한국지하수토양환경학회 추계학술발표회 및 통합 10주년 기념 국제심포지엄 2010년 10월 14-15일 한양대학교
Bacillus sp. 사균과 polysulfone을 이용한 고정화담체의 중금속 제거 연구
Study of the heavy metal removal of immobilized carrier beads
using Bacillus sp. and polysulfone
박상희․이지영․이민희* 부경대학교 지구환경과학과
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요 약 문
중금속으로 오염된 지하수를 복원하기 위하여 미생물 사균(dead biomass)과 유기중합체인 polysulfone으로 이루어진 고정화담체를 흡착제로 사용하여 중금속 농도의 변화에 따른 수용액 내 중금 속의 흡착 효율을 규명하기 위한 실내 실험을 실시하였다. 고정화담체를 이용하여 중금속으로 오염된 지하수를 정화하는 것은 생균(live microorganism)을 이용하는 방법보다 현장 제어가 용이하고 환경 변 화에 덜 민감한 것으로 알려져 있다.
실험에 사용된 고정화담체는 유기중합체 중 비교적 저렴하고 제조 과정이 간단한 polysulfone과 중금속으로 오염된 부지에서 동정/분리한 토착미생물들 중 제거 효율이 높은 Bacillus sp.를 멸균한 후 혼합하여 고정화담체를 제조하였다. 각각의 중금속(Pb, Cu, Cd, Cr)의 초기 농도를 표준용액을 이용하여 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100 ㎎/L로 제조한 인공 오염수 50 ㎖에 상온에서 48시간동안 건조한 미생물의 농도가 5 %인 고정화담체 2 g을 주입하고 15 ℃에서 120 rpm으로 24시간동안 항온진탕기를 이용하여 교반시켰다. 반응 용액을 여과지(Whatman NO.40)로 여과 시킨 다음 여과액의 중금속 농도를 ICP-OES(Perkinelmer, Optima 7000DV)로 분석하여 실험 전 농도와 비교함으로써 제거 효율을 계산하 였다.
실험 결과, Pb의 경우는 0.5～10 ㎎/L 범위에서 82 % 이상의 높은 제거 효율을 보여주는 반면, 10 ㎎/L을 초과하면 제거율이 차츰 감소하여 100 ㎎/L 용액에서는 6 %까지 감소하였다. Cu는 2～10 ㎎ /L 범위에서 80 % 이상의 제거 효율이 나타났지만 20 ㎎/L 이상의 농도에서는 제거 효율이 점점 감소 하며 100 ㎎/L 용액에서는 11 %까지 낮아졌다. Cd은 0.1～2 ㎎/L에서 86 % 이상의 높은 흡착율을 보였 지만 2 ㎎/L을 초과하면서 제거율은 급격히 떨어져 5 % 미만으로 나타났다. Cr의 경우는 2 ㎎/L에서 최대 14 %의 제거 효율을 나타내어 Bacillus sp. 사균과 polysulfone을 이용한 고정화담체에 의한 Cr의 제거는 매우 낮게 나타났다. Cr을 제외한 중금속들의 경우, 10 ㎎/L 이하의 농도에서 80 % 이상의 높은 제거 효율을 나타내었으며, 이는 대부분의 국내 오염 지하수의 중금속 농도가 10 ㎎/L 이하인 것을 감안하 면 본 실험에서 사용된 고정화담체는 중금속을 제거하는데 매우 효과적이었다.
Key words : 고정화담체, Bacillus sp., polysulfone, 중금속 흡착
