Application of Principle in Metal-Ligand Complexation to Remove Heavy Metals : Kind and Concentration Effects of Organic Ligands

금속-Ligand 착염형성에 의한 중금속(重金屬) 제거(除去) 방법(方法)에 관한 연구(硏究);유기 Ligand의 종류와 농도(濃度) 영향(影響)

This research was conducted to investigate the influence of kind and concentration of organic ligands such as humic (HA) or fulvic acid (FA) on the removal of Cu or Pb from the aqueous solution employing the principles in metal-ligand complexation. Increasing HA concentration enhanced the efficiency of Cu or Pb removal, but there existed upper critical concentrations capable of forming maximum HA-metal complex. which ranged 53-289 and 42-315mg/L for Cu and Pb, respectively. At these concentrations. efficiency of removal was 70 to 95 % for Pb, but 13 to 65 % for Cu. Amounts of Cu and Pb which complexed with 100mg HA were estimated to be 7.5 and 34.1mg, respectively. FA-metal complex forming reactions were fitted significantly to the empirical models of Freundlich for Cu and Langmuir for Pb. Fulvic acid precipitated nearly 100% of Pb in solution, but formed precipitates with Cu in only 13 to 29%. Comparing organic ligands. HA had a higher removal efficiency for Cu but FA had such for Pb. Metalligand complex formation was differed from kinds and concentrations of corresponding ligands and metals. Results demonstrated that this principle has a strong potential to be employed for treating heavy metals in aqueous solution.

금속-유기리간드 착염형성반응을 이용한 중금속 제거 방법을 연구하기 위하여, 리간드의 종류 및 농도가 침전형성량에 미치는 영향을 알아보았다. 부식산의 처리농도 증가는 금속과의 복합체 형성을 통해 Cu, Pb의 제거효율을 높였으나, 부식산의 일정 농도에서 최대의 침전형성을 보였다. 최대의 침전을 형성할 수 있는 부식산의 농도는 Cu의 경우 $53{\sim}289$, Pb의 경우 $42{\sim}315mgC/L$로 비슷한 수준이었으나. 제거 효율은 금속을 $200{\sim}1000{\mu}\;M$ 처리시 Cu가 $13{\sim}65%$인데 반해, Pb은 $70{\sim}95%$로 높았다. l00mg의 부식산으로 제거할 수 있는 최대량은 Cu가 7.5mg($11.8{\mu}\;mol$)이었고, Pb은 34.1mg($16.5{\mu}\;mol$) 정도였다. 훌브산의 농도와 중금속과의 복합체형성의 관계는 Cu는 Freundlich model에 Pb는 Langmuir model에 유의성있게 부합되었다. 훌브산은 용액중의 Pb을 거의 100% 제거할 수 있었으나 Cu의 제거효율은 $13{\sim}29%$에 불과했다. 중금속 제거효율을 비교해 볼때. 부식산, 훌브산 모두는 Cu보다는 Pb를 효율적으로 제거 하였다. 유기리간드의 종류를 비교해 볼때 Cu의 경우 부식산, Pb의 경우 훌브산에 의한 제거효율이 유의성있게 높았다. 실험결과를 통해, 중금속-리간드 복합체형성반응은 유기리간드의 종류, 농도, 중금속의 종류에 따라 다르며, 복합체 형성 후 분리방법 등에 관한 연구 보완이 이뤄진다면, 유기리간드를 이용하여 수용액으로부터 중금속을 제거할 수 있는 가능성은 크다고 사료된다.