PUKYONG

부유성 흡착제인 발포질석의 표면개질을 통한 인공폐수의 인 제거 연구

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Abstract
This study evaluated whether phosphorus in an aqueous solution can be effectively adsorbed and removed by sulfate-modified vermiculite (SV), which was manufactured heating a mixture of expanded vermiculite (EV) and surfuric acid at 300℃. Phosphorus was removed from the aqueous solution and removal characteristics were evaluated batch kinetic batch sorption, and column tests. The phosphate removal rates (Kobs, h-1) of batch kinetic tests for 1, 2.5, 5, 7.5, 12.5 and 25 g/L of SV were 0.00015 0.0011 0.0044 0.0087, 0.0648 and 0.5002, respectively. The phosphate removal rates (Kobs, h-1) of batch kinetic tests for 10, 20, 30, 40 and 50 mg/L of SV were 0.549 0.377, 0.208 0.065 and 0.032, respectively. The Qmax of the Langmuir model and the partition coefficients of the linear and Freundlich models were 8.921 mg/g, 0.6544 L/g, and 4.5974 L/g (1/n = 0.354), respectively. The equilibrium phosphate sorption capacity(qe) obtained from the column test at the flow rate of 5 mL/min were 7.47, 14.69 and 19.53 mg/g at the initial concentrations of 10, 25 and 50 mg/L, respectively. And, the equilibrium phosphate sorption capacity(qe) obtained from the column test at the initial concentration of 25 mg/L were 16.63, 14.69 and 13.14 mg/g at the flow rates of 3, 5 and 7 mL/min, respectively. These results show that SV can efficiently adsorb phosphate in an aqueous solution.
Author(s)
이상민
Issued Date
2016
Awarded Date
2016. 2
Type
Dissertation
Publisher
부경대학교 대학원
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/13014
http://pknu.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000002227582
Affiliation
부경대학교 대학원
Department
대학원 지구환경시스템과학부환경공학전공
Advisor
이태윤
Table Of Contents
목 차

Ⅰ. 서 론 1
1.1 연구 배경 및 목적 1

Ⅱ. 문 헌 연 구 4
2.1 인 (Phosphorus) 4
2.1.1 인의 특징 및 형태 4
2.1.2 인산염의 반응 기작 9
2.1.3 인 제거의 필요성 11
2.1.4 인 제거 방법 13
2.1.4.1 물리·화학적 인 제거 13
2.1.4.2 생물학적 인 제거 18
2.2 흡착(Adsorption) 23
2.2.1 흡착의 역사 23
2.2.2 흡착의 원리 24
2.2.3 흡착등온선의 형태 30
2.2.4 흡착등온식 32
2.3 흡착 속도 반응식 36
2.4 First-order decay model 38
2.5 흡착제 (Adsorbent) 39
2.5.1 흡착제의 종류 39
2.5.2 흡착제의 표면개질 (Surface-modified adsorbent) 43

Ⅲ. 연 구 방 법 48
3.1 실험 재료 48
3.1.1 발포 질석 (Exfoliated Vermiculite) 48
3.1.2 시약 49
3.2 실험 방법 49
3.2.1 황산염 표면개질 질석(Sulfate-modified Vermiculite) 제조 49
3.2.2 Batch kinetic tests 50
3.2.3 Batch sorption tests 52
3.2.4 Column tests 52
3.3 분석 방법 55
3.3.1 건조 밀도 55
3.3.2 원소 분석 55
3.3.3 XRF & XRD 분석 55
3.3.4 SEM-EDS 분석 56
3.3.5 FTIR 분석 56
3.3.6 인 농도 측정 56
3.3.7 황산염 농도 측정 57

Ⅳ. 결과 및 고찰 58
4.1 발포질석(EV)과 황산염 표면개질 질석(SV)의 특성 분석 결과 58
4.1.1 건조 밀도 분석 58
4.1.2 원소 분석 58
4.1.3 XRF & XRD 분석 59
4.1.4 SEM-EDS 분석 62
4.1.5 FTIR 분석 66
4.2 발포질석(EV)과 황산염 표면개질 질석(SV)의 인 제거 실험 결과 68
4.2.1 Batch kinetic tests 비교 68
4.2.2 First-order decay model 적용 70
4.3 황산염 표면개질 질석(SV)의 인 제거 실험 결과 71
4.3.1 SV의 주입량에 따른 batch kinetic tests 비교 71
4.3.2 SV의 초기 인 농도에 따른 batch kinetic tests 비교 75
4.3.3 흡착 속도 반응식에 적용 79
4.3.4 인 용액 중 황산염(SO42-)의 농도 변화 83
4.4 Batch sorption test 결과 87
4.5 Column tests 결과 91

Ⅴ. 결 론 95

참 고 문 헌 99
Degree
Master
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대학원 > 지구환경시스템과학부-환경공학전공
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