생태계에서 인산염은 중요한 영양물질이지만, 일정 농도 이상일 경우 부영양화의 원인이 된다. 본 연구는 수중 인산염의 제거효율 향상을 위해 Cu(Ⅱ)용액을 이용하여 분말활성탄의 표면개질을 진행하였으며, 회분식 실험을 통해 인산염의 흡착 특성을 분석하였다. SEM 분석을 통해 PAC-Cu 표면에 구리 기반의 결정을 보았고, 용출실험 결과 구리가 정량적으로 24 mg/g 용출된 것을 제시하였다. BET 분석결과 개질 후 비표면적과 기공 부피가 각각 7.53%, 8.66%로 유사하게 감소하였다. 제거 효율 실험에서 PAC-Cu는 PAC대비, 중성인 pH조건에서 최대 3.46배 높은 인산염 흡착능을 보였다. pH 실험에서 PAC의 경우 pH 6에서 최대 효율을 나타내고 있으나, PAC-Cu는 넓은 pH 범위(pH 5~8)에서 일정한 제거효율을 보였다. 등온흡착 모델링 결과, Langmuir와 Sip모델 적용했을 때 최대흡착량은 각각 52.3 mg/g과 126 mg/g으로 PAC의 9.48 mg/g과 31.6 mg/g보다 높은 값을 나타내고 있다. 반응속도실험의 경우, PAC-Cu와 PAC모두에서 30분 이내에서 모두 평형에 도달하였으나, PAC-Cu가 PFO 및 PSO 모델 적용시 높은 k값을 가진다.

In this paper, the commercial anion exchange resin (IRA900) was used to investigate the adsorption properties, comparing the anion selectivity of phosphate and sulfate in water. The phosphate removal efficiency was 29.6% less than sulfate in single condition, and significantly decreased from 44.8% to 3.47 in mixed conditions while sulfate removal efficiency remained unchanged, confirming a higher selectivity for sulfate over phosphate. In the pH effect, phosphate removal efficiency increased with increase of pH due to the increased HPO4 2- species. The total removal efficiency of phosphate and sulfate was obtained approximately 62% in mixed condition, regardless of solution pH, indicating that the total anion exchange capacity was not influenced in the pH. The values of qmL and bL derived from Langmuir isotherm equation were 11.5 and 8.10 times higher for sulfate than for phosphate in mixed conditions. In single condition, sulfate and phosphate reached to equilibrium at 6 and 3 h, respectively. In mixed condition, phosphate was desorbed by the sulfate after 1h and the time to equilibrium for sulfate was retarded to 6h. Furthermore, when comparing the separation factor (αP/S), increasing the initial concentration led to higher selectivity of phosphate.