Biosorption and Development of Biosorbent by using Seaweed, Sugassum thunbergii

해조류, Sargassum thunbergii를 이용한 중금속의 바이오 흡착제의 개발

Biosorptions of Cr and Pb were evaluated for 23 species of marine algae collected from a Korean coast. Among a variety of species for biosorbent potential, Sargassum species showed higher uptake capacity for Cr and Pb. An adsorption equilibrium was reached in about 1 hr for Cr and 30 min for Pb. The maximum uptake capacity was136.0 mg Cr/g biomass and 232.5 mg Pb/g biomass, respectively. In Pb biosorption in the column packed with Sargassum tbunbertii, 300 and 200 bed Tolumes at the concentration of 50 mg/L in feed solution were processed at the column residence time of 5 and 10 min before the column breakthrough point occurred. The elutions with 0.1 M HCl solution were more than $95{\%}$. The high efficiency of continous biesorntion and elution (3 cycles) indicated that Sargassum thunbergii was an effective biosorbent for Pb recovery.

우리나라 인근해안에서 서식하고 있는 해조류 23종에 대하여 Cr 및 Pb의 흡착성능을 조사한 결과, Sargassum 종이 Cr에 대하여 흡착능이 가장 높았다. Sargassum 종 4종을 이용하여 Cr 및 Pb의 생체흡착 실험을 수행하여 흡착 평형에는 Cr은 $30{\~}60$분, Pb는 30분 정도 소요 되었다. Cr 및 Pb 최대 흡착량은 136mg Cr/g biomass 및 232.5mg Pb/g biomass 였다. Pb흡착 및 탈착과정을 6회 반복한 결과 S. thunbergii는 재생성이 매우 효과적인 바이오 흡착제 였다. S. thunbergii를 자유 충전시킨 충전층 반응기를 이용하여 50mg/L Pb 용액의 연속적인 제거 실험을 수행한 결과 유입되는 Pb가 완전히 제거되는 구간은 HRT 10분에서 약 300 bed volume, HRT 5분에서 약 200 bed volume정도였다. 1회 흡착시 Pb 제거량은 HRT 10분에서 165 mg/g biomass, HRT 5분에서 112 mg/g biomass 였으나 흡착 완결까지의 소요 시간이 각각 112시간 및 52시간으로 HRT 5분일때가 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 0.1 M HCl을 이용한 Pb 회수 실험에서 회수율은 $95{\%}$이상이었다. HRT 10분 및 5분에서 탈착 후 재흡착이 3회 반복되어도 흡착량은 다소 감소하였지만 계속적인 Pb의 제거가 가능하여 S. thunbergii는 바이오 흡착제로 사용이 가능함을 알 수 있었다.