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6가 크롬 이온의 제거를 위한 리그닌/알긴산 비드의 제조 및 특성
Preparation and Characterization of Lignin/Alginic Acid Bead for Hexavalent Chromium Ions Removal

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Authors
우희창
Advisor
이기훈
Major
농업생명과학대학 바이오시스템·소재학부
Issue Date
2018-02
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
중금속 흡착6가 크롬 이온리그닌알지네이트리그닌/알긴산 비드
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 농업생명과학대학 바이오시스템·소재학부, 2018. 2. 이기훈.
Abstract
본 연구에서는 6가 크롬 이온 제거를 위한 천연 고분자 기반의 흡착제를 제조함에 있어서 산 침전법을 이용한 리그닌/알긴산 비드를 제조하였고, 이를 통해 리그닌의 담지 효율 및 흡착 성능을 극대화하고 흡착 후 회수 및 재사용이 가능한 흡착제를 만들고자 하였다. 또한 최적 제조 조건을 찾기 위해 2%(w/v) 농도의 알긴산나트륨과 0~5%(w/v) 농도의 리그닌을 이용하여 리그닌/알긴산 비드를 제조하였고, 각각의 비드에 대하여 리그닌의 담지 효율, 비드의 역학적 특성 및 6가 크롬 이온에 대한 흡착 성능을 분석 비교하였다. 그 결과, 리그닌과 알긴산나트륨의 농도가 각각 2%(w/v)일 때의 조건을 최적 제조 조건으로 설정할 수 있었고, 이 때 제조된 비드는 88.4%의 담지 효율을 가졌으며, 6가 크롬 이온에 대하여 136.9 mg/g의 높은 흡착 성능을 보여주었다. 최적 조건으로 제조된 리그닌/알긴산 비드를 이용하여 6가 크롬 이온에 대한 흡착 특성을 살펴보았고, 흡착 등온선 분석과 동역학 분석을 한 결과, Freundlich isotherm 모델과 pseudo-second-order 모델에 매우 근접한 거동을 보여 화학적 흡착이 우세하게 작용하고, 두 가지 이상의 이질적인 기작에 의해서 6가 크롬 이온이 리그닌/알긴산 비드에 흡착되는 것으로 볼 수 있었다. 또한 EDS와 XPS을 이용하여 흡착 전, 후의 리그닌/알긴산 비드의 표면 특성을 분석하였고, 이를 통해 6가 크롬 이온의 일부가 3가 크롬 이온으로 환원되고, 비드에 존재하는 히드록시기, 메톡시기, 카르보닐기와 같은 산소 원자를 포함하는 작용기들이 6가 크롬 이온 또는 3가 크롬 이온과 결합하는 것으로 흡착 기작을 생각해 볼 수 있었다. 1M 티오요소 수용액을 이용하여 탈착 및 재흡착 실험을 진행하였으며, 4회 재흡착에서 초기 흡착 대비 89.6%의 재생 효율을 보여주어 재활용의 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 6가 크롬 이온과 함께 구리 이온, 아연 이온, 니켈 이온이 혼합된 금속 이온 용액에 대해 6가 크롬 이온의 선택적 흡착이 가능함을 알 수 있었다. 이처럼 본 연구에서 제조한 리그닌/알긴산 비드는 6가 크롬 이온에 대해 높은 흡착 성능을 나타내며 재사용 및 선택적인 흡착이 가능함을 보여 흡착제로서의 높은 성능을 입증하였다. 또한 알긴산 비드를 담지체로 활용하여 흡착 분야에 적용함으로써 알지네이트의 공정 및 이용에 대한 새로운 방법을 제시하였다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/141779
Files in This Item:
Appears in Collections:
College of Agriculture and Life Sciences (농업생명과학대학)Dept. of Biosystems and Biomaterials Science and Engineering (바이오시스템·소재학부)Theses (Master's Degree_바이오시스템·소재학부)
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