Cr(VI) Removal from Artificial Groundwater by Granular Activated Carbon and Regeneration of the Spent Carbon

입상활성탄을 이용한 인공 조제 지하수내의 Cr(VI) 제거와 그 활성탄의 재생

Removal of hexavalent chromium from artificial groundwater (AGW) by granular activated carbon (GAC) was investigated in batch and continuous-flow column studies. Experimental parameters that were examined included solution pH, presence of dissolved oxygen (DO), and GAC pretreatment with Fe(II). As the solution pH increased from 4 to 7.5, the amount of Cr(VI) removed by both GACs decreased significantly. Exclusion of DO from the experimental systems resulted in greater removal of Cr(VI) from solution, possibly as a result of reduction to Cr(III). However, pretreatment of the GAC with a reductant (Fe(II)) did not improve Cr(VI) removal. Equilibration With 0.01 M $K_2$$HPO_4$[to extract adsorbed Cr(VI)] followed by a wash with 0.02 N $K_2$$HPO_4$[to remove precipitated/sorbed Cr(III)] proved to be a viable approach for the regeneration of carbons whose Cr(VI) removal capacities had been exhausted. The performance of the regenerated carbons exceeded that of the virgin carbons, primarily because of the favorable adsorption of Cr(VI) at lower pH values and the reduction of Cr(VI) to Cr(III), The presence of Cr(III) in acid wash solutions provides direct evidence that Cr(VI) is reduced to Cr(III) in GAC systems under relatively acidic conditions. GAC performance over five complete cycles was consistently high, which suggests that such a system will be able to function over many operation cycles without deleterious effects.

회분식 및 연속류 주상 실험을 통해 인공 조제 지하수로부터 입상활성탄에 의한 6가크롬 (Cr(VI)) 제거에 대한 연구를 수행하였다. 실험에 적용된 변수로는 용액의 pH, 용존산소의 존재여부를 사용하였고 2가철(Fe(II))로 활성탄을 전처리한 것을 처리하지 않은 활성탄과 그 결과를 비교하였다. 용액의 pH를 4.0에서 7.5로 증가 시킴에 따라 무처리 및 Fe(II)로 전처리한 활성탄 모두에 흡착된 Cr(VI)의 양이 현저히 감소하였다. 용존산소가 배제 (무산소조건) 되었을 경우 Cr(VI) 제기량이 증가하였는데, 이는 Cr(VI)의 Cr(III)로의 환원 때문으로 추측된다. 그러나, Fe(II)에 의한 활성탄의 전처기는 Cr(Vl)제거에 거의 영향을 미치지 않았다 흡착된 Cr(VI)를 추출하기위해 0.01M $K_2$$HPO_4$와 침전 또는 흡착된 Cr(III)를 제거하기위해 0.02N $K_2$$HPO_4$로 세척하였는데, 이는 Cr(VI)로 흡착능이 고갈된 활성탄 재생의 한 방법으로 고려될 수 있으리라 사료된다. 재생된 활성탄은 본래의 활성탄보다 큰 흡착능을 보였는데, 그 이유는 Cr(VI)가 낮은 pH에서 흡착이 잘되며 또 Cr(III)로 환원되기 때문으로 사료된다. 산세척수중의 Cr(III)의 존재는 비교적 산성 조건하에서 Cr(VI)의 Cr(III)로의 환원을 보여주는 증거로 사료된다. 5회의 재생 및 재사용 실험에서 이 재생방법이 흡착능을 악화시키는 것 없이 지속적으로 사용될 수 있음을 알 수 있었다.