폐기물 함유 세라믹 재료의 성형과정에서 일차적인 중금속의 안정화를 알아보기 위하여 중금속(Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Zn) 표준용액의 농도를 각각 5, 10, 15, 20ppm으로 조절하여 점토, 백토와 제올라이트에 대해 회분식 흡착실험을 행하였다. 중금속 표준용액의 농도가 증가할수록 모든 시료에서 중금속 흡착률은 감소하는 경향을 보였다. 점토와 백토는 Cr을 제외한 모든 중금속에서 평균 80% 이상의 흡착률을 보였고, Fe와 Pb에서는 99% 이상의 우수한 흡착률을 보였다 점토와 백토를 혼합한 경우, Cr에 대한 흡착률이 점토와 백토에 비해 우수하였으나 Zn에 대한 흡착률은 상대적으로 작았다. Cr, Zn은 다른 중금속에 비해 낮은 중금속 흡착률을 보이는데, 이것은 낮은 pH에서 용액 내 수소이온과 이온교환경쟁을 벌이기 때문인 것으로 사료된다.
We studied the adsorption characteristics on the treatment process of heavy metal wastewater by using cuttle fish bones powder. When adding the 0.25% cuttle fish born powder in the heavy metal solution, $Fe^{3+}$ and $Pb^{2+}$ were high removed than other heavy metals as above 95%. In the solution which was adjusted to pH 5, 7 and 9, there was not observed the difference thing on the heavy metal removal rate. At test using plating wastewater treatment, adding 1%, 1.5% and 2% of the cuttle fish born powder, the heavy metal removal rate were as follows; Zn 12.5 - 37.5%, Mn 18.0 - 62.2%, Cd 36.8 -93.0%, Cu 51.4 - 97.4%, Cr 70.8 - 99.1%, Fe 87.2 - 99.3% and Pb 92.8 - 99.9%. When adding the 0.15% cuttle fish born powder and mixing for 20 minutes, the solution was happened the adsorption equability. Applied this results to the Freundlich's iso-thermal equation, we found the cuttle fish born's probability as a good adsorbent.
Zoogloea ramigera produces an extracellular polysaccharide called zooglan, which adsorbs heavy metals. In the current study, Zoogloea ramigera was cultured in media containing various carbon sources. When different carbon sources were included in the cultivation medium, there was a change in the composition of zooglan that is mainly composed of glucose, galactose, and pyruvic acid. The various zooglan compositions were analyzed by HPLC, and changes in the heavy metal (lead (II) and cadmium) adsorption characteristics relative to a change in the composition were examined using an atomic absorption spectrophotometer. A high adsorption capacity was observed at a pH higher than 3.0. The adsorption of metal ions was the highest at $35^{\circ}C$, and a higher adsorption was obtained with a lower flow rate. Changes in the zooglan composition did result in changes in the heavy metal adsorption characteristics. Furthermore, it was also found that the pyruvic acid content was more important than the glucose or galactose content for heavy metal adsorption.
Chitosan is a natural polyelectrolytic compound. Researches of adsorption capacity using chitosan have been doing actively. We prepared bead type gel, simple modifier of chitosan, And then experimented adsorption test of heavy metals (Cd etc) using it. According to the result adsorption capacity of chitosan bead was five times higher than chitosan powder. Removal rate of cadmium resulted 90% over in the test that initial concentration of Cd was 100mg/L and bead dosage was 6g/100mL. Adsorption type of heavy metals was similar to general adsorption curve. And optical pH range was 4 - 10 in the adsorption test. In the experiments of other heavy metals (Pb, Zn, Cu, Mn) adsorption types had two stages, highly removal rate-stage at the short time (20minutes) and then slow rate-stage at the after. And removal efficiency at the variable pH ranges revealed relatively good.
폐기물 함유 세라믹 재료의 성형과정에서 일어나는 일차적인 중금속 안정화 과정을 알아보기 위하여 중금속(Cd, Cr, Zn) 표준용액의 농도(10-30 ppm)와 pH(pH 3-9)를 조절하여 적점토, 백토와 제올라이트에 대해 회분식 흡착실험을 행하였다. pH증가에 따라 모든 흡착원료에서 Cd와 Zn의 흡착률은 증가하였고 pH 5 이상에서는 완만한 증가를 보였다. Cr의 경우 pH증가에 따른 흡착률의 증가는 관찰할 수 없었고 오히려 적섬토와 백토를 혼합한 원료의 경우에는 pH 3에서의 흡착률에 비해 pH 5 이상에서는 50%의 흡착률 감소를 보였다 세 가지 중금속 Cd, Cr, Zn을 함께 혼합한 중금속 용액을 적점토에 대해 실험한 결과 흡착률은 Cd, Zn>Cr 순이었으나, Cu, Fe, Pb의 중금속이 추가적으로 첨가될 경우 Fe>Pb, Cu>Cr>Zn>Cd 순으로 흡착률이 변화하였다. 이는 공존 양이온의 종류가 흡착률을 좌우하며 주어진 조건에서 서로 경쟁적인 관계를 가지고 흡착하기 때문인 것으로 사료된다 한편, 공존음이온으로 Cl$^{-}$와 SO$_4$$^{2-}$ 를 1-20 ppm까지 첨가한 경우 공존 양이온의 경우와는 달리 중금속 흡착률에는 큰 영향을 주지 못하였다.
이 연구는 중금속 오염물질의 효과적인 정화를 위하여 배수재에 흡착가능한 오염물질의 양을 평가하는 것이고 배수재의 오염 물질 흡착능은 배수재 필터에 도포된 반응물질의 오염물질 흡착시험을 수행하고, 등온흡착모델과 비교하여 평가하였다. 시험에서 사용한 반응물질은 천연 제올라이트이고, 오염물질은 구리, 납, 카드뮴이다. 오염물질별로 초기농도 변화에 따른 흡착량을 Freundlich와 Langmuir흡착등온모델과 비교하였다. 배수재 표면에 도포된 반응물질 성분분석결과 Si, Al, O의 성분이 각각 약 28%, 11%, 48% 포함되어 있어 배수재 표면에 도포된 물질이 중금속(Cu, Pb, Cd) 오염물질 흡착을 위한 반응물질인 제올라이트의 성분으로 나타났다. 반응물질인 제올라이트의 중금속 흡착반응속도는 납, 구리, 카드뮴의 순으로 나타났다. 흡착물질의 성능평가 중 중요한 요소가 반응속도이고, 최대흡착량과 반응속도의 관계에서 제올라이트를 반응물질로 사용할 경우, 지반내 복합중금속의 제거 순서를 결정하는 설계 요소로 활용할 수 있다. 즉, 납은 구리에 비해 최대흡착량은 작지만 상대적으로 반응속도가 빠르므로 1차적으로 제거가 가능하며, 납의 제거 후 구리의 제거가 가능하다. 카드뮴의 경우 다른 중금속의 제거 후 마지막으로 제거가 가능한 것으로 분석되었다.
There are a few thousand abandoned metal mines in South Korea. The abandoned mines cause several environmental problems including releasing acid mine drainage (AMD), which contain a very high acidity and heavy metal ions such as Fe, Cu, Cd, Pb, and As. Iron oxides can be formed from the AMD by increasing the solution pH and inducing precipitation. Current study focused on the formation of iron oxide in an AMD and used the oxide for adsorption of heavy metals. The heavy metal adsorbed iron oxide was separated with a superconducting magnet. The duration of iron oxide formation affected on the type of mineral and the degree of magnetization. The removal rate of heavy metal by the adsorption process with the formed iron oxide was highly dependent on the type of iron oxide and the solution pH. A high gradient magnetic separation (HGMS) system successfully separated the iron oxide and harmful heavy metals.
In order to utilize cinder melting slag as a filter media to control the quality of early rainwater, its environmental stability was verified by heavy metal elution experiment and improved by pre-treatment. Possibilities of improving its function as an absorbent was considered. Absorption characteristics of melting slag before and after the pre-treatment were analyzed by heavy metal equilibrium and stationary-phase column experiments, which in turn were analyzed by comparison experiment with activated carbon. As a result of heavy metal elution experiment, every metal item existed in a much lower amount than the criteria or was not detected, implying that there is no problem recycling it. Absorption equilibrium experiment showed that the time for pre-treatment melting slag to reach the equilibrium was reduced, while the absorbed amount was greatly increased. Stationary-phase column experiment assures us that the elimination rate was not changed much by influx rate, pH and the change in packing volume rate, indicating that this melting slag can be used not only as a filter media to control the quality of early rainwater but also in many areas of water-processing.
The pretreatment of bark powder with sodium hydroxide and formalin showed the most excellent adsorption ratio, but this method could not practically be used because of the occurrence of dark-colored pigments in filtrates during pretreatment. Instead, acid and formalin were the most affirmative and effective among the pretreatment methods tested, and could be used for this purpose. Among tested species, Quercus acutissima and Robinia pseudo-accacia showed the largest amount of metal adsorption, and $Pb^{2+}$ was the best(83 to 96%) among the four heavy metals tested. The order of adsorption ratios other metals was as follows; $Cu^{2+}$ > $Zn^{2+}$ > $Cd^{2+}$, and the ratio was approximately 45 to 55%. In addition, as the substrate amount increased, the amount of adsorbed heavy metals in subtrates gradually increased, but the adsorbed amount was not proportional to the substrate amount. The order of heavy metal adsorption was as follows; $Pb^{2+}$ > $Cu^{2+}$ > $Cd^{2+}$ > $Zn^{2+}$. Depending on flow rate and column size, pine bark power adsorbed more heavy metals in the 5ml/min flow rate and 3.5cm column size rather than the 10ml/min and 2.0cm. However, oak bark power showed contrary results compared with pine bark powder. The adsorption of $Pb^{2+}$ occurred rapidly in the incipient stagte. Even though bark powders were repeatedly used three times, there was no change in the adsorption ratio(45%), but after four times, the adsorption ratio was significantly reduced to 35%.
In this study, the performances of various adsorbents-red mud, zeolite, limestone, and oyster shell-were investigated for the adsorption of multi-metal ions ($Cr^{3+}$, $Ni^{2+}$, $Cu^{2+}$, $Zn^{2+}$, $As^{3+}$, $Cd^{2+}$, and $Pb^{2+}$) from aqueous solutions. The result of scanning electron microscopy analyses indicated that the some metal ions were adsorbed onto the surface of the media. Moreover, Fourier transform infrared spectroscopy analysis showed that the Si(Al)-O bond (red mud and zeolite) and C-O bond (limestone and oyster shell) might be involved in heavy metal adsorption. The changes in the pH of the aqueous solutions upon applying adsorbents were investigated and the adsorption kinetics of the metal ions on different adsorbents were simulated by pseudo-first-order and pseudo-second-order models. The sorption process was relatively fast and equilibrium was reached after about 60 min of contact (except for $As^{3+}$). From the maximum capacity of the adsorption kinetic model, the removal of $Pb^{2+}$ and $Cu^{2+}$ were higher than for the other metal ions. Meanwhile, the reaction rate constants ($k_{1,2}$) indicated the slowest sorption in $As^{3+}$. The adsorption mechanisms of heavy metal ions were not only surface adsorption and ion exchange, but also surface precipitation. Based on the metal ions' adsorption efficiencies, red mud was found to be the most efficient of all the tested adsorbents. In addition, impurities in seawater did not lead to a significant decrease in the adsorption performance. It is concluded that red mud is a more economic high-performance alternative than the other tested adsorption materials for applying a removal of multi-metal in seawater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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