토양환경기술사시험자료집 - 지하수일반/지하수오염 및 정화(14)
※ 등온흡착선(Adsorption Isotherm)
1. 정의
(1) 토양의 단위중량 당 흡착된 질량은 용해된 상태로 남아있는 용질의 평형농도의 함수로서,
용질의 평형농도를 도시한 선을 등온흡착선이라 한다.
(2) 흡착된 용질의 양은 용질의 화학적 활성에 직접적으로 비례한다.
(3) 흡착된 양은, 검정하기 전에 용해된 용질의 질량과 평형상태에 있는 용질의 질량과의 차이를
이용하여 계산한다.
2. 종류
(1) Linear Sorption Isotherm
S = KdC
S : Sorbate
C : 용질의 농도
Kd : 분배계수
(2) 프로인트리히 등온흡착선(Freundlich Adsorption Isotherm)
S = KCn
K : Freundlich 흡착계수
n : 계수
(3) 랭뮈어 등온흡착선(Langmuir Adsorption Isotherm)
S = Q0KC / 1+KC
Q0: 최대흡착력
K : Langmuir 등온흡착상수
3. 프로인트리히 등온흡착선(Freundlich Adsorption Isotherm)
(1) 형태
평형농도와 흡착된 농도와의 관계를 양대수지를 이용하여 직선으로 나타낸다.
C* = Cb × Kf
logC* = b × logC + logKf
C* : 흡착된 용질의 질량
C : 용질의 질량
Kf : Freundlich 흡착계수
b : 계수
흡착제(고체입자) : Adsorbent
피흡착제(흡착되는 용질과 기체) : Adsorbate
S = Kd × Cn → logS = logKd + n× logC
S : Sorbate
Kd : 분배계수
C: 용질의 농도
n : 계수
(2) 특징
1) Sorbate(피흡착제)는 Multi Layer 형태이다.
2) 기울기에 따른 흡착률의 변화
S = Kd × Cn
n＞1 : 흡착이 진행될수록 흡착률이 증가
n＜1 : 흡착이 진행될수록 흡착률이 감소
n = 1 : Linear Isotherm
3) 피흡착제(오염물질)의 농도가 높거나 낮은 부분에서는 잘 맞지 않는다.
4) 활성탄흡착에 가장 많이 적용.
(3) Freundlich 흡착모델식(양대수좌표)
q = K × Ce1/n → logq = logK + 1/n × logCe
K : Freundlich 흡착계수 (mg/g)(L/mg)-n
n : 계수
3. 랭뮈어 등온흡착선(Langmuir Adsorption Isotherm)
(1) 형태
용질의 평형농도와 토양의 건조단위중량당 흡착된 용질의 질량과의 관계를
산술좌표에 도시한 선.
S = Q0× K × C / 1 + K × C
S : Sorbate
Q0 : 최대흡착력
K : Langmuir 등온흡착상수
C : 용질의 농도
(2) 특징
1) Sorbate(피흡착제)는 Mono Layer 형태이다.
2) 교질성 표면에 대한 흡착을 표현한다.
3) 낮은 흡착농도에 적합하다.
(3) Langmuir 흡착모델식
1) 가정
① 한정된 표면만이 흡착에 이용된다.
② 표면에 흡착되는 용질은 완전 단분자흡착으로 가정한다.
③ 가역적흡착으로 평형이 이루어진다.
2) 모델식(산술좌표)
q = abCe / 1+aCe → Ce/q = 1/ab + 1/a × Ce
q : 흡착제 g당 흡착량(mg/g)
a : Langmuir 흡착등온상수
b : 이론적인 최대흡착량(mg/g)
Ce : 평형상태에서의 용존흡착질농도(mg/L)
