불균질 조건에서 Fe(II) 산화에 미치는 As(V)의 영향에 대한 연구

Abstract

본 연구는 침철석(Goethite)를 이용하여 불균질 환경을 조성하여, Fe(II)와 As(V)의 반응을 확인 하기위해 수행하였다. 산소를 주입하여 침철석에 흡착된 Fe(II)의 산화에 As(V)가 미치는 영향을 확인하기 위해, pH, 침철석의 농도 및 As(V)의 농도의 변화에 따라 침철석에 흡착된 Fe(II)의 산화 속도의 변화를 관찰하였으며, 흡착 속도론적 모델링을 활용하여 흡착된 Fe(II)의 반응속도상수 값을 계산하였다. 무산소 조건에서 Fe(II)와 As(V)의 산화/환원 반응은 일어나지 않았다. 이는 주어진 화학적 조건하에서 열역학적으로는 산화/환원 반응이 가능하지만 동역학적으로는 지극히 제한적임을 의미하며, 지하 환경에서 Fe(II)와 As(V)가 안정한 상태로 존재할 수 있음을 의미한다. pH가 높을수록 Fe(II)의 산화가 빠르게 진행되었으며 As(V)를 주입한 경우 흡착된 Fe(II)의 산화 속도가 더 느렸다. 침철석의 농도가 높을수록 흡착된 Fe(II)의 산화 속도가 빨랐는데 이는 침철석의 농도가 높을수록 침철석 표면에 배위결합하고 있는 Fe(II)가 수소이온을 더 잘 내놓기 때문이라고 판단된다. As(V)의 농도가 높을수록 Fe(II)의 산화 속도가 느리다는 것을 확인 하였다. 흡착 속도론적 모델링을 활용하여 계산한 결과 유사일차모델을 따르는 것으로 확인되었으며, 반응속도상수는 As(V)농도가 0.001mM, 0.01mM에서 각각 0.0025228(mM2/L·h), 0.0024329(mM2/L·h) 이었다.