붕규산염계 유리를 이용한 용액 중 Cr6+, Cd2+ 이온 제거

Title
붕규산염계 유리를 이용한 용액 중 Cr6+, Cd2+ 이온 제거
Authors
백일희
Keywords
붕규산염계유리를이용한용액중cr6cd2이온제거
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
폐수 중에 존재하는 Cr6+, Cd2+ 이온은 미량이어도 매우 독성이 강하여 인체에 접촉시 각종 암이나 소화기 질환등의 질병을 야기한다. 현재 Cr6+, Cd2+ 이온을 제거하기 위해 물리적, 화학적, 생물학적 방법이 다양하게 쓰이고 있지만 이러한 방법들은 고비용, 저효율, 공정제어의 어려움 등의 문제점들을 가지고 있다. 본 연구에서는 붕규산염 유리를 이용하여 용액으로부터 Cr6+, Cd2+ 이온을 제거하는 실험을 수행하였다. 다양한 조성의 유리를 제조하고 Cr6+, Cd2+ 이온이 포함된 용액과 반응시킨 후 용액에 남아있는 Cr6+, Cd2+ 이온의 농도를 ICP-OES로 측정하였다. 또한 반응을 마친 유리 표면을 XRD, SEM 그리고 EDS를 이용하여 분석하였다. Na2O-BaO-SiO2-B2O3계 유리를 Cr6+ 이온이 포함된 용액과 반응시키면 Ba2+ 이온이 유리로부터 용출되어 용액속의 Cr6+ 이온과 만나 유리 표면에 BaCrO4 결정을 형성하면서 용액으로부터 Cr6+ 이온이 제거되었다. 22.5Na2O-22.5BaO -35SiO2-20B2O3 조성의 유리를 사용하였을 때 벌크시편의 경우는 24시간안에, 분말시편의 경우에는 1분안에 100ppm의 Cr6+ 이온을 99% 이상 제거하였다. 이때 반응시간과 유리의 표면적을 증가시키거나 유리 조성중의 BaO, B2O3의 함량을 증가시키면 제거 효율이 증가하였다. 또한 용액의 초기 pH는 3~5일때 가장 높은 제거율을 나타내었다. Cd2+ 이온은 Na2O-K2O-SiO2-B2O3계 유리를 용액과 반응시켰을 때 Cd(OH)2 결정을 유리표면에 형성하면서 용액으로부터 제거되었다. 15Na2O-15K2O -40SiO2 -30B2O3 조성의 유리를 벌크시편으로 준비하여 실험하였을 때 24시간안에 90% 이상의 Cd2+ 이온이 제거되었다. 이때도 반응시간과 유리 표면적을 증가시키면 Cd2+ 이온의 제거효율이 증가하였다.
Description
목 차 요 약 i Abstract ii 제1장 서론 1 제2장 실험방법 4 2.1. 유리의 용융 및 시편의 제작 4 2.2. 반응용액의 제조 및 용액 반응 실험 8 2.3. 용액 반응 후 유리 시편의 표면분석 8 2.3.1. 박막 X선 회절 분석 8 2.3.2. 주사전자 현미경 관찰 및 에너지 분산 스펙트럼 분석 9 2.4. 용액 내의 이온 농도 측정 9 제3장 결과 및 고찰 10 3.1. 붕규산염계 유리를 이용한 Cr6+ 이온 제거 10 3.1.1. 유리 조성에서 2가 알칼리토 산화물에 따른 영향 10 3.1.2. BaO가 포함된 붕규산염 유리의 Cr6+이온 제거 기구 11 3.1.3. 반응 시간에 따른 Cr6+ 이온 제거 19 3.1.4. 유리 조성에서 BaO 함량 변화에 따른 영향 21 3.1.5. 유리 조성에서 B2O3 함량 변화에 따른 영향 22 3.1.6. 유리 표면적의 영향 26 3.1.7. 반응 용액의 초기 pH 영향 26 3.1.8. 유리 분말을 이용한 Cr6+ 이온 제거 실험 31 3.2. 붕규산염계 유리를 이용한 Cd2+ 이온 제거 34 3.2.1. 붕규산염 유리의 Cd2+ 이온 제거 34 3.2.2. 반응 시간에 따른 Cd2+ 이온 제거 35 3.2.3. 유리 표면적의 영향 40 3.2.4. 혼합 알칼리 효과에 따른 Cd2+ 이온 제거 44 제4장 결 론 48 참고 문헌 50
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/22550
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College of Engineering(공과대학) > Materials Science & Engineering (신소재공학) > Theses(신소재공학 석박사 학위논문)
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