Characteristics of Heavy Metal Removal from Aqueous Solutions using Leather Industry by-products

In this study, ten different bio-adsorbents were prepared by immobilization of vegetable tannins such as mimosa(Catechol Tannin) and chestnut(Pyrogallol Tannin) on the collagen matrix which was derived from during leather manufacturing processing. Removal efficiency of Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) by each bio-adsorbent in synthetic wastewater was evaluated by a laboratory-scale batch reactor at different reaction conditions. When mimosa was used as a vegetable tannin, the penetration efficiency of mimosa into the inner bundle of fiber depended on the dose of the naphthalene condensated penetrant; 3% ${\geq}$ 1.5% > 0%. For all bio-adsorbents, removal of heavy metal ions was not observed below pH 3.0 but was rapidly increased between pH 3.0 and 6.0, showing near complete removal of all heavy metal ions except Zn(II) above pH 6.0. Removal of Cr(III) was quite similar for all bio-adsorbents while removal of Cu(II), Zn(II) and Pb(II) was higher by bio-adsorbents immobilized with chestnut than that by mimosa. Adsorption of Pb(II) and Cu(II) by S10 bio-adsorbent was little affected by the presence of monovalent and divalent electrolytes as well as variation of 1000 times ionic concentration with $NaNO_3$.

피혁산업 부산물에 의한 용존 중금속 제거 특성

본 연구에서는 가죽 생산 공정 중 원피 무게의 50% 이상 고형 폐기물로 발생하는 콜라겐 단백질의 섬유 기재에 미모사(Catechol Tannin) 및 채스트넛(Pyrogallol Tannin)과 같은 식물성 탄닌물질을 다양한 조건에서 고정화시킨 10 가지 다른 종류의 바이오 흡착제를 제조하였다. 제조한 각 바이오 흡착제들의 중금속 제거용 흡착제로서의 성능 평가를 위하여 Cu(II), Cd(II), Zn(II), Pb(II), Cr(III) 이온을 함유한 인공 오염수를 사용하여 다양한 반응 조건에서의 회분식 실험을 실시하였으며, 중금속들의 제거 특성을 규명하였다. 미모사를 탄닌물질로 사용하여 콜라겐에 고정화 반응을 시켰을 때 섬유 번들 내부로의 미모사의 침투력은 나프탈렌계 침투제의 주입량에 비례 하였다; 3% ${\geq}$ 1.5% > 0%. 모든 바이오 흡착제들에서 pH 3.0 이하에서는 중금속 이온들의 제거는 거의 일어나지 않았으나 pH 3.0 이상에서 중금속의 제거율이 급격히 발생하였으며 Zn(II)을 제외한 나머지 중금속이온들은 pH 6.0 이상에서는 거의 완전히 제거되었다. Cr(III)의 경우에는 바이오 흡착제 종류별 제거량이 매우 유사한 경향을 나타내었으나 Cu(II), Zn(II), Pb(II)의 제거에서는 축합형 탄닌(미모사)에 비해 이온결합이 가능한 다량의 카르복실기를 함유한 가수분해형 탄닌(채스트넛)을 사용하여 고정화시킨 바이오 흡착제에서 높은 제거능을 보였다. S10 바이오 흡착제에 대한 Pb(II) 및 Cu(II) 중금속 이온들의 흡착은 이온농도가 1,000배 변화거나 경쟁이온 화학종을 일하전 및 이하전 화학종을 사용하였을 때 영향을 받지 않았다.