본 연구는 폐 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기를 800 °C에서 열분해하여 제조한 CaO-rich 바이오차 복합체의 합성 및 특성화를 조사하였다. 바이오차는 평균 기공 크기 37.7 nm 및 비표면적 37.8 m 2 /g으로 특징되는 메조다공성 구조를 나타냈다. 패류 껍질과 커피 찌꺼기의 질량비 1:1(패류 껍질-바이오차-커피: MSBC1:1으로 지정)인 복합체는 최대 인산염 흡착 용량이 375.6 mg/g으로 우수하였다. 흡착 과정은 랭뮤어 등온식 및 의사-2차 동역학에 부합하여, 단분자 화학흡착이 지배적인 메커니즘임을 시사하였다. 인산염은 주로 정전기적 인력, 표면 복합화, 그리고 하이드록시아파타이트(Hydroxyapatite, Ca 5 (PO 4 ) 3 (OH))의 침전으로 제거되었다. 열역학적 평가는 흡착이 자발적(ΔG° < 0), 흡열적(ΔH° > 0)이며 엔트로피에 의해 구동됨을 확인하였다. MSBC1:1 복합체는 넓은 pH 범위(2–12)와 이온강도(0–0.1 M NaCl)에서 강한 저항성을 보였으며, 이는 환경 정화 적용에서의 실용적 중요성을 강조한다. 또한 MSBC1:1은 실제 호수수, 하천수 및 하수 수질에서 인산염 제거 효율이 76.5–97.3%에 도달하여, 실용적 환경 정화에 대한 높은 잠재력을 보여주었다. 인산염(P)이 적재된 MSBC1:1 바이오차는 효과적인 서방성 비료로 기능하였으며, 무( Raphanus sativus L. )의 생장 지표에서 유의미한 개선을 보였다. 대조 처리에 비해 발아율은 10.2% 증가, 식물 높이는 9.7% 향상되었고, 습윤 및 건조 바이오매스는 각각 28.5% 및 63.1% 증가하였다. 더 나아가 P가 적재된 MSBC1:1은 원료 바이오차 및 대조 처리에 비해 토양 pH를 개선하고 염 농도를 감소시켰다. • Ca-개질 바이오차는 패류 껍질과 사용한 커피 찌꺼기로부터 제조되었다. • MSBC1:1 복합체는 375.6 mg/g의 가장 높은 P 흡착 용량을 나타냈다. • 방류 하수에서 2 g/L 투입량 조건에서 P 제거 효율이 97.2%에 도달하였다. • XPS 결과는 Ca–O–P 결합 형성과 HAP 침전을 확인하였다. • P가 적재된 MSBC1:1은 무의 발아를 개선하여 비료로서의 잠재력을 보여주었다.

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