지구화학│기타
2010 추계지질과학연합학술발표회 초록집 251
적철석 (Hematite)에 대한 비소의 흡착반응특성 연구
정주형․이우춘․김순오
*경상대학교 지구환경과학과 & 기초과학연구소, [email protected]
비소는 강한 독성을 가진 원소로서, 전 세계적으로 자연적 ․ 인위적으로 인해 비소오염이 초 래되어 환경적 오염피해가 늘어나고 있다. 비소는 자연환경에서 주로 3가 비소(arsenite)와 5 가 비소(arsenate)로 존재하며, 수용상에서는 산화음이온 형태를 띤다. 비소의 거동과 고정에 있어 다양한 메커니즘에 의해 영가철 및 철(산)수산화물이 가장 큰 영향을 미치는 것으로 연구 된 바 있다. 따라서 본 연구는 결정도와 산화도가 높은 철(산)수산화물 중 하나인 적철석 (Hematite(α-Fe
2O
3)의 물리화학적 특성을 분석하여 비소와의 흡착반응특성을 연구하고자 한 다. 합성된 적철석의 광물학적 ․ 물리화학적 특성을 파악하기 위하여 XRD 분석, SEM/EDS 분 석, 비표면적 측정, 영전하점 측정 등을 수행하였고, 비소화학종에 따른 적철석 표면의 흡착 특 성을 규명하기 위해 Equilibrium, pH-edge 그리고 Kinetic 실험을 실시하였다. 또한 Equilibrium 실험 결과를 바탕으로 흡착등온식을 이용하여 회귀분석을 수행하였다. 광물학적 ․ 물리화학적 연구결과, 적철석의 비표면적은 31.8 g/m
2, 영전하점은 pH 8.5 로 측정되었다. Equilibrium 실 험 결과, 3가 비소는 pH 9에서 0.345 mmol/g, 5가 비소는 pH 2에서 0.296 mmol/g으로 최대 흡착되었고, 같은 pH 조건에서는 5가 비소의 흡착량이 3가 비소에 비해 변화의 폭이 큰 것을 확인하였다. pH-edge 실험결과 3가 비소는 pH 8에서, 5가비소는 pH 2에서 최대 흡착되었다.
3가 비소는 pH 증가함에 따라 흡착량도 점차적으로 증가하여 pH 8 에서 가장 큰 흡착량을 보 였으며, 그 이후부터의 흡착량은 pH 가 증가할수록 감소하는 것으로 나타났다. 반면, 5가 비소 는 초기 pH 2에서 가장 높은 흡착량을 보였고, pH 가 증가할수록 흡착량이 감소하는 것으로 나타났다. 흡착등온식으로 회귀분석한 결과 Langmuir, Freundlich, BET, Temkin 흡착등온식 중 Langmuir 흡착등온식이 모든 pH에서 R
2= 0.998로 나타나 가장 적합하였으며, 이러한 결 과를 통해서 적철석과 비소와의 흡착이 균질한 표면에 단층으로 흡착된 것을 알 수 있었다.
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