영동과 안동 일라이트의 광물학적 특성 및 중금속 제거 효율 연구 = Mineralogical Characteristics and Heavy Metal Removal Efficiency of Yeongdong and Andong Illite

국문 초록 (Abstract)

일라이트(Illite)는 Ralph E. Grim에 의해 미국 일리노이주(State of Illinois)의 이름에서 유래되었으며, 운모류 점토광물로 퇴적암, 그 중에서도 특히 셰일에서 흔히 산출되는 층상규산염광물이다. 일라이트의 화학 조성은 K0.8-0.9(Al, Fe, Mg)2(Si, Al)4O10(OH)2로 이루어져 있으며 산출지에 따라 화학조성이 다르게 나타날 수 있다. 일라이트는 형태에 따라 의약품, 건축마감재, 화분재, 필터재료 등으로 많은 활용이 되고 있으며, 관련 연구로는 주로 흡착을 이용한 연구들로 방사성 세슘 흡착 특성연구, 중금속 흡착 효과 연구 등이 있다. 본 연구에서는 영동 일라이트와 안동일라이트의 광물학적 규명을 밝히고 일라이트의 흡착능을 이용한 제조비드의 중금속 제거 효율을 평가하였다. 일라이트는 Quartz, Albite, Illite로 구성되어 있으며, 안동 일라이트에는 Hematite와 Calcite가 포함되어있었다. 일라이트의 소성 전 후 성분변화는 없었으며, Illite의 피크값이 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 각 일라이트의 pH 상승능력은 소성 전일 경우, AD-02>Kaolinite>YD-02 순으로 높게 나타났으며, 소성 후 경우, AD-02>Kaolinite=YD-02 순으로 pH 상승이 높게 나타났다.
비드의 경우 종류별시 YD-02-Bead, AD-02-Bead 비슷한 상승능력을 가지고 있다. 각 일라이트의 함량별에 따른 pH 상승능력은 YD-02-Bead 경우, Illite의 함량이 많은 순으로 pH 상승이 높게 나타났으며, AD-02Bead는 Illite와 Calcite의 함량이 많을수록 pH 상승이 좋게 나타났다. 각 일라이트의 중금속 제거 효율에서 YD-02-Bead는 전체적으로 4hr에 중금속 농도가 크게 감소하였으며, Cr 항목은 모든 비드에서 크게 감소하지 않는 것으로 나타났다. YD-02 함량에 따라 제조한 비드에서는 제조 비드내 일라이트의 함량이 많은 YD-02-Bead20>YD-02-Bead35>YD-02-Bead30 순으로 제거 효율이 좋게 나타났다. AD-02-Bead에서 또한 비드에 Illite와 Calcite의 함량이 많은 AD-02-Bead 35>AD-02-Bead30>AD-02-Bead20 순으로 제거 효율이 높게 나타났으며, 시간에 차이는 있으나 특정 중금속 항목인 Cr, Cu, Fe, Pb 항목에서는 최종적으로 0 ppm에 수렴하는 제거 효율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 본 연구에서는 Illite의 함량이 많을수록 중금속 제거 효율이 높게 나타나는 것과 영동 일라이트 보다 Calcite 성분이 있는 안동 일라이트가 제거 효율이 높게 나타나는 것을 알 수있었다. 이에 Mg(OH)2만 함유한 비드보다 Illite가 포함된 비드의 pH 상승 지속성이 높아 중금속 제거 효율이 더 높을 것으로 생각되며, 각 일라이트의 중금속 제거 특성에 따라 중금속 제거에 다양하게 활용될 것으로 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 ································································· 1
• 2. 연구지역 ···························································· 3
• 2.1 영동군····························································· 3
• 2.2 안동시····························································· 3
• 3. 연구방법 ···························································· 5
• 3.1 기초실험 ························································· 5
• 3.2 시료선정 ························································· 10
• 3.3 실험방법 ························································· 11
• 3.3.1 중금속 제거 연구·············································· 12
• 3.3.2 비드제조······················································ 13
• 4. 연구결과···························································· 15
• 4.1 매질 X-선 회절분석············································· 15
• 4.1.1 원 분말 시료 X-선 회절 분석 ······························ 15
• 4.1.2 소성 분말 시료 X-선 회절 분석 ···························· 18
• 4.1.3. 제조 비드의 X-선 회절 분석 ······························· 21
• 4.2 제조 비드 물리적 특성 평가····································· 29
• 4.3 매질에 따른 중금속 제거 pH 변화 ····························· 31
• 4.3.1 분말 원시료의 pH 변화 ····································· 31
• 4.3.2 분말 소성시료의 pH 변화 ··································· 31
• 4.3.3 제조 비드에 따른 pH 변화 ·································· 34- II -
• 4.4 제조비드의 중금속 제거 효율 평가 ································· 39
• 4.4.1 종류에 따른 중금속 제거 효율 평가 ························ 39
• 4.4.2 영동일라이트 함량에 따른 중금속 제거 효율 평가 ········· 44
• 4.4.3 안동일라이트 함량에 따른 중금속 제거 효율 평가 ········· 49
• 5. 결론································································ 54
• 참고문헌······························································· 56