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pp.325-334
염화동 에칭 공정에서 발생한 철염 폐수를 전구체로 활용하여 마그네타이트(Fe3O4)를 합성하고, 이를 인산염 흡착 및 회수에 적용하였다. 합성 조건 최적화를 위하여 Box–Behnken Design를 적용한 반응표면분석법(Response Surface Methodology, RSM)을 활용하여 회귀모델을 구축하였다. 모델을 통해서 도출한 최적 합성 조건은 Fe3+/Fe2+ 비율 1.7, NaOH 농도 0.7 N, 숙성 시간 86.3분으로 확인되었다. 해당 조건에서 합성된 마그네타이트는 10.9 mg-P g-1 마그네타이트의 인산염 흡착 용량을 나타내었다. 기기 분석 결과, 최적화된 마그네타이트는 고순도 결정 구조와 초상자성 특성을 나타냈으며, 비표면적과 반응성이 향상된 것이 확인되었다. 또한 연속 회분식 반응조(Sequencing Batch Reactor, SBR)에 적용한 결과, 5회 반복 흡착–탈착 동안 평균 인산염 회수율은 46.6%로 나타났다. 유입 인산염 농도가 200 mg-P L-1의 고농도 조건에서도 회수율이 안정적으로 유지되어, 마그네타이트가 인산염 흡착제로서의 활용 가능성과 안정성을 입증하였다.
Magnetite (Fe3O4) was synthesized using iron-rich acidic wastewater generated from the copper chloride etching process and applied to phosphate adsorption and recovery. Response Surface Methodology (RSM) based on the Box–Behnken Design was employed to optimize the synthesis conditions. Regression model analysis identified the optimal conditions as a Fe3+/Fe2+ molar ratio of 1.7, NaOH concentration of 0.7 N, and an aging time of 86.3 min. Magnetite synthesized under these conditions exhibited a phosphate adsorption capacity of 10.9 mg-P g-1 magnetite, in close agreement with the model prediction. Various characterization techniques confirmed the high-purity crystalline structure of the synthesized material, along with enhanced surface area, reactivity, and superparamagnetic properties. The optimized magnetite was further applied in a sequencing batch reactor (SBR) for repeated adsorption–desorption. Over five cycles, the average phosphate recovery efficiency was 46.6%. Recovery performance also remained stable at a high influent phosphate concentration of 200 mg-P L-1, confirming the stability of magnetite as a phosphate adsorbent.
ABSTRACT
1. 서 론
2. 연구 방법
2.1 철염 함유 폐수을 이용한 마그네타이트 합성 및흡착 실험
2.2 반응표면분석법 적용
2.3 최적화된 마그네타이트를 활용한 SBR 운전
2.4 기기 분석
3. 결과 및 고찰
3.1 RSM 분석을 통한 마그네타이트 합성 조건 최적화
3.2 최적화 전⋅후 마그네타이트의 물리화학적특성 변화
3.3 SBR 운영에 따른 인산염 회수율 평가
4. 결 론
사 사
References
