토양 및 수질(지하수) 속의 유해유기물질 및 중금속을 촉매를 이용한 산화/환원적 분해 및 제거이다. 화학적 처리방법 중 산화적 방법과 환원적 방법을 이용하는데, 산화적 방법 중 펜톤반응을 이용하여 토양에 흡착되어 있는 phenanthrene을 분해하는 연구를 하였다. 펜톤반응은 철 양이온과 과산화수소를 수용액상에서 반응시켜 ...
토양 및 수질(지하수) 속의 유해유기물질 및 중금속을 촉매를 이용한 산화/환원적 분해 및 제거이다. 화학적 처리방법 중 산화적 방법과 환원적 방법을 이용하는데, 산화적 방법 중 펜톤반응을 이용하여 토양에 흡착되어 있는 phenanthrene을 분해하는 연구를 하였다. 펜톤반응은 철 양이온과 과산화수소를 수용액상에서 반응시켜 산화력이 강력한 수산화라디칼을 발생시켜 이를 이용하여 유기물을 산화시키는 공법이다. 수용액속에서 경렬한 반응성으로 산화력이 강력하여 수처리에 용이하고, 공정이 간소하여 타 산화공정에 비해 경제적인 장점이 있으나, 반응 후 염소나 황산화물 등의 반응 부산물로 인한 2차 오염의 가능성이 있으며 경렬한 반응성으로 과산화수소의 소모가 빠르므로 토양오염원에 적용하기에는 한계성이 있다. 이러한 한계성을 보완하게 위해 산화철을 이용한 펜톤유사반응을 연구하였다. 이 방법은 토양 속에 많이 분포하고 있으며 유해성이 없는 산화철(iron minerals)과 과산화수소의 반응에 의한 수산화라디칼을 생성하게 된다. 산화철 중 Hematite, Magnetite, Goethite 등을 이용하게 되면 FeCl2나 FeSO4등의 시약을 사용하지 않아도 되므로 반응 후 2차 오염의 염려가 없으며, 반응성이 감소하므로 수산화라디칼 발생의 지속성이 증가되므로 토양오염원 처리에 효율적으로 적용할 수 있다. 대부분의 토양이 광범위하며 깊게 오염되어있으므로 가능한 펜톤반응에서 과산화수소의 소모를 억제시켜 오랫동안 반응의 지속성을 증가시키는 것이 더욱 효율적이다. 이를 위해 수용액의 pH조절함으로써 펜톤 및 펜톤유사반응에서의 과산화수소의 소모를 억제시킬 수 있는 연구를 수행하였다.
연구결과 펜톤유사반응에서의 과산화수소 분해율이 펜톤반응에 비해 매우 감소하였으며, 과산화수소 수용액의 pH를 3으로 완충시킨 용액에서의 과산화수소 분해 억제효과가 펜톤반응 및 펜톤유사반응에서 모두 그렇지 않은 것에 비해 월등히 증가되었다. 이렇게 pH3으로 완충된 용액으로 과산화수소의 분해가 억제된 펜톤 및 펜톤유사반응은 토양에 흡착된 phenanthrene의 분해에 있어서도 그렇지 않은 것에 비해 제거율이 최고 50%이상 증가되었다.
환원적 분해방법으로 영가금속을 이용한 유기물질(chlorinated compounds, VOCs, dyes 등) 및 육가크롬을 환원적으로 분해 및 제거시키는 방법을 연구하였다. 영가금속은 수용액속에서 산화되며 전자를 발생시키고, 이미 산화된 상태의 유기물질은 이 전자를 받아 환원되어진다. 이러한 공법은 토양 및 지하수의 in-situ 복원 방법 중 하나인 투수성 반응벽체(PRBs-Permeable Reactive Barriers)의 반응물질로 많이 사용되어지고 있다. 영가금속을 이용한 PRBs의 장점으로는 환경 친화적인 복원공법이며 한번 설치를 하게 되면 운영 및 관리를 위한 추가적인 비용 및 인력의 소모가 필요치 않아 타 in-situ 공법에 비해 경제적이며 반응성이 끝난 후에 반응물질을 토양 속에서 제거할 필요가 없다. 반응성의 증가를 위해 수소화반응 촉매를 사용하는데 대표적인 것으로 Pd, Ni, Pt 등 이며, 이를 영가금속 표면에 코팅하여 사용할 경우 그렇지 않을 경우보다 최대 70% 가량의 분해율 증가를 나타내고 있다.
유기오염물질의 환원적 분해연구를 위해 분해대상 물질은 PAHs(polynuclear aromatic hydrocarbons)이다. PAHs는 벤젠고리 화합물로써 결합력이 강해 자연상태에서 안정하며, 미생물이 분해하기가 쉽지 않은 유기물질이다. 특히 PAHs 중 몇 가지는 발암물질로 알려져 있기도 하다. 이러한 PAHs의 환원적 분해를 위해 Naphthalene, Pyrene, Anthrancene, Phenanthrene을 target compounds로 하였고 영가철과 팔라듐 촉매, 수소를 이용한 분해 연구에서 모든 물질이 90%이상의 분해되었다. 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, 1~8-octahydroanthracene, 1,2,3,3a,4,5,5a,-6,7,8-decahydropyrene 등의 한쪽 또는 그이상의 벤젠고리가 사이클로헥산 형태로 환원된 분해산물을 확인할 수 있었다. 분해산물 확인방법은 GC-MS 및 표준물질 분석 후 피크 위치 대조로 이루어졌다.
토양 및 수질(지하수) 속의 유해유기물질 및 중금속을 촉매를 이용한 산화/환원적 분해 및 제거이다. 화학적 처리방법 중 산화적 방법과 환원적 방법을 이용하는데, 산화적 방법 중 펜톤반응을 이용하여 토양에 흡착되어 있는 phenanthrene을 분해하는 연구를 하였다. 펜톤반응은 철 양이온과 과산화수소를 수용액상에서 반응시켜 산화력이 강력한 수산화라디칼을 발생시켜 이를 이용하여 유기물을 산화시키는 공법이다. 수용액속에서 경렬한 반응성으로 산화력이 강력하여 수처리에 용이하고, 공정이 간소하여 타 산화공정에 비해 경제적인 장점이 있으나, 반응 후 염소나 황산화물 등의 반응 부산물로 인한 2차 오염의 가능성이 있으며 경렬한 반응성으로 과산화수소의 소모가 빠르므로 토양오염원에 적용하기에는 한계성이 있다. 이러한 한계성을 보완하게 위해 산화철을 이용한 펜톤유사반응을 연구하였다. 이 방법은 토양 속에 많이 분포하고 있으며 유해성이 없는 산화철(iron minerals)과 과산화수소의 반응에 의한 수산화라디칼을 생성하게 된다. 산화철 중 Hematite, Magnetite, Goethite 등을 이용하게 되면 FeCl2나 FeSO4등의 시약을 사용하지 않아도 되므로 반응 후 2차 오염의 염려가 없으며, 반응성이 감소하므로 수산화라디칼 발생의 지속성이 증가되므로 토양오염원 처리에 효율적으로 적용할 수 있다. 대부분의 토양이 광범위하며 깊게 오염되어있으므로 가능한 펜톤반응에서 과산화수소의 소모를 억제시켜 오랫동안 반응의 지속성을 증가시키는 것이 더욱 효율적이다. 이를 위해 수용액의 pH조절함으로써 펜톤 및 펜톤유사반응에서의 과산화수소의 소모를 억제시킬 수 있는 연구를 수행하였다.
연구결과 펜톤유사반응에서의 과산화수소 분해율이 펜톤반응에 비해 매우 감소하였으며, 과산화수소 수용액의 pH를 3으로 완충시킨 용액에서의 과산화수소 분해 억제효과가 펜톤반응 및 펜톤유사반응에서 모두 그렇지 않은 것에 비해 월등히 증가되었다. 이렇게 pH3으로 완충된 용액으로 과산화수소의 분해가 억제된 펜톤 및 펜톤유사반응은 토양에 흡착된 phenanthrene의 분해에 있어서도 그렇지 않은 것에 비해 제거율이 최고 50%이상 증가되었다.
환원적 분해방법으로 영가금속을 이용한 유기물질(chlorinated compounds, VOCs, dyes 등) 및 육가크롬을 환원적으로 분해 및 제거시키는 방법을 연구하였다. 영가금속은 수용액속에서 산화되며 전자를 발생시키고, 이미 산화된 상태의 유기물질은 이 전자를 받아 환원되어진다. 이러한 공법은 토양 및 지하수의 in-situ 복원 방법 중 하나인 투수성 반응벽체(PRBs-Permeable Reactive Barriers)의 반응물질로 많이 사용되어지고 있다. 영가금속을 이용한 PRBs의 장점으로는 환경 친화적인 복원공법이며 한번 설치를 하게 되면 운영 및 관리를 위한 추가적인 비용 및 인력의 소모가 필요치 않아 타 in-situ 공법에 비해 경제적이며 반응성이 끝난 후에 반응물질을 토양 속에서 제거할 필요가 없다. 반응성의 증가를 위해 수소화반응 촉매를 사용하는데 대표적인 것으로 Pd, Ni, Pt 등 이며, 이를 영가금속 표면에 코팅하여 사용할 경우 그렇지 않을 경우보다 최대 70% 가량의 분해율 증가를 나타내고 있다.
유기오염물질의 환원적 분해연구를 위해 분해대상 물질은 PAHs(polynuclear aromatic hydrocarbons)이다. PAHs는 벤젠고리 화합물로써 결합력이 강해 자연상태에서 안정하며, 미생물이 분해하기가 쉽지 않은 유기물질이다. 특히 PAHs 중 몇 가지는 발암물질로 알려져 있기도 하다. 이러한 PAHs의 환원적 분해를 위해 Naphthalene, Pyrene, Anthrancene, Phenanthrene을 target compounds로 하였고 영가철과 팔라듐 촉매, 수소를 이용한 분해 연구에서 모든 물질이 90%이상의 분해되었다. 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene, 1~8-octahydroanthracene, 1,2,3,3a,4,5,5a,-6,7,8-decahydropyrene 등의 한쪽 또는 그이상의 벤젠고리가 사이클로헥산 형태로 환원된 분해산물을 확인할 수 있었다. 분해산물 확인방법은 GC-MS 및 표준물질 분석 후 피크 위치 대조로 이루어졌다.
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