비비아나이트와 철인산염을 사용한 토양 내 준금속 및 중금속 동시 안정화 :Simultaneous Stabilization of Metalloids and Heavy Metals in Soil Using Vivianite and Iron Phosphate

김한나

추천

검색

자료유형: 학위논문

저자정보: 김한나 (충북대학교 )

지도교수: 박진희

발행연도: 2023

저작권: 충북대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수10

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

비비아나이트와 철인산염을 사용한 토양 내 준금속 및 중금속 동시 안정화

김한나 농화학과 2023.01 학위논문

2021

철인산염을 통한 비소와 납의 동시 안정화에 대한 pH의 영향

김한나 , 박진희 , 석영주 대한환경공학회 학술발표논문집 2021.11 학술대회자료

철인산염을 통한 비소와 납의 동시 안정화

김한나 , 박진희 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 2021.11 학술대회자료

이 논문의 후속연구가 궁금하신가요?
연관 학술논문 또는 학술발표를 통해 보다 발전된 연구결과를 확인하실 수 있습니다.
이 논문의 연구 히스토리 확인하기

초록· 키워드

오류제보하기

비소(As)와 안티몬(Sb)은 독성이 강하고 납(Pb)과 카드뮴(Cd)과 같은 중금속과 함께 토양을 오염시켜 작물에게 피해를 준다. 비소와 안티몬은 산화음이온이고 납 과 카드뮴과 같은 중금속은 2가 양이온이기 때문에 화학적인 특성이 달라 동시 제 어가 어렵다. 인산염은 양이온인 중금속을 안정화시키기 위해 주로 사용되지만 비 소, 안티몬과 화학적인 특성이 유사해 다양한 금속이 복합적으로 토양에 오염되어 있을 때 오히려 비소, 안티몬의 방출을 야기시킨다. 일반적으로 산화음이온은 수산 화철과 반응하여 안정화되고 중금속은 인산염과 반응하여 안정화되기 때문에 철인 산염을 사용하면 산화음이온과 중금속의 동시 제어가 가능할 것으로 시사된다. 비 비아나이트는 자연 환경에 존재하는 철인산염 광물로 철인산염보다 비표면적이 작 고 결정질이기 때문에 동시 안정화에 더 긍정적인 효과가 나타날 것으로 기대된다. 따라서 본 연구의 목적은 제조한 철인산염과 철인산염 광물인 비비아나이트를 사용 해 산화음이온과 중금속의 동시 안정화가 가능한지 평가하는 것이다. 단일과 혼합 으로 제조된 금속 용액의 농도, pH를 다르게 설정하여 비소, 안티몬, 납의 안정화율 에 미치는 영향과 흡착된 비소, 안티몬의 산화 환원 상태 변화를 평가하였다. 각 광 물을 단일 및 혼합 오염 토양에 처리해 생체 이용 가능 농도를 분석 후 동시 안정 화를 평가하였다. 철인산염은 비소, 안티몬과 납이 혼합으로 존재하는 용액에서 금 속을 동시에 안정화시켰지만 복합 오염 토양에서 비소를 오히려 방출시켰다. 비비 아나이트는 금속 용액과 오염 토양에서 산화음이온과 중금속을 모두 동시에 안정화 시켰다. 인산염과 중금속이 반응할 때 방출되는 철이 비소, 안티몬과 반응해 단독 용액 보다 혼합 용액에서 제거률이 증가하는 것으로 판단되며 동시 안정화가 가능 할 것으로 시사된다. 5가 비소, 3가 안티몬, 5가 안티몬의 제거률은 pH가 증가할수 록 감소하였고 3가 비소, 납의 제거률은 pH가 증가할수록 증가하였다. 비비아나이 트가 3가 비소와 반응하면 표면의 철이 산화되고 5가 안티몬 용액은 3가 안티몬으 로 환원된다. 3가 안티몬은 5가 안티몬보다 독성이 강하지만 이동성이 낮아 비비아 나이트와 반응하면 안정화율이 증가하는 것으로 시사된다. 따라서 비비아나이트는 금속의 산화환원 상태를 변화시켜 독성 및 이동성을 감소시킬 수 있으며 토양에 오 염된 산화음이온과 중금속의 동시 안정화가 가능할 것으로 판단된다.

Arsenic (As) and antimony (Sb) are highly toxic metalloids and are contaminating the soil with heavy metals such as lead (Pb) and cadmium (Cd). Since As and Sb are oxyanions and heavy metals are cations, it is difficult to control both simultaneously because their chemical properties are different. Phosphate compounds are commonly used to immobilize heavy metals, but As and Sb have similar chemical properties to phosphate and are rather released. Generally, oxyanions are stabilized by reacting with iron oxides. Therefore, simultaneous stabilization of various metals is possible by using iron phosphate by reacting oxyanions with iron and heavy metals with phosphate. Iron phosphate can be used for simultaneous stabilization of oxyanions and heavy metals and vivianite is an iron phosphate mineral that exists in nature and has lower solubility product constant than iron phosphate. Therefore, the objective of this study was to evaluate the simultaneous stabilization of oxyanions and heavy metals using iron phosphate and vivianite. The effect of metal concentration and pH on the removal rate of As, Sb and Pb and the change in redox state of As and Sb after reaction with the mineral was evaluated. Each mineral was treated in single and mixed metal contaminated soil to analyze bioavailable metal concentrations to evaluate metal stabilization in the soil. Iron phosphate simultaneously stabilized metalloids and heavy metals in the solution, and the removal rate of the mixed metal solution was higher than that of the single metal solution. Although phosphate in iron phosphate stabilized heavy metals in soil, released As. In the case of vivianite, metals were simultaneously stabilized in both solution and soil. When phosphate and heavy metals were reacted, the released iron stabilized metalloids. The removal rates of As(V), Sb(III), and Sb(V) decreased as the pH increased, while the removal rates of As(III) and Pb increased when pH increased. Iron in vivianite was oxidized when it reacted with As(III) and reduced Sb(V) in solution. Antimony(III) is more toxic than Sb(V), but its mobility is low and the stabilization rate increased when it reacted with vivianite. Therefore, vivianite can be used to reduce metal(loid)s mobility and toxicity, and simultaneously stabilize the metalloids and heavy metals in soil.

C O N T E N T S
List of Tables ⅲ
List of Figures ⅳ
Abstract ································ ································ ······················ ⅵ
Ⅰ. INTRODUCTION································ ······························· 12
Ⅱ. MATERIALS AND METHODS 13
2.1 Iron phosphate synthesis and mineral characterization··························· 13
2.2 Sorption of metal(loid)s by iron phosphate and vivianite ························ 13
(1) Sorption of metals by iron phosphate and vivianite in various concentrations and pH 13
(2) Adsorption isotherm models ································ ······················· 14
2.3 Characterization of metal(loid)s adsorbed on the surface of vivianite 15
(1) Distribution analysis of metal(loid)s adsorbed on the surface of vivianite 15
(2) Oxidation state of metal(loid)s adsorbed on the surface of vivianite 15
2.4 Evaluation of metalloid species in the solution after adsorption by vivianite·15
2.5 Incubation of metal(loid) contaminated soils with iron phosphate and
vivianite 16
Ⅲ. RESULTS AND DISCUSSION 19
3.1 Evaluation of simultaneous stabilization of metalloids and heavy metals by
iron phosphate 19
(1) Simultaneous adsorption of metalloids and heavy metals using iron
phosphate 19
(2) Evaluation of simultaneous stabilization of metal(loid)s in contaminated soil by iron phosphate treatment ································ ························· 25
3.2 Metal(loid) sorption by vivianite ································ ···················· 28
(1) Characterization of vivianite ································ ······················· 28
(2) Removal of single and mixed metal(loid)s by vivianite ······················· 31
3.3 Stabilization of trivalent and pentavalent As and Sb in single metal solution and mixed metal solution with Pb by vivianite 34
3.4 Effect of pH on metal(loid)s stabilization by vivianite ··························· 40
3.5 Redox state of As and Sb in solution after removal by vivianite 44
3.6 Simultaneous stabilization of metalloids and heavy metals by vivianite 47
(1) Metal(loid) distribution reacted on vivianite 47
(2) Evaluation of metal(loid) species reacted with vivianite······················· 50
3.7 Stabilization of metalloids and heavy metals after vivianite treatment in single and mixed metal contaminated soils 56
Ⅳ. CONCLUSIONS································ ······························· 60
Ⅴ. SUMMARY IN KOREAN 61
Ⅵ. REFERENCES 62

최근 본 자료

전체보기

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	원문	원문 PDF 파일
AI 학습용 데이터	원문 + 메타 (기본/상세)	원문 PDF 파일 및 서지정보 CSV
대량 구매용 데이터	B2B 구독 방식	특정 자료 한정으로 원문 접근 권한 부여
대량 구매용 데이터	URL 전달 방식	바로 PDF 뷰어를 열람할 수 있는 URL 제공

구분	그룹	데이터 항목
AI 학습용 데이터	기본 메타	발행기관명, 간행물명, 권호명, 권(vol), 호(issue), 통권, 발행연도, 발행월, 논문명, 저자명, 시작페이지, 종료페이지, 전체페이지, 상세페이지URL
상세 메타 데이터	발행기관 메타	발행기관 이명, 영문명, 창립연도, 홈페이지URL, 발행기관 소개
	간행물 메타	부제목, 간행물 유형, ISSN, ISBN, 최초발행연도, 폐간연도, 간행빈도, 발행주기, 등재사항, 이용수, 피인용수, 권호수, 논문수, 표지이미지
	논문 메타	작성 언어, 부제목, 대등제목, 목차, 키워드, 초록, 이미지, 참고문헌, 이용수, 피인용수, 논문활용도, DBpia통합주제분류, KDC분류, DDC분류, 한국연구재단분류, UCI, DOI
	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

구분	그룹	데이터 항목
※ 결합형/맞춤형 메타 데이터는 신청 내용에 따라 다양하게 제공 가능
이용순위 정보	주제분야별 많이 이용된 논문	“인문학”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	이용기관별 많이 이용된 논문	“중고등학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	세부기관별 많이 이용된 논문	“서울대학교”에서 많이 이용된 논문 TOP100
	키워드별 많이 이용된 논문	“Chat GPT”에서 많이 이용된 논문 TOP100
키워드 정보	많이 이용된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 이용된 키워드
	많이 발행된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 발행된 키워드
	많이 검색된 키워드	특정기간/분야/저널 내 많이 검색된 키워드
	연구 트렌드 키워드	특정 키워드 연관 연구동향 분석 데이터 키워드

논문 기본 정보

이 논문의 연구 히스토리 (3)

초록· 키워드

목차

최근 본 자료

댓글(0)