KR20050047193A - Preparation of iron-coated sand and water treatment using said sand - Google Patents
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Abstract
본 발명은 철 코팅된 모래의 제조방법 및 이 모래를 이용한 수처리방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따라 주문진 사와 같은 모래에 철 화합물을 물과 함께 첨가하여 슬러리를 만든 후 가열 또는 감압하에 수분을 90% 이상 제거한 다음 100 내지 550℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 건조시켜 제조된, 철 코팅된 모래를 기존의 망간 코팅된 모래와 함께 여과장치에 충진시켜 사용하면 다양한 pH의 비소-함유 원수로부터 3가 및 5가 비소 모두를 경제적이고 효율적으로 제거할 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing iron-coated sand and a water treatment method using the sand, according to the present invention after adding an iron compound to the sand, such as Jumjin, together with water to make a slurry 90% of moisture under heating or reduced pressure The iron-coated sand, prepared by removing the abnormalities and then drying for 1 to 24 hours at a temperature of 100 to 550 ° C., is filled with a conventional manganese coated sand in a filtration device, and used as trivalent from arsenic-containing raw water of various pH. And both pentavalent arsenic can be removed economically and efficiently.
Description
본 발명은 다량의 철을 함유하는 철 코팅된 모래의 제조방법, 및 이 모래를 흡착제로서 이용하여 수처리하는 방법, 구체적으로 비소-함유 원수로부터 비소를 효율적으로 제거하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the production of iron coated sand containing a large amount of iron, and to a method of water treatment using this sand as an adsorbent, in particular a method for efficiently removing arsenic from arsenic-containing raw water.
최근, 휴·폐광산 부근의 토양 및 지하수에서 비소를 포함한 중금속들의 오염문제가 심각하게 대두되고 있지만, 이들 중금속 물질 중 특히 유해한 비소가 오염원으로부터 이동/확산되는 것을 사전에 차단하기 위한 비소 고정화방법이나 제거방법에 관한 연구는 미흡한 실정이다.Recently, the problem of contamination of heavy metals including arsenic in the soil and groundwater near the waste and abandoned mines has been seriously raised, but the arsenic immobilization method or removal to prevent the arsenic, especially harmful among these heavy metals, from being moved / diffused from the pollutant source in advance There is insufficient research on the method.
비소를 제거하기 위한 방법들로서 공침/침전, 이온교환(ion exchange), 흡착(adsorption), 역삼투여과(reverse osmosis), 나노여과(nanofiltration), 전기투석(electrodialysis reversal)법 등이 광범위하게 연구되고 있고, 이들 중 활성 알루미나(activated alumina) 내지는 철 코팅된 모래(iron-coated sand, ICS)를 이용한 흡착법이 널리 사용되고 있다.As a method for removing arsenic, coprecipitation / precipitation, ion exchange, adsorption, reverse osmosis, nanofiltration, and electrodialysis reversal are widely studied. Among them, adsorption using activated alumina or iron-coated sand (ICS) is widely used.
기존에 비소 제거에 사용되는 철 코팅된 모래의 지지체는 모래 조성의 99.5% 이상이 석영으로 이루어진 석영 사로서 가격이 비싸고 코팅되는 철의 함량이 제한적이어서 비소의 흡착능이 만족스럽지 못하다. 또한, 이러한 종래의 철 코팅된 모래는 석영 사에 철 화합물 수용액을 첨가하고 25℃에서 일정시간 공기를 주입한 후 수분을 90% 이상 제거하는 코팅 공정을 수차례 반복한 후 냉동건조시켜 제조되는 등 그 제조공정이 매우 복잡하다는 단점을 갖는다.Existing iron-coated sand support used in the removal of arsenic is a quartz yarn made of 99.5% or more of the sand composition of quartz is expensive and the content of coated iron is limited, so the adsorption capacity of arsenic is not satisfactory. In addition, the conventional iron-coated sand is prepared by adding a ferric compound aqueous solution to quartz yarn and injecting air at 25 ° C. for a certain time, repeating the coating process several times to remove more than 90% moisture, and then freeze-drying. The manufacturing process has the disadvantage of being very complicated.
또한, 상기한 방법들은 5가 비소의 제거에는 효과를 보이나, 3가 비소의 처리에는 효율적이지 못한 것으로 알려져 있다. 따라서, 3가 비소의 제거를 위해서, 산소, 오존, 염소, 차아염소, 과망간산, 과산화수소, 펜톤(Fenton) 산화, 광화학 반응, pH의 조절 등을 이용한 산화에 의해 3가 비소를 5가 비소로 전환시키는 공정을 미리 수행한 다음, 상기한 방법들을 적용하여 비소를 제거하고 있다.In addition, the above methods are known to be effective in the removal of pentavalent arsenic, but inefficient in the treatment of trivalent arsenic. Therefore, in order to remove trivalent arsenic, trivalent arsenic is converted into pentavalent arsenic by oxidation using oxygen, ozone, chlorine, hypochlorite, permanganic acid, hydrogen peroxide, Fenton oxidation, photochemical reaction, pH control, and the like. After the preliminary step, the arsenic is removed by applying the above methods.
그러나, 이러한 산화법들은 대부분 산화속도가 느려 처리시간이 많이 요구되고 부산물이 다량 생성되며 비용 또한 과다하다는 단점을 갖는다.However, most of these oxidation methods have a disadvantage in that the oxidation rate is slow, a lot of processing time is required, a large amount of by-products are generated, and the cost is excessive.
따라서, 본 발명의 목적은 3가 및 5가 비소-함유 원수로부터 비소를 경제적이고 효율적으로 제거할 수 있도록 다량의 철을 함유하는 철 코팅된 모래의 제조방법, 및 이 철 코팅된 모래를 흡착제로서, 그리고 기존의 망간 코팅된 모래를 3가 비소 산화제로서 이용한 수처리방법을 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to prepare iron coated sand containing a large amount of iron so as to economically and efficiently remove arsenic from trivalent and pentavalent arsenic-containing raw water, and using the iron coated sand as an adsorbent. And it provides a water treatment method using the existing manganese coated sand as a trivalent arsenic oxidant.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 모래에 철 화합물을 물과 함께 첨가하여 슬러리를 만든 후 가열 또는 감압하에 수분을 90% 이상 제거한 다음 100 내지 550℃의 온도에서 1 내지 24시간 동안 건조시키는 것을 포함하는, 철 코팅된 모래의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the iron compound is added to the sand together with water to make a slurry, followed by removing at least 90% of moisture under heating or reduced pressure, and then drying at a temperature of 100 to 550 ° C. for 1 to 24 hours. Including, provides a method for producing iron-coated sand.
또한, 본 발명에서는, 원수 유입부로부터 망간 코팅된 모래 및 본 발명의 방법에 따라 제조된 철 코팅된 모래가 순차적으로 충진된 여과장치에 비소-함유 원수를 통과시키는 것을 포함하는, 수처리 방법을 제공한다.The present invention also provides a water treatment method comprising passing arsenic-containing raw water through a filtration device sequentially filled with manganese coated sand from the raw water inlet and the iron coated sand produced according to the method of the present invention. do.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 철 코팅된 모래는, 25℃ 근처의 온도에서 석영 사에 철을 수차례 코팅시킨 후 냉동건조시켜 얻는 종래의 철 코팅된 모래와는 달리, 주문진 사와 같은 모래에 철 화합물을 물과 함께 가해 슬러리를 만든 후 가열 또는 감압하에 수분을 90% 이상 증발시킨 다음 고온, 즉 100 내지 550℃의 높은 온도에서 1 내지 24시간 동안 건조시켜 제조되며, 철의 부착량이 기존에 비해 월등히 높고 강산성에서 강염기성에 이르기까지 거의 모든 pH 영역에서 탁월한 비소 흡착능을 가져 비소 흡착제로서 매우 유용하다.Iron-coated sand according to the present invention, unlike conventional iron-coated sand obtained by coating iron on quartz sand several times and then freeze-dried at a temperature near 25 ℃, the iron compound in the sand, such as Jumjin It is prepared by adding together the slurry and evaporating more than 90% of moisture under heating or reduced pressure and then drying it for 1 to 24 hours at high temperature, that is, high temperature of 100 to 550 ° C. It is very useful as an arsenic adsorbent because it has excellent arsenic adsorption capacity in almost all pH ranges up to strong base.
본 발명에 있어서, 모래와 철 화합물의 슬러리로부터 수분을 90% 이상 제거하는 것은 통상적인 가열 내지는 감압 증류(evaporation)에 의해 다양하게 수행될 수 있으나, 최종 건조 온도 및 건조 시간은 모래에 코팅되는 철의 안정성 및 제조의 경제성을 확보할 수 있는 최적의 조건으로서 상기 범위값을 벗어나는 경우에는 목적하는 안정성 및 경제성을 달성할 수 없게 된다.In the present invention, the removal of more than 90% of the water from the slurry of the sand and iron compounds may be variously performed by conventional heating or vacuum evaporation, the final drying temperature and drying time is iron coated on sand It is impossible to achieve the desired stability and economical efficiency if it is out of the above range as an optimal condition to secure the stability and economical efficiency of manufacturing.
본 발명에 사용되는 모래 지지체중 주문진 사는 한국의 대표적인 표준사로서 종래에 사용되던 석영 사와 비교해 볼 때, 국내에서 쉽게 확보할 수 있으며 경제적으로 유리하다는 장점을 갖는다. 기존에 석영 사가 사용된 이유는 모래 지지체의 99.5% 이상의 석영으로 되어 있어 코팅된 철의 화학적 특성 규명이 용이하다는 사실 때문이다.Jumjin yarn of the sand support used in the present invention is a representative standard yarn in Korea, compared to the quartz yarn used in the prior art, has the advantage that it can be easily obtained in the country and economically advantageous. Conventional quartz yarns are used because of the fact that they are 99.5% or more quartz on the sand support, making it easy to characterize the coated iron.
또한, 본 발명에 사용되는 철 화합물은 FeCl3, Fe(NO3)3 및 Fe2O 3와 같은 철 염일 수 있으며, 이러한 철 화합물은 모래 중량의 4 내지 6%의 양으로 사용될 수 있다.In addition, the iron compound used in the present invention may be an iron salt such as FeCl 3 , Fe (NO 3 ) 3 and Fe 2 O 3 , which iron compound may be used in an amount of 4 to 6% of the sand weight.
이와 같이 얻어진 본 발명의 철 코팅된 모래(ICS)를 여과장치에 충진시킨 후 이 충진층에 비소-함유 원수를 유입시켜 통과시킴으로써 원수로부터 비소를 제거하는 여과시스템을 도 1에 나타내었다. 도 1에서, 원수는 하부에서 뿐만 아니라 상부에서도 유입가능하며, 원수 중의 비소가 철 코팅된 모래에 흡착되어 제거되는 과정에서 원수 내의 고형물도 여과작용에 의해 추가적으로 제거된다.The filtration system for removing arsenic from raw water by filling the iron coated sand (ICS) of the present invention thus obtained in the filtration apparatus and then passing the arsenic-containing raw water through the packed layer is shown in FIG. 1. In Fig. 1, raw water can be introduced from the bottom as well as from the top, and solids in the raw water are additionally removed by filtration in the process of arsenic in the raw water being adsorbed and removed by the iron-coated sand.
이 경우, 주로 5가 비소가 흡착, 제거되고 3가 비소는 흡착이 잘 안 되는 것을 감안하여, 본 발명의 방법에 따르면, 원수가 유입되는 쪽에 망간 코팅된 모래(MCS)를 충진시켜 3가 비소의 원활한 제거를 도모할 수 있다. 즉, 망간 코팅된 모래(MCS)를 산화제로서 이용하여 3가 비소를 5가 비소로 먼저 산화시킨 후, 본 발명의 철 코팅된 모래(ICS)에 의해 5가 비소를 흡착, 제거할 수 있다. 원수 유입부에 망간 코팅된 모래가 추가로 충진된, MCS/ICS 여과시스템을 도 2에 나타내었다.In this case, mainly considering that the valent arsenic is adsorbed and removed, and the trivalent arsenic is difficult to adsorb, according to the method of the present invention, the trivalent arsenic by filling the manganese-coated sand (MCS) to the raw water inflow Can be smoothly removed. That is, trivalent arsenic is first oxidized to pentavalent arsenic by using manganese coated sand (MCS) as an oxidant, and then the pentavalent arsenic may be adsorbed and removed by the iron coated sand (ICS) of the present invention. The MCS / ICS filtration system, further filled with manganese coated sand at the feed inlet, is shown in FIG. 2.
본 발명에 사용되는 망간 코팅된 모래는 석영 사에 망간 화합물(예: 석영 사 중량의 0.5%)을 물과 함께 첨가하여 슬러리를 만든 후 80 내지 100℃에서 건조시켜 수분을 90% 이상 증발시킨 후 남은 고형분을 150 내지 200℃에서 48시간 이상 가열하여 제조할 수 있으며, 상기 망간 화합물로서 Mn(NO3)2가 적합하다.Manganese-coated sand used in the present invention is added to the quartz sand with a manganese compound (for example 0.5% of the weight of quartz sand) with water to make a slurry and dried at 80 to 100 ℃ to evaporate more than 90% moisture The remaining solid can be produced by heating at 150 to 200 ° C. for at least 48 hours, and Mn (NO 3 ) 2 is suitable as the manganese compound.
나아가, 도 3에 도 2의 MCS/ICS 여과시스템을 근간으로 하여 변형된, 상하향류식(stereo-type) 여과시스템을 나타내었다. 도 3의 여과시스템에서, 여과장치 상부 및 하부에 MCS가 위치하고 ICS는 그 중간에 위치하며 원수는 상하부에서 동시에 유입되고 중간에 위치한 유출장치로 배출된다. 원수 내의 3가 비소는 MCS 구간에서 5가 비소로 산화되고 ICS 구간에서 흡착되어 제거된다. 이 시스템의 경우 부지소요가 적고 여재의 팽창 및 유동이 없어 안정적인 운전이 가능하며 여과속도가 크다.Furthermore, FIG. 3 shows a stereo-type filtration system modified based on the MCS / ICS filtration system of FIG. 2. In the filtration system of FIG. 3, the MCS is located at the top and bottom of the filtration device, the ICS is located in the middle, and the raw water is simultaneously introduced from the upper and lower parts and discharged to the outlet located at the middle. Trivalent arsenic in the raw water is oxidized to pentavalent arsenic in the MCS section and adsorbed and removed in the ICS section. This system requires less site and there is no expansion and flow of media to enable stable operation and high filtration speed.
본 발명에 따르면, MCS/ICS 여과시스템에 앞서 화학약품 응집조를 위치시킴으로써 비소 제거에 방해되는 물질, 특히 인산염을 비소-함유 원수로부터 효율적으로 제거할 수 있다. 즉, 응집조에서 원수에 약품을 주입하고 혼합하여 플럭을 형성시킨 후, 형성된 플럭은 여과장치를 통과하면서 제거된다. 응집조와 MCS/ICS 여과시스템이 조합된 원수 처리공정을 도 4에 나타내었으며, 이 시스템은 비소 흡착에 방해되는 물질의 영향을 최소화할 수 있는 장치이다.According to the present invention, by placing the chemical flocculation tank in advance of the MCS / ICS filtration system, it is possible to efficiently remove substances, particularly phosphates, which interfere with arsenic removal from arsenic-containing raw water. That is, after injecting and mixing the chemicals into the raw water in the flocculation tank to form a floc, the formed floc is removed while passing through the filtering device. The raw water treatment process combining the coagulation bath and the MCS / ICS filtration system is shown in FIG. 4, which is a device that can minimize the influence of substances that interfere with arsenic adsorption.
현장(in-situ)에서 지하수 흐름방향에 대해 필요한 깊이 및 두께를 가지고 직각으로 적용된 MCS/ICS 여과시스템을 도 5에 나타내었다. 도 5의 시스템 구성을 통하여 지하수의 흐름을 유지하면서 비소를 효율적으로 제거할 수 있다.5 shows an MCS / ICS filtration system applied at right angles with the required depth and thickness to the groundwater flow direction in-situ. Through the system configuration of FIG. 5, arsenic may be efficiently removed while maintaining the flow of groundwater.
이와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 철 코팅된 모래는 종래에 사용되던 흡착제에 비해 더 많은 양의 철을 함유하고 거의 모든 pH 영역에서 탁월한 비소 흡착능을 나타내므로, 이를 망간 코팅된 모래와 함께 여과장치에 충진시켜 사용하면 다양한 pH의 비소-함유 원수로부터 3가 및 5가 비소 모두를 경제적이고 효율적으로 제거할 수 있다.As such, the iron coated sand prepared according to the method of the present invention contains a greater amount of iron than conventionally used adsorbents and exhibits excellent arsenic adsorption in almost all pH ranges, which together with manganese coated sand Filling the filtration system can economically and efficiently remove both trivalent and pentavalent arsenic from arsenic-containing raw water at various pHs.
이하, 본 발명을 하기 실시예 및 비교예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following Examples and Comparative Examples. However, the following examples are not intended to limit the invention only.
철 코팅된 모래의 제조Manufacture of Iron Coated Sand
실시예 1Example 1
주문진 사를 모래 지지체로서 사용하여 주문진 사 1 kg에 pH 10의 10% FeCl3 수용액 500 mL를 첨가하고 균일하게 교반시키면서 감압 증류기를 사용하여 수분을 90% 가량 제거하였다. 남은 고형분을 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 다양한 온도 및 시간 조건으로 건조시켜 철 코팅된 주문진 사를 제조하였다. 비교를 위해 공지된 제조방법에 근거하여, 기존의 알드리치(Aldrich) 석영 사에 상기 FeCl3 수용액을 첨가하고 25℃에서 2시간 동안 공기를 주입한 후 90% 가량의 물을 쏟아 버리는 과정을 4번 반복하였다. 최종적으로 생성된 고형분을 24시간 동안 냉동건조시켜 철 코팅된 석영 사를 제조하였다.Jumjin sand was used as a sand support, and 500 mL of 10% FeCl 3 aqueous solution of pH 10 was added to 1 kg of Jumjin sand, and about 90% of water was removed using a vacuum distillation with uniform stirring. The remaining solids were dried at various temperature and time conditions as shown in Table 1 to produce iron coated ordered yarns. For comparison, based on a known manufacturing method, adding the aqueous FeCl 3 solution to the existing Aldrich quartz company and injecting air at 25 ° C. for 2 hours and then pouring about 90% of water 4 times Repeated. Finally, the resulting solids were freeze-dried for 24 hours to prepare iron coated quartz yarn.
이와 같이 제조된 철 코팅된 모래를 pH 2의 증류수에 넣고 상온에서 24시간 동안 방치하면서 시간경과에 따른 철의 용출율을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The iron-coated sand prepared as described above was put in distilled water of pH 2 and left at room temperature for 24 hours, and the dissolution rate of iron over time was measured and shown in Table 1 below.
상기 표 1로부터, 본 발명에 따른 제법에 의해 제조된 철 코팅된 주문진 사의 경우가 부착된 철의 양이 많고(기존 석영 사를 사용한 경우보다 최대 2배 가량 높음) 철의 용출율 또한 전반적으로 증가함을 알 수 있다.From the above Table 1, the iron coated order produced by the manufacturing method according to the present invention has a large amount of attached iron (up to about 2 times higher than the case of using the existing quartz yarn) and the dissolution rate of iron also increases overall It can be seen.
한편, 상기 결과로부터, 550℃에서 다양한 시간 조건으로 건조시킨 경우 건조 시간이 길수록 pH 2에서의 철의 용출율이 전반적으로 감소함을 알 수 있으나, pH 3 이상에서는 건조 시간에 따른 유의성있는 용출율의 차이를 발견할 수 없었다. 따라서, 내산성을 고려한 본 발명의 철 코팅된 모래 제조시의 550℃에서의 최적 건조 시간은 2시간을 초과하지 않는 것이 바람직하다.On the other hand, it can be seen that when the drying time at 550 ℃ at various time conditions, the elution rate of iron at pH 2 decreases as a whole longer drying time, but the difference in significant dissolution rate according to drying time above pH 3 Could not be found. Therefore, the optimum drying time at 550 ° C. in the production of the iron coated sand of the present invention in consideration of acid resistance is preferably not more than 2 hours.
비소 흡착능 실험Arsenic adsorption capacity test
실시예 2Example 2
농도가 1.0 ppm인 5가 비소 수용액에 대해서, pH 4.5 및 흡착질/흡착제의 비 200 mL/g의 조건으로 상기 실시예 1에서 제조한 기존 석영 사 및 ICS-1을 사용하여 비소 흡착 실험을 수행하였다.Arsenic adsorption experiments were carried out using the conventional quartz yarn and ICS-1 prepared in Example 1 under a condition of pH 4.5 and a ratio of adsorbent / adsorbent of 200 mL / g with respect to an aqueous solution of 1.0 ppm of concentration. .
수용액의 비소 농도를 측정하여 시간에 따른 비소 잔존율을 산출하여 도 6에 나타내었다. 도 6의 그래프로부터 알 수 있듯이, 기존 철 코팅된 석영 사를 사용한 경우 60분 경과 후 5가 비소가 28% 가량 제거되었지만, 본 발명의 철 코팅된 주문진 사의 경우 20분 경과 후 5가 비소가 모두 제거되었다.Arsenic concentration of the aqueous solution was measured to calculate the arsenic residual ratio over time and is shown in FIG. 6. As can be seen from the graph of Figure 6, when using the iron coated quartz yarn is removed about 28% of the pentavalent arsenic after 60 minutes, in the case of iron coated order of the present invention all of the pentavalent arsenic after 20 minutes Removed.
실시예 3Example 3
농도가 1.0 ppm인 5가 비소 수용액에 대해서, NaNO3를 사용하여 이온세기를 10-2 M로 고정시키고 pH를 2에서 12까지 변화시키면서 흡착질/흡착제의 비 200 mL/g의 조건으로 상기 실시예 1에서 제조한 기존 석영 사 및 ICS-1을 사용하여 비소 흡착 실험을 수행하였다.For the aqueous pentavalent arsenic solution with a concentration of 1.0 ppm, the above example was carried out under conditions of 200 mL / g of adsorbate / adsorbent with NaNO 3 fixed at ionic strength of 10 −2 M and pH change from 2 to 12. Arsenic adsorption experiments were carried out using the conventional quartz yarn and ICS-1 prepared in step 1.
24시간 이후, 각각의 pH에 따른 비소 흡착률(%)을 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 7로부터 알 수 있듯이, 기존 철 코팅된 석영 사의 경우 7 이상의 pH에서 비소 흡착률이 점점 떨어져 강염기성 영역에서 60% 수준의 비소 흡착률을 나타낸 반면, 본 발명의 철 코팅된 주문진 사의 경우는 pH 12에서도 90% 이상의 높은 비소 흡착률을 나타내었다. 이와 같이, 본 발명의 철 코팅된 주문진 사는 강산성에서 강염기성에 이르기까지 거의 모든 pH 영역에서 탁월한 비소 흡착능을 가짐을 알 수 있다.After 24 hours, the arsenic adsorption rate (%) according to each pH was measured and shown in FIG. As can be seen from Figure 7, the conventional iron-coated quartz yarn arsenic adsorption rate gradually dropped at a pH of 7 or more, showing a arsenic adsorption rate of 60% in the strong basic region, while the iron coated order of the present invention pH 12 also showed a high arsenic adsorption rate of more than 90%. As such, it can be seen that the iron-coated ordered yarn of the present invention has excellent arsenic adsorption capacity in almost all pH ranges from strong acidity to strong basicity.
비소 산화능 실험Arsenic Oxidation Performance Test
실시예 4Example 4
농도가 1.0 ppm인 3가 비소 수용액에 대해서, pH 4.5 조건에서 상기 실시예 1에서 제조한 ICS-1 2.41g 및 석영 사에 망간을 코팅시켜 제조한 MCS 2.41g을 각각 채운 여과 시스템을 사용하여 3가 비소 산화 및 5가 비소 흡착 실험을 수행하였다.For a trivalent arsenic aqueous solution having a concentration of 1.0 ppm, using a filtration system filled with 2.41 g of ICS-1 prepared in Example 1 and 2.41 g of MCS prepared by coating manganese on quartz yarn at pH 4.5, respectively, Hexavalent arsenic oxidation and pentavalent arsenic adsorption experiments were performed.
3가 비소의 5가 비소로의 산화능과 관련하여 총 비소 중 5가 비소의 분율을 나타낸 그래프를 도 8에 나타내었다. 도 8로부터, 비소 흡착실험 20시간 경과 후 유출된 비소 수용액의 비소 산화상태 분석 결과 모두 5가 비소로서 3가 비소가 MCS를 지나면서 5가 비소로 산화되었음을 확인하였다.A graph showing the fraction of pentavalent arsenic in total arsenic with respect to the oxidation ability of trivalent arsenic to pentavalent arsenic is shown in FIG. 8. From FIG. 8, as a result of analysis of arsenic oxidation state of the arsenic aqueous solution flowing out after 20 hours of arsenic adsorption experiment, it was confirmed that trivalent arsenic was oxidized to pentavalent arsenic as MV was passed through MCS.
이와 같이, 본 발명의 방법에 따라 제조된 철 코팅된 모래는 종래에 사용되던 흡착제에 비해 더 많은 양의 철을 함유하고 거의 모든 pH 영역에서 탁월한 비소 흡착능을 나타내므로, 이를 망간 코팅된 모래와 함께 여과장치에 충진시켜 사용하면 다양한 pH의 비소-함유 원수로부터 3가 및 5가 비소 모두를 경제적이고 효율적으로 제거할 수 있다.As such, the iron coated sand prepared according to the method of the present invention contains a greater amount of iron than conventionally used adsorbents and exhibits excellent arsenic adsorption in almost all pH ranges, which together with manganese coated sand Filling the filtration system can economically and efficiently remove both trivalent and pentavalent arsenic from arsenic-containing raw water at various pHs.
도 1은 본 발명에 따른 철 코팅된 모래(ICS)가 충진된, 유입수(원수)로부터 비소를 제거하는 여과시스템을 보여주는 단면도이고,1 is a cross-sectional view showing a filtration system for removing arsenic from an influent (raw water), filled with iron coated sand (ICS) according to the present invention,
도 2는 도 1의 여과시스템에 있어서 원수 유입부에 망간 코팅된 모래(MCS)가 추가로 충진된, MCS/ICS 여과시스템의 단면도이고,FIG. 2 is a cross-sectional view of the MCS / ICS filtration system further filled with manganese coated sand (MCS) at the feed water inlet in the filtration system of FIG. 1, FIG.
도 3은 도 2의 MCS/ICS 여과시스템을 근간으로 하는 상하향류식(stereo-type) 여과시스템의 단면도이고,3 is a cross-sectional view of a stereo-type filtration system based on the MCS / ICS filtration system of FIG.
도 4는 MCS/ICS 여과시스템에 앞서 응집조를 거치는 처리공정의 개략도이고,4 is a schematic diagram of a treatment process that undergoes a coagulation bath prior to the MCS / ICS filtration system;
도 5는 현장(in-situ)에서 지하수 흐름방향에 대해 직각으로 적용된 MCS/ICS 여과시스템의 단면도이고,5 is a cross-sectional view of the MCS / ICS filtration system applied at right angles to the groundwater flow direction in-situ, FIG.
도 6은 본 발명 및 기존의 철 코팅된 모래 각각의 시간에 따른 5가 비소 제거수준을 나타내는 그래프이고,6 is a graph showing the levels of pentavalent arsenic removal over time of the present invention and conventional iron coated sand,
도 7은 본 발명 및 기존의 철 코팅된 모래 각각의 pH에 따른 5가 비소 흡착률(%)을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the valent arsenic adsorption rate (%) according to the pH of the present invention and conventional iron-coated sand.
도 8은 본 발명의 MCS/ICS 여과시스템에 의한 3가 비소의 5가 비소로의 산화능(비소 산화상태 분석 결과)을 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the oxidation ability (as a result of arsenic oxidation state analysis) of trivalent arsenic to pentavalent arsenic by the MCS / ICS filtration system of the present invention.
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