생명화학공학 - 다시마를 충전한 고정층 칼럼에서 금속이온의 흡탈착 실험

소개글

생명화학공학 - 다시마를 충전한 고정층 칼럼에서 금속이온의 흡탈착 실험에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

2
0.5
18.720
0.105
0.21
3
1
18.565
0.155
0.31
4
2
18.375
0.19
0.19
5
3
18.105
0.27
0.27
6
4
17.815
0.29
0.29
7
5
17.570
0.245
0.245
8
6
17.335
0.235
0.235
9
9
16.545
0.79
0.263333
10
12
15.710
0.835
0.278333
11
16
14.730
0.98
0.245
12
20
13.770
0.96
0.24
13
24
12.725
1.045
0.26125
14
28
11.715
1.01
0.2525
평균
0.253109
(2) 탈착량 계산
①탈착량 계산
용액 밀도를 1kg/L 라고 할 때
ex) 0h~0.5h 때 Cd 탈착량
표 7. 시간에 따른 Cd, Cr의 탈착량
시간(h)
Cd
Cr
탈착농도(ppm)
탈착량
(mg)
탈착량
(mmol)
탈착농도
(ppm)
탈착량
(mg)
탈착량
(mmol)
1
0.5
3.5691
0.451685666
1.12879E-09
3.135
0.396748358
1.28614E-09
2
1
4.6383
0.586997737
1.46694E-09
3.7216
0.470985227
1.52679E-09
3
2
4.4499
1.126309739
2.81472E-09
3.4016
0.860975574
2.79103E-09
4
3
3.8211
0.9671548
2.41698E-09
3.5082
0.887956994
2.87849E-09
5
4
3.5469
0.897752312
2.24354E-09
3.8814
0.982417273
3.1847E-09
6
5
3.3747
0.854166942
2.13462E-09
3.9882
1.009449314
3.27233E-09
7
6
2.6382
0.667752164
1.66875E-09
3.5082
0.887956994
2.87849E-09
8
9
1.9401
1.473170313
3.68155E-09
4.0948
3.1092922
1.00794E-08
9
12
1.5399
1.169287647
2.92212E-09
3.0818
2.340093949
7.58589E-09
10
16
1.029
1.041796644
2.60352E-09
2.8684
2.904071422
9.41413E-09
11
20
13.77
13.94124372
3.484E-08
3.19
3.22967084
1.04696E-08
12
24
12.725
12.8832481
3.2196E-08
3.19
3.22967084
1.04696E-08
13
28
11.715
11.86068774
2.96406E-08
3.2
3.2397952
1.05024E-08
총량
47.92125352
1.19758E-07
23.54908418
7.63391E-08
②총 탈착량
-Cd 총 탈착량=47.92125352mg/10g다시마
4.792mg/g다시마
1.198E-06mmol/g다시마
-Cr 총 탈착량=23.54908418mg/10g 다시마
2.355mg/g다시마
7.634E-07mmol/g다시마
5.토의
- 흡착에서 Cd와 Cr의 농도가 시간에 따라 점차 증가하는 것을 확인, 이는 다시마가 중금속을 흡착하지만 허용치의 한계가 있음을 알 수 있었다. (증가하다가 일정)
- 데이터를 그래프로 도시해 보면 각각의 물질이 흡착되는 속도를 기울기를 통해 알 수 있는데, Cd와 Cr을 비교해 볼 경우 Cd의 흡착속도가 더 빠르다는 것을 확인할 수 있다.
- Cr과 Cd를 선택하여 2성분계 중금속 이온의 친화력 세기를 알게 되었다.
*전기 음성도의 크기 :
Cd(1.69) > Cr(1.66) > Ca(1.00)
→ 전기 음성도가 Cd가 Cr 보다 크기 때문에 다시마와의 친화력의 세기가 더 크다는 것을 실험을 통해 알게 되었다.
- AAS 분석을 하기 위한 시료 희석 과정에서 오차가 생겼을 것으로 사료된다.
- 질산염을 넣어 pH를 조절할 때 생수통에서 교반이 잘 되지 않아 pH 측정 시 오차가 생겼을 것으로 사료된다.
- 다시마 층에 흡착이 될 물질이 잘 머물러있어야 하는 것이 관건인데, 충전제로 스펀지와 비드를 추가하여 용액이 칼럼을 통과하는 시간을 늘렸다.
- 생물학적 흡착과 탈착을 이용하여 중금속을 제거 할 수 있음을 실험을 통해 확인할 수 있었다.
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이번 실험은 칼슘이 함류된 다시마를 이용해 Pb와 Cr의 흡탈착을 시켜보는 실험이었다. 흡탈착량을 측정하는 기계를 돌리기 전에 시료는 만들었다. 그 후 매 시간마다 샘플을 추출해 한 시간 간격으로 흡착량과 탈착량을 측정하였다.
처음은 흡착실험이다. 총 20개의 샘플 준비하고 AAS(흡광광도계)를 이용하여 Pb와 C r의 농도를 측정하는 방법이다. AAS는 샘플에 빛을 통과시켜 농도를 알아내는 방법으로 용액속의 용질의 양을 알아내고 싶을 때 사용하는 기계이다. 결과 값을 보면 Pb의 흡착량이 Cr의 흡착량보다 높게 나타난 것을 볼 수 있는데 이는 Pb의 다시마 친화력이 Cr보다 높기 때문인 것으로 생각된다.
다음으로 탈착실험이다. 총 12개의 샘플로 실험을 하였다. 흡착과 마찬가지도 AAS를 이용해 중금속의 농도를 확인 하였다. 이 때는 Pb의 농도가 너무 높게 나와서 100배 희석시켜 다시 측정했다. (기존의 다른 용액들은 10배 희석시켜 측정.) 탈착실험에서는 흡착량 차이보다 Pb과 Cr의 탈착량의 차이가 아주 커서 Pb에 비해 Cr은 거의 탈착 되지 않은 것으로 나타났다.
이번 실험의 오차의 원인은 용액의 희석시키는 과정에서 10배, 100배로 정확히 희석시키지 못했다는 점이 크다. 그리고 처음 시약을 만들때에도 분명 정확한 농도와 pH로 만들어지지 못했을 것이다.
5. 결론
이번 실험을 통해 다시마로 중금속의 흡, 탈착 과정을 알 수 있었고 시간에 따른 흡, 탈착량을 AAS를 통해 분석할 수 있었다.
중금속과 다시마(흡착제) 사이의 친화력 등의 요인으로 양과 속도에 차이가 있음을 확인했다.
6.참고문헌
①네이버 지식백과
②http://chemelab.ucsd.edu/aeronex/Scale-Up/Scale-Up-Frames.htm

키워드

금속이온의 흡탈착 실험,   생물학적 흡착제,   파과곡선