• Journal of Applied Biological Chemistry
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• 제64권2호
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• pp.159-164
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• 2021

토양 중 중금속은 자유이온, 유기산-중금속 복합체를 포함한 다양한 화학종으로 존재한다. 이 중 중금속 자유이온 비율은 식물체의 중금속 흡수와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체 존재 비율이 식물의 납, 카드뮴 흡수에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위하여 수행되었다. 이를 위해 순환식 양액재배 장치에서 28일간 키운 상추를 48시간 동안 납과 카드뮴 용액에 침지시키는 실험을 진행하였다. 침지 전 시트르산, 옥살산, 아세트산, 휴믹산을 이용해 납과 카드뮴 용액의 중금속 자유이온과 유기산-중금속 복합체의 비율이 100:0, 90:10, 70:30, 60:40이 되도록 조절하였다. 침지 후 상추 뿌리와 잎의 납, 카드뮴 농도를 분석한 결과, 용액 중 중금속 자유이온의 비율과 식물이 흡수한 납, 카드뮴 농도는 상관관계를 보이지 않았다. 반면에 처리한 유기산의 종류와 중금속 종류에 따른 차이가 더 큰 것으로 나타났다. 시트르산은 납 흡수는 증가시켰지만 카드뮴 흡수는 감소시켰다. 시트르산은 다른 유기산보다 상추의 납 흡수율을 높였는데 이는 시트르산이 분자량이 크기 때문에 중금속 이온과 복합체를 형성할 수 있는 용량이 더 크기 때문인 것으로 보인다. 그러므로 본 연구 결과는 식물에 의한 중금속 흡수가 단순히 자유이온의 양에 따라 달라지기 보다는 존재하는 유기산의 분자량에 의한 결합용량 차이가 중금속 종류에 따라 달리 작용하여 결정된다는 것을 보여준다.

• 한국환경농학회지
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• 제11권3호
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• pp.243-252
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• 1992

금속-유기리간드 착염형성반응을 이용한 중금속 제거 방법을 연구하기 위하여, 리간드의 종류 및 농도가 침전형성량에 미치는 영향을 알아보았다. 부식산의 처리농도 증가는 금속과의 복합체 형성을 통해 Cu, Pb의 제거효율을 높였으나, 부식산의 일정 농도에서 최대의 침전형성을 보였다. 최대의 침전을 형성할 수 있는 부식산의 농도는 Cu의 경우 $53{\sim}289$, Pb의 경우 $42{\sim}315mgC/L$로 비슷한 수준이었으나. 제거 효율은 금속을 $200{\sim}1000{\mu}\;M$ 처리시 Cu가 $13{\sim}65%$인데 반해, Pb은 $70{\sim}95%$로 높았다. l00mg의 부식산으로 제거할 수 있는 최대량은 Cu가 7.5mg($11.8{\mu}\;mol$)이었고, Pb은 34.1mg($16.5{\mu}\;mol$) 정도였다. 훌브산의 농도와 중금속과의 복합체형성의 관계는 Cu는 Freundlich model에 Pb는 Langmuir model에 유의성있게 부합되었다. 훌브산은 용액중의 Pb을 거의 100% 제거할 수 있었으나 Cu의 제거효율은 $13{\sim}29%$에 불과했다. 중금속 제거효율을 비교해 볼때. 부식산, 훌브산 모두는 Cu보다는 Pb를 효율적으로 제거 하였다. 유기리간드의 종류를 비교해 볼때 Cu의 경우 부식산, Pb의 경우 훌브산에 의한 제거효율이 유의성있게 높았다. 실험결과를 통해, 중금속-리간드 복합체형성반응은 유기리간드의 종류, 농도, 중금속의 종류에 따라 다르며, 복합체 형성 후 분리방법 등에 관한 연구 보완이 이뤄진다면, 유기리간드를 이용하여 수용액으로부터 중금속을 제거할 수 있는 가능성은 크다고 사료된다.

• 한국환경농학회지
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• 제12권1호
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• pp.51-57
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• 1993

본 연구(硏究)에서는 부숙(腐熟)된 퇴비(堆肥)로부터 추출(抽出)한 부식산(腐植酸) 및 훌브산용액(酸溶液)과 중금속(重金屬) 용액(溶液)을 반응(反應)시켜 복합체(複合體)를 형성(形成), 침전(沈澱)시키고, 침전물(沈澱物)을 여과법(濾過法)에 의해 분리하여 중금속(重金屬)의 제거효율(除去效率)을 측정하였으며, 이때 시간(時間)이 침전형성(沈澱形成)에 미치는 영향(影響)을 kinetics model을 도입하여 조사하였다. 중금속(重金屬) (Cu 또는 Pb)과 유기(有機)리간드[(Humic acid: HA) 또는 (Fulvic acid: FA)] 사이의 침전형성(沈澱形成) 반응(反應)은 single first- 또는 Multiple first order kinetics를 따랐는데, 이는 중금속(重金屬)의 농도(濃度)와 리간드의 종류(種類)에 크게 의존(依存)하였다. 따라서 중금속(重金屬)-유기(有機)리간드 침전반응(沈澱反應)은 중금속(重金屬)의 반응농도(反應濃度)에 의존하고, 반응시간(反應時間)에 정비예(正比例)하여 침전형성율(沈澱形成率)이 증가(增加)한 후 침전형성율(沈澱形成率)의 변화가 거의 없는 의사(擬似) 평형상태(平衡狀態)에 도달하였다. Cu와 유기(有機)리간드의 침전형성 반응은, 리간드의 종류에 관계없이, Cu의 농도가 $300{\mu}M$ 보다 낮을때는 single first order kinetics를, 농도가 $300{\mu}M$ 보다 높을때는 Multiple first-order Kinetics를 따랐다. Cu의 농도가 증가될수록 반응상수(反應常數)(${\kappa}$)는 유의성(有意性)있게 증가되어 침전형성(沈澱形成) 속도(速度)가 빨랐다. 침전형성(沈澱形成)이 Multiple first order kinetics일 경우, 반응단계가 진행될수록 ${\kappa}$ 값이 작아졌고, 대부분의 침전형성은 1단계인 15분 이내에서 일어났으며, 시간이 경과할수록 서서히 진행되어 평형(平衡)에 도달하였다. Cu의 농도가 같을때 1단계반응에서의 훌브산(酸)의 ${\kappa}$ 는 부식산(腐植酸)의 ${\kappa}$ 보다 커서 훌브산이 부식산보다 Cu를 더 빨리 침전시켰다. Pb의 농도가 증가할수록 Pb-HA의 침전형성반응에서는 ${\kappa}$ 값이 작아졌으나, 반면에 Pb-FA의 반응에서는 ${\kappa}$ 값이 증가되었다. Pb-유기(有機)리간드의 침전형성(沈澱形成)은 30분 이내(1단계)에 이뤄졌으며, 이후의 ${\kappa}$ 값은 매우 작아 반응시간(反應時間)에 크게 영향을 받지 않았다. 유기(有機)리간드가 부식산(腐植酸)이고, 중금속(重金屬)의 농도(濃度)가 $200{\sim}300{\mu}M$ 일때 Pb의 ${\kappa}$값은 Cu의 ${\kappa}$ 값보다 커서 Pb이 Cu보다 빨리 침전되었으나, 중금속(重金屬)의 농도(濃度)가 $400{\sim}500{\mu}M$ 일때는 Cu의 ${\kappa}$ 값은 Pb의 ${\kappa}$ 값보다 컸다.

• 한국토양비료학회지
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• 제26권1호
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• pp.37-42
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• 1993

본(本) 연구(硏究)에서는, 유기(有機)리간드-중금속(重金屬) 착염형성(錯鹽形成) 원리(原理)를 적용(適用)하여 수용액(水溶液) 중(中) 중금속(重金屬)을 제거(除去)하는 방법(方法)을 연구(硏究)하는 일환(一環)으로, 침전형성(沈澱形成) 반응(反應)에 미치는 중금속(重金屬)의 농도(濃度), pH 및 온도(溫度)의 효과(效果)를 조사(調査)하였다. 부숙(腐熟)된 퇴비(堆肥)로부터 추출한 부식산(腐植酸)과 훌브산(酸)을 중금속(重金屬) 수용액(水溶液)과 반응시켜 침전(沈澱)시키고, 복합체(複合體)를 여과법(濾過法)에 의해 분리(分離)하여 중금속(重金屬)의 제거효율(除去效率)를 측정했다. 상대(相對) 리간드가 부식산(腐植酸)일때, 침전형성에 미치는 중금속(重金屬)의 농도효과(濃度效果)를 3가지 유형(類型)으로 나타났다. 중금속의 처리농도가 일전 수준(水準)에 도달하기 전(前)까지는 농도(濃度)가 증가해도 침전(沈澱)이 형성되지 않았으며, 그 후(後)부터는 침전형성율(沈澱形成率)이 증가하여 포화점에 도달했고, 포화점을 지나서는 다시 감소하였다. 침전형성(沈澱形成)을 시작(始作)할 수 있는 중금속(重金屬)과 리간드의 농도비율(濃度比率)은 중금속(重金屬)의 종류(種類)와 리간드의 농도(濃度) 의존성(依存性)을 보여 주었다. 포화침전(飽和沈澱)을 형성할 때 1mg의 부식산과 침전을 형성할 수 있는 양(量)은 Pb가 Cu에 비해 1.3배 이상 많았다. 반면에 상대(相對) 리간드가 훌브산(酸)인 경우 중금속의 침전농도(沈澱濃度)는 중금속(重金屬)의 처리농도(處理濃度)에 비례하여 증가(增加)하였다. 훌브산(酸)에 의한 Pb의 침전효율(沈澱效率)은 훌브산(酸)의 농도(濃度)에 관계없이 거의 100%였으나, Cu는 훌브산(酸)의 농도(濃度)가 높을수록 높았으며, 12~19%였다. pH는 Pb과 FA사이의 침전형성량(沈澱形成量)에 큰 영향(影響)을 미쳤으며, pH가 한 단위(單位) 증가(增加)할 때 침전형성율(沈澱形成率)은 최고 6배까지 증가하였다. 침전형성농도가 급증(急增)하는 pH의 범위는 유기(有機)리간드의 pH 급변구간(急變區間)과 일치(一致)했다. 반응온도는 부식산(腐植酸)과 중금속(重金屬)사이의 침전형성율(沈澱形成率)에 영향을 미치지 않았다. 그러나, 반응온도가 $15^{\circ}C$에서 $55^{\circ}C$로 증가함에 따라, Cu-훌브산의 침전형성율은 2배 가량 증가하였으며, Pb-홀브산의 경우는 6%의 증가를 보였다.