규산마그네슘 복합화를 통한 할로이사이트 기반 튜브형 담체의 메틸렌 블루 및 중금속 흡착능 향상 연구

Abstract

목적: 본 연구는 향상된 메틸렌 블루 및 중금속 이온 제거 흡착능을 지닌 규산마그네슘-할로이사이트 복합 담체 제조를 위해 소재 및 담체의 열적 안정성 및 흡착 거동을 평가하였다. 규산마그네슘-할로이사이트 복합 담체를 제조하여 수용액으로부터 메틸렌 블루 및 중금속 이온 제거를 위한 흡착제로 활용하기 위해 소재의 열적 안정성 및 흡착능을 평가하였다. 방법: 메틸렌블루 및 중금속에 대해 높은 흡착능을 지닌 할로이사이트/규산마그네슘 관형 복합 담체가 압출 및 소성 공정을 통해 제조되었다. 미세구조 및 흡착 평형 분석을 통해 할로이사이트 및 규산마그네슘의 열적 안정성을 평가하였으며, 결과를 통해 관형 담체의 소성 온도를 결정하였다. 결과 및 토의: 규산마그네슘은 750℃ 소성 시 결정화가 진행되었으며, 비표면적은 소성 온도가 증가함에 따라 저감되었다. 저감된 규산마그네슘의 흡착능은 500℃ 소성까지는 유의미한 변화가 없었으나, 600℃, 700℃ 및 750℃ 열처리 시 각각 14.0%P, 26.1%P, 및 96.3%P 감소되었다. 열처리와 무관하게, 할로이사이트 및 규산마그네슘의 등온 흡착 데이터는 Langmuir 등온흡착식에 가장 잘 맞았다. 600℃소성된 할로이사이트-30 wt.% 규산마그네슘 복합 관형 담체는 115 m2 g-1 의 높은 비표면적 및 43.5%의 기공율을 나타내었으며, 168시간 메틸렌블루 흡착능이 29.8 mg g-1 을 나타내었다. 이는 할로이사이트 관형 담체 대비 3배 이상 증가한 값이며, Cr(III), Cu(II), 및 Zn(II)의 흡착능도 모두 4.8배 이상 향상되었다. 결론: 미세구조 및 흡착능의 관점에서 흡착제로서의 규산마그네슘의 열적 안정성이 평가되었다. 600℃열처리 후에도 규산마그네슘은 할로이사이트 대비 높은 비표면적 및 흡착능을 보여주었으며, 흡착은 Langmuir 거동을 보였다. 할로이사이트 담체의 규산마그네슘 복합화를 통해 메틸렌 블루 및 Cr(III), Cu(II), and Zn(II)흡착능이 대폭 향상되었다.