[학위논문]폐자원 흡착제를 이용한 동전기 기법의 미세토내 중금속 제거에 관한 연구 A Study on the Removal of Heavy Metals in Fine Soil With Waste Adsorbent by Electrokinetic Remediation원문보기
정화가 까다로운 저투수성을 가지는 토양에서 동전기 정화공법은 효과적이라고 알려져 있다. 동전기 정화기술은 토양을 전도물질인 전해질로 포화시킨 후 토양내부에 설치한 전극판에 직류 전류를 공급하여 토양 속의 공극수를 이동시키는 전기삼투 현상을 이용하여 중금속을 제거하는 기술이다. 이때 양극에서는 전기분해에 의해 생성된 H+가 전기이동현상에 의해 음극으로 이동하며 산전선을 형성하게 되고， 음극에서는 OH-가 양극으로 향하면서 염기전선을 형성하게 된다. 음극에서 생성된 염기전선은 토양내의 pH를 높여 음극으로 이동하던 중금속을 완전히 추출해내지 못하고 토양내에 침전 되게 하여 정화를 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 따라서 폐자원 ...
정화가 까다로운 저투수성을 가지는 토양에서 동전기 정화공법은 효과적이라고 알려져 있다. 동전기 정화기술은 토양을 전도물질인 전해질로 포화시킨 후 토양내부에 설치한 전극판에 직류 전류를 공급하여 토양 속의 공극수를 이동시키는 전기삼투 현상을 이용하여 중금속을 제거하는 기술이다. 이때 양극에서는 전기분해에 의해 생성된 H+가 전기이동현상에 의해 음극으로 이동하며 산전선을 형성하게 되고， 음극에서는 OH-가 양극으로 향하면서 염기전선을 형성하게 된다. 음극에서 생성된 염기전선은 토양내의 pH를 높여 음극으로 이동하던 중금속을 완전히 추출해내지 못하고 토양내에 침전 되게 하여 정화를 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 따라서 폐자원 흡착공정을 이용해 이러한 현상을 경제적으로 최소화시켜 정화의 효율을 높이고자 연구를 진행하였다.
동전기정화의 효율을 향상시키기 위해 사용될 흡착제로는 폐자원 중 중금속 흡착제로 효과가 뛰어나다고 알려진 영가 철, 제강슬래그, 목재수피, 폐타이어를 이용하였다 흡착실험을 통해 높은 중금속 흡착효율과 OH-를 효과적으로 차단할 수 있을 것으로 판단된 목재수피로 선정하였으며, 일반적인 동전기 정화장치를 제외한 2개의 장치에서 흡착제를 설치하여 운행하였다. 흡착제를 설치한 2개의 장치는 일반적인 동전기 정화 공법과 같이 유출수를 추출해내는 장치와 음극의 유출수를 다시 양극의 전해질로 순환시켜 추가적인 전해질이 필요하지 않도록 운행하였다. 동전기 정화장치의 운행 결과 흡착제를 설치하고 유출수를 배출한 장치의 효율이 가장 높은 것으로 확인되었다. 해당 정화 장치의 정화 효율은 카드뮴, 구리, 납, 아연, 니켈의 순으로 각각 58.12, 57.97, 42.44, 73.65, 66.80%인 것으로 나타났다. 전해질 순환방식의 동전기 정화장치는 중금속이 흡착제를 통과해 음극의 전해질로 유출되어 효율이 떨어진 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통하여 폐자원 흡착제를 동전기 정화 장치 내부에 설치하여 경제적으로 동전기 정화효율을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 더불어 적절한 흡착제의 양과 배치위치를 도출해 낸다면 전해질 순환 방식의 동전기 장치에서도 좋은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
정화가 까다로운 저투수성을 가지는 토양에서 동전기 정화공법은 효과적이라고 알려져 있다. 동전기 정화기술은 토양을 전도물질인 전해질로 포화시킨 후 토양내부에 설치한 전극판에 직류 전류를 공급하여 토양 속의 공극수를 이동시키는 전기삼투 현상을 이용하여 중금속을 제거하는 기술이다. 이때 양극에서는 전기분해에 의해 생성된 H+가 전기이동현상에 의해 음극으로 이동하며 산전선을 형성하게 되고， 음극에서는 OH-가 양극으로 향하면서 염기전선을 형성하게 된다. 음극에서 생성된 염기전선은 토양내의 pH를 높여 음극으로 이동하던 중금속을 완전히 추출해내지 못하고 토양내에 침전 되게 하여 정화를 어렵게 하는 요인으로 작용한다. 따라서 폐자원 흡착공정을 이용해 이러한 현상을 경제적으로 최소화시켜 정화의 효율을 높이고자 연구를 진행하였다.
동전기정화의 효율을 향상시키기 위해 사용될 흡착제로는 폐자원 중 중금속 흡착제로 효과가 뛰어나다고 알려진 영가 철, 제강슬래그, 목재수피, 폐타이어를 이용하였다 흡착실험을 통해 높은 중금속 흡착효율과 OH-를 효과적으로 차단할 수 있을 것으로 판단된 목재수피로 선정하였으며, 일반적인 동전기 정화장치를 제외한 2개의 장치에서 흡착제를 설치하여 운행하였다. 흡착제를 설치한 2개의 장치는 일반적인 동전기 정화 공법과 같이 유출수를 추출해내는 장치와 음극의 유출수를 다시 양극의 전해질로 순환시켜 추가적인 전해질이 필요하지 않도록 운행하였다. 동전기 정화장치의 운행 결과 흡착제를 설치하고 유출수를 배출한 장치의 효율이 가장 높은 것으로 확인되었다. 해당 정화 장치의 정화 효율은 카드뮴, 구리, 납, 아연, 니켈의 순으로 각각 58.12, 57.97, 42.44, 73.65, 66.80%인 것으로 나타났다. 전해질 순환방식의 동전기 정화장치는 중금속이 흡착제를 통과해 음극의 전해질로 유출되어 효율이 떨어진 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통하여 폐자원 흡착제를 동전기 정화 장치 내부에 설치하여 경제적으로 동전기 정화효율을 효과적으로 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 더불어 적절한 흡착제의 양과 배치위치를 도출해 낸다면 전해질 순환 방식의 동전기 장치에서도 좋은 효율을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
Electrokinetic remediation is known to be effective for the remediation of low permeable soil whose remediation is difficult. Electrokinetic remediation is a technique to remove heavy metals by saturating soil with conducting electrolytes, supplying a direct current to the electrode plates placed in...
Electrokinetic remediation is known to be effective for the remediation of low permeable soil whose remediation is difficult. Electrokinetic remediation is a technique to remove heavy metals by saturating soil with conducting electrolytes, supplying a direct current to the electrode plates placed inside soil, and causing electroosmosis to move pore water in soil. At the positive pole, H+ produced through electrolysis moves to the negative pole through electrophoresis and forms an acid front. At the negative pole, OH- moves to the positive pole and forms a base front. Formed at the negative pole, a base front raises the pH level of soil, prevents heavy metals en route to the negative pole from being extracted completely, causes them to precipitate in soil, and makes remediation difficult. This study set out to minimize such a phenomenon economically through the waste resource adsorption process and increase the efficiency remediation.
Used in the study to increase the efficiency of electrokinetic remediation were zerovalent iron, steel slag, wooden bark, and waste tire, which are known for their superior effects as heavy metal adsorbents of waste resources. An adsorption experiment was conducted, and the results led to the selection of wooden bark, which was judged to effectively prevent high heavy metal adsorption rate and OH-. Adsorbents were installed and operated at two devices except for the general electrokinetic remediation device. The two devices with adsorbents were operated in a way to extract an effluent like the general electrokinetic remediation technique and required no additional electrolytes by circulating the effluent at the negative pole into the electrolytes at the positive pole. The operation results of the electrokinetic remediation device showed that the device that adsorbents were installed an effluent was discharged recorded the highest efficiency. In the remediation device, the remediation efficiency of cadmium, copper, lead, zinc, and nickel was 58.12, 57.97, 42.44, 73.65, and 66.80%, respectively. In the electrokinetic remediation device with circulating electrolytes, efficiency dropped as heavy metals passed through adsorbents heavy metals by being discharged into electrolytes at the negative pole.
The results found that the efficiency of electrokinetic remediation could be improved economically and effectively by installing waste resource adsorbents inside the electrokinetic remediation device. It was also found that the electrokinetic remediation device with circulating electrolytes would provide good efficiency, as well, by identifying proper amounts and location arrangement of adsorbents.
Electrokinetic remediation is known to be effective for the remediation of low permeable soil whose remediation is difficult. Electrokinetic remediation is a technique to remove heavy metals by saturating soil with conducting electrolytes, supplying a direct current to the electrode plates placed inside soil, and causing electroosmosis to move pore water in soil. At the positive pole, H+ produced through electrolysis moves to the negative pole through electrophoresis and forms an acid front. At the negative pole, OH- moves to the positive pole and forms a base front. Formed at the negative pole, a base front raises the pH level of soil, prevents heavy metals en route to the negative pole from being extracted completely, causes them to precipitate in soil, and makes remediation difficult. This study set out to minimize such a phenomenon economically through the waste resource adsorption process and increase the efficiency remediation.
Used in the study to increase the efficiency of electrokinetic remediation were zerovalent iron, steel slag, wooden bark, and waste tire, which are known for their superior effects as heavy metal adsorbents of waste resources. An adsorption experiment was conducted, and the results led to the selection of wooden bark, which was judged to effectively prevent high heavy metal adsorption rate and OH-. Adsorbents were installed and operated at two devices except for the general electrokinetic remediation device. The two devices with adsorbents were operated in a way to extract an effluent like the general electrokinetic remediation technique and required no additional electrolytes by circulating the effluent at the negative pole into the electrolytes at the positive pole. The operation results of the electrokinetic remediation device showed that the device that adsorbents were installed an effluent was discharged recorded the highest efficiency. In the remediation device, the remediation efficiency of cadmium, copper, lead, zinc, and nickel was 58.12, 57.97, 42.44, 73.65, and 66.80%, respectively. In the electrokinetic remediation device with circulating electrolytes, efficiency dropped as heavy metals passed through adsorbents heavy metals by being discharged into electrolytes at the negative pole.
The results found that the efficiency of electrokinetic remediation could be improved economically and effectively by installing waste resource adsorbents inside the electrokinetic remediation device. It was also found that the electrokinetic remediation device with circulating electrolytes would provide good efficiency, as well, by identifying proper amounts and location arrangement of adsorbents.
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