• 공업화학
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• 제17권5호
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• pp.483-489
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• 2006

희토류 화합물인 $La_{2}O_{3}$ 및 $CeO_{2}$ 시약과 이들을 함유하는 희토류 광석을 이용하여 제철 폐수 중의 불소 및 유해 중금속 제거에 대하여 연구하였다. 용액 중 불소에 대한 희토류 원소의 제거 반응기구는 $La^{3+}$ 및 $Ce^{4+}$ 등의 양이온이 불소 이온과 불용성 화합물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 기존의 불소 제거에 사용되고 있는 소석회와 비교한 결과 $La_{2}O_{3}$ 및 $CeO_{2}$ 의 불소제거 효율이 높았다. HF 용액에서의 제거 효율은 $CeO_{2}$ 광석 < $CeO_{2}$ 시약 < $Ca(OH)_{2}$ < $La_{2}O_{3}$ 광석 < $La_{2}O_{3}$ 시약의 순서였고, 제철 폐수에서는 $Ca(OH)_{2}$ < $CeO_{2}$ 광석 < $CeO_{2}$ 시약 < $La_{2}O_{3}$ 광석 < $La_{2}O_{3}$ 시약의 순서였다(pH의 영향은 소석회인 경우 pH가 증가할수록 불소제거율이 감소하였다. 세륨화합물과 란탄화합물인 경우는 pH 증가에도 불구하고 불소제거 효율이 증가하는 경향을 보였으나 방류 시 수질조건과 불소제거율을 함께 고려할 때 용액의 적정 pH는 7이 적당하다고 판단된다). 망간제거의 경우, pH 7 이하에서는 소석회가 희토류 화합물보다 우수한 망간제거율을 보였고 pH 10에서는 모든 처리제에 대해서 거의 완벽한 제거특성을 보였다. 총크롬 제거의 경우는 산성 조건에서는 란탄화합물이 가장 높은 불소 제거율을 보였으며 pH 7이상에서는 모든 처리제가 좋은 효율을 보였다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권11호
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• pp.803-808
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• 2013

본 연구의 목적은 칼슘염을 함유한 레미콘 슬러지를 이용하여 불소함유폐수를 물에 난용성인 $CaF_2$ 화합물 형태로 침전시켜 처리하는데 있어 pH, 레미콘슬러지 주입량, Seed물질 주입량, 교반속도, 교반시간의 최적 조건을 도출하고자 하는데 있다. 실험결과 레미콘 슬러지를 이용한 대상폐수의 $CaF_2$ 침전 반응에서 함수율 및 불소의 제거효율 등을 고려할 경우 최적의 pH 6, 레미콘 슬러지 주입량은 10 g/L, Seed 물질 주입량은 2 g/L, 교반속도은 100 rpm, 교반시간은 60 min으로 관찰되었다. 이 때 Seed 물질의 주입은 불소제거효율에는 영향이 없는 것으로 나타났지만 침전물의 형성이 되는 반응을 촉진시키고 플럭형성을 원활하게 하여 고액 분리가 잘 되어 함수율이 낮아지는 결과가 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제35권2호
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• pp.131-136
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• 2013

본 연구의 목적은 고온 처리된 납석을 흡착제로 이용하여 불소 제거를 연구하는 것이었다. 본 연구에서는 흡착제양, 반응시간, 초기불소농도 그리고 용액pH가 불소제거에 미치는 영향을 관찰하기 위하여 회분조건에서 흡착실험을 수행하였다. 실험에는 다양한 온도에서 열처리한 납석[무처리 (P-U), $400^{\circ}C$ (P-400), $600^{\circ}C$ (P-600)]을 사용하였다. 실험결과, 불소흡착능은 P-400 > P-U > P-600 순으로 나타났다. XRD 분석결과, P-U와 P-400은 석영, 디카이트, 엽납석으로 구성된 반면, P-600은 석영으로만 구성된 것으로 나타났다. BET 분석결과, 비표면적은 P-600 > P-400 > P-U 순으로 나타났다. 동역학적 실험결과, P-400에서의 불소흡착은 24시간 이내에 평형에 도달하였다. 평형흡착 실험결과, P-400의 최대 불소흡착능은 0.957 mg/g이었다. 또한, P-400에 의한 불소제거는 pH 4-10범위에서 용액 pH의 영향을 받지 않았지만, 강산성(pH < 4)과 강염기성(pH > 10) 조건에서는 불소제거가 크게 감소하였다. 본 연구에 의하면, 납석은 저가 흡착제로써 수용액상의 불소제거에 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권4호
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• pp.303-312
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• 2020

This study aims to investigate at a laboratory scale fluorides removal from an industrial wastewater having excessive F^- concentration through a hybrid process combining neutralization and membrane separation. For the membrane separation operation, both Reverse Osmosis (RO) and Nanofiltration (NF) were investigated and confronted. The optimized neutralization step with hydrated lime allowed reaching fluoride removal rates of 99.1± 0.4 %. To simulate continuous process, consecutive batch treatments with full recirculation of membrane process brines were conducted. Despite the relatively high super saturations with respect to CaF₂, no membrane cloaking was observed. The RO polishing treatment allowed decreasing the permeate fluoride concentration to 0.9± 0.3 mg/L with a fluoride rejection rate of 93± 2% at the optimal transmembrane pressure of around 100 psi. When NF membrane was used to treat neutralization filtrate, the permeate fluoride concentration dropped to 1.1± 0.4 mg/L with a fluoride rejection rate of 88± 5% at the optimal pressure of around 80 psi. Thus, with respect to RO, NF allowed roughly 20% decrease of the driving pressure at the expense of only 5% drop of rejection rate. Both NF and RO permeates at optimal operating transmembrane pressures respect environmental regulations for reject streams discharge into the environment.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제10권4호
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• pp.190-196
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• 2016

The objective of this study is to obtain the optimal conditions to remove hydrogen fluoride (HF) generated from a variety of F-gas treatment processes. First, we selected $Ca(OH)_2$ and $CaCO_3$ as a reactant among the various alkali salts which have a high removal efficiency and a competitive price by forming a calcium fluoride precipitate. Additionally, various factors were investigated to improve the removal efficiency of HF. The conditions such as the settling time, agitating time and intensity, reaction temperature, and pH were considered as main factors. As a result, in the treatment process to remove HF through Ca-based alkali salts, the optimal conditions were a 120 min settling time, 30 min of agitation at 100 rpm, a pH of 4-8, and a reaction temperature of $40^{\circ}C$.

• 대한환경공학회지
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• 제32권7호
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• pp.730-737
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• 2010

일반적으로 고농도의 암모니아성 질소, 인 및 불소가 동시에 고농도로 함유되어 있는 반도체 폐수를 처리하기 위하여 사전에 불소를 적절한 방법으로 제거하는 것이 매우 중요하다. 이를 위하여 칼슘을 이용한 제거법이 널리 채택되고 있다. 그러나 불소제거를 위하여 주입하는 칼슘은 암모니아성 질소와 인의 제거를 위한 struvite 반응에 저해를 주기 때문에 최대로 제거할 필요가 있다. 따라서 본 연구는 불소와 칼슘이 함유된 폐수를 대상으로 struvite 결정화반응을 수행할 때 미치는 영향 인자에 대하여 알아보았다. 불소 농도가 증가할수록 암모니아성 질소와 인의 제거율이 급격하게 감소하는 것으로 나타났으며, 특히 인이 암모니아성 질소보다 영향을 크게 받는 것으로 나타났다. 또한 폐수중의 칼슘 농도 증가에 따른 영향은 칼슘 농도가 500 mg/L까지 struvite의 결정구조와 일치하였으나 침전물의 순도는 떨어지는 것으로 확인되었고, struvite 반응시 칼슘에 대한 영향은 인보다 암모니아성 질소가 더 크게 받는 것으로 나타났다.

• 대한환경공학회지
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• 제37권4호
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• pp.210-217
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• 2015

Red mud의 염산처리와 열처리에 의한 불소의 제거 특성을 살펴보고자 동역학적 흡착, 평형흡착, pH, 흡착제의 주입량에 따른 흡착특성, 그리고 칼럼을 이용한 연속식 조건에서의 불소흡착 특성을 살펴보았다. Red mud의 산처리는 HCl 0.8 M 농도에서 효과적이었고, 열처리 온도가 높음에 따라 흡착량이 감소하였다. 0.8 M로 산처리한 Red mud (0.8 M-ATRM)의 동역학적실험 결과 초기농도 50 mg-F/L는 30분대에 평형농도에 도달하였고, 초기농도 500 mg-F/L에서는 1시간대 흡착평형을 나타내었다. 0.8 M-ATRM은 단층흡착을 가정한 Langmuir 모델에 잘 부합하였고, 최대흡착량($Q_m$)은 23.162 mg/g으로 나타났다. 또한 낮은 pH에서 높은 불소 흡착경향을 나타내었다. 이는 높은 pH에서 불소와 $OH^-$가 경쟁관계를 형성하기 때문으로 판단된다. 0.8 M-ATRM의 주입량이 증가 할수록 제거율은 높아졌지만, 단위질량당 흡착량은 감소하였다. 본 연구에서 사용된 0.8 M-ATRM은 가격이 저렴할 뿐만 아니라 불소에 높은 흡착능을 나타내어 수중 불소 제거에 효과적인 흡착소재로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권6호
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• pp.2904-2912
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• 2011

본 연구에서는 소규모 수도시설에서 수질기준을 자주 초과하는 항목으로 지적되고 있는 불소와 질산성질소를 효과적으로 제거하기 위하여, 탄소나노튜브를 이용한 전극을 제작하여 전기흡착 공정에 적용함으로써 두 종류의 무기이온 제거 가능성을 평가하였다. 탄소나노튜브를 활용한 전극을 제작하기 위해 코팅 (coating)법과 소결(sintering)법을 이용하여 전극을 제작하였다. 코팅전극은 바인더의 종류, 소결전극은 소결온도를 변화시켜 각각의 전극을 제작하였다. 제작된 전극을 이용하여 전류밀도 및 반응시간 등을 변화시켜가며 전기흡착 실험을 진행한 결과 유기바인더를 이용해 제작된 전극의 이온제거율은 불소 46%, 질산성질소 99.9%로 무기바인더를 이용하여 제작된 전극보다 제거효율이 우수하였다. 또한 소결하여 제작된 탄소나노튜브 중 $1000^{\circ}C$ 고온에서 제작한 전극은 불소 77%, 질산성질소 87%의 제거율을 보여 $850^{\circ}C$ 저온에서 제작한 전극보다 더 높은 제거효율을 보임을 확인하였다. 적당한 전류밀도 및 반응시간 하에서 모두 먹는 물 수질 기준에 적합한 농도로 처리될 수 있음을 보임으로써, 탄소나노튜브를 활용하여 제작한 전극을 채택한 전기흡착 공정이 소규모 수도시설에 적합한 공정으로 평가받을 수 있을 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제29권3호
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• pp.258-263
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• 2018

본 연구에서는 전자산업폐수에 함유되어 있는 불소성분을 제거하기 위하여 미세 침강성 석회석을 적용해보고자 하였다. 석회석의 입자크기는 평균 $0.96{\mu}m$이었으며, 질량 기준으로 70%가 함유된 수용액상의 pH는 10이었다. 현탁액의 침강속도는 2 mL/hr로 나타났다. 본 연구의 시험용 석회석 수용액은 폐수 중화와 불소이온 제거능력 면에서 기존의 액상소석회와 동등 이상의 성능을 보여주었다. 추가적인 알칼리 증량제의 투입양에 따라 pH 7에 도달할 수 있는 시험용 칼슘원의 양은 기존의 석회수보다 적었다. 또한 불화수소로 고정시킬 수 있는 양도 미분말 석회석이 석회수보다 큰 것으로 나타났다. 또한, Minteq 평형모델링으로부터 다양한 불소와 칼슘화합물 형성이 예상되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제19권3호
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• pp.247-253
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• 2014

The aim of this study was to characterize quintinite in fluoride removal from aqueous solutions, using batch experiments. Experimental results showed that the maximum adsorption capacity of fluoride to quintinite was 7.71 mg/g. The adsorption of fluoride to quintinite was not changed at pH 5-9, but decreased considerably in highly acidic (pH < 3) and alkaline (pH > 11) solution conditions. Kinetic model analysis showed that among the three models (pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Elovich), the pseudo-second-order model was the most suitable for describing the kinetic data. From the nonlinear regression analysis, the pseudo-second-order parameter values were determined to be $q_e=0.18mg/g$ and $k_2=28.80g/mg/hr$. Equilibrium isotherm model analysis demonstrated that among the three models (Langmuir, Freundlich, and Redlich-Peterson), both the Freundlich and Redlich-Peterson models were suitable for describing the equilibrium data. The model analysis superimposed the Redlich-Peterson model fit on the Freundlich fit. The Freundlich model parameter values were determined from the nonlinear regression to be $K_F=0.20L/g$ and 1/n=0.51. This study demonstrated that quintinite could be used as an adsorbent for the removal of fluoride from aqueous solutions.