본 연구에서는 철이 주성분 이면서 다양한 금속산화물의 조성을 갖는 채광물질인 철광사(Iron Sand)를 구리 혹은 납을 함유한 합성폐수 처리에 대한 적용성을 조사하였다. 먼저 철광사의 내산성을 조사하기 위해 pH $2{sim}4.5$ 범위에서 철 및 알루미늄의 용출특성을 조사였을 때, 가장 많은 조성을 갖는 철의 용출량은 강산성인 pH 2에서도 수질오염 배출기준 이하로 나타났다. 알루미늄의 경우 pH 2에서는 상당량의 용출현상이 나타났지만 pH 3 이상에서는 용출농도가 급격히 감소하였다. 이러한 내산성 실험결과는 철광사를 pH 3 이상에서의 폐수처리에 적용하는 데는 큰 문제가 없는 것을 제시한다. 철광사의 중금속 흡착능력을 조사하기 위해 구리 및 납을 흡착질로 사용하고 실험실 규모의 회분식 흡착실험과 칼럼 여과실험을 실시하였다. pH 5에서 철광사에 의한 구리이온의 제거는 반응초기 시간대에 빠르게 이루어졌으며 2시간이 경과되었을 때 구리 주입량의 50%가 제거되었으며 24시간 경과 후에 거의 완전한 흡착평형에 도달하였다. 철광사에 대한 Cu(II) 및 Pb(II)의 흡착은 pH 2 이상에서 증가되기 시작하였으며 pH 6 이상에서는 거의 모든 흡착질들이 제거되는 전형적인 양이온형 흡착경향을 보였다. 철광사에 대한 구리 및 납 흡착질의 농도비 변화에 따른 흡착등은 실험결과, 구리 및 납의 최대 흡착량은 각각 2,170 mg/kg 및 3,450 mg/kg으로 나타났다.
Iron sand, having iron as a major component, was applied in the treatment of synthetic wastewater containing Cu(II) or Pb(II). To investigate the stability of iron sand at acidic condition, dissolution of Fe and Al was studied with variation of solution pH ranging from 2 to 4.5. Iron concentration in the extracted solution was below the emission regulation of wastewater even at a strong acidic condition, pH 2. Although an important concentration of aluminum was extracted at pH 2, the dissolution greatly decreased above pH 3. This stability test suggests that application of iron sand has little problem in the treatment of wastewater above pH 3. Adsorption capacity of Cu(II) and Pb(II) onto iron sand was investigated in a batch and a column test. In case of Cu(II), rapid adsorption was noted, showing 50% removal within 2 hrs, and then reached a near complete equilibrium after 24 hrs. Adsorption was favorable at higher pH in each metal ion and showed a near complete removal above pH 6, indicating a typical cationic-type adsorption. From the adsorption isotherm obtained with variation of the concentration of each metal ion, the maximum adsorption capacity of Cu(II) and Pb(II) was identified as 2,170 mg/kg 및 3,450 mg/kg, respectively.
