Abstract
In this study physicochemical characteristics and stability of various manganese coated sands (MCS) prepared with different methods were evaluated. In addition, removal efficiencies of As(III) by each MCS were compared. Four different MCSs were used; B-MCS prepared by baking method, W&D-MCS prepared by wetting and dry method, NMCS prepared during the water treatment process and Birm which is a commercial MCS widely used for the removal iron and manganese. The manganese content in each MCS was following order: Birm (63,120 mg/kg) > N-MCS (10,400 mg/kg) >W&D-MCS (5,080 mg/kg) > B-MCS (2,220 mg/kg). Birm showed the least solubility (% basis) in acidic conditions. As(III) oxidation efficiency of B-MCS was continuously increased as the solution pH decreased. While As(III) oxidation efficiency of N-MCS and Birm was minimum around neutral pH. The increased As(III) oxidation efficiency above neutral pH for N-MCS and Birm could be due to the competitive adsorption of $Mn^{2+}$, which was produced from reduction of $MnO_2$, onto the surface of aluminum and manganese oxides.
본 연구에서는 제조방법이 다른 여러 종류의 망간코팅사(MCS)들의 물리화학적 특성과 내산성을 비교하고 이들에 의한 독성 3가 비소의 산화특성을 평가하였다. 실험에 사용된 MCS는 4종류로서 실험실에서 고온가열처리에 의하여 제조한 B-MCS, 접촉/건조(wetting and dry) 방법으로 제조한 W&D-MCS, 정수처리장 수 처리 과정에서 자연발생적으로 생성된 N-MCS, 그리고 철 및 망간제거용으로 시판되는 Birm을 사용하였다. 각 망간사내의 망간함유량은 Birm (63,120 mg/kg) > N-MCS(10,400 mg/kg) > W&D-MCS(5,080 mg/kg) > B-MCS(2,220 mg/kg) 순으로 나타났다. 내산성 실험결과 Birm에 함유된 망간이 산성조건에서 가장 적은 용출분율(% 기준)을 보였다. 3가 비소산화 결과, B-MCS의 경우 반응용액의 pH가 낮을수록 산화율이 지속적으로 증가하였지만, N-MCS와 Birm의 경우는 이와는 달리 pH 6 부근에서 산화율이 최소가 되며 강산성 및 강알카리 영역에서는 산화율이 증가하는 것으로 나타났다. N-MCS와 Birm의 경우에는 산화망간 외에 상당량의 산화알루미늄을 함유하고 있어서 As(III) 산화와 동시에 망간산화물의 환원에 의해서 생성되는 $Mn^{2+}$가 산화망간 및 산화알루미늄 두 반응점으로 경쟁흡착이 되기 때문에 기인한 것으로 여겨진다.
