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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 김정진
- 발행연도
- 2023
- 저작권
- 안동대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수56
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산성 광산 배수로 오염된 지하수의 경우 지표수와 비교하여 높은 농도의 중금속을 함유하고 있으며, 일반적으로 중금속으로 오염된 매질은 산성으로 황화광물의 산화로 인해 많은 양의 황산염을 포함하고 있다. 이러한 중금속으로 오염된 지하수는 흡착, 막분리, 생물학적 처리, 화학적 침전, 이온 변화 등의 방법으로 처리되어 왔으며 이 중 화학적 침전법은 경제성과 간편성 때문에 중금속 제거에 널리 사용되어 왔다. 본 연구에서는 지하수 내 고농도로 오염된 중금속의 저감을 위하여 Ca, Mg-탄산염 및 수산화물을 이용하여 pH 조절을 통해 금속 침전물을 유도함으로써 중금속 정화 특성을 알아보고자 하였다. 오염된 지역에서 직접 채수한 중금속 오염수는 NaOH(1M)를 이용해 pH를 상승시켰을 때 Fe>Cu>Zn>Cd>Mn 순으로 중금속이 제거되며 생성되는 침전물의 경우 카드뮴이 [Cd(OH)2], 구리가 [CuSO4(OH)6, CuO], 철이 [FeO(OH), Fe3O4], 망간이 [Mn3O4], 아연이 [ZnSO4·H2O, ZnO]이며 수산화물과 황산화물, 산화물로 나타난다. 실험 매질의 열분석 및 X-선 회절 분석 결과, 각각의 온도에서 상변화 되며 Ca매질은 CaO로, Mg매질은 MgO로 변화된다. 황산염 수용액에서 생성된 침전물을 분석하였을 때 Mg매질은 변화가 없었으나 Ca매질 중 Ca(OH)2와 CaO시료에서 석고(CaSO4)형태로 침전되었다. 소성 전, 후 매질로 인공폐수를 정화하였을 때, 소성 후 매질이 모든 중금속 농도에서 효율이 좋으며, 좀 더 적은 양으로 pH 상승이 가능하고 도달하는 최고 pH값도 상향되었다. 중금속 오염수에서 pH증가에 따른 중금속 농도를 종합하였을 때, 카드뮴은 pH9.4, 구리는 pH5.6, 철은 pH5.9, 망간은 pH10.2, 아연은 pH7.3 이상일 때 99%이상 제거될 수 있음을 알 수 있다. 제조 환을 이용한 인공폐수의 정화효율 평가에서, Ca매질 보다 Mg매질이 반응성이 좋고 안정적으로 중금속이 제거된다. 환의 형태로 제조하여 정화 처리에 활용하게 되면 회수 및 분리가 용이해지며 지속적인 활용이 가능하다. Ca매질의 경우 높은 pH 상승 값을 가지고 있고 석고 침전으로 인한 황산염의 제거가 가능하지만 다량의 슬러지와 pH의 과한 증가로 인해 처리를 위한 추가 공정이 필요해 보인다. Mg매질의 경우 pH가 과하게 증가하지 않으면서 중금속의 제거가 가능하고 슬러지의 양이 미미하지만 황산염이 충분히 제거가 되지 않고 고농도의 오염조건에서 pH 증가율 및 반응성이 낮은 것으로 확인된다. Ca, Mg- 탄산염 및 수산화물 모두 중금속으로 오염된 수질을 정화하는데 효과적이며, 매질의 특성에 맞는 환경에서 좀 더 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
목차
1. 서론 12. 연구 방법 32.1 시료 선정 32.1.1 사용 매질 42.2 실험 방법 62.2.1 NaOH를 이용한 pH별 중금속 제거율 평가 62.2.2 NaOH를 이용한 중금속별 침전물 X-선 회절분석 82.2.3 매질의 열분석(TG-DTA) 및 X-선 회절분석 92.2.4 Na2SO4 수용액에서 매질별 침전물 X-선 회절 분석 92.2.5 소성 전, 후 powder 매질 중금속 인공폐수 정화평가 102.2.6 정화 매질의 투입량에 따른 pH 변화 102.2.7 제조 환을 이용한 인공폐수 정화평가 112.2.8 제조 환을 이용한 오염수 정화 지속성평가 123. 연구 결과 133.1 NaOH를 이용한 pH별 중금속 제거율 평가 결과 133.2 NaOH를 이용한 중금속별 침전물 X-선 회절 분석 결과 193.3 매질의 열분석(TG-DTA) 및 X-선 회절 분석 결과 213.4 Na2SO4 수용액에서 매질별 침전물 X-선 회절 분석 결과 213.5 소성 전, 후 powder 매질 중금속 인공폐수 정화평가 결과 273.6 pH 상승에 따른 중금속 농도 변화 종합 343.7 정화 매질의 투입량에 따른 pH 변화 결과 373.8 제조 환을 이용한 인공폐수 정화평가 결과 443.9 제조 환을 이용한 오염수 정화 지속성평가 결과 494.결론 53참고문헌 54ABSTRACT 57
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