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소나무 수피의 화학적 처리에 의한 Cu(II) 흡착 효과
Efficacy of Cu(II) Adsorption by Chemical Modification of Pine Bark

박세근   (강원대학교 공과대학 환경공학과UU0000037  ); 김하나   (강원대학교 공과대학 환경공학과UU0000037  ); 김영관   (강원대학교 공과대학 환경공학과UU0000037  );
  • 초록

    본 연구에서는 소나무 종류인 Pinus densiflora로부터 채취한 수피를 이용하여 수용액으로부터 구리 제거를 위한 회분식 흡착 실험을 수행하였다. 구리 흡착에 수피의 화학적 처리가 미치는 효과를 알아보기 위해 1 N 수산화나트륨(NaOH)과 1 N 염산(HCl)을 이용하여 전처리하였다. 구리 농도가 100 mg/L이고 pH가 $3\sim6$ 인 수용액에서 수산화나트륨(NaOH)을 이용한 수피의 화학적 전처리는 구리의 흡착량을 $139\sim184%$ 정도 증가시키는 효과를 나타냈으나, 염산(HCl)을 이용한 수피의 전처리는 구리의 흡착량을 $37\sim42%$ 정도 감소시키는 효과를 나타냈다. 대체적으로 수피에 의한 구리 흡착은 pH $5\sim6$ 에서 최대 흡착량을 나타내기는 하였으나, 주어진 pH 범위내에서 수용액의 pH가 구리 흡착에 미치는 효과는 크지 않았다. 수피의 구리 흡착은 유사 2차 동역학 모델로 설명이 가능하였으며, 수산화나트륨(NaOH)으로 전처리한 수피의 경우 초기 농도가 100 mg/L에서 2배로 증가함에 따라 유사 2차 동역학 모델식으로부터 계산된 흡착량 $(q_e)$ 은 6.58 mg/g에서 12.77 mg/g로 증가한 반면에 속도 상수 $(k_2)$ 는 0.284 g/mg/min에서 0.014 g/mg/min으로 감소하였다. 수피의 구리 흡착특성은 Langmuir와 Freundlich 등온식에 의해 모두 잘 표현되는 것으로 나타났다. 수피에 존재하는 카르복실산(carboxylic acid, RCOOH)이 구리 이온의 흡착에 관여하는 것이 확인되었으며, 특히 수산화나트륨을 이용하여 전처리한 수피에서 나타나는 구리의 높은 흡착효율은 수피에 존재한 에스테르(ester) 화합물과 카르복실산(carboxylic acid) 화합물이 가수분해되어 생성된 카르복실산 염(sodium carboxylate) 때문인 것으로 판단되었다.


    Korean pine(Pinus densiflora) bark was evaluated for its adsorption capacity of Cu(II) ions from aqueous solution by running a series of batch experiments. Prior to the tests, the milled barks were treated with 1 N NaOH or 1 N HCl to examine the effect of surface modification. For comparison, untreated bark was tested under same condition. Within the tested pH range between 3 and 6, NaOH treatment increased Cu(II) adsorption capacity by $139\sim184%$ , while HCl treatment decreased it by $37\sim42%$ . Maximum copper ion uptake by bark was observed at pH $5\sim6$ , but pH of solution was not a potent influence. A pseudo second-order kinetic model fitted well for the sorption of copper ion onto bark. For NaOH-treated bark, the calculated sorption capacity $(q_e)$ increased from 6.58 to 12.77 mg/g, while the equilibrium rate constant $(k_2)$ decreased from 0.284 to 0.014 g/mg/min as initial Cu(II) concentration doubled from 100 mg/L. A batch isotherm test using NaOH-treated bark showed that equilibrium sorption data were represented by both the Langmuir model and the Freundlich model. It was confirmed that carboxylic acid of bark was involved in the Cu(II) adsorption. For NaOH-treated bark, in particular, carboxylate ion produced by hydrolysis or saponification appeared to be a major functional roup responsible for the enhanced Cu(II) sorption.


  • 주제어

    소나무 수피 .   흡착 .   구리 .   수산화나트륨(NaOH) .   카르복실산(carboxylic acid).  

  • 참고문헌 (18)

    1. Gloaguen, V. and Morvan, H., 'Removal of heavy metal ions from aqueous solution by modified barks,' J. Enviorn. Sci. Health, A32(4), 901-912(1997) 
    2. Gaballah, I. and Kilbertus, G., 'Recovery of heavy metal ions through decontamination of synthetic solution and industrial effluents using modified barks,' J. Geochem. Exper., 62, 241-286(1998) 
    3. Min, S. H., Han, J. S., Shin, E. W., and Park, J. K., 'Improvement of cadmium ion removal by base treatment of juniper bark,' Water Res., 38(5), 1289-1295(2004) 
    4. Morita, M., Higuchi, M., and Sakata, I., 'Binding of heavy metal ions by chemically modified woods,' J. Appl. Polym. Sci., 34(3), 1013-1023(1987) 
    5. 박세근, 김하나, 김영관, 'Pinus densiflora 목질을 이용한 수요액 중의 Cu(II) 흡착,' 상하수도학회지, 21(1), 27-36(2007)     
    6. 오미영, 김영관, '분말 소나무 수피를 이용한 수용액 중의 납 이온 흡착,' 상하수도학회지, 20(3), 389-395(2006) 
    7. Langmuir, I., 'The adsorption of gases on plane surfaces of glass, mica and platinum,' J. Am. Chem. Soc., 40, 1361-1403(1918) 
    8. Reddy, B. R., Mirghaffari, N., and Gaballah, I., 'Removal and recycling of copper from aqueous solutions using treated Indian barks,' Resour. Conserv. Recy., 21, 227-245(1997) 
    9. Kadirvelu, K. and Namasivayam, C., 'Agricultural byproducts as metal adsorbents: sorption of lead (II) from aqueous solutions onto coir-pith carbon,' Environ. Technol., 21(10), 1091-1097(2000) 
    10. Shin, E. W., Karthikeyan, K. G., and Tshabalala, M. A., ''Adsorption mechanism of cadmium on juniper bark and wood,' Bioresour. Technol., 98(3), 588-594(2007) 
    11. Gaballah, I., Goy, D, Allain, E., Kilbertus, G., and Thauront, J., 'Recovery of copper through decontamination of synthetic solutions using modified barks,' Metall. Mater. Trans. B, 28B(1), 13-23(1997) 
    12. Ho, Y. S. and McKay, G., 'The kinetics of sorption of divalent metal ions onto sphagnum moss peat,' Water Res., 34(3), 735-742(2000) 
    13. Al-Asheh, S. and Duvnjak, Z., 'Sorption of cadmium and other heavy metals by pine bark,' J. Hazard Mater., 56(1), 35-51(1997) 
    14. 양재규, 유목련, 이승목, '중금속 제거용 흡착제로서 철광사 적용,' 대한환경공학회지, 27(11), 1180-1185(2005)     
    15. Freundlich, H., 'Ueber die adsorption in loesungen,' Z. Phys. Chem., 57, 385-470(1907) 
    16. McKay, G., Blair, H. S., and Gardener, J. R., 'Adsorption of dyes on chitin. I. equilibrium studies,' J. Appl. Polym. Sci., 27(8), 3043-3057(1982) 
    17. Tiemann, K. J., Gardea-Torresdey, J. L., Gamez, G., Dokken, K., and Sias, S., 'Use of X-ray absorption spectroscopy and esterification to investigate Cr(III) and Ni(II) Ligands in alfalfa biomass,' Environ. Sci. Technol., 33(1), 150-154(1999) 
    18. Shin, E. W. and Rowell, R. M., 'Cadmium ion sorption onto lignocellulosic biosorbent modified by sulfonation: the origin of sorption capacity improvement,' Chemosphere, 60(8), 1054-1061(2005) 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (4)

    1. Kim, Min-Su ; Ham, Kwang-Joon ; Ok, Yong-Sik ; Gang, Seon-Hong 2010. "Adsorption Characteristics of Cadmium ions from Aqueous Solution using by-product of Brewing" 한국환경농학회지 = Korean journal of environmental agriculture, 29(2): 152~158     
    2. Kim, Hye-Won ; Bae, Sunyoung ; Lee, Jai-Young 2013. "A Study on the Removal of Heavy Metals in Soil by Sewage Sludge Biochar" 지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, 18(3): 58~64     
    3. Choi, Suk Soon 2014. "Biosorption of Copper Ions by Recycling of Castanea crenata" 공업화학 = Applied chemistry for engineering, 25(3): 307~311     
    4. Choi, Suk Soon ; Kim, Min-Ji ; Cha, Hyung Joon 2016. "Removal of Cadmium Ions Using Robina pseudoacacie Bark" 공업화학 = Applied chemistry for engineering, 27(3): 330~334     

 저자의 다른 논문

  • 박세근 (8)

    1. 2001 "수도관의 생물막 형성에 미치는 잔류염소와 파이프 재질의 영향" 産業技術硏究 : 江原大學校 産業技術硏究所 = Journal of industrial technology 21 (2): 11~20    
    2. 2005 "요인실험계획을 이용한 수도관 생물막 형성 영향 인자의 효과 분석" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 19 (2): 181~192    
    3. 2006 "모형 수도관에서 염소와 모노클로라민에 의한 생물막 제거 특성 비교" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 28 (1): 26~33    
    4. 2006 "수도관 재질에 따른 생물막 형성 미생물의 Community-Level Physiological Profile(CLPP) 특성" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 20 (3): 431~441    
    5. 2007 "Pinus densiflora 목질을 이용한 수용액 중의 Cu(II) 흡착" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 21 (1): 27~36    
    6. 2007 "소나무(Pinus densiflora) 목질을 이용한 수용액 중의 Cu(II) 흡착" 産業技術硏究 : 江原大學校 産業技術硏究所 = Journal of industrial technology 27 (1): 195~202    
    7. 2013 "상수관망에서 Chlorite-Monochloramine 소독제를 이용한 질산화 세균 및 종속영양세균의 제어" Korean journal of microbiology = 미생물학회지 49 (4): 321~327    
    8. 2013 "수돗물의 탄소와 인 농도에 따른 세균의 생장과 C/P 소모율" 上下水道學會誌 = Journal of Korean Society of Water and Wastewater 27 (6): 689~701    
  • 김하나 (6)

  • 김영관 (33)

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