황화철 표면에서의 비소 환원 반응에 대한 밀도범함수이론 해석

국문 초록 (Abstract)

자연계에서 비소는 주로 3가 및 5가의 산화음이온 형태로 존재한다. 비소의 산화/환원 상태는 비소의 유해성 및 이동성을 결정하는 중요한 요인이기 때문에 비소의 산화/환원 상태를 예측, 조절하는 것은 환경적으로 매우 의미가 크다. 본 연구에서는 환원성 철광물의 하나인 메킨나와이트(mackinawite, FeS)의 존재 하에 5가비소가 3가비소로 환원되는 반응 메커니즘 규명을 위해, 제일원리계산 방법인 밀도범함수이론 계산을 수행하였다. 계산결과, 5가의 비소(HAsO4(2-))가 FeS 표면에 흡착됨에 따라 HAsO4(2-)의 산소원자들 중 하나가 FeS의 황 원자와 강한 결합을 형성함으로써 5가의 As가 HAsO3(2-)의 3가 As로 전환됨을 확인하였다. 또한, HAsO3(2-) 흡착 전후의 As 원자와 FeS 표면의 황 원자의 전자밀도 분석 결과 As는 전자를 얻고(즉, As 환원), FeS 표면의 황은 산화됨을 알 수 있었다.