Anodic Alumina와 Retriculate Vitreous Carbon을 전극으로 사용하여 수용액에서 중금속이온의 제거

Removal of Heavy Metal Ions in the Aqueous Solution Using Anodic Alumina and Retriculate Vitreous Carbon Electrodes

0.3M의 옥살산 용액에서 anodic alumina를 제작하였으며 barrier 층을 제거하기 위하여 20wt% 황산 용액에서 한시간 동안 방치시켰다. 이 anodic alumina를 전극으로 사용하여 수용액에서 $Cd^{2+}$, $Co2^{+}$ 및 $Pb^{2+}$이온들을 환원시켜 제거하였다. XRD와 SBM으로 anodic alumina의 구조를 분석하였고, SEM 결과 anodic alumina에는 60nm의 pore가 존재함을 확인할 수 있었으며, 20wt% 황산 용액으로 처리 후 anodic alumina의 표면이 황산에 약간 녹기 때문에 anodic alumina의 표면의 규칙성이 떨어지는 결과를 보였다. anodic alumina를 음극, 그리고 탄소를 양극으로 각각 사용하여 $Cd(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$, $Co(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ 및 $PbSO_4$ 수용액에 24시간동안 직류전류를 흘려주었을 때, 전류를 흘려준 시간에 따라 전압이 각각 4.6, 3.4 및 5.1V 까지 증가하다가 4.2, 2.7 및 2.4V로 일정해지는 결과를 얻었다. 전류를 흘려준 시간이 18시간까지는 시간이 증가할수록 용액내의 금속이온의 농도는 감소하였으며 음극인 anodic alumina의 표면에 각 금속들이 석출되는 것을 확인할 수 있었다. anodic alumina로 금속이온을 제거한 수용액을 retriculate vitreous carbon(RVC)를 작업전극으로 하는 flow cell로 제2차 금속이온 제거를 수행하였다. $Cd^{2+}$ 와 $Co^{2+}$이온의 농도는 용액을 flow cell에 20분간 흘려줄 때까지만 감소하였고 $Pb^{2+}$이온 농도는 30분까지 감소하였다. 이 경우 $Cd^{2+}$, $Co^{2+}$ 및 $Pb^{2+}$이온들 제거효율은 각각 34.78, 28.79 및 86.38% 이었다. 또한 $Cd^{2+}$ 와 $Co^{2+}$이온이 동시에 RVC전극에 흡착 가능한 결과를 보였으며 제거효율은 32.30 및 31.37% 이었다.

The anodic alumina is synthesized using 0.3M oxalic acid and the barrier layers of the anodic alumina are removed using the 20wt% $H_2SO_4$ solution. The structure of the anodic alumina is analyzed by XRD and SEM. It is observed by SEM that the size of anodic alumina pore is about 60nm. And the uniformity of the anodic alumina surface under the 20wt% $H_2SO_4$ solution is poorer than the unifomity of the the normal anodic alumina surface. The anodic alumina and the carbon are used cathode and anode in$Cd(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$, $Co(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and $PbSO_4$ solutions. In this study, the constant D.C. electrical current is flowed in each solution for 24hours. It is found that the voltages so far as 4.6, 3.4 and 5.1V at $Cd(NO_3)_2{\cdot}4H_2O$, $Co(NO_3)_2{\cdot}6H_2O$ and $PbSO_4$ solutions increase with increasing the flowing current time and after the voltage does not change which values are 4.2, 2.7 and 2.4V, respectively. The amount of metal ions in solutions decrease with increasing the flowing current time until the flowing current time is 18hours and the metals are formed at the surface of anodic alumina. After the metal ions are removed using the anodic alumina, and $Cd^{2+}$, $Co^{2+}$ and $Pb^{2+}$ ions are removed again using flow cell with retriculate vitreous carbon(RVC) working electrode. The concentration of $Cd^{2+}$, and $Co^{2+}$ions decrease until the flowing time of the solutions is 20minutes and the concentration of $Pb^{2+}$ ion decreases until that time is 30minutes. In this case, the removal effects of $Cd^{2+}$, $Co^{2+}$ and $Pb^{2+}$ ions are 34.78, 28.79 and 86.38%, respectively. And it is possible that both $Cd^{2+}$ and $Co^{2+}$ions are adsorbed in pore of RVC at the same time and the removal effects of $Cd^{2+}$ and $Co^{2+}$ions are 32.30 and 31.37%.