KR930008439B1 - 중금속 흡착 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

중금속 흡착 방법

제 1 도는 생톱밥과 탈리그닌된 톱밥으로 충진(packing)된 각각의 칼럼에 금속함유 용액을 통과시 시간 흐름에 따른 금속제거율의 변화를 비교 표시한 것이고,

제 2 도는 금속중에서 Pb²⁺의 제거율을 나타낸 것이며,

제 3 도는 금속중에서 Cd²⁺의 제거율을 나타낸 것이다.

본 발명은 톱밥을 중금속 흡착제로 사용하는 방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는, 톱밥이나 이에 상응하는 잘게 부숴진 나무들을 가성소다와 같은 화학물질로 탈리그닌 시킨것을 납이나 카드뮴등의 중금속을 비롯하여 모든 금속의 흡착제로 사용하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 목재를 가공할 때 대량으로 부생되는 톱밥은 연료로 쓰이거나, 충격완화용으로 사용되는 완충물질로 사용되거나 또는 그대로 폐기되는 경우가 대부분이며, 학술적으로는 생톱밥을 이용해 염료나 금속의 흡착능을 시험 연구한 논문이 발표된 정도가 고작이었고, 탈리그닌 되도록 가공된 톱밥에 대해서는 그러한 연구가 전무하였다.

본 발명자는 생물자원(biomass)의 재활용이란 측면에서 톱밥에 관하여 연구한 결과,톱밥의 성분중 리그닌이나 헤미셀룰로오스 등과 같은 금속흡착에 별로 도움이 되지 않는 성분을 가성소다와 같은 강알카리를 사용해 제거한 후 이를 중금속 흡착제로 사용시 생톱밥을 그대로 사용하는 경우보다 월등히 우수한 흡착능을 보이는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

톱밥의 조성은 나무의 종류에 따라 약간씩 다르나, 대체로 침엽수, 활엽수 할것 없이 모두 셀룰로오스(cellulose)50-55%, 리그닌(lignin) 20-30%, 헤미셀룰로오스(hemicellulose) 10-20%, 기타 수지분이나 회분 등으로 구성되어 있다.

셀룰로오스는 글루코오스가 1β-1, 4-글루코사이드 결합으로 된 구조를 지닌 식(Ⅰ)에서 보이는 바와 같은 고분자로,

목재의 주성분을 이루는 천연셀룰로오스는 약 5000-6000 정도의 높은 중합도를 지니고 있으며, 헤미셀룰로오스는 셀룰로오스에 곁들여 존재하는 중합도 150 정도의 다당류로 알카리에 잘 녹는 성질이 있고, 리그닌은 페닐프로판을 골격으로 하는 단위 화합물이 축합하여 된 고분자로 목재의 섬유와 세포를 강하게 결합시켜서 목질화(木質化)에 기여하고 있는 화합물로 명확한 구조식은 아직 밝혀져 있지 않다.

본 발명자는 상기의 목재 성분중 금속 성분의 흡착에 오히려 해가 될 것으로 추측되는 리그닌을 제거시킬 경우 흡착능이 향상될 것이라는 아이디어에 착안하고 아울러 알카리에 약한 헤미셀룰로오스나 갈락토사민 같은 수지분이 함께 제거되도록 가성소다와 같은 강 알카리로 탈리그닌 시킨 톱밥을 만들어 그 금속 흡착능을 생톱밥과 비교 실험하였다.

리그닌 제거 공정은 하기와 같은데,

상기 공정에서 탈리그닌제로는 통상적인 화학적 펄프화법에서 많이 사용되는 NaOH, Na₂SO₄, H₂O₂-NaOH, 오존등 탈리그닌이 가능한 모든 화학약품이 사용가능하나, 본 발명에서는 그 중에서 값이 싸고 탈리그닌 효능이 우수한 가성소다(0.5N-NaOH용액)를 사용하였으며, 90-110℃ 온도에서 4-6시간 가열하였다.

이하에서 실험예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

[실험예 1]

[준비]

본 실험에 사용되는 탈리그닌 톱밥은 생톱밥을 100℃ 에서 0.5N-NaOH용액으로 6시간 동안 처리한 것을 사용하였고, 시료용 금속용액은 Al³⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Cr⁷⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺가 각각 10ppm씩 들어 있는 AAS 용 표준용액을 사용하였으며, 금속 농도 측정에 사용되는 원자흡광 광도계(AAS)는 베리안 스펙트로포토메타(Varinan Spectrophotometer) AA30을 사용하였다.

[흡착 실험 절차]

실험결과는 도면으로 나타내었는 바, 제 1 도는 생톱밥과 탈리그닌된 톱밥이 충진된 각각의 칼럼에 미리 조제된 금속함유용액(Al³⁺, Ca²⁺, Cd²⁺, Cr⁷⁺, Cu²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Zn²⁺가 각각 10ppm포함)을 통과시 시간의 흐름에 따른 금속제거율을 나타낸 것으로, 생톱밥이 충진된 칼럼을 통과시킨 경우는 금속 제거율이 40% 미만임에 비해 탈리그닌된 톱밥이 충진된 칼럼을 통과한 경우는 금속제거율이 90% 이상으로 생톱밥보다 훨씬 높게 나타났고, 그 금속흡착능은 시간이 지남에 따라 현저히 감소하는 경향을 보여주었다.

제 2 도는 상기의 금속 성분중 Pb²¹성분에 대한 흡착능을 나타낸 것으로 Pb²⁺단독 역시 생톱밥보다 탈리그닌된 톱밥이 두배 이상의 우수한 흡착능을 보여주고 있으며 단지 시간의 흐름에 따라 3시간 이상 사용시는 급격한 효능의 하락을 가져옴을 알 수 있다.

제 3 도는 상기의 금속 성분중 Cd²⁺성분에 대한 흡착능을 나타낸 것으로, 이것 역시 생톱밥의 경우보다 탈리그닌된 톱밥이 훨씬 우수한 흡착능을 보여주었다.

상기의 실험예에서도 명확히 증명되었듯이 탈리그닌된 톱밥은 중금속에 대한 흡착능이 90% 이상으로, 생톱밥보다 탁월한 흡착능을 보여주고 있으며, 이러한 현상은 칼럼 방식뿐만 아니라 단순히 용액내에 침적시켰다가 일정한 시간후 건져낸 경우에도 마찬가지 결과를 얻었기 때문에 여러가지 흡착방법을 사용할 수 있으며, 아울러 값싸고 대량 사용이 가능한 장점으로 인하여 근래들어 국가적 과제로 대두되고 있는 중금속 오염 폐수의 정제등의 연구에 크게 기여할 수 있게 되었다.

Claims (1)

1. 강알칼리류나 오존중에서 선택되는 탈리그닌제로 90-110℃ 온도에서 탈리그닌시킨 톱밥을 흡착제로 사용하는 것을 특징으로 하는 중금속 흡착방법.