Ca-Al LDH 합성방법이 전자폐수 내 황산이온 제거에 미치는 영향 평가 = The Evaluation of Synthesis Method Effect of Ca-Al LDH to Remove Sulfate Ion in Electronic Wastewater

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this research, the experiments were conducted to identify the effect of LDH synthesis condition and pretreatment to sulfate ion adsorption capacity. In the result of research, Ca:Al molar ratio, 2:1 was the most sulfate ion adsorption capacity among the Ca:Al molar ratio (1:1, 1.5:1, 2;1, 4:1). In the experiment using synthesized LDH utilized M2+ and M3+, The synthesized LDH utilized calcium ion as M2+ and Aluminum ion as M3+ was the best adsorbent for sulfate ion compared to magnesium ion as M2+ and Ferric ion as M3+. The result of calcination process effect to sulfate ion adsorption capacity was pronounced that calcination process affect the sulfate ion adsorption capacity and sulfate ion adsorption capacity was raised up to 1.2 times contray to raw CaAl LDH. Also, In the effect of calcination temperature to sulfate ion adsorption capacity, carcination temperature 450oC and 600oC were superior to carcination temperature 300oC. To evaluate the adsorption characteristics, adsorption isotherm and adsorption kinetics were processed. according to the study, Langmuir isotherm adsorption model (correlation coefficient, 0.950) was more suitable than Freundlich isotherm adsorption model. (correlation coefficient, 0.731) In the adsorption kinetics, pseudo 2nd order reaction (correlation coefficient 0.998) was more suited to sulfate ion adsorption than pseudo 1st order reaction.
(correlation coefficient 0.539). Meanwhile, value of RL and 1/n from Langmuir and Freundlich isotherm adsorption model were calculated between 0 to 1. from the calculation, calcined CaAl LDH was profit to sulfate ion adsorption.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 전자폐수에 포함되어 있는 황산이온에 대하여 CaAl LDH 합성조건 및 전처리가 황산이온 흡착용량 미치는영향에 대하여 평가를 진행하였다. 연구결과 Ca:Al molar ratio 1: 1, 1.5: 1, 2: 1, 4: 1 중 2: 1에서 가장 높은 흡착용량을 나타내었으며, M2+와 M3+ 종류에 따른 황산이온 흡착용량 평가 결과 M2+로 Ca이온, M3+로 Al을 활용하여 합성한 LDH에서 가장높은 황산이온 흡착용량을 나타내었다. 탄화과정이 황산이온 흡착용량에 미치는 영향에 대하여 평가한 실험 진행 결과 탄화과정을 진행한 calcined CaAl LDH에서 탄화과정을 진행하지 않은 raw CaAl LDH보다 높은 황산이온 흡착용량을 나타내었다. 또한 탄화온도가 황산이온에 대한 흡착용량에 미치는 영향에 대해 확인하기 위하여 진행한 실험에서는 탄화온도 450oC 와 탄화온도 600oC에서 탄화온도 300oC도 보다 높은 황산이온 흡착용량을 나타내었다. 황산이온의 calcined CaAl LDH로의흡착특성을 평가하기 위해 진행한 등온흡착실험 결과 Langmuir adsorption model에서 상관계수 0.950으로 Freundlich adsorption model 상관계수 0.731보다 높은 상관성을 지니는 것으로 나타났으며, 동역학적 모델 적용 결과 유사 2차 반응 모델에서 상관계수 0.998로 유사 1차 반응 모델 상관계수 0.539보다 높은 상관성을 나타내는 것으로 확인되었다. 한편 Langmuir model과 Freundlich model을 통해 산정된 RL과 1/n은 0과 1 사이로 산정되었으며, 이를 통해 calcined CaAl은 황산이온에 대한 흡착제로 적합한 것으로 판단된다.

참고문헌 (Reference)

1 김광덕, "층상이중수산화물의 이온교환에 의한 염소이온 제거 특성" 경북대학교 2015

2 최영무, "층상이중 수산화물을 이용한 5가 비소 흡착 특성" 대한토목학회 29 (29): 91-96, 2009

3 정용준, "층상 이중수산물을 이용한 인 흡착" 대한상하수도학회 19 (19): 404-410, 2005

4 박현수, "초미분말 석회석 현탁액을 이용한 전자산업 폐수 불소이온 제거연구" 한국공업화학회 29 (29): 258-263, 2018

5 한인섭, "입상활성탄에 의한 오트크레졸의흡착과 비생물학적 변형" 9 (9): 87-94, 2004

6 김범준, "용존오존부상공법을 이용한 전자폐수 처리" 한국수처리학회 27 (27): 51-61, 2019

7 이승엽, "수용액내에서 Mg/Al-NO3 및 Ca/Al-NO3 층상이중수산화물(LDHs)의 염소이온 고정화 특성에 관한 실험적 연구" 한국건축시공학회 16 (16): 219-227, 2016

8 환경부, "산업폐수의 발생과 처리 속표지" 1-608, 2020

9 이수정, "반도체불산폐수의 처리 및 공정 내 재이용가능성 연구" 서울시립대학교 2019

10 Bah areh Sadeghalvad, "Sorption, mechanism, and behavior of sulfate on various adsorbents: A critical review" 263 : 2021

11 Mo hammed Sadeq Salman, "Removal of Sulfate from waste water by Activated carbon" 5 (5): 72-76, 2009

12 Do ngjuan Kang, "Performance and mechanism of Mg/Fe layered double hydroxides for fluoride and arsenate removal from aqueous solution" 228 : 731-740, 2013

13 Lin chi, "Layered double hydroxides precursor as chloride inhibitor: Synthesis, Characterization, Assessment of Chloride Adsorption Performance" 11 : 2537-, 2018

14 Hongmei He, "High adsorption selectivity of ZnAl layered double hydroxides and the calcined materials toward phosphate" 343 : 225-231, 2010

15 Liang Lv, "Factors influencing the removal of fluoride from aqueous solution by calcined Mg-Al-CO3 layered double hydroxides" B133 : 119-128, 2006

16 Remesh Chitrakar, "Calcined Mg-Al layered double hydroxides for uptake of trace levels of bromate from aqueous solution" 50 : 9280-9285, 2011

17 김광덕, "Ca-Al-NO3 또는 Mg-Al-NO3 계열 층상이중수산화물을 이용한 염소이온 제거" 한국수처리학회 25 (25): 105-114, 2017

18 Sidra Iftekhar, "Application of Zinc-Aluminum layered double hydroxides for adsorptive removal of phosphate and sulfate; Equilibrium, kinetic and thermodynamic" 209 : 470-479, 2018