마이크로웨이브를 이용한 마그네슘 개질 입상활성탄의 저농도 인산염 제거

초록

목적 : 본 연구에서는 마이크로웨이브를 이용하여 Mg 개질 입상활성탄(granular activated carbon, GAC)(Mg-GAC) 을 제조하는 새로운 방법을 제시하고, 개질 된 활성탄을 이용하여 저농도 인산염을 효율적으로 제거하기 위한 최적 인자를 제시하고자 한다. 방법 : 활성탄에 Mg를 첨착하고 마이크로웨이브를 이용하여 Mg-GAC를 제작하였다. 개질 인자로 함침 시간(1-12 시간), 함침 용액 농도(0.5-3 M), 마이크로웨이브 조사시간(0-20분)으로 실험을 진행하였다. 인산염 제거에 영향을미치는 인자로 pH(2-10), 반응시간(0-240분)을 설정하였으며, 동역학모델과 등온흡착식에 적용하였다. 결과 및 토의 : 개질 후 흡착제 표면에 입자가 많이 분포된 것을 관찰할 수 있었고, Mg의 조성비가 40배 증가한 것으로 보아 Mg이 GAC 표면에 잘 첨착된 것을 알 수 있다. 초기농도 2 mg P/L에서 최적의 개질 조건은 Mg 함침용액농도 1 M, 함침 시간 2시간, 마이크로웨이브 조사시간 10분, 최적의 인산염 제거효율 실험조건은 pH 4, 반응시간 180분으로 나타났다. 최대 제거효율은 Mg-GAC 91.9%, GAC 63.6%로 28.3%의 차이를 보였다. Mg-GAC는Langmuir와 Freundlich 등온흡착식 모두 적합하고, 반응속도는 유사 2차 모델을 따른다. Mg-GAC 제조를 위한 마이크로웨이브 처리시간은 10분, 에너지소모량은 0.55 kWh/g로 문헌에 제시된 고온소성 방법에 비해 시간, 비용 등에서 상대적으로 우수하였다. 결론 : 마그네슘과 마이크로웨이브를 이용하여 개질한 Mg-GAC가 GAC보다 저농도 인산염 조건에서 제거효율이향상되었다.

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