키토산 비드에 의한 중금속 이온의 고정층 흡착에 관한 연구

A Study on the Fixed-bed Adsorption of Heavy Metal Ions over Chitosan Bead

폐수중 중금속 이온을 제거하기 위한 방법으로 키토산 비드에 의한 금속 이온의 고정층 흡착 특성을 조사하였다. 게껍질로부터 키틴을 추출하고 이를 탈아세틸화 반응시켜 키토산을 제조하였다. 키토산은 비드로 만들어 중금속 흡착제로 사용하였다. 키토산 비드에 대한 $Cu^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$ 이온의 단성분 평형 흡착 실험 결과로부터 Freundlich와 Langmuir 흡착등온식을 결정하였다. 흡착등온식에 의하면 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 흡착 세기는 $Cu^{2+}$>$Co^{2+}$>$Ni^{2+}$의 순서로 나타났다. 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 또는 다성분계 고정층 흡착 실험으로부터 흡착 파과곡선을 구하였다. 단성분 흡착등온식으로 다성분 흡착 평형을 예측할 수 있는 IAS (ideal adsorbed solution) 이론을 적용하여 LDFA (linear driving force approximation)에 의한 고정층 흡착 모델식을 수치해 기법으로 모사하여 실험결과와 비교하였다. LDFA에 의한 모델식을 적용한 결과 키토산 비드에 대한 중금속 이온의 단성분 및 다성분계 고정층 흡착거동을 잘 모사할 수 있었다.

Fixed-bed adsorption of metal ions on chitosan bead was studied to remove heavy metal ions in waste water. Chitin was extracted from carb shell and chitosan was prepared by deacetylation of the chitin. The chitosan in bead was used as an adsorbent for heavy metal ions. Freundlich and Langmuir isotherm was determined from the experimental results of equilibrium adsorption for individual metal ion ($Cu^{2+}$, $Co^{2+}$, $Ni^{2+}$) on chitosan bead. Adsorption strength of metal ions decreased in the order of $Cu^{2+}$>$Co^{2+}$>$Ni^{2+}$ ion. Breakthrough curves of single and multicomponent adsorption for metal ions were obtained from the experimental results of fixed-bed adsorption. The breakthrough curves were analyzed by simulation with fixed-bed adsorption equation based on LDFA (linear driving force approximation) adopted LAS (ideal adsorbed solution) theory which can predict multi-component adsorption isotherm from individual adsorption isotherm. The behavior of fixed bed adsorption for single and multi-component system could be nicely simulated by the equation.