Cu-Zn 금속합금의 산화 환원반응과 Al-Silicate의 흡착반응을 이용한 폐수 중 중금속처리에 관한 연구

A Study on the Treatment of Heavy Metal in Wastewater by Redox Reaction of Cu-Zn Metal Alloy and Adsorption reaction of Al-Silicate

본 연구는 구리 아연 금속합금의 산화 환원 반응과 합성 알루미늄 실리케이트의 흡착 반응을 이용한 폐수 중 중금속 처리에 관한 연구이다. 극세사 형태로 제조된 구리 아연 금속합금이 수용액 중에서 산화 환원반응에 의해 아연보다 이온화 경향이 작은 중금속은 환원 처리되고, 이온화 된 아연 및 미반응 중금속은 흡착 처리하여 제거하는 연구이다. 극세사 형태로 제조된 금속합금 물질은 표면적이 커서1회 처리만으로도 반응 평형에 도달하게 하여 효율이 높은 것으로 나타났다. 크롬(Cr+3)은 redox 반응 1회 처리만으로도 100.0 % 제거 되었으며, 수은은 98.0 %, 주석 92.0 %, 구리는 91.4 % 정도 제거되었다. 카드뮴, 니켈, 납도 각각 40.0 %, 50.0 %, 58.0 %가 제거 되었다. 크롬(Cr+3)은 아연과 이온화 경향차이가 거의 없지만 제거 효율이 높은 것으로 나타났는데 이는 3가 크롬은 이온 상태로 존재하면 redox반응에서 발생한 OH- 이온과 결합하여 수산화물 침전을 형성하는 것으로 판단된다. Redox 반응 후 증가한 아연 및 미반응 중금속 농도를 알루미늄실리케이트를 1회 통과하여 거의 100.0 % 제거할 수 있었다. 이는 합성 알루미늄 실리케이트의 비표면적이 크고 금속 이온의 흡착능력이 우수한 것으로 나타났으 며, 반응 후 알루미늄 이온은 증가하지 않는 것으로 보아 이온 교환이 아닌 흡착으로 아연 및 중금속 이온들을 제거할 수 있는 것으로 나타났다.

Heavy metal removal study is conducted from synthetic waste water by reduction and oxidation(redox) reaction of Cu-Zn metal alloy and adsorption reaction of aluminium silicate. Heavy metal whose ionization tendency is smaller than zinc are reducted in an aqueous solution, and the concentration of ionized zinc is reduced by adsorption reaction. The average diameter of metal alloy micro fiber is about 200 ㎛, and the surface area is wide enough to get equilibrium in a single cycle treatment. A single cycle treatment of redox reaction of Cu-Zn metal alloy, could remove 100.0 % of Cr(Ⅲ), 98.0 % of Hg, 92.0 % of Sn and 91.4 % of Cu respectively. An ionization tendency of chromium is very close to zinc, but removal efficiency of chromium by redox reaction is significant. This result shows that trivalent chromium ion is expected to generate hydroxide precipitation with OH- ion generated by redox reaction. Zinc ion generated by redox reaction is readily removed by adsorption reaction of aluminium silicate in a single cycle treatment. Other heavy metal components which are not perfectly removed by redox reaction also showed very high removal efficiency of 98.0 % or more by adsorption reaction. Aluminium ion is not increased by adsorption reaction of aluminium silicate. That means heavy metal ion removal mechanism by adsorption reaction is turned out to be not an ion exchange reaction, but an adsorption reaction.