Abstract
The behavior of rare earth compounds such as $La_{2}O_{3}$, $CeO_{2}$, and $Ca(OH)_{2}$ on the removal of fluoride and heavy metals in the steel wastewater has been investigated. The removal mechanism of fluoride by rare earth elements has been known to be the formation of insoluble compounds between $F^{-}$ and cations such as $La^{3+}$ and $Ce^{4+}$ produced by the dissociation of rare earth compounds (To reduce the running cost of the fluoride wastewater treatment facility, their fluoride removal efficiencies were compared with those of inexpensive rare earth minerals such as natural lanthanide and cerium compound used as a glass polishing agent). All of the rare earth oxides used in this study showed a higher removal efficiency of fluoride than $Ca(OH)_{2}$ in the wastewater. In the case of artificial HF solution, the removal efficiency of fluoride showed in the order: $CeO_{2}$-mineral < $CeO_{2}$ < $Ca(OH)_{2}$ < $La_{2}O_{3}$-mineral < $La_{2}O_{3}$. However, the removal efficiency of fluoride in the wastewater increased in the following order: $Ca(OH)_{2}$ < $CeO_{2}$ mineral < $CeO_{2}$ < $La_{2}O_{3}$ mineral < $La_{2}O_{3}$. All agents showed high efficiencies for the removal of Mn and total Cr in the rare earth compounds. In the case of $Ca(OH)_{2}$, fluoride removal decreased with increasing pH while. However, the rare earth compounds showed a higher fluoride removal in higher pH condition, the optimum pH condition seemed to be around 7 considering both water quality and fluoride removal. Under the pH 7 condition, the $Ca(OH)_{2}$ was superior to rare earth compounds in Mn removal and the lanthanide was superior to others in total Cr removal.
희토류 화합물인 $La_{2}O_{3}$ 및 $CeO_{2}$ 시약과 이들을 함유하는 희토류 광석을 이용하여 제철 폐수 중의 불소 및 유해 중금속 제거에 대하여 연구하였다. 용액 중 불소에 대한 희토류 원소의 제거 반응기구는 $La^{3+}$ 및 $Ce^{4+}$ 등의 양이온이 불소 이온과 불용성 화합물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 기존의 불소 제거에 사용되고 있는 소석회와 비교한 결과 $La_{2}O_{3}$ 및 $CeO_{2}$ 의 불소제거 효율이 높았다. HF 용액에서의 제거 효율은 $CeO_{2}$ 광석 < $CeO_{2}$ 시약 < $Ca(OH)_{2}$ < $La_{2}O_{3}$ 광석 < $La_{2}O_{3}$ 시약의 순서였고, 제철 폐수에서는 $Ca(OH)_{2}$ < $CeO_{2}$ 광석 < $CeO_{2}$ 시약 < $La_{2}O_{3}$ 광석 < $La_{2}O_{3}$ 시약의 순서였다(pH의 영향은 소석회인 경우 pH가 증가할수록 불소제거율이 감소하였다. 세륨화합물과 란탄화합물인 경우는 pH 증가에도 불구하고 불소제거 효율이 증가하는 경향을 보였으나 방류 시 수질조건과 불소제거율을 함께 고려할 때 용액의 적정 pH는 7이 적당하다고 판단된다). 망간제거의 경우, pH 7 이하에서는 소석회가 희토류 화합물보다 우수한 망간제거율을 보였고 pH 10에서는 모든 처리제에 대해서 거의 완벽한 제거특성을 보였다. 총크롬 제거의 경우는 산성 조건에서는 란탄화합물이 가장 높은 불소 제거율을 보였으며 pH 7이상에서는 모든 처리제가 좋은 효율을 보였다.