별 불가사리(Asterina pectinifera) 바이오차의 수용액 내 중금속(Pb, Cu, Zn, Cd) 흡착특성 및 적용성 평가 (Adsorption of Heavy Metals in an Aqueous Solution Using Starfish (Asterina Pectinifera) Biochar)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 42권 / 5호 / 267 ~ 279페이지
· 저자명 : 전한결, 정경훈, 이재욱, 이정수, 문덕현

초록

목적:중금속은 수계에 유출 시 다양한 생물체에 영향을 미치며 최종적으로 인체 내에 축적되어 지속적인 건강손상을 초래한다. 이에 많은 중금속 처리법이 개발되었으나 처리비용 및 비환경적 문제에 따라 이를 보완하는 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에 서식하는 불가사리(Asterina pectinifera, SF)를 이용해 바이오차를 제조한 후 분석 장비를 이용한 정성, 정량적 특성평가 및 Batch-Test를 통해 수용액 내 중금속의 처리 적용성을 판단하였다.
방법:불가사리를 무산소 조건에서 7℃/min로 승온온도를 조절하여 300℃로 2시간 유지시켜 바이오차(NACSF)를 제조한 후 특성평가를 위해 XRD, XRF, FT-IR, SEM-EDX, 원소분석기 등을 사용했으며, NACSF의 중금속별 Batch-Test 후 용액을 ICP-OES로 농도분석을 통하여 처리 특성을 평가하였다.
결과 및 토의:SF와 NACSF의 특성평가 결과 탄소와 CaCO3가 주성분임을 확인하였으며 Pb, Cu, Zn, Cd 각각 10 mg/L의 중금속 폐수를 제조하여 NACSF를 적용한 결과 흡착량은 Pb≫Cu>Zn≥Cd 순을 따르는 것으로 확인되었으며, 흡착등온식은 Langmuir 모델에 적합하였다. 또한 CaCO3에 의한 알칼리도 상승으로 모든 실험구에서 pH는 7~8로 측정되었다.
결론:NACSF는 Pb으로 오염된 수용액에 가장 적합한 것으로 보였으며 알칼리도로 인한 pH중화 효과로 흡착과 침전이 상호적으로 일어난 것으로 판단된다. 따라서 NACSF는 경제적이며 친환경적으로 다양한 영역에서 활용될 것으로 예상된다.

영어초록

Objectives:Heavy metals caused by industrialization have affected human society for several decades. Because of their toxicity for humans, lots of heavy metal treatments have been developed. However, many of those treatments have economic considerations and environmental disadvantages. This work explored an experimental assessment of adsorption of heavy metals using starfish (SF) biochar through quantitative and qualitative characterization and batch-tests.
Methods:Biochar (NACSF) was produced at 300℃ for 2 h in anaerobic conditions. The NACSF was characterized with XRD, XRF, FT-IR, SEM-EDX and elemental analyses. Moreover, batch-tests for each heavy metal using NACSF were conducted with ICP-OES analyses in order to evaluate the adsorption characteristics.
Results and Discussion:Based on the characterization results, the NACSF consisted of carbon and CaCO3 mainly. The adsorption rates of Pb, Cu, Zn and Cd decreased in the following order: Pb≫Cu>Zn≥Cd. Moreover, the Langmuir equation fit all adsorption data better than the Freundlich equation. Also, due to the alkalinity of NACSF, the measured pH values of all experimental groups were approximately 7~8.
Conclusions:The NACSF treatment was the most effective for Pb removal and it was determined that precipitation and surface adsorption were the most likely mechanisms for Pb removal. Thus, NACSF derived from starfish could be an cost-effective and eco-friendly treatment for heavy metal contaminated wastewater.

참고자료

· 없음