염화철(III) 개질 활성탄을 이용한 오염된 지하수 중 질산성 질소의 제거 특성 (Removal Characteristics of Nitrate in Groundwater Using Iron Chloride(III) Modified Activated Carbon)

서지정보

· 발행기관 : 한국도시환경학회
· 수록지 정보 : 한국도시환경학회지 / 19권 / 2호 / 77 ~ 85페이지
· 저자명 : 김인하, 한인섭

초록

본 연구에서는 염화철(III) 개질 활성탄을 사용하여 다양한 변수에서 지하수의 주된 오염물질인 질산성 질소의 제거율 변화를 관찰하고, 그 결과를 Langmuir, Freundlich 흡착등온식에 적용하여 흡착 특성을 검토하고자 하였다. 축산 폐기물, 질소계 합성 비료 등으로 인해 일부 지하수에서 질산성 질소의 오염은 매우 심각한 수준이다. 질산성 질소로 오염된 물을 섭취하면 체내에서 아질산성 질소로 환원되어 산소의 운반능력을 저하시키고, 발암유발물질인 N-nitroso 화합물을 생성하기 때문에국내 수질환경기준 10 mg/L 이하로 엄격히 규제하고 있다. 염화철(III) 개질 활성탄과 질산성 질소의 흡착반응에 영향을 미칠수 있는 염화철 개질 활성탄 제조시 염화철의 농도, 염화철 개질 활성탄의 양, 초기 질산 용액의 pH에 변수를 두어 질산성 질소의 제거율을 비교하였다. 염화철 개질 활성탄을 사용하여 질산성 질소를 제거할 때 약 2시간을 반응시키면 평형상태에 도달하였다. 염화철로 개질하지 않은 활성탄에 비하여 50 mM의 염화철 용액으로 개질한 활성탄의 질산성 질소의 제거율은 약2.73 배 증가하였고, 염화철 개질 활성탄의 양이 1 g, 2.5 g, 5 g, 10 g, 20 g일 때 30 mM 염화철 개질 활성탄의 경우 30.39%, 67.07%, 91.68%, 97.18%, 99.58%의 질산성 질소의 제거율을 보였다. 초기 질산 용액의 pH가 증가할수록 질산성 질소의 제거율은 감소하는 것으로 나타났으므로 시료의 pH 조절이 필요한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구는 향후 오염물질을 제거하기 위한 활성탄의 개질에 관한 연구의 기초로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

In this study, the removal rate of nitrate nitrogen, which is the main contaminant of groundwater, was observed in various parameters using iron chloride(III)- modified activated carbon. The adsorption characteristics were investigated by Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The contamination of nitrate nitrogen in some groundwaters is very serious due to livestock waste and nitrogen-based synthetic fertilizer. When underground water contaminated with nitrate is ingested, it is reduced to nitrite in the body. It lowers the ability of oxygen to transport and produces N-nitroso compounds, which are carcinogenic agents.
Therefore, it is strictly regulated to below 10 mg/L in domestic water quality standards. The removal rates of nitrate nitrogen were determined by varying the concentration of iron chloride, the amount of iron chloride - modified activated carbon, and the pH of the initial nitric acid solution, which may affect the adsorption reaction of iron chloride - modified activated carbon and nitrate nitrogen. When nitrate nitrogen was removed using iron chloride-modified activated carbon, equilibrium was reached after about 2 hours. The removal rate of nitrate nitrogen using activated carbon modified with 50 mM iron chloride solution was increased about 2.73 times compared with control activated carbon. In the case of 30 mM iron chloride - modified activated carbon, when the amount of iron chloride - modified activated carbon was 1 g, 2.5 g, 5 g, 10 g, 20 g, the removal rate of nitrate nitrogen was 30.39%, 67.07%, 91.68%, 97.18% and 99.58%. As the pH of the initial nitric acid solution increased, the removal rate of nitrate nitrogen decreased, suggesting that pH adjustment of the sample was necessary. This study is expected to providea basis for the study on the modification of activated carbon to remove contaminants in the future.

참고자료

· 없음