Biochar와 ZnCl2-activated Biochar의 질소 및 인 흡착능력 비교 = Comparison of Adsorption Capacities of Nitrogen and Phosphorus in Biochar and ZnCl2-activated Biochar

국문 초록 (Abstract)

최근 들어 biochar를 수처리로 활용하는 연구가 이루어지고 있지만 biochar 자체에서 질소와 인이가 용출되어 수처리제로 활용하는데 많은 제약이 따르고 있다. 이에 본 연구에서는 biochar의 NH4-N과 PO4-P의 용출특성을 파악하고, 활성화 되지 않은 biochar와 ZnCl2로 활성한 biochar를 이용하여 NH4-N 및 PO4-P의 흡착특성을 조사하였다. 실험에 사용한 biochar는 볏짚을 600℃ 4시간 열분해 하였으며 ZnCl2로 활성화 된 biochar를 이용하여 질소 및 인 흡착능력을 비교하였다. 질소와 인의 용출량은 시간에 따른 NH4-N 및 PO4-P의 용출농도로부터 산출하였으며, 질소 및 인의 흡착실험은 동일량의 biochar에 NH4-N 및 PO4-P 용액의 농도를 달리하여 단위 g당 흡착량을 조사하고, 그 결과를 Langmuir 및 Freundlich 등온흡착식에 적용하여 NH4-N 및 PO4-P의 흡착능력을 조사하였다. NH4-N은 대부분이 반응 1시간 이내에 용출되었으며, PO4-P도 NH4-N과 유사하게 반응 1 시간 이내에서 대부분이 용출되었다. 이상의 결과에서 biochar의 경우는 영양염류(특히 P)의 용출 활성화 과정 없이는 질소와 인의 흡착제로 활용이 힘들 것으로 판단되었다. Biochar의 활성화 유무에 따른 NH4-N 및 PO4-P의 흡착결과를 Freundlich 및 Langmuir 등온흡착식에 적용한 결과 NH4-N의 경우 biochar에서는 적은량(26.5 mg/g)의 NH4-N가 흡착되었으나, ZnCl2-activated biochar에서는 NH4-N이 거의 흡착되지 않았다. 반면에 PO4-P는 활성화 되지 않은 biochar에서는 흡착보다 용출이 많았으나, ZnCl2-activated biochar에서는 최대흡착능이 12.7 mg/g 정도로 매우 높은 흡착능력을 보였다.