KR20180045433A

KR20180045433A - 영가철과 BOF/EAF Slag를 이용한 6가 크롬제거의 반응속도 특성

Info

Publication number: KR20180045433A
Application number: KR1020160139526A
Authority: KR
Inventors: 이상민; 김창희; 윤영식
Original assignee: 공주대학교 산학협력단
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-05-04
Also published as: KR102511432B1

Abstract

6가 크롬은 용해도와 이동성이 매우 크고 생물학적 독성 및 발암성을 가지고 있어 적절한 처리가 요구되는 독성 물질이다. 본 연구는 기존의 고비용의 이온 교환법이나 슬러지 발생이 큰 중화 침전법의 단점을 극복한 영가철을 촉매로 이용한 6가 크롬 제거 공정의 최적화를 위해 6가 크롬 환원반응에 미치는 인자들과 환원반응상수와의 상관관계를 도출하고자 수행되었다. 영가철의 입도, 주입량, 초기 pH조건 및 슬래그 첨가가 6가 크롬 제거반응에 미치는 영향과 6가 크롬의 환원반응상수와의 상관관계를 조사하였고 6가 크롬 환원반응 전, 후 영가철 촉매 표면에 물리화학적 변화를 FE-SEM과 EDS분석을 통해 관찰하였다. 6가 크롬 제거실험에서 입도와 주입량을 달리한 경우 비표면적과 주입량에 따른 환원반응상수 k값은 선형적인 비례관계를 나타냈고, 초기 pH조건을 달리한 경우 pH 5이상에서는 영가철의 6가 크롬 제거반응 속도가 현저히 저하되는 결과를 나타냈다.

Description

영가철과 BOF/EAF Slag를 이용한 6가 크롬제거의 반응속도 특성{Batch Kinetic Studies of Removal of Hexa-valent Chromium with ZVI and BOF/EAF Slag}

영가철과 BOF/EAF Slag를 이용한 6가 크롬제거의 반응속도 특성을 규명한 것이다.

수처리 혹은 폐수처리 분야에서 발생하는 중금속은 크롬, 구리, 니켈, 수은 및 카드뮴 등이 있으며 이 중 크롬은 유기성 오염물질과 달리 생물학적 분해가 되지 않고 생물체에 축적되는 특성이 있으며 독성 혹은 발암성을 가지고 있다. 일반적으로 6가 크롬과 3가 크롬의 형태로 존재하는 크롬은 피혁산업 및 전기 도금산업에서 발생하며 이 중 6가 크롬의 경우 3가 크롬에 비해 용해성과 이동성이 매우 크고 강한 산화력으로 생물학적 위해성이 크다고 보고되고 있다. 반면 3가 크롬은 불용성인 Cr(OH)₃나 유기성 리간드와 결합한 형태로 존재하여 독성이 낮고 생물체에 미량원소로 사용되는 것으로 알려져 있다. 국내에서는 산업폐수의 6가 크롬 배출허용기준을 청정지역에서 0.1 mg/L 이하로 가 지역, 나 지역, 그리고 특례지역에서는 0.5 mg/L이하로 하고 있다. 또한 하천 및 호소의 환경기준에서 사람의 건강보호 기준의 경우 크롬농도는 0.05 mg/L 이하로 규제되고 있다.

수중의 크롬을 제거하기 위한 기술로 화학적 침전법, 흡착법 및 이온교환법 등이 사용되고 있으나 화학침전법은 간단하지만 다량으로 사용되는 약품비용과 2차 슬러지 발생과 같은 단점을 가지고 있으며 이온교환수지법, 활성탄법, 역삼투법, 전기투석법과 같은 방법은 초기 설치비용과 운전비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 따라서 경제적이고 효율적인 기술에 대한 요구에 부응하기 위해 최근 저렴하고 폐자원으로써 손쉽게 구할수 있는 영가철을 이용한 오염물처리에 많은 연구가 진행되고 있다. 영가철의 오염물 처리 사례로는 chlorinated organic compounds(COGs), nitroaromatic compounds(NACs), 질산성질소 및 중금속 제거에 대한 연구가 진행되고 있다. Young et al.은 영가철과 silica sand의 혼합물을 이용하여 6가 크롬을 제거하는 실험을 하였다. Coelho et al.은 Fe₃O₄를 영가철에 첨가할 경우 6가 크롬의 환원속도가 증가되고 영가철과 Fe₃O₄나 silica sand의 결합이 전자전달 반응성을 개선시키는 효과가 있음을 보고하였다.

영가철에 의한 6가 크롬의 제거기작은 6가 크롬이 영가철 표면으로 즉각적으로 흡착되고 영가철 표면에서 전자이동현상에 의해 6가 크롬이 3가 크롬으로 환원되고 영가철은 Fe3+로 산화되어 산화된 3가 크롬과 Fe³ ⁺는 Cr(OH)₃과 Fe(OH)₃으로 침전된다는 가설로 식(1)과 (2)와 같이 설명되고 있다.

Cr₂O₇ ² ^-+ 2Fe + 14H⁺2Cr³ ⁺ + 2Fe³ ⁺ + 7H₂O (1)

Cr³ ⁺ + Fe³ ⁺ + 6OH^- → Cr(OH)₃↓ + Fe(OH)₃↓ (2)

영가철에 의한 6가 크롬의 환원은 일반적인 반응조건에서 반응속도가 매우 느리다는 문제를 가지고 있으며 용존산소의 존재하에서 영가철의 반응성은 철의 산

화를 유도하여 Fe² ⁺와 α-FeOOH, α-Fe₃O₄, Fe(OH)₂, Fe(OH)₃ 그리고 FeCO₃와 같은 침전물을 영가철 표면에 형성시켜 운전시간에 따라 영가철의 Cr(VI) 환원반응속도를 크게 감소시킨다는 문제가 있다.

본 발명에서는 저렴하고 폐자원으로써 손쉽게 구할 수 있는 영가철을 이용하여 산업폐수 및 지하수의 6가 크롬 제거 공정에서 6가 크롬의 3가 크롬으로의 환원 속도를 증가시킬 수 있는 최적 인자 도출을 위해서 pH, 영가철 입도, 영가철 주입량 및 슬래그 첨가 등의 효과를 조사하여 크롬의 환원반응속도와 상기 인자들과의 상관관계를 도출하고자 하였다.

영가철과 BOF/EAF Slag를 이용한 6가 크롬제거의 반응속도 특성을 규명하고자 한다.

영가철의 평균입도가 103.9 μm일 때 k값은 1.555, 평균입도가 38.9 μm일 때 k값은 2.818로 영가철의 입도가 작을수록 비표면적이 증가하기 때문에 영가철의 6가 크롬 제거속도가 빠른 것으로 나타났다.

영가철의 주입량이 0.2 g/L일 때 k값은 0.134, 주입량이 1 g/L일 때 k값은 0.7378, 주입량이 2 g/L때 k 값은 2.762로 영가철의 주입량이 높을수록 6가 크롬의 제거속도가 빠른 것으로 나타났다.

초기 pH 2와 3 조건에서는 8시간 후 6가 크롬 제거율이 99%이상을 나타냈으며 평형농도 도달시간이 pH 2에서는 1시간, pH 3에선 2시간으로 초기 pH 조건이 6가 크롬 제거속도에 큰 영향을 주었다. 그러나 초기 pH 5와 9에서는 8시간 후 6가

크롬 제거율이 15% 이내의 제거율을 나타내어 초기 pH 5이상의 환경에서는 초기 pH 3 이하의 환경과는 달리 제거속도는 물론 제거율도 크게 감소하였다.

BOF 슬래그와 EAF 슬래그를 영가철 반응과정에 주입하면 영가철이 6가 크롬 제거하는데 저해영향을 나타냈다. 이는 초기 pH 3인 경우 처리수 pH를 슬래그 주입량에 따라 5.5에서 10 이상으로 상승시켰기 때문으로 판단된다.

영가철의 6가 크롬 제거반응은 영가철의 산화 및 크롬피막과 같은 화학적 특성에 의해 제거됨을 FE-SEM과 EDS의 표면 성분분석을 통해 확인할 수 있었다.

Fig. 1. Images of ZVI and slags used in this study.
Fig. 2. Effect of ZVI sizes on Cr(VI) removal (Initial pH=3, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L).
Fig. 3. Simulation of the effect of ZVI sizes on Cr(VI) removal.
Fig. 4. Relationship between specific surface area and Cr(VI) reduction constant.
Fig. 5. Effect of ZVI dosages on the kinetic of Cr(VI) removal (ZVI size=300 mesh, initial pH=2, initial Cr(VI) concentration=100 mg/L).
Fig. 6. Simulation of the ZVI dosage on Cr(VI) removal.
Fig. 7. Relationship between ZVI dosage and Cr(VI)
reduction constant.
Fig. 8. Effect of initial pH on the kinetic of Cr(VI) removal (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L).
Fig. 9. Variation of bulk pH after reaction according to the initial pH (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L).
Fig. 10. Simulation of Cr(VI) reduction according to the initial pH.
Fig. 11. Comparison of Cr(VI) reduction constant according to BOF slag dosage (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L, initial pH=3).
Fig. 12. Variation of the bulk pH according to the different dosage of BOF slag (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L).
Fig. 13. Comparison of Cr(VI) reduction constant according to EAF slag dosage (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L).
Fig. 14. Variation of the bulk pH according to the different dosage of EAF slag dosage (ZVI size=300 mesh, ZVI dosage=2 g/L, initial Cr(VI) concentration=10 mg/L, initial pH=3).
Fig. 15. FE-SEM image and EDS spectrum of virgin ZVI with 300 mesh.
Fig. 16. FE-SEM image and EDS spectrum of 300 mesh ZVI after reaction with Cr(VI) removal.

1. 실험재료

1.1. 영가철

Fig. 1-a는 본 연구에서 사용된 영가철이다. 영가철은 시판되는 철가루를 대상으로 하였고 영가철의 종류는 입도별로 100 mesh, 200 mesh, 그리고 300 mesh로 구분하였다. 영가철은 밀폐용기에 보관하여 별도의 전처리 없이 사용되었다.

1.2. 슬래그

Fig. 1-b와 Fig. 1-c는 본 연구에서 사용된 슬래그이다. 슬래그의 종류는 Basic oxygen furnace(BOF)슬래그와 Electric arc furnace(EAF)슬래그로 BOF 슬래그는 광양시 소재의 Posco에서 발생된 BOF슬래그를 사용하였으며 EAF슬래그는 군산시 소재의 세아베스틸에서 발생된 슬래그를 사용하였다. 실험에 사용하기 전 슬래그의 입도를 150 μm 이하로 분쇄하는 전처리를 시행하였다.

1.3. 시약

본 연구에서 사용한 시약은 6가 크롬의 농도를 조절하기 위한 99.5% K₂Cr₂O₇(SAMCHUN社)과 pH 조절을 위한 95% H₂SO₄(SAMCHUN社)와 98% NaOH

(SAMCHUN社)가 사용되었다.

2. 실험방법

6가 크롬 제거를 위한 배치실험은 K2Cr2O7시약으로 6가 크롬 농도를 10 mg/L와 100 mg/L로 제조한 합성폐수에 H2SO4용액 혹은 NaOH용액을 첨가하여 pH 조건을 조절한 후 영가철을 주입하여 6가 크롬 제거실험을 진행하였다. 이때 배치실험은 shaking incubator를 사용하여 25oC, 150 rpm의 교반조건에서 진행되었다.

2.1. 영가철 입도가 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

영가철의 입도가 6가 크롬 제거에 미치는 영향을 조사하기 위해서 시판되는 100 mesh, 200 mesh, 그리고 300 mesh 입도 종류별 영가철 분말의 정확한 입도크기를 분석하기 위해 Particle size analysis(PSA)를 수행하였다. 합성폐수는 6가 크롬 농도를 10 mg/L, 초기 pH는 2로 조정하여 사용하고 입도별 영가철 분말을 각각 2 g/L씩 주입하여 8시간까지 반응시키면서 6가 크롬의 제거특성을 평가하였다.

2.2. 영가철 주입량이 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

영가철 주입량이 6가 크롬 제거에 미치는 영향을 조사하기 위해서 6가 크롬 농도가 100 mg/L인 합성 폐수의 초기 pH를 2로 조정하고 300 mesh 입도의 영가철을 각각 0.2 g/L, 0.5 g/L, 1 g/L, 2 g/L, 그리고 4 g/L로 주입해 반응시간에 따른 6가 크롬 농도 변화를 관찰하였다.

2.3. 초기 pH 환경이 영가철의 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

초기 pH 환경이 6가 크롬 제거에 미치는 영향을 조사하기 위해서 6가 크롬 농도가 10 mg/L인 합성 폐수의 초기 pH를 각각 2, 4, 5, 그리고 9로 조정한 후 300 mesh 입도의 영가철을 2 g/L로 주입해 8시간 까지 6가 크롬 농도변화와 수용액의 pH변화를 관찰하였다.

2.4. 슬래그 주입이 영가철의 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

슬래그 주입이 6가 크롬 제거에 미치는 영향을 조사하기 위해서 6가 크롬 농도가 10 mg/L인 합성 폐수의 초기 pH를 3으로 조정하고 300 mesh 입도의 영가철을 2 g/L로 주입하고 BOF슬래그와 EAF슬래그를 각각 1 g/L, 2 g/L, 그리고 4 g/L로 주입해 반응시간에 따른 6가 크롬 농도 변화와 수용액의 pH 변화를 관찰하였다.

2.5. 영가철의 6가 크롬 제거반응 후 물리화학적 특성변화

반응 전 영가철과 합성폐수와 반응 후 영가철의 물리화학적 특성변화를 비교 및 관찰하기 위하여 Field emission scanning electron microscope(FE-SEM, TESCAN社)와 FE-SEM의 Energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS, Bruker社)를 이용하여 영가철 표면의 물리화학적 특성을 관찰하였다.

3. 분석방법

본 연구에서 처리수의 수질분석을 위해 사용된 분석방법으로 6가 크롬 분석에는 HACH社의 1,5-Diphenylcarbohydrazide Method를 사용했고 pH분석에는 DKK-TOA社의 HM-31P pH meter를 사용하였다.

III. 결과 및 고찰

1. 영가철 입도가 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

PSA결과 100 mesh 영가철의 평균입도는 103.9 μm였으며 입도분포는 21.4~419.6 μm 사이, 200 mesh 영가철의 평균입도는 65.9 μm였으며 입도분포는 16.9~182.4 μm 사이, 300 mesh 영가철의 평균입도는 38.9μm였으며 입도분포는 8.3~79.3 μm 사이였다.

Table 2는 본 연구에서 사용된 영가철의 PSA결과를 정리한 표이다. Fig. 2는 영가철의 입도에 따른 6가 크롬의 제거율을 반응시간에 따라 표시한 것이다. 모든 입도의 영가철은 반응 2시간에서의 6가 크롬 제거율은 95% 내외였으며 반응 4시간에서의 제거율은 99% 내외였다. 100~300 mesh 사이의 영가철 입도차이는 최대 6가 크롬 제거량에는 큰 영향을 주지 않았으며 다만 300 mesh 영가철의 6가 크롬 제거속도가 비교적 타 입도의 영가철보다 빠르게 나타났다.

식 (3)은 6가 크롬의 시간에 따른 농도변화를 표현하기 위한 1차반응 수식이다.

C/C₀= e(^-kT) (3)

here, T = reaction time (h)

k = reaction constant (h^-1)

C₀ = initial Cr(VI) concentration (mg/L)

C = Cr(VI) Concentration at time T (mg/L)

Fig. 3은 배치실험 결과를 바탕으로 식(3)의 형태로 모사한 결과이고 Table 3은 Fig. 3에서 모사한 그래프의 환원반응상수 k값을 나타낸 것이다. 6가 크롬 환원반응속도는 영가철 입도 103.9 μm(100 mesh)에서 1.55에서 38.9 μm(300 mesh)에서 2.82로 입도가 작아짐에 따라 증가하는 경향을 나타내었다.

Fig. 4는 영가철 입자를 구형으로 가정하여 산출한 비표면적과 k값의 관계를 회귀직선으로 나타낸 그래프이다. 영가철의 비표면적에 따른 k값의 회귀직선의 기

울기는 13.52이고 y절편 값은 0.69이었으며 R²값은 0.97이 나왔다. 6가 크롬의 환원반응속도는 영가철의 비표면적에 비례하여 k값이 선형적으로 증가하는 결과를 나타냈다.

2. 영가철 주입량이 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

Fig. 5는 영가철 주입양에 따른 6가 크롬 제거율을 반응시간에 따라 표시한 것이다. 6가 크롬 제거율 90%기준으로 비교했을 때 소요시간은 영가철 주입농도가 4 g/L일 때 0.5시간, 2 g/L일 때 1시간, 1 g/L일 때 4시간, 0.5 g/L일 때 8시간 이었고 0.2 g/L일 때의 8시간 반응에서 6가 크롬 제거비율은 약 69%를 나타내었다. 6가 크롬 제거속도는 영가철 주입량에 비례하여 선형적으로 빨라지는 결과를 나타냈다.

Fig. 6은 배치실험 결과를 바탕으로 식 (3)을 이용하여 모사한 결과이고 Table 4는 Fig. 6에서 모사한 그래프의 환원반응상수 k값을 나타낸 것이다. 영가철 주입량이 0.2 g/L일 때 환원반응상수 k값이 0.1344인데 2 g/L에서 값이 2.7616을 나타내 주입량의 배수(10배)보다 환원반응상수의 증가폭(20배)이 더 크게 관찰되었다.

Fig. 7은 영가철 주입량과 k값의 관계를 회귀직선으로 나타낸 그래프이다. 영가철 주입량에 따른 환원반응 상수의 회귀직선의 기울기는 1.67이고 R²값은 0.93이었다. 영가철 주입량에 비례하여 k값이 비교적 선형적으로 증가한 결과를 나타냈다.

3. 초기 pH 조건이 영가철의 6가 크롬 제거속도에 미치는 영향

Fig. 8은 초기 pH 환경에 따른 6가 크롬 제거비율을 반응시간에 따라 표시한 것이다. 초기 pH 2에서는 1시간 반응조건에서 처리수의 6가 크롬 농도가 0.03 mg/L로 제거율 99.7% 이상을 나타내 평형농도에 도달하였고, 초기 pH 3환경에서는 2시간 반응조건에서 처리수의 6가 크롬 농도가 0.3 mg/L로 제거율 95% 이상을 나타냈고 8시간 때 6가 크롬 농도는 0.03 mg/L로 제거율이 99.7%였다. 반면 초기 pH 5와 9인 조건에서는 최종 제거율 15% 정도였다. 결과적으로 초기 pH 3 이하에서는 6가 크롬을 0.03 mg/L 이하로 처리가 가능했고 pH 2에서는 1시간 내에 처리가 된 반면 pH 3에서는 4시간 이상의 반응시간이 요구되었다. 따라서 영가철 반응조로 6가 크롬 폐수를 처리하기 위해선 pH 조정을 위한 약품비용과 반응시간 확보를 위한 반응기의 규모비용의 비교검토를 통해 설계인자를 활용할 수 있다고 판단된다.

Fig. 9는 초기 pH에 따른 영가철 반응조 처리수의 pH 변화를 나타낸 것이다. 8시간 반응 후 수용액의 pH 변화는 각각 pH 2에서 2.37으로 상승, pH 3에서 3.52로 상승, pH 5에서 6.17로 상승, 그리고 pH 9에서 7.16으로 하락하였다. 초기 pH 9를 제외한 pH 5 이하의 경우 모두 반응 후 pH가 상승하는 경향을 나타냈고 pH 9인 경우엔 pH 7.16으로 하락하였다.

식 (1)과 식 (2)에 의하여 pH가 알칼리성 조건인 경우 크롬수화물과 철 수화물이 동시 생성되어 pH가 일정구간으로 떨어지고 산성인 조건에서 크롬이 환원되는 정도에 비례하여 수소이온이 물로 전환되면서 환원되는 6가 크롬 양이 작기 때문에 pH의 변화가 크지 않은 것으로 판단된다. 결과적으로 Fig. 5에서 초기 pH 3 이하에서 6가 크롬 제거율이 99.7%까지 이루어진 것으로 판단할 때 초기 pH 3의 영가철 반응조 처리수의 pH가 3.52이므로 반응조 내의 pH 조건이 3.5 이하에서는 6가 크롬 제거가 가능한 것으로 판단된다.

Fig. 10은 배치실험 결과를 바탕으로 식 (3)의 형태로 모사한 결과이고 Table 5는 Fig. 10에서 모사한 그래프의 환원반응상수 k값을 나타낸 것이다. pH 5 이상에서는 반응이 거의 일어나지 않으므로 k값이 0.1 이하로 나와 의미가 없다고 판단되며 pH가 2인 경우가 k값이 6.32로써 3인 경우의 k값 2.82보다 2.24배 높은 것으로 나타났다.

4. 슬래그 주입이 영가철의 Cr(VI)제거속도에 미치는 영향

Fig. 11은 BOF슬래그 주입농도에 따른 6가 크롬 제거율을 반응시간에 따라 표시한 것이다. 8시간 후의 6가 크롬 제거율은 BOF 주입 농도 4 g/L일 때 11%, 2 g/L일 때 2%였고 주입 농도 1 g/L에서는 6가 크롬을 제거하지 못했다. 따라서 BOF슬래그 주입은 6가 크롬환원반응을 저해하는 특성을 나타냈으며 주입량의 차이가 환원반응을 저해하는데 큰 차이를 일으키지 않았다.

Fig. 12는 BOF 슬래그 주입농도에 따른 6가 크롬제거 반응조 처리수의 pH 변화를 나타낸 것이다. 전체적으로 반응 1시간까지 pH가 상승하다가 반응 2시간 때 하락하여 다시 상승하는 경향을 나타냈으며, 초기 pH3에서 8시간 반응 후의 pH는 BOF슬래그 주입농도가 1 g/L일 때 9.36, 2 g/L일 때 9.87, 그리고 4 g/L일 때 10.7이었다. Fe2O3와 같은 마그네타이트 성분이 6가 크롬 환원반응을 촉진 시킬 것이라는 예측으로 실험을 수행했지만 CaO나 MgO와 같은 알칼리성 물질로 인한 처리수 pH의 급격한 상승이 더 큰 저해현상을 유발한 것으로 판단된다.

Fig. 13은 EAF슬래그 주입농도에 따른 6가 크롬 제거율을 반응시간에 따라 표시한 것이다. 8시간 후의 6가 크롬 제거율은 BOF 주입 농도 1 g/L일 때 44%, 2 g/L일 때 23%, 그리고 4 g/L일 때 5%였다.

Fig. 14는 EAF 슬래그 주입농도에 따른 배치실험조의 수용액의 pH 변화를 나타낸 것이다. 초기 pH 3에서 8시간 반응 후의 pH는 EAF슬래그 주입농도가 1 g/L일 때 5.69, 2 g/L일 때 8.64, 그리고 4 g/L일 때 9.71이었다.

실험결과 슬래그 주입은 영가철의 6가 크롬 제거에 현저한 저해영향을 미쳤으나 BOF슬래그 보단 EAF슬래그의 저해영향이 적은 것으로 나타났다. 8시간 후의 pH상승폭은 동일 주입 농도일 때 EAF슬래그보단 BOF슬래그가 컸으며 주입농도가 높을수록 pH상승폭도 큰 결과를 나타냈다.

5. 6가 크롬 환원반응 전, 후 영가철의 물리화학적 특성변화

Fig. 15는 6가 크롬과 반응 전 300 mesh 영가철의 FE-SEM 화상과 EDS을 나타낸 것이다. 반응 전 300mesh 영가철은 표면이 매끈한 구름모양의 입자를 나타냈으며 영가철 표면에 침전물이나 결정성 돌기모양의 물질이 존재하지 않았다. EDS 그래프는 X축이 keV, Y축이 cps/eV로 peak값에 주성분인 철과 소량의 산소가 나타나 반응 전 영가철의 특성을 대변하고 있다.

Table 6은 반응 전 300 mesh 영가철을 EDS로 분석하여 검출원소의 질량비를 Wt. %로 몰비를 At. %로 나타낸 표이다. 분석결과. 반응 전 영가철에는 약 97%의 철과 약 2%의 탄소만 검출되었다. 탄소는 EDS 분석시 사용된 탄소테이프의 간섭 때문에 검출된 것으로 판단되고 시료 대부분이 철 성분으로 나타났다.

Fig. 16은 6가 크롬 반응 후 300 mesh 영가철의 FESEM 화상과 EDS를 나타낸 것이다. 반응 후 영가철의 표면은 직육면체 기둥 내지는 판 모양의 결정이 층층이 쌓인 형태를 나타냈다. EDS 그래프는 X축이 keV, Y축이 cps/eV로 peak값에 주성분인 철과 산소 외에도 탄소와 크롬이 나타나 반응 후 영가철 표면의 성분이 변화했음을 보여준다.

Table 7은 반응 후 300 mesh EDS로 분석하여 검출원소의 질량비를 Wt. %로 몰비를 At. %로 나타낸 표이다. EDS 분석결과 반응 후 영가철에는 87.06%의 철, 9.95%의 탄소, 2.64%의 산소, 그리고 0.35%의 크롬이 검출되었다. 따라서 제거된 6가 크롬이 영가철 표면에 크롬피막을 형성했을 것으로 판단된다.

Claims

크롬을 포함하는 폐수에 대해 산 또는 염기를 첨가하여 pH 2 이상 pH 5 미만으로 pH 조절된 폐수를 준비하는 단계, 및
상기 pH 조절된 폐수에 대해, 평균 입자 크기(D₅₀)가 30 ㎛ 내지 110㎛인 영가철을 0.2g/L 내지 4g/L의 함량으로 첨가하여 환원반응시킴으로써 폐수 중의 크롬을 제거하는 단계
를 포함하는 크롬 제거방법.
제1항에 있어서,
상기 크롬은 6가 크롬을 포함하는 것인 크롬 제거방법.
제1항에 있어서,
상기 폐수는 pH 2 내지 3이 되도록 조절되는 것인 크롬 제거방법.
제1항에 있어서,
상기 영가철은 2g/L 내지 4g/L의 함량으로 상기 pH 조절된 폐수에 투입되는 것인 크롬 제거방법.
제1항에 있어서,
상기 영가철의 평균 입자 크기(D₅₀)가 30 ㎛ 내지 70㎛인 것인 크롬 제거방법.