폐산화철을 이용한 비소제거 적정기술 정승철, 정효정, 설경, 최영균+ 리더스환경 (Readers Environment) 대구대학교 환경공학과 Abstract Mill scale이란 제철소의 압연롤러 공정 중 발생하는 폐산화철이다. 폐산화철의 주성분은 Magnetite, Wustite, Hematite로 구성되어 있다. 본 연구에서는 폐산화철을 이용하여 전처리를 거친 후 As를 흡착제거 한다. Mill scale 중 Hematite, Magnetite는 As 제거에 있어 우수한 효율을 보인다. 본 연구에서는 Mill scale을 Column에 충진하여 As 흡착 제거에 사용한다. 비소 비소로 인한 피해 사례  <자연계 분포> 지각 중의 비소농도는 평균 1.8ppm 농작물에 영향을 주는 농도는 10∼20ppm 토양에서는 3∼10ppm, 해수에서는 3∼10ppb, 빗물은 0∼14ppb 검출 <독성영향> 급성독성 : 만성독성 : <방글라데시> 방글라데시의 64개 지구 중 61개 지구에서 물에 비소가 검출 방글라데시에서 사망자 다섯 중 한 명은 비소 중독 <베트남> 메콩강 주변 국가의 우물의 물을 섭취한 약 170만명정도의 인구가 비소중독 비소중독은 장기적으로 피부질환이나 피부암을 유발 <그 밖의 사고> 1970년대초 충북 영동에 있는 한 아비산 제조공장의 근로자 중에 비소 중독에 의한 피부염 발생 1955년 일본에서 비소에 오염된 우유를 마신 어린아이들이 집단적으로 발병하는 사건 발생, 12,131명의 비소중독환자가 발생하였으며, 그중 130명이 사망 구토와 설사를 동반하거나 혈관호흡중추가 마비 영양장애, 신경염, 흑피종 등이 유발 심하면 심장장애 등의 쇼크증상이 나타나 사망 식욕이 떨어지고 힘이 없어지며 설사. 변비, 구역질이 나타남 손, 발바닥의 피부암, 접촉성피부염 발생 동남아 최대 비소 검출 농도 비소 기준농도 비소의 발생원 비소 피해를 막기 위한 대처 현황 <빗물봉사활동> 베트남 시내 지역의 지하수는 비소로 오염되어 있어 마실물로 사용하기에 적합하지 않다. 그래서 많은 나라의 봉 사단체가 <인위적인 발생> 광산지역 유출수 살충제와 제초제 사용 산업폐수의 유출 화학 폐기물 처리 목재 운반 및 가공업 아비산, 비산염 제조 <자연적인 발생> 지구의 지각에 분포하는 자연 발생 원소 화산 활동시 배출 여름철 풍부한 강수량을 활용할 수 있는 빗물이용시설을 설치해주는 활동 <대규모 상수도 사업> 방글라데시 정부가 비소에 취약한 시골지역에 깨끗한 물을 지속적으로 공급하는 상수도 건설 특별 사업을 승인하여 세계은행이 55억 5000만 타카(\750억원)를 지원 Mill scale Column Test 본 연구에서는 열연공정에서 발생하는 mill scale을 전처리 후 Column에 충진하여 비소를 흡착제거 하였음 <Mill scale 전처리 방법> Mill scale 분쇄 후 증류수를 사용하여 세척 Mill scale 12.5g 당 0.1N NaOH 200ml를 사용하여 교반 증류수를 이용하여 3회 세척 여과기를 이용하여 Mill scale을 거른 후 걸러진 Mill scale을 105℃ dry oven으로 건조 후 사용 Major constituent - magnetite (Fe3O4) Minor consituent - wustite (FeO), hematite (a-Fe2O3) <X-ray diffraction patterns of Hot rolled steel scale> Major constituent - Fe:39.80%, O:34.71%, C:15.57% Minor consituent - SI, S, Cr, Mn, Cu, Zr, Pd, Sn, Ir 9.92% 충진 : Mill scale 500g + 홍류석 500g (입자사이즈 : 45~75mm) 최상단과 최하단에 유리비드를 이용하여 Mill scale의 유실 방지 < Energy Dispersive Spectrometer > 결과 흡착기능 상실 <Column 수명 예상> g당 흡착량 : 0.129 mg-As/L Column에 1kg 충진한다면 129mg-As를 흡착 가능. 유입 비소 농도 0.5 mg/L (동남아 평균 음용수기준) Bed volume treated/day : 12L/day - 1인당 하루 물 섭취량 3L - 4인가족 기준 Column 예상 수명 12 L day × 0.5 mg−As L × x day = 129mg−As x day=21.5 day <Lab test> As5+ 흡착 실험 초기 비소 농도 : 9.287mg/L pH : 4 Bed volume treated/day : 3L/day (1인당 하루 섭취량 3L 기준) EBCT : 0.8 (유량 : 2mL/min) 5일 후 파과 발생 9일 후 흡착기능 상실 (유출수의 비소 농도 : 9.127mg/L) 교환주기는 5~9일 사이 파과발생 결론 Mill scale을 충진한 정수기 필터형식의 저비용 비소 제거 필터를 개발함으로써 동남아 지역의 비소 중독으로 인한 피해를 완화 시킬 수 있고, 폐기물로 분류되던 Mill scale의 재활용 가능성을 향상 시킬 수 있을 것으로 기대된다. 이를 통해서 동남아 지역의 비소 중독으로 인한 피해를 줄일 수 있고, 폐기물로 분류되었던 산화철의 재활용 효율을 높일 수 있다. 또한 여러 국가와 동남아 지역의 적정기술적용과 관련된 네트워크 구축을 통해 국가 간의 교류가 활발해질 수 있으며, KOICA 등을 통한 원조사업으로 국내 정부나 민간기업의 아시아 지역 물 산업 시장에 진출할 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다.