Journal of the Korean Chemical Society (대한화학회지)

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Study on Adsorption of Pb and Cd in Water Using Carbonized Water Treatment Sludge

탄화 정수 슬러지를 이용한 수중의 납과 카드뮴 흡착에 관한 연구

  • Kim, Younjung (Center for Instrumental Analysis, Andong National University) ;
  • Kim, Daeik (School of Electrical, Electronic Communication, and Computer Engineering, Chonnam National University) ;
  • Choi, Jong-Ha (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Hong, Yong Pyo (Department of Applied Chemistry, Andong National University) ;
  • Ryoo, Keon Sang (Department of Applied Chemistry, Andong National University)
  • 김연정 (안동대학교 공동실험실습관) ;
  • 김대익 (전남대학교 전기전자통신컴퓨터공학부) ;
  • 최종하 (안동대학교 응용화학과) ;
  • 홍용표 (안동대학교 응용화학과) ;
  • 유건상 (안동대학교 응용화학과)
  • Received : 2017.02.01
  • Accepted : 2017.05.04
  • Published : 2017.10.20
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Abstract

In this study, water treatment sludge carbonized with $400^{\circ}C$ was tested as an adsorbent for the removal of Pb and Cd in water. The carbonized sludge was characterized by thermo-gravimetric analysis (TGA), scanning electron microscopy (SEM), X-ray fluorescence spectrometry (XRF), and surface area analysis. Carbonized sludge exhibited much higher specific surface area and total pore volume than water treatment sludge itself. In batch-type adsorption process, carbonized sludge represented better adsorption performance for Pb than Cd, achieving 90~98% at the concentrations conducted in the experiments. Equilibrium data of adsorption were analyzed using the Freundlich and Langmuir isotherm models. It was seen that both Freundlich and Langmuir isotherms have correlation coefficient $R^2$ value larger than 0.95. The results of studies indicated that carbonized water treatment sludge by heat treatment could be used as an efficient adsorbent for the removal of Pb and Cd from water.

본 연구에서, 400도에서 탄화시킨 정수 슬러지를 수중의 납과 카드뮴의 제거를 위한 흡착제로서 시험하였다. 탄화된 슬러지는 열중량 분석, 주사 전자 현미경, X-선 형광분광기, 표면적 분석에 의해 특성화 하였다. 탄화 슬러지는 정수 슬러지 자체보다도 대단히 높은 비표면적과 총 세공부피를 나타내었다. 회분식 흡착 과정에서 탄화 슬러지는 카드뮴보다는 납에 대하여 더 나은 흡착성능을 보였으며, 실험에서 행한 농도에서 90~98%의 흡착 능력을 달성하였다. 흡착의 평형 데이터는 Freundlich와 Langmuir와 흡착등온선 모델을 이용하여 평가하였고, Freundlich와 Langmuir 흡착 등온선 둘 다 0.95보다 큰 상관계수($R^2$) 값을 나타내었다. 연구의 결과들은 열처리 된 탄화 정수 슬러지가 수중으로부터 납과 카드뮴을 제거하는데 효율적인 흡착제로 사용될 수 있다는 것을 보였다.

Keywords

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