녹차 부산물로 합성한 영가철(ZVI)의 비소 제거 효율 평가
저자
이지은(Lee Jieun) ; 김혁수(Kim Hyucksoo) ; 이상필(Lee Sangphil) ; 윤정환(Yoon Junghwan) ; 정석순(Jeong Seoksoon) ; 최시영(Choi Siyoung) ; 양재의(Yang Jae E.)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
523
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
269-269(1쪽)
제공처
녹차의 수요는 꾸준히 증가함에 따라 부산물 처리가 경제적 측면에서 문제 되고 있다. 폴리페놀은 녹차를 비롯한 다양한 식물체에 함유되어있으며, 환원력이 있어 Fe을 영가철 (Zero Valent Iron: ZVI)로 환원시킨다. 본 연구는 녹차 부산물을 포함해 폴리페놀 함량이 높은 것으로 알려진 12종의 식물체(정향, 페퍼민트, 로즈마리, 타임, 아로니아, 올리브잎, 강황, 생강, 샐러리 씨, 쌀겨, 밤) 중 폴리페놀을 정성·정량 분석하였고, 녹차 부산물 추출물과 FeSO₄를 반응시켜 합성한 ZVI의 수용액 중 As(Ⅴ) 제거효율을 평가하였다.
세 가지 추출 조건(온도, 시간, 용매)에 따라 식물체에서 폴리페놀을 추출하여 LC-MS로 정성 분석을 하였고, UV-Visible spectrophotomemter를 통해 정량분석을 했다. 녹차 부산물과 증류수의 다양한 고액비 실험을 통해 폴리페놀이 가장 높게 추출되는 조건을 선정하여 FeSO₄와 반응시켜 녹차 부산물 ZVI(GT-ZVI)를 합성하였다. 합성된 GT-ZVI와 As(Ⅴ) (0-1,000 mg/L)를 batch 시험을 통해 반응시켰다.
녹차 부산물을 포함한 식물체 12종의 폴리페놀 정량·정성 분석 결과, 총 143종의 폴리페놀이 검출되었으며, 폴리페놀 함량은 EtOH<SUB>50</SUB> > 80℃ 증류수 > 60℃ 증류수 순으로 높게 나타났다. 추출 조건 별 총 폴리페놀 함량의 평균은 1.3-24.5 GAE mg/g로 나타났으며, 그 중, 녹차 부산물은 18.1 GAE mg/g로 비교적 높은 수준을 나타냈다. 녹차 부산물과 증류수의 고액비를 1-30%(w/v)으로 실험을 진행하여 15-25%일 때 높은 값이 나왔으나, 15%가 가장 경제적인 추출 조건임을 도출했다. 합성된 GT-ZVI와 As(Ⅴ) (0-1,000 mg/L)의 batch 시험 결과, As(Ⅴ)의 흡착 양상은 Langmuir 흡착등온식에 의해 유의성있게 설명되었다 (r²=0.99***, P<0.01). GT-ZVI는 수용액 중 As(V)를 빠르게 흡착하여 6시간 이내에 최대 흡착량 (166.67 mg/g) 평형에 도달하였다.
녹차 부산물로부터 합성된 GT-ZVI는 녹차 부산물로부터 합성되어 폐자원을 친환경적으로 재활용하고 수용액 중 비소를 제거하는 효율이 높으므로 중금속으로 오염된 토양 및 폐수의 처리에 적용될 수 있을 것으로 기대되나, GT-ZVI의 비소 처리효율을 최적화하기 위한 다양한 공정 지표를 선정하기 위한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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