장민 교수 연구팀(환경공학과),

            황 담지 야자껍질 폐기물 기반 활성탄으로 수중 수은 제거

- Journal of Hazardous Material (JCR IF 9.038, JCR Rank: 3.0%) 과학전문지 게재 -

- 향후 수은 오염 지하수로 고통받는 저개발국가 보건 증진에 큰 ‘기대’ -

[장민 교수 연구팀]

본교 장민 교수 연구팀(환경공학과)의 윤소연 석박통합 과정(제1저자)과 종초은 연구교수(공동교신저자)는 야자껍질 폐기물 기반 활성탄(Palm shell waste activated carbon)에 황화물을 담지하여 수중 수은을 효과적으로 제거하는 방법을 개발했다. 그 결과는 환경분야 과학전문지 Journal of Hazardous Materials(IF: 9.038, JCR 상위 3%)에 출간되었다.

수은은 맹독성의 중금속으로 주로 금속 가공 또는 채광과 같은 인위적인 활동에 의해 환경으로 노출되며 소화계 및 면역계, 폐, 신장에 치명적이고 대표적으로 미나마타병과 같은 신경기능장애를 유발할 수 있다. 일반적으로 기존 수처리기술을 이용한 수은 오염수의 처리는 낮은 제거효율로 인해 난제 중 하나로 여겨진다. 특히, 오염된 지하수 내에 존재하는 무기수은의 경우, 토양과 지하수 내에 자생하고 있는 미생물에 의해 독성이 더 강한 유기수은으로 변환될 수 있어 경제적이며 정화효율이 높은 새로운 처리기술의 개발이 불가피한 시점이다.

활성탄은 다공성 구조와 큰 표면적, 풍부한 산소 작용기, 그리고 우수한 전도성으로 인해 대기？수처리 등의 분야에서 대표적으로 사용되는 흡착제로, 전 세계적으로 활성탄을 이용한 다양한 오염물질 제거 연구가 활발하게 이루어져 왔다. 야자껍질 폐기물 기반 활성탄은 동남아시아 지역에서 대량생산되는 바이오매스 중 하나인 Palm Kernal Shell로부터 생산된다. 연구팀은 야자껍질 폐기물 기반 활성탄을 이용하여 다양한 종류의 유기？무기오염물질 저감 연구를 지속적으로 진행해왔다.

장민 교수 연구팀은 야자껍질 폐기물 기반 활성탄에 황화물을 담지함으로서 수은의 흡착제거능을 향상시켰다. 황화물은 수은과 같은 중금속과 불용성의 안정한 금속황화물을 형성하여 수중 내 용존중금속을 효과적으로 저감할 수 있다. 본 연구에서는 황화물의 전구체 물질과 황 담지 비율이 황화물 담지 야자껍질 폐기물 기반 활성탄의 수은 흡착능에 미치는 영향을 규명하였고 용액의 pH와 이온강도에 상관없이 뛰어난 흡착능과 안정성을 보임을 확인하였다.

이번 연구 결과를 통해 황 담지 야자껍질 폐기물 기반 활성탄이 실제 지하수 내 용존 수은의 제거에 효과적이며 향후 대규모 수처리분야 적정 기술로 개발 시 수은 오염 지하수로 고통받는 저개발국가 내 국민 보건 증진에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

[황 담지 야자껍질 폐기물 기반 활성탄에 의한 원위치 수은 정화 메커니즘]

한편, 이번 연구는 환경부 지원사업(Grant 2020002470002)으로 수행되었으며 연구 결과는 과학전문지 Journal of Hazardous Materials (IF: 9.038) 2021년 9월 5일자 온라인 판에 “Sulfur-anchored palm shell waste-based activated carbon for ultrahigh sorption of Hg(II) for in-situ groundwater treatment”의 제목으로 게재될 예정이다.

Web link: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2021.125995