포항산 천연 제올라이트와 합성 제올라이트에 의한 금속 이온의 제거 = Studies on the Removal of Metal Ions with Domestic Pohang Zeolites and Synthetic Zeolites

국문 초록 (Abstract)

국내 경상북도 포항시 남구에서 채취한 4종의 천연 제올라이트를 화학성분 분석, X-선 회절, 열시차분석 실험, 열중량분석 실험으로 분석하였다. 이들 제올라이트의 주성분은 석영, mordenite, heulandite가 함유된 clinoptilolite이었다. NaOH, Ca(OH)₂, HCI 용액으로 처리한 천연 제올라이트의 성질은 X-선 회절법과 열시차분석 실험법으로 연구하였다. 천연 제올라이트와 화학적으로 처리한 제올라이트, 합성 제올라이트를 이용하여 Cu²+, Cd²+, Hg²+, Pb²+, Cr6+등의 중금속 이온과 알칼리 금속 K- 이온의 제거능력을 비교하였고, 중금속 이온 용액의 pH값과 초기농도, 중금속 이온을 제거하는데 소요되는 반응 시간의 효과 등을 비교하였다. 천연 제올라이트에 Ca²+, Pb²+, and Cu²+ 이온용액을 각각 5ppm첨가한 결과 제거율이 94%, 95%, 97%까지 증가되었다. 또한 0.5N NaOH와 0.5 N HCI 용액으로 처리한 매석산 천연 제올라이트를 이용하여 Hg²+ 이온용액을 5ppm 첨가한 결과 제거율이 약 80% 정도였다. 매석산 천연 제올라이트와 합성 제올라이트 A,X 및 Y가 Hg²+ 이온의 최대 제거율을 나타내었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The four natural zeolites collected in Pohang, Kyungsang buk-do, Korea, were analyzed by means of wet chemical methods, X-ray diffraction, DTA, and TGA. The results indicate that the primary species of those zeolites are clinoptilolite mixed with quartz, mordenite, and heulandite. These zeolites were treated with NaOH, Ca(OH)₂, and HCI solution and their differences were also studied by X-ray diffraction method and differential thermal analysis method. The capabilities of removing heavy metal ions, such as Cu²+, Cd²+, Hg²+, Pb²+ and Cr6+, and alkaline ion, K+ ions with original zeolites, chemically treated zeolites, and synthetic zeolites were compared. The effect of pH value of solution and initial concentration of heavy metal ions, and the effect of reaction time in removing heavy metal ions were ions were studied. The experimental results showed that up to 94%, 95%, and 97% of Ca²+, Pb²+, and Cu²+ ions could be removed, respectively, out of 5 ppm of untreated natural zeolites. About 80% of the Hg²+ ions could be also removed out of 5 ppm Hg²+ ions solution with Maesuk mt. natural zeolite which was treated with 0.5N NaOH and 0.5 N HCI solution. It was found that Maesuk mt. natrual zeolite was most efficient in removing Hg²+ ions compared with the other natural zeolites studied in this work and synthetic zeolite A, X and Y.