폐영가철 투수성반응벽체를 이용한 Modified Fenton 산화에 의한 MTBE 처리연구 A study on the modified fenton oxidation of MTBE in groundwater with permeable reactive barrier using wasted zero-valent iron원문보기
MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)는 휘발유의 옥탄가를 증가시키는 함산소기재로서 연료의 효율을 높여 엔진성능을 개선하고 자동차 배출가스에서 일산화탄소의 양을 저감시켜 대기질 개선에 효과가 있는 물질이다. 그러나 물에 대한 용해도가 높고 토양에 흡착이 거의 되지 않아 환경으로 누출시 특히 지하수 오염에 문제가 발생된다. MTBE는 물리화학적 특성 및 난분해성으로 인하여 물리?화학적 및 생물학적 처리가 어렵고, 고도산화처리(Advanced Oxidation Process -es ; AOPs)인 펜톤산화에 의한 처리효율이 높은 것으로 알려져 있다. 펜톤산화는 촉매로서 Fe2+이 공급되는 조건 하에 ...
MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)는 휘발유의 옥탄가를 증가시키는 함산소기재로서 연료의 효율을 높여 엔진성능을 개선하고 자동차 배출가스에서 일산화탄소의 양을 저감시켜 대기질 개선에 효과가 있는 물질이다. 그러나 물에 대한 용해도가 높고 토양에 흡착이 거의 되지 않아 환경으로 누출시 특히 지하수 오염에 문제가 발생된다. MTBE는 물리화학적 특성 및 난분해성으로 인하여 물리?화학적 및 생물학적 처리가 어렵고, 고도산화처리(Advanced Oxidation Process -es ; AOPs)인 펜톤산화에 의한 처리효율이 높은 것으로 알려져 있다. 펜톤산화는 촉매로서 Fe2+이 공급되는 조건 하에 과산화수소에서 강력한 산화제인 OH라디칼이 발생하여 MTBE를 처리하는 원리이다. 본 연구에서는 기존의 용존상태로 Fe2+을 공급하는 방식과 달리 선박작업 공정에서 발생되는 철 부산물을 영가철로 조제하여 Fe2+을 공급하고자 하였으며, 고상인 영가철을 적용하였을 경우 투수성반응벽체(Permeable Reactive Barriers ; PRBs) 공법에 적용 가능하기 때문에 폐영가철을 이용한 변형된 펜톤산화(Modified Fenton Oxidation ; MFO)와 PRBs를 접목한 MFO-PRBs기법을 고안하였다. 따라서 회분식 실험을 수행하여 MFO에서의 MTBE 처리를 위한 최적 조건을 도출하고, 컬럼 실험을 수행하여 MFO-PRBs 공법의 적용가능성을 모색하였다. 그 결과 MFO에서 MTBE 처리의 최적 pH는 3으로 고전적인 펜톤산화(Classic Fenton Oxidation ; CFO)와 동일하였으며, CFO와 달리 영가철의 강한 산화력으로 인하여 중성에서도 약 50%의 처리효율을 나타내었다. 또한, 폐영가철 10%일 때, pH 3에서의 MTBE : H₂O₂의 최적 몰비[mM]는 1:150이었으며, pH 7에서는 1:300이었다. pH 3 및 pH 7의 두 조건에서 각각의 MTBE : H₂O₂의 최적 몰 비를 바탕으로 컬럼 실험을 수행한 결과에 의하면, 초기운영에서 얻은 결과에 비해 운영 후 30일이 경과하자 MTBE 처리효율이 상승하였으며, 중간부산물(Intermediates) 또한 분자량이 적은 물질로 변화하였다. 폐영가철 층에서 MTBE의 분해가 일어날 뿐 아니라, 본 매질을 통과한 이후 모래층에서도 MTBE가 저감되었으며, 운영 초기보다 30일 운영 후 모래층에서의 MTBE 분해효율이 높았다. 이러한 결과로서 MFO-PRBs에 의해 MTBE 오염 지하수를 처리하면 처리의 지속성이 있으며, 시간이 경과함에 따라 처리효율 또한 높아지는 것으로 사료된다.
MTBE(Methyl Tertiary Butyl Ether)는 휘발유의 옥탄가를 증가시키는 함산소기재로서 연료의 효율을 높여 엔진성능을 개선하고 자동차 배출가스에서 일산화탄소의 양을 저감시켜 대기질 개선에 효과가 있는 물질이다. 그러나 물에 대한 용해도가 높고 토양에 흡착이 거의 되지 않아 환경으로 누출시 특히 지하수 오염에 문제가 발생된다. MTBE는 물리화학적 특성 및 난분해성으로 인하여 물리?화학적 및 생물학적 처리가 어렵고, 고도산화처리(Advanced Oxidation Process -es ; AOPs)인 펜톤산화에 의한 처리효율이 높은 것으로 알려져 있다. 펜톤산화는 촉매로서 Fe2+이 공급되는 조건 하에 과산화수소에서 강력한 산화제인 OH라디칼이 발생하여 MTBE를 처리하는 원리이다. 본 연구에서는 기존의 용존상태로 Fe2+을 공급하는 방식과 달리 선박작업 공정에서 발생되는 철 부산물을 영가철로 조제하여 Fe2+을 공급하고자 하였으며, 고상인 영가철을 적용하였을 경우 투수성반응벽체(Permeable Reactive Barriers ; PRBs) 공법에 적용 가능하기 때문에 폐영가철을 이용한 변형된 펜톤산화(Modified Fenton Oxidation ; MFO)와 PRBs를 접목한 MFO-PRBs기법을 고안하였다. 따라서 회분식 실험을 수행하여 MFO에서의 MTBE 처리를 위한 최적 조건을 도출하고, 컬럼 실험을 수행하여 MFO-PRBs 공법의 적용가능성을 모색하였다. 그 결과 MFO에서 MTBE 처리의 최적 pH는 3으로 고전적인 펜톤산화(Classic Fenton Oxidation ; CFO)와 동일하였으며, CFO와 달리 영가철의 강한 산화력으로 인하여 중성에서도 약 50%의 처리효율을 나타내었다. 또한, 폐영가철 10%일 때, pH 3에서의 MTBE : H₂O₂의 최적 몰비[mM]는 1:150이었으며, pH 7에서는 1:300이었다. pH 3 및 pH 7의 두 조건에서 각각의 MTBE : H₂O₂의 최적 몰 비를 바탕으로 컬럼 실험을 수행한 결과에 의하면, 초기운영에서 얻은 결과에 비해 운영 후 30일이 경과하자 MTBE 처리효율이 상승하였으며, 중간부산물(Intermediates) 또한 분자량이 적은 물질로 변화하였다. 폐영가철 층에서 MTBE의 분해가 일어날 뿐 아니라, 본 매질을 통과한 이후 모래층에서도 MTBE가 저감되었으며, 운영 초기보다 30일 운영 후 모래층에서의 MTBE 분해효율이 높았다. 이러한 결과로서 MFO-PRBs에 의해 MTBE 오염 지하수를 처리하면 처리의 지속성이 있으며, 시간이 경과함에 따라 처리효율 또한 높아지는 것으로 사료된다.
MTBE(Methyl Tertiary-Butyl Ether) has been commonly used as an octane enhancer to replace tetraethyl lead in gasoline, because MTBE increases the efficiency of combustion and decreases the emission of carbon monoxide. However, MTBE has been found the fuel spills in groundwater and leaks in the UST(U...
MTBE(Methyl Tertiary-Butyl Ether) has been commonly used as an octane enhancer to replace tetraethyl lead in gasoline, because MTBE increases the efficiency of combustion and decreases the emission of carbon monoxide. However, MTBE has been found the fuel spills in groundwater and leaks in the UST(Underground Storage Tank). Fenton's oxidation, an advanced oxidation catalyzed with ferrous iron, is successful in removing MTBE in groundwater. However, Fenton's oxidation requires the continuous addition of dissolved Fe^(2+). Zero-valent iron is available as a source of catalytic ferrous iron of MFO(Modified Fenton's Oxidation) and has been studied for use in PRBs(Permeable Reactive Barriers) as a reactive materials. Therefore, this study investigated the condition of optimization in MFO-PRBs using waste zero-valent iron(ZVI) with the waste steel scrap to treat MTBE contaminated groundwater. Batch tests were examined to find optimal molar ratio of MTBE :H₂O₂ on extent to degradation of MTBE in groundwater at pH 7 and pH 3 with 10% waste ZVI. As the results, the ratio of optimization of MTBE to hydrogen peroxide for MFO was determined to be 1:300[mM] at pH 7 and 1:150 [mM] at pH 3. Two different column experiments were conducted(1st column set was at pH 7, MTBE :H₂O₂[mM] = 1:300, 2nd column set was at pH 3, MTBE :H₂O₂[mM] = 1:150) to know applicability of MFO-PRBs for MTBE remediation in groundwater. As the results of column test, MTBE was removed 55% of initial concentration at 1st column set and 74% of MTBE was removed at 2nd column set. Interestingly, MTBE was degraded not only wasted ZVI column but also sand column. It means the aquifer may be affect continuously the MTBE contaminated groundwater after through out the waste ZVI barrier.
The residual products showed acetone, TBF(Tert-butyl Formate) and TBA(Tert-butyl Acetate) during this test. The results of the present study showed that the recycled materials can be effectively used not only a source of catalytic ferrous iron but also a reactive materials the MFO-PRBs to remove of MTBE in groundwater.
MTBE(Methyl Tertiary-Butyl Ether) has been commonly used as an octane enhancer to replace tetraethyl lead in gasoline, because MTBE increases the efficiency of combustion and decreases the emission of carbon monoxide. However, MTBE has been found the fuel spills in groundwater and leaks in the UST(Underground Storage Tank). Fenton's oxidation, an advanced oxidation catalyzed with ferrous iron, is successful in removing MTBE in groundwater. However, Fenton's oxidation requires the continuous addition of dissolved Fe^(2+). Zero-valent iron is available as a source of catalytic ferrous iron of MFO(Modified Fenton's Oxidation) and has been studied for use in PRBs(Permeable Reactive Barriers) as a reactive materials. Therefore, this study investigated the condition of optimization in MFO-PRBs using waste zero-valent iron(ZVI) with the waste steel scrap to treat MTBE contaminated groundwater. Batch tests were examined to find optimal molar ratio of MTBE :H₂O₂ on extent to degradation of MTBE in groundwater at pH 7 and pH 3 with 10% waste ZVI. As the results, the ratio of optimization of MTBE to hydrogen peroxide for MFO was determined to be 1:300[mM] at pH 7 and 1:150 [mM] at pH 3. Two different column experiments were conducted(1st column set was at pH 7, MTBE :H₂O₂[mM] = 1:300, 2nd column set was at pH 3, MTBE :H₂O₂[mM] = 1:150) to know applicability of MFO-PRBs for MTBE remediation in groundwater. As the results of column test, MTBE was removed 55% of initial concentration at 1st column set and 74% of MTBE was removed at 2nd column set. Interestingly, MTBE was degraded not only wasted ZVI column but also sand column. It means the aquifer may be affect continuously the MTBE contaminated groundwater after through out the waste ZVI barrier.
The residual products showed acetone, TBF(Tert-butyl Formate) and TBA(Tert-butyl Acetate) during this test. The results of the present study showed that the recycled materials can be effectively used not only a source of catalytic ferrous iron but also a reactive materials the MFO-PRBs to remove of MTBE in groundwater.
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