KR100706764B1 - Remove column of heavy metal using a starfish treated by enzyme - Google Patents

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Abstract

본 발명은 중금속 이온을 흡착하기 위한 칼럼에 관한 것으로, 상세하게는 단백질 효소 분해에 의해 불가사리로부터 다공질의 탄산칼슘을 추출하고, 상기 탄산칼슘으로 충진시킨 것을 특징으로 하는 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼을 기술적 요지로 한다. 이에 따라 이에 따라 중금속의 정화에 뛰어나며, 해양 생태계와 하천 생태계의 정화와 보존에 도움이 될 뿐만 아니라, 양식 어민의 소득 증대에 기여할 수 있고, 중금속을 발생시키는 공장의 중금속 제거 시설과 유지비의 절감에 크게 도움이 되며, 또한 중금속이 흡착된 이후에 별도의 처리과정을 거쳐 흡착된 중금속만을 제거하고 재사용이 가능하여 비용이 절감되는 이점이 있다.The present invention relates to a column for adsorbing heavy metal ions, and more specifically, to extracting porous calcium carbonate from starfish by proteolytic digestion, and to filling with calcium carbonate, heavy metal using enzyme-treated starfish extract The column for adsorption shall be a technical subject matter. Accordingly, it is excellent for the purification of heavy metals, and helps to clean up and preserve marine and river ecosystems, and contributes to the increase of income of farmed fishers, and to reduce heavy metal removal facilities and maintenance costs of factories that produce heavy metals. It is greatly helpful, and also after the heavy metal is adsorbed through a separate process to remove only the heavy metal adsorbed, there is an advantage that the cost can be reduced.

효소 단백질 불가사리 추출 칼럼 중금속 Enzyme Protein Starfish Extract Column Heavy Metal

Description

효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼{remove column of heavy metal using a starfish treated by enzyme}Remove column of heavy metal using a starfish treated by enzyme}

도 1a - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 SEM 사진.Figure 1a-SEM image of calcium carbonate, a starfish extract according to the present invention.

도 1b - 종래의 열처리에 의한 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 SEM 사진.1b-SEM image of calcium carbonate, a starfish extract by conventional heat treatment.

도 2 - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 XRD 패턴.Figure 2-XRD pattern of calcium carbonate, a starfish extract according to the present invention.

도 3a - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 각 중금속에 대한 흡착 제거율을 나타낸 도.Figure 3a-Figure showing the adsorption removal rate for each heavy metal of calcium carbonate starfish extract according to the present invention.

도 3b - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 농도별 중금속의 흡착 제거율을 나타낸 도. Figure 3b-Figure showing the adsorption removal rate of heavy metals by concentration of calcium carbonate starfish extract according to the present invention.

도 4 - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘에 중금속 염 수용액의 pH에 대한 중금속 이온의 흡착 제거율을 나타낸 도.Figure 4 is a diagram showing the adsorption removal rate of heavy metal ions with respect to the pH of the aqueous solution of heavy metal salt in calcium carbonate, which is a starfish extract according to the present invention.

도 5 - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘이 충진된 칼럼에서 지속시간에 대한 중금속 이온의 흡착 제거율을 나타낸 도.Figure 5 is a diagram showing the adsorption removal rate of heavy metal ions with respect to the duration in the column packed with calcium carbonate starfish extract according to the present invention.

도 6 - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 온도에 대한 중금속 이온의 흡착 제거율을 나타낸 도.Figure 6 is a diagram showing the adsorption removal rate of heavy metal ions with respect to the temperature of calcium carbonate, which is a starfish extract according to the present invention.

도 7a - 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘의 NaOH의 농도에 따른 재처리 효율을 나타낸 도, 도 7b - HNO3의 농도에 따른 재처리 효율을 나타낸 도. Figure 7a-Figure showing the reprocessing efficiency according to the concentration of NaOH of calcium carbonate as a starfish extract according to the present invention, Figure 7b-Figure showing the reprocessing efficiency according to the concentration of HNO 3 .

본 발명은 중금속 이온을 흡착하기 위한 칼럼에 관한 것으로, 특히 단백질 분해 효소를 이용하여 불가사리로부터 추출한 탄산칼슘으로 충진시킨 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼에 관한 것이다.The present invention relates to a column for adsorption of heavy metal ions, and more particularly to a column for adsorption of heavy metals using an enzyme-treated starfish extract packed with calcium carbonate extracted from starfish using proteolytic enzymes.

21세기에 진입한 현재 인구증가, 도시화 현상, 산업화로 인한 오염물질이 증가하고 있다. 특히, 수질 오염이 증가하고 있는데 그 중 중금속의 오염이 가장 심각한 상태로 이에 따른 시급한 대책이 요구되고 있다. 이에 따라 보다 경제적이고, 효율적인 환경 보존과 오염방지 대책이 필요한 실정이며, 중금속의 인체 축적 및 생물 농축에 대한 피해 예방을 위하여 이미 많은 연구가 진행되고 있다.Entering the 21st century, pollutants due to population growth, urbanization and industrialization are increasing. In particular, water pollution is increasing, and heavy metal contamination is the most serious condition, and urgent measures are required. Accordingly, more economical and efficient environmental preservation and pollution prevention measures are needed, and many studies have already been conducted to prevent damage to human body accumulation and bioconcentration of heavy metals.

종래에는 기존의 중금속을 화학적 방법으로 제거하는 기술을 한 단계 높여 화산석, 비산재, 제올라이트, 점토, 황토, 패각류, 휴믹산, 미역폐기물 및 폐종이컵 등과 같은 폐자원이나 값싸고 쉽게 구할 수 있는 자연에 존재하는 재료를 이용하여 오염 정도를 파악하거나 제거를 위한 분야가 활성화되고 있다.Conventionally, the technology to remove the existing heavy metals by one step is enhanced to exist in waste resources such as volcanic stone, fly ash, zeolite, clay, loess, shellfish, humic acid, seaweed waste and waste paper cup or cheap and easily available nature. The use of materials to identify or eliminate contamination is being activated.

최근에는 경제적이며 자연을 이용한 것으로 불가사리를 이용하여 중금속을 제거시키는 기술이 대두되고 있다. 연근해 바다에서 살고 있는 불가사리는 해양생물의 생태계에 나쁜 영향을 주어 양식장의 수확량을 감소시키고 있으며, 어민들에 게 골칫거리에 불과하여 이들을 또 다른 자원으로 활용시키고자 방법을 강구하고 있다. 이러한 불가사리는 현재 그대로 말려서 농토에 뿌려 수확을 높이는데 일부 이용하거나 탄산칼슘 성분의 비료 제조에 쓰이며, 최근에는 화장품의 첨가물로 이용하고 있다.Recently, technology that removes heavy metals using starfish is economical and natural. Starfish that live in offshore waters are adversely affecting marine ecosystems, reducing farm yields, and are only a headache for fishermen and are looking for ways to use them as another resource. These starfish are currently dried and sprinkled on farmland to be used in part to increase the harvest or to be used in the manufacture of fertilizers of calcium carbonate.

그러나 불가사리의 구성 물질이 주로 단백질과 탄산칼슘이 많은데 비하여 이용 방법이 극히 일부분으로 저조한 실정이며, 이 와중에 불가사리를 이용한 중금속 제거 기술도 연구되고 있다.However, the composition of the starfish is mainly a large amount of protein and calcium carbonate, but the use method is very low, and the heavy metal removal technology using the starfish is being studied.

종래의 불가사리를 이용하여 중금속을 제거하기 위한 기술로서는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 특2003-0035367호 "불가사리를 이용한 중금속 제거제"가 알려져 있다. 이는 불가사리를 섭씨 60~120도로 맞춘 건조기에서 약 1~3시간 건조 처리한 후, 회화로에서 섭씨 400~700도에서 회화처리하여, 이를 분쇄하여 일정 크기로 형성시킨 것으로, 이는 열처리에 의해 불가사리의 유기성분을 제거하고 무기성분을 남긴 것인데, 중금속 흡착, 제거 성능이 그다지 높지 않은 문제점이 있다.As a technique for removing heavy metals using conventional starfish, Korean Patent Application Publication No. 2003-0035367 "Heavy Metal Removal Agent Using Starfish" is known. This is a starfish dried for about 1 to 3 hours in a dryer adjusted to 60 to 120 degrees Celsius, and then incinerated at 400 to 700 degrees Celsius, and then crushed to form a certain size, which is a heat treatment of the starfish The organic component is removed and the inorganic component is left. Heavy metal adsorption and removal performance is not so high.

본 발명은 상기 필요성에 의해 안출된 것으로서, 단백질 분해 효소에 의해 불가사리 내의 탄산칼슘 성분을 추출하여 중금속을 흡착시켜, 생태계를 보존하면서 중금속을 제거하는 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼의 제공을 그 목적을 한다.The present invention has been made by the above necessity, by extracting the calcium carbonate component in the starfish by proteolytic enzymes to adsorb heavy metals, to provide a heavy metal adsorption column using an enzyme-treated starfish extract to remove heavy metals while preserving the ecosystem For that purpose.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위해 본 발명은, 단백질 효소 분해에 의해 불가사리로부터 다공질의 탄산칼슘을 추출하고, 상기 탄산칼슘을 고정상으로 충진시킨 것을 특징으로 하는 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼을 기술적 요지로 한다.In order to achieve the above object, the present invention, by extracting the porous calcium carbonate from the starfish by proteolytic enzyme decomposition, the column for adsorption of heavy metals using the enzyme-treated starfish extract, characterized in that the calcium carbonate packed in a fixed phase To be a technical point.

또한, 상기 칼럼의 중금속 흡착 사용 후 HNO3 용액을 투입하여, 상기 칼럼에 충진된 탄산칼슘에서 흡착된 중금속만을 제거하고 상기 탄산칼슘은 재사용이 가능한 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.In addition, HNO 3 after heavy metal adsorption of the column The solution is preferably added to remove only the heavy metal adsorbed from the calcium carbonate packed in the column, and the calcium carbonate may be reused.

이에 따라 중금속의 정화에 뛰어나며, 해양 생태계와 하천 생태계의 정화와 보존에 도움이 될 뿐만 아니라, 양식 어민의 소득 증대에 기여할 수 있고, 중금속을 발생시키는 공장의 중금속 제거 시설과 유지비의 절감에 크게 도움이 되며, 또한 중금속이 흡착된 이후에 별도의 처리과정을 거쳐 흡착된 중금속만을 제거하고 재사용이 가능하여 비용이 절감되는 이점이 있다.As a result, it is excellent in the purification of heavy metals, not only helps to clean up and preserve marine and river ecosystems, but also contributes to the increase of income of farmed fishers, and greatly reduces the heavy metal removal facilities and maintenance costs of factories that generate heavy metals. Also, after the heavy metal is adsorbed, only the heavy metal adsorbed through the separate treatment process can be removed and reused, thereby reducing the cost.

본 발명은 연근해안에서 채취된 불가사리 적당량을 수조에 넣고, 증류수를 부은 후 단백질 분해 효소를 가하고, 전기정온 수조에서 소정 온도에서 일정 시간 동안 침지시켜 놓는다. 이러한 방법을 적어도 5회 이상 반복하여 불가사리에서 다량의 성분을 추출되도록 한다.In the present invention, an appropriate amount of starfish collected from the lotus root coast is put in a water bath, distilled water is poured, proteolytic enzymes are added, and soaked for a predetermined time in an electrostatic water bath at a predetermined temperature. This method is repeated at least five times to extract a large amount of components from the starfish.

이에 의해 상기 수조의 위쪽에는 불가사리의 유기(organic)성분인 단백질 성분이 형성되고, 아래쪽에는 불가사리의 무기(inorganic)성분인 물보다 비중이 큰 탄산칼슘(CaCO3) 성분이 연노란색을 띤 상태로 가라앉아 있게 된다.As a result, a protein component, which is an organic component of the starfish, is formed at an upper portion of the tank, and a calcium carbonate (CaCO 3 ) component having a specific gravity greater than that of water, which is an inorganic component of the starfish, is light yellow. It will sink.

이 가라앉은 물질을 수거하여 소정 시간 동안 가열한 후 그늘에서 충분히 건조시키면 흰색을 띄는 탄산칼슘 과립을 얻을 수 있게 된다. 도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 불가사리 추출물인 탄산칼슘에 대한 SEM 사진(각각 300배, 1000배 확대)을 살펴보면 비교적 균일하게 다공이 파괴되지 않고 일정함을 있음을 알 수 있다.The sunken material is collected, heated for a predetermined time, and dried sufficiently in the shade to obtain white calcium carbonate granules. As shown in FIG. 1A, when the SEM photograph (300 times and 1000 times magnification, respectively) of the starfish extract according to the present invention is examined, it can be seen that the pores are not uniformly destroyed and uniform.

그러나 도 1b에 도시된 바와 같이 종래의 열처리에 의한 방법인 500도에서 탄화, 회화과정을 거쳐 추출시킨 탄산칼슘은 다공이 유지되지 않고 없어져 다공성이 거의 없음을 알 수 있다. 이에 의해 본 발명에 따른 효소 분해에 의한 불가사리 추출물인 탄산칼슘은 뛰어난 흡착능력을 지닐 것이 예상된다.However, as shown in FIG. 1B, the calcium carbonate extracted through carbonization and incineration at 500 ° C., which is a conventional method of heat treatment, has no porosity, and thus almost no porosity. Thereby, calcium carbonate, which is a starfish extract by enzymatic decomposition according to the present invention, is expected to have excellent adsorption capacity.

이러한 탄산칼슘 과립을 적당량 칼럼(column)에 투입하면, 본 발명에 따른 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼이 완성되게 되며, 상기 칼럼에 중금속 용액을 부으면 상기 탄산칼슘에 중금속 성분이 흡착되어 중금속을 제거할 수 있게 되는 것이다.When the calcium carbonate granules are added to an appropriate amount of a column, a column for adsorption of heavy metals using the enzyme-treated starfish extract according to the present invention is completed, and when a heavy metal solution is poured into the column, the heavy metal component is adsorbed onto the calcium carbonate. Heavy metals can be removed.

또한, 중금속이 흡착된 탄산칼슘에 HNO3 용액을 혼합하면 이온 반응에 의해 상기 탄산칼슘으로부터 흡착된 중금속만이 제거되고 상기 탄산칼슘은 재사용이 가능하여, 불가사리 처리 비용 또한 절감시킬 수 있게 되는 것이다.In addition, HNO 3 in the calcium carbonate adsorbed heavy metal When the solution is mixed, only the heavy metal adsorbed from the calcium carbonate is removed by the ionic reaction, and the calcium carbonate can be reused, thereby reducing the cost of starfish processing.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.Hereinafter will be described for the preferred embodiment of the present invention.

실시예Example

불가사리에서 탄산칼슘의Of calcium carbonate from starfish 추출 extraction

기장군 어촌계를 통해 수거된 불가사리 적당량을 2L 유리 수조에 넣고, 증류수 1,000ml를 부은 후 단백질 분해 효소를 10g 가한 후(pH=7), 전기정온 수조에 넣고 45∼50℃로 유지하였다. 이런 방법을 5번 반복하여 다량의 성분을 추출하였다.The appropriate amount of starfish collected through Gijang-gun fishing village was placed in a 2L glass tank, 1,000 ml of distilled water was poured, 10 g of proteolytic enzyme was added (pH = 7), and then placed in an electrostatic bath and maintained at 45-50 ° C. This method was repeated five times to extract a large amount of components.

이에 의해 수조의 위쪽에는 불가사리의 단백질 성분이 형성되고, 아래쪽에는 탄산칼슘 성분이 비중이 물 보다 크므로 연노란색을 띠고 가라앉은 물질로 볼 수 있는데 이를 수거하여 끓는 물에 약 10분간 가열하였다. 가열한 후 그늘에서 충분히 건조시켜 흰색을 띄는 탄산칼슘을 얻었다.As a result, the protein component of the starfish is formed in the upper part of the tank, and the calcium carbonate component in the lower part has a specific gravity greater than that of water, so that it can be seen as a light yellow and settled material, which was collected and heated in boiling water for about 10 minutes. After heating, the mixture was sufficiently dried in the shade to obtain a white calcium carbonate.

단백질 분해 효소에 의한 가수분해 반응식은 아래와 같다. 이 과정과 같이 아미노산, 디펩티드, 펩티드의 형태로 변화되면서 불가사리 몸속의 골편만 빠져나오므로 탄산칼슘이 생기게 된다.Hydrolysis reaction by proteolytic enzyme is as follows. As this process changes to the form of amino acids, dipeptides, peptides, only the bone fragments in the starfish body is released, resulting in calcium carbonate.

Figure 112006033776714-pat00001
Figure 112006033776714-pat00001

불가사리의 구성 성분을 파악하기 위하여 연소 후 성분 분석 결과를 표 1에 에 나타내었다.In order to identify the components of the starfish, the results of the component analysis after combustion are shown in Table 1.

표 1.Table 1.

CompositionComposition HumidityHumidity Inorganic Mat.Inorganic Mat. Organic Mat.Organic Mat. Nitrogen Nitrogen EsterEster Carboxyl acidsCarboxyl acids L.O.IL.O.I 67.367.3 32.332.3 13.913.9 10.010.0 3.73.7 0.20.2 18.318.3

상기 표1에서 나타낸 바와 같이, 수분을 제외하면 단백질 성분과 무기물질로 구성되어 있음을 알 수 있다. 무기물 중 칼슘성분 함량이 약 30%로써 이를 탄산칼슘으로 환산하면 무려 76% 정도가 포함되어 있다고 볼 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that except for the water is composed of a protein component and an inorganic material. The mineral content of minerals is about 30%, which translates into about 76% of calcium carbonate. can see.

시약 및 기기Reagents and Instruments

본 실시예에 사용된 중금속 흡착 실험에 사용된 중금속은 구리(CuCl22H2O), 납(Pb(NO3)2), 카드뮴(Cd(NO3)2), 크롬(K2Cr2O7)및 아연(ZnCl2)을 농도별로 제조하여 사용하였다. 중금속 이온 용액은 CuCl22H2O, Cd(NO3)2, Pb(NO3)2, K2Cr2O7, ZnCl2 시약을 준비하고, 전자저울을 이용하여 증류수와 혼합하여 1ppm, 3ppm, 5ppm, 10ppm 등의 농도로 정확하게 제조한다. pH에 따른 여과흡착 처리 능력을 알아보기 위하여 완충용액을 제조하여 사용하였다.The heavy metals used in the heavy metal adsorption experiment used in this example were copper (CuCl 2 2H 2 O), lead (Pb (NO 3 ) 2 ), cadmium (Cd (NO 3 ) 2 ), and chromium (K 2 Cr 2 O 7 ) and zinc (ZnCl 2 ) were prepared by concentration. Heavy metal ionic solutions are CuCl 2 2H 2 O, Cd (NO 3 ) 2 , Pb (NO 3 ) 2 , K 2 Cr 2 O 7 , ZnCl 2 The reagents are prepared, and mixed with distilled water using an electronic balance to prepare precisely at concentrations of 1 ppm, 3 ppm, 5 ppm, 10 ppm, and the like. A buffer solution was prepared and used to determine the ability of the filtration adsorption treatment according to pH.

또한, 흡착 칼럼은 직경 30mm 길이 500mm의 아크릴 원통관을 준비하고 아랫부분에 코팅망을 붙인 후 안전코크를 부착한 후 고정이 되도록 하며, 원통관 위에서 중금속 폐수의 주입이 잘 이루어지도록 준비하였다.In addition, the adsorption column was prepared by acryl cylinder tube of diameter 30mm length 500mm, attaching the coating network to the lower part, and then attached to the safety coke to be fixed, and the injection of heavy metal wastewater on the cylinder tube is well made.

분석에 사용한 기기는 한국기초과학지원연구원 부산센터에서 보유중인 ICP(Thermo Jarrell As, ICP-IRIS), SEM/EDX(HITACHI , S-4200), XRD(Rigaku, Rigaku Model D/Max-2400), XRF(Philips PW 2400)를 사용하여 측정하였다.The instrument used for analysis was ICP (Thermo Jarrell As, ICP-IRIS), SEM / EDX (HITACHI, S-4200), XRD (Rigaku, Rigaku Model D / Max-2400), Measurements were made using XRF (Philips PW 2400).

흡착 칼럼을 이용한 중금속 여과·흡착 제거실험Heavy metal filtration and adsorption removal experiment using adsorption column

불가사리 탄산칼슘 과립을 5g 평량한 후 여과·흡착 칼럼 안에 넣고 스탠드에 잘 고정하여 설치한다. 불가사리 탄산칼슘 5g을 사용할 때의 공탑체류시간(ECBT)에 따른 여과·흡착 후 중금속의 잔류량을 ICP로 측정한다.5 g of starfish calcium carbonate granules are weighed and placed in a filtration and adsorption column. The residual amount of heavy metal after filtration and adsorption according to the column residence time (ECBT) when 5 g of starfish calcium carbonate is used is measured by ICP.

Figure 112006033776714-pat00002
Figure 112006033776714-pat00002

횟수별, 중금속 염 용액의 농도, 실험 온도, pH 변화에 따른 완충용액으로 만들어 제거율 측정을 한다. By the number of times, the concentration of the heavy metal salt solution, the experiment temperature, pH to make a buffer solution according to the change of removal rate is measured.

불가사리의 탄산칼슘Calcium Carbonate of Starfish 특성characteristic

단백질 분해 효소를 이용하여 불가사리에서 추출된 입자를 확인하기 위하여 x-선 회절(XRD) 분석을 실시하여 도 2에 나타내었다. 도 2에 도시된 바와 같이 JCPDS 카드에서의 탄산칼슘과 정확히 일치하여 탄산칼슘으로 확인되었다.X-ray diffraction (XRD) analysis was performed to identify particles extracted from starfish using proteolytic enzymes, and is shown in FIG. 2. As shown in FIG. 2, it was identified as calcium carbonate in exact correspondence with calcium carbonate in the JCPDS card.

중금속 이온들이 흡착되는 탄산칼슘의 메커니즘을 결정 구조와 관련하여 해석하면 다음과 같다. 알려진 탄산칼슘의 구조는 각 CO3 2 -의 삼각형 구조들이 한 개 의 층을 이루고 중심축인 c축에 직각으로 놓여있다. 그 층 사이에 Ca2 +가 위치하여 위, 아래의 CO3 2 -의 삼각형 구조의 산소들과 공유하며 팔면체를 만드는 형태의 구조이므로 공간이 다른 화합물에 비하여 넓은 형태를 유지하고 있다. 이러한 구조에서 흡착되는 메커니즘은 중금속이나 그 이온 Ca2 +대신에 이온 교환하여 치환되거나 구조상 넓은 공간에서 흡착되는 효과로 중금속의 제거능력이 매우 우수한 것으로 판단된다. The mechanism of calcium carbonate to which heavy metal ions are adsorbed is as follows. Known structures of calcium carbonate are triangular structures of each CO 3 2 that form a layer and lie perpendicular to the central axis c-axis. Meanwhile Ca 2 + layer is located above, CO 3 2 of under-shared with the oxygen of the structure of the triangle, and has a structure because of the space to create a form octahedral maintain large shape compared to the other compounds. Mechanisms that are adsorbed in this structure is determined to a very high removal ability of the heavy metal to heavy metals or their ions Ca 2 +, instead of ion-exchanged by the substituted or effect of adsorption on the structural space on.

비교예Comparative example - 각종 물질의 중금속 제거율 비교-Comparison of heavy metal removal rate of various substances

비교적 중금속 제거율이 우수하다고 알려진 활성탄, 게껍질, 톱밥, 시판중인 탄산칼슘, 불가사리에서 추출한 탄산칼슘에 대해 중금속 이온 수용액 5종을 각 3ppm으로 만들어 pH=7, 온도 20℃ 상태에서 칼럼에 넣어 여과·흡착 후 중금속 제거율에 대한 결과를 표 2에 나타내었다. Five kinds of aqueous heavy metal ions were made into 3ppm of activated carbon, crab shell, sawdust, commercially available calcium carbonate, and calcium carbonate extracted from starfish. The results for heavy metal removal rate after adsorption are shown in Table 2.

표 2.Table 2.

FilterFilter MatrialsMatrials CuCu 22 ++ CdCD 22 ++ CrCr 66 ++ ZnZn 22 ++ PbPb 22 ++ 활성탄(Activated carbon ActivatedActivated carboncarbon )) 73.3073.30 78.8378.83 65.0665.06 78.1378.13 65.9665.96 게껍질(Crab shell CrabCrab shellshell )) 86.8786.87 93.7793.77 74.2074.20 82.5382.53 71.5671.56 톱밥 (Sawdust ( SawdustSawdust )) 78.6078.60 90.8090.80 57.6057.60 70.5670.56 62.1362.13 탄산칼슘(Calcium carbonate ( CaCOCaCO 33 )) 63.3363.33 43.2043.20 33.2733.27 34.3334.33 29.6029.60 불가사리-탄산칼슘(Starfish-Calcium Carbonate ( StarfishStarfish -탄산칼슘)Calcium carbonate) 86.2386.23 94.9794.97 82.1082.10 86.5386.53 77.6077.60

여과·흡착 칼럼 속에 위의 물질들을 각각 5g씩 넣어 조건별 중금속의 제거 정도를 실험한 결과 불가사리-탄산칼슘 > 게껍질 > 톱밥 > 활성탄의 순으로 80% 내 외로 우수하였으며, 특히, 불가사리-탄산칼슘이 전체적으로 가장 우수한 제거 특성을 나타내었다.5g of each of the above substances in the filtration and adsorption column was tested for the removal of heavy metals according to the conditions. The results showed that the starfish-calcium carbonate> crab shell> sawdust> activated carbon was superior to around 80%. This showed the best removal property overall.

또한, 활성탄, 게껍질, 톱밥, 시판중인 탄산칼슘, 불가사리에서 얻어진 탄산칼슘의 부피 변화를 알아보기 위하여 각 3g을 평량한 후 메스실린더에 넣고 증류수를 5ml를 넣어 실험하였다. 부피변화가 가장 큰 것이 톱밥이었고, 게껍질, 활성탄이 변화의 폭이 큰 편이었으나 탄산칼슘, 불가사리에서 얻어진 탄산칼슘의 부피변화는 적어 중금속 이온 제거 물질로 적합함을 확인할 수 있었다. In addition, in order to determine the volume change of calcium carbonate obtained from activated carbon, crab shell, sawdust, commercial calcium carbonate and starfish, each of 3 g was weighed and placed in a measuring cylinder and 5 ml of distilled water was tested. The largest volume change was sawdust, and the crab shell and activated charcoal tended to have a large change, but the volume change of calcium carbonate obtained from calcium carbonate and starfish was small.

중금속 종류에 따른 흡착 제거율Adsorption removal rate according to heavy metal type

효소를 이용한 불가사리 탄산칼슘 추출액을 이용하여 여과·흡착 칼럼을 만든 후, 중금속 이온 용액을 통과시키는 실험을 실시하였다.After the filtration and adsorption column was made using the starfish calcium carbonate extract using an enzyme, an experiment was conducted in which a heavy metal ion solution was passed.

도 3a에는 20℃에서 불가사리 탄산칼슘 과립 5g을 넣은 여과·흡착칼럼의 통과횟수별 3ppm 중금속 이온용액에서 중금속과 이온의 여과·흡착 제거율을 나타내었다. 2차 통과시 Cr과 Pb를 제외하고 90% 이상이었고, 3차 통과시 전체적인 평균값으로 95%로 나타났다.3a shows the filtration and adsorption removal rates of heavy metals and ions in a 3 ppm heavy metal ion solution by the number of passes of the filtration and adsorption column containing 5 g of starfish calcium carbonate granules at 20 ° C. The second pass was more than 90% except for Cr and Pb, and the third average was 95%.

도 3b에는 농도별 중금속 염 수용액의 여과·흡착제거 후 잔류량과 제거율을 나타낸 것이다. 제거율을 알아보면 1ppm< 3ppm< 5ppm< 10ppm 순으로 농도가 증가할수록 중금속의 제거율도 증가하는데 5ppm과 10ppm의 경우 별 차이가 없는 것으로 보아 10ppm 이상에서는 거의 비슷한 결과가 나올 것으로 판단된다.Figure 3b shows the residual amount and removal rate after filtration and adsorption removal of aqueous heavy metal salt solution by concentration. The removal rate of heavy metals increases as the concentration increases in the order of 1ppm <3ppm <5ppm <10ppm, but there is no difference between 5ppm and 10ppm.

도 4에는 20℃에서 불가사리 탄산칼슘 과립을 5g을 넣은 여과·흡착칼럼에 3ppm 중금속 염 수용액을 pH에 따른 완충용액을 제조하여 중금속과 이온의 여과·흡착제거를 3회 통과 실시한 후 잔류량과 제거율을 나타내었다. 3회 통과 실시한 후 잔류량과 제거율을 나타낸 것인데 pH값이 6~8 사이에서 높았다.4 shows a buffer solution according to pH of a 3 ppm heavy metal salt aqueous solution in a filtration and adsorption column containing 5 g of starfish calcium carbonate granules at 20 ° C., followed by three passes through filtration and adsorption and removal of heavy metals and ions. Indicated. Residual amount and removal rate were shown after 3 passes.

동일한 방법으로 도 5에는 20℃의 온도 조건에서 pH=7의 5ppm 중금속 염 수용액을 공탑체류시간에 따른 여과·흡착제거 후 잔류량과 제거율을 정리한 것이다. 제거율을 분석한 결과 3~5분 사이에는 차가 많았으나 10분 이후에는 큰 차이가 없었고, 20분 이후에는 제거율이 거의 100%에 도달하였다.In the same manner, Figure 5 summarizes the residual amount and removal rate after the filtration and adsorption removal of the aqueous solution of 5ppm heavy metal salt of pH = 7 at 20 ° C temperature condition. As a result of analyzing the removal rate, there was a large difference between 3 and 5 minutes, but there was no significant difference after 10 minutes, and after 20 minutes, the removal rate reached almost 100%.

도 6에는 3ppm 중금속 염 수용액을 불가사리 탄산칼슘 과립을 5g을 넣은 여과·흡착칼럼에 넣어 각 온도의 조건별로 3회 통과 실시한 후 제거율을 나타내었다. Cu 이온을 제외한 다른 중금속들은 40℃에서 높은 흡착률을 보이나 그 이상의 온도에서는 급격히 감소하는 현상이 나타났다. 이렇게 감소하는 현상이 나타난 것은 온도가 높으면 중금속 이온들의 활성도 같이 증가하므로 오히려 흡착력이 낮아진다고 생각된다.In Figure 6, the aqueous solution of 3ppm heavy metal salt was placed in a filtration / adsorption column containing 5 g of starfish calcium carbonate granules, and the removal rate was shown after three passes for each temperature condition. Other heavy metals except Cu ions showed high adsorption rate at 40 ℃ but rapidly decreased at higher temperatures. It is thought that this decrease occurs because the activity of heavy metal ions increases with high temperature, so that the adsorption power is lowered.

불가사리 탄산칼슘Starfish Calcium Carbonate 흡착 후 재사용 방법Reuse method after adsorption

불가사리의 탄산칼슘 과립을 칼럼 흡착 실험을 지속적으로 재사용이 가능한 방법은 성분에 탄산이온이 포함되어 있으므로 활성탄의 재처리 방법으로 많이 이용하는 산성 용액으로 HCl을 많이 사용하는데 여기서는 CO2 기체가 발생되면서 탄산칼슘 성분이 없어지고 일부 CaO가 생성되나 전체적으로 용해되는 현상이 생겨 회수율이 매우 낮아서 본 발명에 사용되는 것은 바람직하지 않은 것으로 판단된다.How to re-usable calcium carbonate granules in a continuous starfish column adsorption experiment because they contain the acid ion in the composition in the acid solution using a lot of the reprocessing method of the activated carbon used in this case a lot of CO 2 HCl As gas is generated, the calcium carbonate component is lost and some CaO is generated, but the overall dissolution occurs, and thus the recovery rate is very low.

그리고 염기성 용액에서 재사용 여부를 알아보는데 염기성 용액은 Mn + + n(OH)- → M(OH)n 반응을 일으켜서 흡착된 중금속만 제거하고 불가사리의 탄산칼슘 성분이 다시 원 상태의 물질로 복원이 가능할 것으로 판단된다.The basic solution is M n + + n (OH) - → M (OH) n reaction to remove the adsorbed heavy metals and remove the calcium carbonate of the starfish. It is believed that the component can be restored to its original state.

이에 의해 5종의 중금속염 혼합수용액 5M농도로 1주일간 방치한 과립을 1M, 3M, 5M, 7M 농도의 HNO3 용액, 같은 농도의 NaOH용액에 각각 삼각플라스크에 넣어 24시간 후 흐르는 물에 잘 씻어서 말린 후 3ppm의 중금속 수용액을 20℃에서 3회 여과·흡착 칼럼 통과 실험을 실시한 결과를 도 7에 나타내었다. 비교한 결과 NaOH 용액에서 각 농도별 재처리 효율이 모두 18% 이하였고, HNO3 용액에는 농도의 증가에 따라 재처리 효율의 증가현상을 보였는데 5M과 7M의 차가 거의 없었다.Thus, granules left for 5 weeks at 5M mixed aqueous solution of 5 kinds of heavy metal salts were added to 1M, 3M, 5M, and 7M HNO 3 solutions, respectively, in a Erlenmeyer flask, and washed well under running water after 24 hours. After drying, 3ppm of heavy metal aqueous solution was tested three times at 20 ° C. through a filtration and adsorption column, and the results are shown in FIG. 7. As a result, the reprocessing efficiency of each concentration in NaOH solution was less than 18%, and the reprocessing efficiency of HNO 3 solution increased with increasing concentration. There was almost no difference between 5M and 7M.

따라서 중금속이 흡착된 탄산칼슘은 HNO3에 의해 가장 효율적으로, 흡착된 중금속만을 제거시킴으로 상기 탄산칼슘은 또다시 활용이 가능하여, 불가사리 처리 비용을 절감시키게 되는 것이다.Therefore, the calcium carbonate to which the heavy metal is adsorbed is most efficiently by HNO 3 , so that the calcium carbonate can be utilized again, thereby reducing the cost of starfish processing.

상기 구성에 의한 본 발명은 중금속의 정화에 뛰어나며, 해양 생태계와 하천 생태계의 정화와 보존에 도움이 될 뿐만 아니라, 양식 어민의 소득 증대에 기여할 수 있고, 중금속을 발생시키는 공장의 중금속 제거 시설과 유지비의 절감에 크게 도움이 되는 효과가 있다.The present invention by the above configuration is excellent in the purification of heavy metals, not only help in the purification and preservation of marine and river ecosystems, but also contribute to the increase of income of farmed fishers, heavy metal removal facilities and maintenance costs of factories that generate heavy metals There is a significant effect on savings.

또한, 중금속이 흡착된 이후에 별도의 처리과정을 거쳐 흡착된 중금속만을 제거하고 재사용이 가능하여 불가사리 처리 비용이 절감되는 효과가 있다.In addition, after the heavy metal is adsorbed, it is possible to remove and reuse only the heavy metal adsorbed through a separate treatment process, thereby reducing the cost of starfish treatment.

Claims (2)

단백질 효소 분해에 의해 불가사리로부터 다공질의 탄산칼슘을 추출하고, 상기 탄산칼슘을 내부에 충진시킨 것을 특징으로 하는 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼.A column for heavy metal adsorption using an enzyme-treated starfish extract, characterized in that the porous calcium carbonate is extracted from the starfish by protein enzymatic digestion, and the calcium carbonate is filled therein. 제 1항에 있어서, 상기 칼럼의 중금속 흡착 사용 후 HNO3용액을 투입하여, 상기 칼럼에 충진된 탄산칼슘에서 흡착된 중금속만을 제거하고 상기 탄산칼슘은 재사용이 가능한 것을 특징으로 하는 효소 처리된 불가사리 추출물을 이용한 중금속 흡착용 칼럼.The enzyme-treated starfish extract according to claim 1, wherein the HNO 3 solution is added after the heavy metal adsorption of the column is used to remove only the heavy metal adsorbed from the calcium carbonate packed in the column, and the calcium carbonate can be reused. Heavy metal adsorption column using.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101469248B1 (en) * 2013-11-11 2014-12-09 주식회사 성지엔지니어링 Underground water purifier
KR101903171B1 (en) * 2017-08-17 2018-10-01 주식회사 스타스테크 Eco-Friendly Snow Removal Agent Composition Comprising Porous Structure From Starfish
KR20190054623A (en) * 2017-11-14 2019-05-22 주식회사 스타스테크 Manufacturing method of eco-friendly snow removal agent composition containing porous structure from starfish
KR102318446B1 (en) * 2020-12-16 2021-10-29 대흥콘크리트 주식회사 Manufacturing method of eco-friendly revetment block having the ability to adsorb heavy metals from recycled ferronickel slag and fishery waste

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010079438A (en) * 2001-07-18 2001-08-22 곽재표 Case Study on Calcium Phosphate Manufacturing Technology Based on Starfish.
KR20020039702A (en) * 2000-11-22 2002-05-30 정현석 Calcium drug from star fish and extraction method of same
JP2003026525A (en) 2001-07-16 2003-01-29 Higashine Seisakusho:Kk Antibacterial agent, calcium powder for antibacterial application, and method for producing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020039702A (en) * 2000-11-22 2002-05-30 정현석 Calcium drug from star fish and extraction method of same
JP2003026525A (en) 2001-07-16 2003-01-29 Higashine Seisakusho:Kk Antibacterial agent, calcium powder for antibacterial application, and method for producing the same
KR20010079438A (en) * 2001-07-18 2001-08-22 곽재표 Case Study on Calcium Phosphate Manufacturing Technology Based on Starfish.

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101469248B1 (en) * 2013-11-11 2014-12-09 주식회사 성지엔지니어링 Underground water purifier
KR101903171B1 (en) * 2017-08-17 2018-10-01 주식회사 스타스테크 Eco-Friendly Snow Removal Agent Composition Comprising Porous Structure From Starfish
WO2019035533A1 (en) * 2017-08-17 2019-02-21 주식회사 스타스테크 Eco-friendly de-icer composition comprising starfish-derived porous structure
CN109790444A (en) * 2017-08-17 2019-05-21 星辰科技有限公司 Eco-friendly snow removing composition comprising the porous structure from starfish
US11390784B2 (en) 2017-08-17 2022-07-19 Stars Tech Co., Ltd Eco-friendly snow removal composition comprising porous structure from starfish
KR20190054623A (en) * 2017-11-14 2019-05-22 주식회사 스타스테크 Manufacturing method of eco-friendly snow removal agent composition containing porous structure from starfish
KR102040145B1 (en) * 2017-11-14 2019-11-05 주식회사 스타스테크 Manufacturing method of eco-friendly snow removal agent composition containing porous structure from starfish
KR102318446B1 (en) * 2020-12-16 2021-10-29 대흥콘크리트 주식회사 Manufacturing method of eco-friendly revetment block having the ability to adsorb heavy metals from recycled ferronickel slag and fishery waste
KR20220086471A (en) * 2020-12-16 2022-06-23 대흥콘크리트 주식회사 Eco-friendly revetment block
KR102579680B1 (en) 2020-12-16 2023-09-19 대흥콘크리트 주식회사 Eco-friendly revetment block

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