다성분계의 중금속시료에서의 공존이온의 상호 영향을 살펴보기 위하여
Ni2+, Cu2+, 그리고 Co2+이온의 혼합용액을 제조하여 세 항목의 중금속간의 경쟁흡
착을 수행하였다 Figure 4-29는 제조한 시료에 대해 칼럼흡착을 3시간 동안 실시
한 후 일정시간마다 유출수를 채취해 그 농도를 분석한 후, 각 중금속 항목에 대해
흡착농도의 Breakthrough Curve를 나타낸 것이다 이를 살펴보면, 니켈이온과 코
발트이온의 종말점은 동일하게 60분으로 보이며, 구리이온은 180분의 실험 종료시
점까지 흡착이 이루어졌으며 흡착대는 180분으로 보여진다 흡착이 시작된 시점부
터 니켈이온과 코발트이온의 흡착률은 50%미만으로 나타난 반면 구리이온의 흡착
은 온전히 일어난 것을 볼때, 흡착경쟁에서 구리이온이 매우 유리하며, 이는 니켈이
온과 코발트이온과 비교하여 구리이온이 활성탄과의 친화력이 현저히 높은 값을 보임을 알 수 있다
이러한 결과를 종합하여 볼 때, 니켈이온과 코발트이온은 칼럼내의 활성탄 흡착
경쟁에서 동일하게 영향을 주고 받으며 단일항목의 흡착보다는 효율이 떨어져 빠르
게 종말점에 도달하는 결과를 보였다 또한 구리이온의 활성탄과의 친화력은 니켈과
코발트이온에 비해 매우 높은 값을 가지며, 따라서 활성탄과의 흡착에서 우선순위를
가지는 것으로 판단된다
본 조사에서는 활성탄이 충전된 칼럼에서의 니켈, 코발트, 구리 이온의 흡착특성
과 효율에 영향을 미치는 인자들과 칼럼 내 공존이온의 영향에 대해 고찰하였다 흡
착실험은 고정층 흡착법으로 수행되었으며, 활성탄은 10~14mm 의 입상활성탄을
사용하였다 칼럼에 유입되는 폐수의 pH에 따른 흡착 효율을 살펴본 결과, 산성용액
이 유입되었을 경우, 칼럼내의 흡착효율이 현저히 저하되었으며 이는 산성 유입수로
인해 표면전하가 양으로 전환되어 흡착질과의 접촉을 방해하기 때문인 것으로 파악
되었다 칼럼층을 구성하는 활성탄의 입자크기에 따른 흡착 처리 효율을 평가한 결
과, 입자의 크기가 작아짐에 따라 흡착량이 증가하고 파과점이 늦어지는 경향을 보
였으며 코발트이온의 경우 그 차이가 더욱 분명하게 나타났다 이는 흡착제의 크기
가 작을수록 표면에서 일어나는 흡착반응에 대한 비표면적이 증가되기 때문인 것으로 사료된다
칼럼에 유입되는 폐수의 유속이 달라지면 흡착제와 유입수 간의 접촉시간이 달라
지므로 흡착에 영향을 줄 수 있다고 판단하여, 활성탄 칼럼에 유입되는 유량을 각각
5mL/min, 136mL/min, 286mL/min으로 변화를 주었을 때의 Breakthrough
Curve를 조사하였다 유량이 커짐에 따라 중금속 시료의 출현시간이 빨라짐과 동시
에 유출수의 농도가 빠르게 증가하는 경향을 보였다 중금속 시료의 초기농도에 따
른 칼럼흡착 양상을 파악하기 위해 Ni(NO3)2 6H2O, Cu(NO3)2 3H2O 및
Co(NO3)2 6H2O의 초기농도를 각각 10mg/L, 20mg/L, 50mg/L, 100mg/L로 조
제하여 시간에 따른 흡착률의 변화를 각각 검토한 결과, 세 항목의 중금속 시료에서
동일하게 초기농도가 증가함에 따라 흡착대는 좁게, 종말점은 짧게 나타나는
Breakthrough Curve를 얻을 수 있었으며 이러한 결과는 유입되는 중금속시료의 농
도가 증가함에 따라 농도구배가 증가하여 그 확산계수의 증가로 흡착량이
증대되었기 때문인 것으로 파악되었다
