| 연구개발개요 |
비소를 비롯한 다양한 중금속이 용존된 상태로 함유한 토양의 경제적 처리와 그 효율을 높이기 위해서 카드뮴, 구리, 납, 아연과 같은 양이온 중금속의 처리에 높은 효율을 나타내는 제올라이트를 지지체로 사용하고, 이 지지체에 적정량의 철 화합물을 첨가하여 가열 및 건조 공정을 통해 산화철을 부분 코팅한 여재를 이용하여 토양내에 용존 되어 있는 비소 이온은 리간드 교환 (Ligand Exchange) 반응에 의해서, 카드뮴, 구리, 납, 아연과 같은 중금속은 양이온 교환 (Cation Exchange) 반응을 통해 동시에 흡착제거하는 처리 기술.
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| 연구내용 및 범위 |
① 용존 비소 처리기작비소는 무기비소와 유기비소로 나뉘며, 존재하는 자연환경의 조건에 따라서 4가지 산화상태를 나타낼 수 있지만, 이들 중 주종을 이루는 무기비소 화학종은 비산(III)과 아비산(V)이다(Cullen and Reimer 1989). 토양표면에 대한 비소의 흡착 반응에 영향을 미치는 요인은 다양한데, 광물의 종류, 결정화 정도, 토양 교질의 화학적 조성, 매질의 pH, 교질의 순도 등 이다.지금까지 Fe/Mn/Al-(hydro)oxides들과 같은 순수 미네랄 및 토양을 이용한 중금속에 대한 흡착연구가 많이 진행되어 왔다. 이러한 중금속의 흡착연구를 통해 다양한 용존 비소 흡착 메카니즘이 제시되고 있다. ② 용존 양이온 중금속(구리, 납, 아연, 카드뮴, 등) 처리기작천연에서 산출되는 제올라이트는 18세기부터 알려져 왔다. 1756년 Baron Von Cronsted는 어떤 광물을 가열하였더니 동시에 녹고 끓는 것을 관찰하였다. 이 현상을 보고 그는 희랍어의 “Zeo(끓는다)”와 “Litos(돌)”를 합성해 Zeolite라는 말을 처음으로 사용하였다. 제올라이트는 다공성과 고도의 수화력을 가지고 있어 실험실이나 공장에서 기체 또는 액체의 건조제로 사용되기도 하고, 특정 분자에 대한 선택적 흡착으로 인해 분자체(Molecular sieve)로 사용되어 기체분리 조작에 이용되기도 한다. 하지만 제올라이트는 무엇보다 다른 천연시료에 비해 높은 양이온치환능력를 가지고 있어 이온교환반응을 이용해 중금속이나 암모니아로 오염된 물을 정화하는데 그 적용성이 검토되어 왔다. 제올라이트는 광물질 중에서 가장 뛰어난 양이온 교환능력을 갖는 것 이외에 양이온들을 선택적으로 교환하고 또한 광종에 따라 그 선호도가 각기 다른 선택적 교환특성을 나타낸다. 제올라이트의 이온 교환 특성을 응용한 것 중에서, 현재 국내외에서 실용화 되고 있는 주요응용분야로는 토질 및 수질 개량제로의 이용, 각종 산업 및 도시폐수의 처리, 방사성 폐기물 처리, 합성 세제의 세척보조제로의 이용 등을 들 수 있다.③ 용존 비소 및 양이온 중금속 동시 처리기작본 기술은 산화철의 용존 비소 흡착 기작을 이용하기위해 철 산화물을 비표면적이 큰 제올라이트의 표면 일부에 코팅시켰고, 산화철로 코팅되지 않은 제올라이트 표면의 양이온 교환능을 활용하여 양이온성 중금속을 동시에 처리할 수 있는 여재를 개발하였다. 또한 본 기술을 통해 기존의 철산화물을 이용한 수중의 중금속을 처리하는데 있어서는 철산화물이 가지고 있는 산화환원능의 한계로 인한 대상 폐수의 pH에 의존하여 처리 대상오염물질이 양이온 중금속 또는 음이온 중금속에 한정되고, 양이온과 음이온의 중금속 및 영양영류가 동시에 존재하는 환경에 대해서는 적용할 수 없었다는 문제점을 극복할 수 있었다.
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