게껍질 충진 칼럼에 의한 납의 제거 특성

Characteristics of Lead Removal in a Fixed-Bed Column Packed with Crab Shell Particles

고정층 칼럼에 충진물질로 게껍질(Protunus trituberculatus)과 활성탄(Norit 0.8 SUPRA)을 사용하였다. 10 g의 활성탄만을 충진물질로 사용했을 때는 380 층부피 (bed volume)의 10 mg/L 납 함유 폐수를 처리했을 때 파과 현상 (breakthrough)이 일어났지만, 1 g의 게껍질을 10 g의 활성탄 칼럼에 첨가했을 때는 1520 층부피에서 파과 현상이 일어났다. 게껍질의 첨가로 인해서 활성탄 칼럼의 납 제거능이 증가하였다. 이러한 급격한 효율의 증가는 납의 흡착에 유용한 $CO_3{^{2-}}$ 파 $OH^-$ 이온이 증가한 것 때문으로 사료되었다. 여러 가지 분석 결과에 의하면 납 제거의 주된 메카니즘은 게껍질 속의 $CaCO_3$가 용해된 후 납과 반응하여 $Pb_3(C0_3)_2(OH)_2$ 형태로 활성탄의 표면에서 침천물을 형성하는 것으로 사료되었다. 납의 제거능은 유입 폐수 중의 납 농도가 10 mg/L에서 50 mg/L로 증가될 때 2배 정도 증가하였으나 유입 폐수의 pH가 5.0에서 3.0으로 감소할 때 약 40% 정도 효율이 감소하였다.

Crab shell particles (Protunus trituberculatus) and activated carbon (Norit 0.8 SUPRA) were used as packing material in a fixed-bed column. When 1 g crab shell was added in the column packed with 10 g activated carbon. breakthrough to influent 10 mg Pb/L occurred at 1520 bed volumes. as compared to 380 bed volumes for 10 g activated carbon only. Addition of crab shell particles into activated carbon column resulted in increased uptake of lead. The dramatic improvement might be attributed to an increase in $co_3{^{2-}}$ and $OH^-$ available for the binding of lead. From the result of analyses, the major mechanism of lead removal was based on dissolution of $CaCO_3$ in the crab shell followed by precipitation of $Pb_3(CO_3)_2(OH)_{2(s)}$ on the surface of activated carbon. The lead uptake increased two fold as the influent lead concentration was increased from 10 to 50 mg/L. However, it decreased by 40% as the influent pH was lowered from 5.0 to 3.0.