value of the experimental value qe,exp and the calculated value qe,cal than the pseudo-first-order kinetics model. The results of study indicate that activated clay could be used as an efficient adsorbent for the removal of PO43-P from water.

본 연구에서, 산성 백토를 황산(무게 비로 20%)와 90 ℃의 온도로 8시간 동안 가열하여 처리 한 활성 백토를 수중의 인산성 인(PO43--P)의 제거를 위한 흡착제로서 사용하였다. 흡착 실험에 앞서 X-선 형광분광기와 표면적 분석기로 활성 백토의 특성을 조사하였다. 활성 백토에 의한 PO43--P 흡착은 0.25 시간 이전에 가파르게 증가하였고 4시간에 이르렀을 때 평형에 도달하였다. 5 mg/L의 낮은 PO43--P 농도에서, 대략 98%의 흡착효율이 활성 백토에 의해 성취되었다. PO43--P의 흡착 데이터를 흡착 등온선과 반응속도 모델에 도입하였다. 활성 백토에 의한 PO43--P 흡착거동은 Freundlich와 Langmuir 등온선 모두에 잘 적용되었다. 활성 백토에 의한 PO43--P 흡착에 관해서 Freundlich와 Langmuir의 등온선 계수인 KF와 Q는 각각 8.3과 20.0 mg/g이 되는 것으로 밝혀졌다. 물과 활성 백토 계에서의 PO43--P 흡착은 더 높은 상관계수 R2와 실험값 qe,exp과 계산값 qe,cal의 근접으로 인해서 유사 일차 보다는 유사 이차 반응속도식에 적합하였다. 연구의 결과들은 활성 백토가 수중으로부터 인을 제거하는데 효율적인 흡착제로 사용될 수 있다는 것을 보였다.

Keywords

Acknowledgement

이 논문은 2020학년도 안동대학교 학술연구조성비에 의해서 연구되었습니다.

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