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ISSN : 1225-4517(Print)
ISSN : 2287-3503(Online)
Journal of Environmental Science International Vol.27 No.9 pp.743-751
DOI : https://doi.org/10.5322/JESI.2018.27.9.743

Effectiveness of Feather Waste for OrangeⅡ Removal from Aqueous Solutions

Soo-Yeun Park, Ji-Yeon Yoo, Hong-Joo Son*
College of Natural Resources & Life Science, Life and Industry Convergence Institute, Pusan National University, Miryang 50463, Korea
*Corresponding author: Hong-Joo Son, College of Natural Resources and Life Science, Pusan National University, Miryang 50463, Korea
Phone: +82-55-350-5544
06/04/2018 23/04/2018 26/04/2018

Abstract


The objective of this study was to investigate the adsorption potential of chicken feathers for the removal of OrangeⅡ (AO7) from aqueous solutions. Batch experiments were performed as a function of different experimental parameters such as initial pH, reaction time, feather dose, initial OrangeⅡ concentration and temperature. The highest OrangeⅡ uptake was observed at pH 1.0. Most of the OrangeⅡ was adsorbed at 2 h and an adsorption equilibrium was reached at 6 h. As the amount of chicken feather was increased, the removal efficiency of Orange II increased up to 99%, but its uptake decreased. By increasing the initial concentration and temperature, OrangeⅡ uptake was increased. The experimental adsorption isotherm exhibited a better fit with the Langmuir isotherm than with the Freundlich isotherm, and maximum adsorption capacity from the Langmuir constant was determined to be 0.179244 mmol/g at 30°C. The adsorption energy obtained from the Dubinin-Radushkevich model was 7.9 kJ/mol at 20°C and 30°C which indicates the predominance of physical adsorption. Thermodynamic parameters such as ΔG0 , ΔH0 , and ΔS0 were -12.28 kJ/mol, 20.64 kJ/mol and 112.32 J/mol K at 30°C, respectively. This indicates that the process of OrangeⅡ adsorption by chicken feathers was spontaneous and endothermic. Our results suggest that as a low-cost biomaterials, chicken feather is an attractive candidate for OrangeⅡ removal from aqueous solutions.



수용액 중 OrangeⅡ 흡착 제거를 위한 우모폐기물의 이용가능성

박수연, 유지연, 손홍주*
부산대학교 생명자원과학대학 및 생명산업융합연구원
    Pusan National University

    1. 서 론

    1856년, 영국의 Perkin이 Mauve라는 유기 염료를 최 초로 합성한 이래, 오늘날까지 약 10만종 이상의 합성염 료가 생산되어 섬유 산업을 비롯한 가죽, 제지, 플라스틱, 인쇄, 식품, 의약품 및 화장품 등의 광범위한 산업에 쓰이 고 있다(Greluk and Hubicki, 2011). 전 세계적으로 연 간 생산되는 약 80만 톤의 염료 중에 약 60%가 섬유산업 에 소비되고, 이 중 10-15%의 염료가 폐수로 발생되는 것으로 보고되었다(Hamzeh et al., 2012). 미량으로도 수중에서 높은 색도를 지니는 염료는 빛의 침투를 저해 함으로써 수생 식물들의 광합성을 방해하며(Guzel and Uzun, 2005), 염료의 대부분을 차지하는 아조계 염료는 독성 및 발암성을 가진 방향족 아민을 생성하는 것으로 알려져 있다(Silva et al., 2004). 또한, 아조계 염료가 생 체 조직에 침투하여 환원효소와 반응하게 되면 아조기 (-N=N-)가 분해되면서 생성된 산물이 동물의 세포유전 학적인 변형을 유도하기도 한다(Chen et al., 2011). 따 라서, 염료는 처리가 반드시 필요한 산업폐수 내의 가장 위험한 물질 중 하나로 꼽힌다. 한편, OrangeⅡ (C.I. Acid Orange 7)는 석탄 건류 부산물인 석탄타르에 들어 있는 벤젠이나 나프탈렌으로부터 합성된 아조계 타르색 소의 일종으로서, 양모, 견, 나일론, 아크릴 섬유 등을 염 색하는데 광범위하게 사용되지만 생체 기관에 대한 급성, 만성 독성이 있으며, 유전독성을 유발하는 것으로 알려 져 있다(Greluk and Hubicki, 2011).

    염료는 다양한 색도 요구를 충족시키기 위해 상이한 구조의 매우 안정적인 형태를 이루고 있어 충분한 제거 가 어려운 실정이다(Ahn et al., 1999). 대부분의 염료는 난분해성이며, 생물에 미치는 독성으로 인해 생물학적 처리에 의하여 염료를 효율적으로 제거하기는 쉽지 않다 (Jeong et al., 2008). 화학적 방법인 응집, 침전 처리는 상당량의 슬러지가 농축된다는 단점이 있고, 불용성 염 료의 색도 제거에 효과적으로 작용하기 때문에 수용성 산성염료 제거효율은 비교적 낮다(Gupta and Suhas, 2009). 또한 전기화학적 방법으로 산화력이 뛰어난 과산 화수소를 이용하는 고도산화처리에 관한 연구도 이루어 지고 있는데, 이 방법은 난분해성 염료 분해에는 효과적 이지만 과산화수소 구조의 불안정성을 비롯해 비용이 많 이 들고, 철염 투입에 의한 슬러지 문제가 발생한다는 단 점이 있다(Gupta and Suhas, 2009). 이러한 이유로 염 료를 제거하고, 물 환경을 회복하는 방법으로서 흡착이 가장 효과적이고, 경제적인 대안이 되고 있다(Jin et al., 2008).

    흡착이 가지는 장점 중의 하나는 다른 공정에 비해 경 제적이라는 것이지만 흡착효율이 높은 대부분의 물질들 은 비용면에서 고가이다(Mittal, 2006a). 예를 들면, 활 성탄은 수많은 합성염료에 대해 우수한 흡착능을 나타내 지만 상업용 활성탄은 가격이 비싸다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 단점을 보강하기 위하여 비산회(Janos et al., 2003), 갈탄(Janos et al., 2005), 카놀라 줄기 (Hamzeh et al., 2012), 쌀겨(Chakraborty et al., 2011) 와 같은 산업 부산물을 활용한 흡착제거가 활발히 연구 되고 있다. 최근, 가금류의 수요가 증가함에 따라 매년 폐 기되는 우모(feather)의 양이 수백만 톤에 이른다(Liu et al., 2012). 난분해성 케라틴 단백질이 주성분인 우모는 일부만 쿠션, 보온재 등의 용도로 사용되고, 대부분 매립 또는 소각될 정도로 그 사용처가 제한되어 있다. 그러나 우모 폐기물은 매우 경제적이며, 쉽게 이용 가능한 생물 흡착제의 하나이다. 지금까지 몇몇 중금속과 염료의 제 거에 우모를 이용한 보고(Gupta et al., 2006; Mittal, 2006a; Mittal, 2006b)가 있으나, 전체 생산 염료의 절반 을 차지하는 아조계 염료 제거에 관한 연구는 이루어지 지 않았다.

    상술했다시피 Oragne II 는 양모를 염색하는데 널리 이용된다. 양모는 케라틴 단백질로 구성되어 있고, 우모 와 물리화학적 특성이 비슷하다. 따라서 Orange II 는 우 모에 대한 친화력 또한 클 것으로 예상되며, 이에 본 연구 에서는 우모를 흡착제로 하여 대표적인 아조계 염료인 Orange II 의 흡착 제거 실험을 수행하였고, 흡착 등온식 및 열역학적 해석을 통해 흡착제로서의 적합성을 조사하 고자 하였다.

    2. 재료 및 방법

    2.1. 사용 재료

    흡착제로 사용된 우모는 경남 일원의 도계장에서 공 급받았다. 수집된 우모는 수돗물을 이용하여 깨끗이 세 척한 후, 60℃ 에서 24시간동안 건조하였다. 건조된 우모 는 1-2 cm로 자른 후, 전자 블렌더(LB10S, Waring Com-mercial, Torrington, CT, USA)로 분쇄하여 4℃ 에 냉장보관하였다. 흡착질로는 특급 Orange II (Sigma-Aldrich, USA)를 사용하였다. 증류수를 이용해 1 mmol/L의 stock 용액을 조제한 후, 실험목적에 맞게 필요한 농도로 희석하여 사용하였다. 증류수는 HPLC용 초순수를 사용하였고, 그 외 사용 시약들은 모두 특급이 었다.

    2.2. 실험 방법

    초기 pH가 Orange II 흡착에 미치는 영향을 조사하기 위하여 우모가 첨가된 Orange II수용액의 pH를 0.5 N HCl 및 0.5 N NaOH를 사용하여 각각 1.0-11.0로 조정 하였다. 반응시간에 따른 Orange II의 흡착능 즉, 흡착 평형에 도달하는 시간을 조사하기 위하여 Orange II 수 용액의 pH를 도출된 최적 pH로 조정하여 실험을 수행 하였다. 우모 첨가량이 Orange Ⅱ 흡착에 미치는 영향을 조사하기 위하여 수용액의 우모 농도를 각각 0.05-0.6 g 으로 조정하였다. Orange Ⅱ 농도 및 반응온도가 흡착에 미치는 영향을 조사하기 위하여 Orange Ⅱ 의 농도를 각 각 0.2-1.0 mmol/L로 조정하였으며, 반응온도는 각각 20℃ 및 30℃ 를 유지하였다. 다른 언급이 없는 한, 실험 에 사용된 Orange Ⅱ 수용액의 농도와 부피는 각각 1 mmol/L 및 25 mL, 첨가된 우모의 농도는 0.1 g이었으 며, 30℃, 300 rpm에서 24시간 동안 반응시켰다. 모든 실험은 반응이 종료된 후, 원심분리(13000 rpm, 30분) 에 의하여 우모를 제거한 상등액을 대상으로 Orange Ⅱ 의 농도를 조사하였다.

    Orange Ⅱ 의 정량은 UV-visible spectrophotometer (Pharmacia Biotech, Ultrospec 4000, UK)를 이용하여 최대흡수파장을 확인한 후(Fig. 1), 484 nm에서의 흡광 도를 측정하여 산출하였다. 표준곡선은 0.0-0.1 mmol/L Orange Ⅱ 수용액을 이용하여 작성하였다. 또한, 산출된 흡착 전후의 Orange Ⅱ 농도를 이용해 식(1) 및 (2)에 따 라 각각 평형 흡착량(qe )과 염료 제거효율(R)을 구하였 다.

    q e = ( C 0 C e ) V W
    (1)

    R ( % ) = C 0 C e C 0 × 100
    (2)

    여기서, qe 는 흡착제 단위 g에 대한 흡착질의 평형 흡 착량(mmol/g), C0Ce 는 각각 흡착질의 초기농도 (mmol/L)와 수용액상에서 흡착질의 평형 농도 (mmol/L), V 는 용액의 부피(L), W는 흡착제의 무게(g) 를 나타낸다.

    2.3. 결과 해석

    흡착 과정을 해석하고, 흡착제로서의 적합성을 평가 하기 위해서는 흡착평형에 대한 데이타가 필요하다(Lee et al., 2012). 따라서 Orange Ⅱ 초기 농도 변화에 따른 실험결과를 이용하여 흡착평형 데이타를 구한 후, Langmuir (식3) 및 Freundlich (식4) 흡착등온식에 각 각 적용하여 흡착평형을 해석하였다.

    1 q e = ( 1 Q 0 K L ) ( 1 C e ) + 1 Q 0
    (3)

    log q e = log K f + 1 n log C e
    (4)

    여기서, Q0KL 은 각각 최대 흡착량(mmol/g) 및 흡착에너지(L/mmol)에 관련된 Langmuir 상수이며, Kf 는 흡착용량, 1/n은 흡착세기에 관련된 Freundlich 상수 이다.

    Langmuir 등온선의 모양이 흡착에 적합한지, 부적합한 지는 식(5)로 정의되는 무차원 분리계수(separation factor, RL )를 통하여 해석하였다(Lee et al., 2012).

    R L = 1 ( 1 + K L C 0 )
    (5)

    우모에 의한 Orange Ⅱ 의 흡착이 물리적 흡착인지, 화학적 흡착인지를 판단하기 위하여 Dubinin -Radushkevich 흡착등온식(식6)을 적용하였다(Milmile et al., 2011).

    ln q e = ln q m β ε 2
    (6)

    여기서, qm은 최대흡착용량(mmol/g)을 나타내며, β 는 평균 흡착에너지와 관련된 활동계수(activity coefficient, mol2/kJ2), ε는 Polanyi potential을 나타 낸다. ε는 식(7)에 의하여 산출하였다.

    ε = R T ln(1+ 1 C e )
    (7)

    여기서, R 은 기체상수(8.314 kJ/mol K), T 는 절대온 도(K)를 나타낸다. 평균 흡착에너지(E)는 식(8)에 의하 여 산출하였다.

    E = 1 2 β
    (8)

    흡착과정이 자발적인 반응인지 아닌지를 결정하기 위 해서는 엔탈피 변화(ΔH0), 엔트로피 변화(ΔS0 ) 및 자 유에너지 변화(ΔG0)가 고려되어야 한다(Zhou et al., 2011). 각각의 변수는 식(9, 10)에 의하여 산출하였다.

    Δ G 0 = Δ H 0 T Δ S 0 = R T ln K L
    (9)

    ln K L = Δ S 0 R Δ H 0 R T
    (10)

    3. 결과 및 고찰

    3.1. 초기 pH에 따른 OrangeⅡ 흡착능

    이전 보고[22]에 의하면 pH는 흡착제에 대한 양성자 첨가와 제거 그리고 흡착질의 작용기에 영향을 미치는 중요한 변수이며, 흡착제와 흡착질 사이에서 발생하는 정전기적 인력 또는 반발은 두 물질의 표면전하에 의해 발생하는 것으로 알려져 있다. 초기 pH 변화에 따른 Orange Ⅱ 의 흡착능을 조사한 결과, pH 1.0-2.0의 산성 조건에서 Orange Ⅱ 흡착능이 우수했으며, 그 중 pH 1.0 에서 흡착량이 가장 많았다(Fig. 2). 또한 pH 5.0까지는 급격히 흡착능이 떨어지는 양상을 보이다가 pH 10.0까 지는 비슷한 수준을 유지하였다(Fig. 3). pH 1.0에서 약 98%의 Orange Ⅱ II 제거율을 보인 반면, pH 11.0에서는 14%에 그쳤다. Orange Ⅱ 흡착에 관한 다른 보고(Jin et al., 2008; Zhou et al., 2011; Hamzeh et al., 2012)에서 도 강산성 조건에서 흡착능이 우수하다는 사실을 알 수 있었는데, 이것은 위에서 언급한 바와 같이 흡착제와 흡 착질의 표면전하와 연관이 있다. 즉, 산성에서 흡착능이 우수한 것은 낮은 pH에서 우모의 표면전하가 양성을 띠 기 때문이다. 케라틴 단백질로 이루어져있는 우모는 아 미노기가 풍부한데, 산성 수용액상의 H+과 결합한 아미 노기(R-NH3+)는 양전하를 띠므로 음이온성 염료인 Orange Ⅱ 와 잘 결합할 수 있을 것이다(Sun et al., 2009). 반면, 높은 pH 범위에서는 흡착제의 양성자 제거 로 인하여 표면전하가 음전하(R-NH2, R-COO-)를 띠게 되고(Mittal, 2006b), 결과적으로 Orange Ⅱ 의 음전하와 반발이 증가되어 흡착능이 감소되는 것으로 판단되었다.

    3.2. 반응시간에 따른 OrangeⅡ 흡착능

    흡착 평형에 이르는 적정 반응시간을 조사하기 위하 여 시간에 따른 Orange Ⅱ 흡착능을 조사한 결과, 초기 30분까지 우모에 의한 Orange Ⅱ 의 흡착 제거속도는 매 우 빨랐고, 이후 서서히 감소하였다. 반응 개시 2시간 경, 평형에 근접할 정도의 흡착을 보였으며, 3시간 경부터 약 98%의 흡착률을 유지하였다(Fig. 3). 반응초기에 염 료 흡착속도가 높은 것은 흡착제 표면에 비어있는 흡착 자리가 많아 염료 흡착에 있어 그 유효성이 크기 때문이 다. 대부분의 흡착이 이루어지고 나면 남아있는 흡착자 리에 염료가 흡착하기 어려워지는데, 이것은 흡착제 표 면에 흡착된 염료와 수용액상에 존재하는 염료간의 반발 력이 커지기 때문인 것으로 보인다(Kousha et al., 2012). 이후 실험부터는 반응시간을 3시간으로 하였다.

    3.3. 우모 첨가량에 따른 OrangeⅡ 흡착능

    Orange Ⅱ 의 농도와 부피를 각각 1 mmol/L, 25 mL 로 유지하고, 우모 첨가량만 달리하여 흡착능을 조사한 결과, 우모량이 증가함에 따라 염료 제거율은 증가하였 으나 단위무게당 흡착량은 감소하였다(Fig. 4). 단위무게 당 흡착량이 감소하는 것은 일정한 부피 내에 많은 양의 흡착제가 첨가되면서 흡착제 입자간 응집이 일어나 흡착 과정에 있어 불포화된 흡착자리가 존재하기 때문이다 (Hamzeh et al., 2012). 따라서 우모의 단위무게에 비례 하여 표면적이 증가할 수 없게 됨으로써 흡착량은 감소 하는 것으로 판단되었다. 우모 0.1 g 첨가 시, 염료 제거 율이 평형상태에 가까운 약 99%인 것으로 나타났는데, 흡착율과 단위무게당 흡착효율을 고려할 때 우모 첨가량 은 0.1 g이 적합한 것으로 판단되었다.

    3.4. OrangeⅡ 농도와 반응온도에 따른 흡착능

    흡착질인 Orange Ⅱ 의 농도 및 반응온도에 따른 흡착 능을 조사한 결과, Orange Ⅱ 의 농도가 증가함에 따라 흡 착량도 비례하여 증가하는 것을 확인할 수 있었다(Fig. 5). 초기 염료 농도의 증가는 염료가 수용액상에서 고체 상 흡착제로 물질 전달이 이루어지기 위한 저항 극복에 필요한 driving force를 제공하며, 두 상(phase) 사이의 농도 차이가 클수록 물질 전달이 잘 일어난다고 보고되 었다(Mane et al., 2011). 한편, 반응온도에 따른 흡착능 을 비교한 결과, 20℃ 보다 30℃ 에서 흡착능이 더 높았 다. 온도가 높아짐에 따라 흡착량이 증가하는 것은 흡착 과정이 흡열반응임을 나타낸다(Mittal, 2006a).

    3.5. 흡착등온식

    Orange Ⅱ 초기 농도 변화에 따른 실험 데이터를 기초 로 하여 작성된 Langmuir 및 Freundlich 흡착등온선은 Fig. 6과 같으며, 이 결과들을 바탕으로 linear regression analysis에 의해 산출된 각각의 상수들은 Table 1에서 보는 바와 같다. 흡착평형 자료가 어떤 모델 에 잘 부합하는지를 상관계수(r2)를 통해 판단한 결과, 20℃ 및 30℃ 에서 Langmuir 식은 0.9938 및 0.9953, Freundlich 식은 0.9708 및 0.9617로 나타나 우모에 대 한 Orange Ⅱ 의 흡착은 Langmuir 식에 더 적합한 것으 로 해석되었다. 따라서 우모에 대한 Orange Ⅱ 의 흡착은 불균일한 에너지에 의하여 흡착표면에 선택적으로 흡착 되는 것이 아니라 흡착질이 단일층을 형성하여 흡착되는 것으로 판단되었다(Malekbala et al., 2012). 또한, Langmuir 상수 Q0값은 30℃ 에서 0.179244 mmol/g이 었으며, 온도가 낮아짐에 따라 감소하는 것을 알 수 있었 다. 이것은 앞서 언급한 바와 같이 우모에 의한 흡착과정 이 흡열반응임을 의미한다(Mittal et al., 2007). 한편, Table 1에 제시된 결과를 이용하여 무차원 분리계수 (RL)를 산출한 결과, 20℃ 및 30℃ 에서 각각 0.019342, 0.014734로 나타났다. 이전 보고에 의하면, 0<RL<1의 범위에 있는 무차원 분리계수는 흡착에 적합하다고 하였 다(Karthikeyan and Ilango, 2008). 따라서 우모 폐기물 을 이용한 Orange Ⅱ 의 흡착은 적합하다는 것을 재확인 할 수 있었다.

    Dubinin-Radushkevich 흡착등온식 즉, lnqeε2 직선 그래프에서 얻은 β 값을 이용하여 산출한 흡착에너 지(E) 값은 흡착 메커니즘을 판단하는데 유용하다. E 값 이 8-16 kJ/mol일 때는 화학적 흡착, E<8 kJ/mol일 때 는 물리적 흡착이 발생한 것으로 보고되었다(Kousha et al., 2012). 따라서 Dubinin-Radushkevich 흡착등온식 을 작성하였으며(Fig. 7), 이에 기초하여 계산된 E 값은 20℃, 30℃ 모두 7.9 kJ/mol로 나타남에 따라 우모에 의 한 Orange Ⅱ 의 흡착은 주로 물리적 흡착에 의한 것으로 판단되었다.

    3.6. 열역학적 해석

    흡착과정이 자발적인 반응인지 아닌지를 결정하기 위 해서 식(10)을 이용하여 lnKL 대 1/T 직선 그래프를 구 했으며, 이로부터 산출된 열역학 인자들을 Table 2에 나 타내었다. ΔG0가 음의 값을 가지는 것으로 볼 때, 우모 에 대한 Orange Ⅱ 흡착은 자발적인 반응인 것으로 판단 되었다. 20℃, 30℃ 에서의 ΔG0를 비교해보면, 온도가 높을 때 ΔG0값이 더 낮은 것을 알 수 있었는데, 이것은 온도가 높아질수록 흡착과정이 더 자발적이라는 것을 의 미한다(Zaki et al., 2000). 또한, ΔG0을 이용하여 물리 적 흡착과 화학적 흡착을 구분할 수 있는데, 물리적 및 화 학적 흡착에 대한 ΔG0는 각각 -20~0 kJ/mol 및 -80~-400 kJ/mol로 알려져 있다(Lee, 2011). 본 실험에서 계산된 ΔG0는 20℃ 및 30℃ 에서 각각 -11.15 kJ/mol 및 -12.28 kJ/mol로서, 물리적 흡착이 발생했음을 재확 인할 수 있었다. 한편, ΔH0는 20.64 kJ/mol의 양의 값 을 가짐으로써 흡착과정이 흡열과정임이 확인되었다. 일 반적으로 흡착은 발열반응으로 알려져 있으나(Silva et al., 2004), 다른 연구자들에 의하면 우모를 이용한 Erythrosine, Malachite Green, Brilliant blue FCF 등 의 염료 흡착은 흡열반응인 것으로 보고되었다(Gupta et al., 2006; Mittal, 2006a; Mittal., 2006b). 또한 ΔS0가 양의 값을 나타냄으로써 흡착 계면상의 무질서도가 증가 했다는 것을 알 수 있었는데, 무질서도의 증가는 흡착제 에 대한 흡착질의 친화력이 좋음을 나타낸다(Zaki et al., 2000). 여기서 무질서도가 증가한 것은 Orange Ⅱ 의 흡 착 자체는 자유도가 감소하는 방향이지만 염료가 흡착제 표면에 흡착함에 따라 계면에 존재하던 물 분자들이 수 중으로 방출되어 물 분자의 자유도는 증가하므로 전체적 인 엔트로피가 증가한 것으로 판단되었다(Lee et al., 2003).

    4. 결 론

    본 연구의 목적은 수용액에서 Orange Ⅱ (AO7)를 제거하기 위한 닭 우모의 흡착 가능성을 조사하는 데 있 다. 회분식 실험은 초기 pH, 반응 시간, 우모 첨가량, Orange Ⅱ 초기 농도 및 반응온도와 같은 실험변수의 함 수로서 수행되었다. 가장 높은 Orange Ⅱ 흡착은 pH 1.0 에서 관찰되었다. 대부분의 Orange Ⅱ 는 반응 2 시간 만 에 흡착되었고, 6시간 경에 흡착평형에 도달했다. 닭 우 모의 첨가량이 증가할수록 Orange Ⅱ 제거효율은 99% 까지 증가하였으나 흡착량은 감소하였다. Orange Ⅱ 농 도와 온도를 증가시킴으로써 Orange Ⅱ 흡착량은 증가되 었다. 흡착 등온선은 Freundlich 등온선보다 Langmuir 등온선에 더 적합했으며, Langmuir 상수에 의한 최대 흡 착량은 30℃ 에서 0.179244 mmol/g으로 조사되었다. Dubinin-Radushkevich 모델에서 얻은 흡착 에너지는 20℃ 와 30℃ 에서 모두 7.9 kJ/mol이었고, 물리적 흡착 이 우세했다. 30℃ 에서 산출된 ΔG0 , ΔH0ΔS0와 같은 열역학 변수는 각각 -12.28 kJ/mol, 20.64 kJ/mol 및 112.32 J/mol K이었다. 이것은 닭 우모에 의한 Orange Ⅱ 흡착과정은 자발적이고, 흡열반응임을 나타낸 다. 본 실험결과는 저가의 생물재료인 닭 우모는 물 속 Orange Ⅱ 제거를 위한 가능성 있는 후보물질이라는 것 을 시사한다.

    감사의 글

    이 논문은 부산대학교 기본연구지원사업(2년)에 의하 여 연구되었음.

    Figure

    JESI-27-743_F1.gif

    Overlay scanning result of Orange Ⅱ solution by UV-visible spectrophotometer.

    JESI-27-743_F2.gif

    Effect of initial pH on Orange Ⅱ adsorption by chicken feathers.

    JESI-27-743_F3.gif

    Effect of reaction time on Orange Ⅱ adsorption by chicken feathers.

    JESI-27-743_F4.gif

    Effect of amount of chicken feather on Orange Ⅱ adsorption by chicken feathers (●, Orange Ⅱ uptake; ○, Removal efficiency).

    JESI-27-743_F5.gif

    Effect of Orange Ⅱ concentration and temperature on Orange Ⅱ adsorption by chicken feathers (●, 20℃; , 30℃).

    JESI-27-743_F6.gif

    Linearized Langmuir (left) and Freundlich (right) isotherms for Orange Ⅱ adsorption on chicken feathers (●, 20℃; ○, 30℃).

    JESI-27-743_F7.gif

    Linearized Dubinin-Radushkevich isotherm for Orange Ⅱ adsorption on chicken feathers (●, 20℃;, 30℃).

    Table

    Isotherm parameters for Orange Ⅱ adsorption on chicken feathers

    Thermodynamic parameters for Orange Ⅱ adsorption on chicken feathers

    Reference

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