아임계수(subcritical water)는 100℃-374℃ 온도범위에서 22.1 MPa(221 bar) 압력하에 액체상태로 존재하는 물이다. 이 온도 범위에서 물은 유전상수, 표면장력, 점성, 물 분자간 수소결합이 약해지며, 유기용매와 유사한 특성을 나타내게 된다. 이러한 특성을 이용하여 토양 내 오염된 원유와 벤조[a]피렌을 추출하는 연구를 실험실 규모 아임계수 장치를 이용하여 수행하였다. 벤조[a]피렌 오염토양은 전남 화순지역 밭에서 채취한 실트질 토양을 사용하여 벤조[a]피렌을 초기농도 8.45 mg/kg 으로 인위 오염시켜 사용하였다. 원유로 오염된 토양은 광주지역 초등학교 운동장에서 채취한 모래질 토양을 사용하였다. 초기 오염된 토양 농도는 HS Crude oil 14,963 mg/kg, RFCC Crude oil 15,853 mg/kg이다. 오염토양을 금속 추출용기에 넣은 후 반응기 내부에 적재 후 아임계수를 추출용기로 유입하였다. 아임계수 운용인자는 벤조[a]피렌 오염토양의 경우 추출온도, 추출시간, 유속으로 하였으며, 원유 오염토양은 추출시간, 아임계수 장치 운용방법인 연속식(dynamic mode)과 단속식(static-dynamic mode)을 운용인자로 하였다. 각 토양 내 오염물 분석은 벤조[a]피렌은 n-헥산:메탄올 5:2(v:v) 혼합액을 추출용매로 사용하여 HPLC로 분석하였고, 원유성분은 환경부 고시 토양공정시험기준에 있는 석유계 총 탄화수소-기체크로마토그래피(TPH-Gas ...
(국문초록)
아임계수(subcritical water)는 100℃-374℃ 온도범위에서 22.1 MPa(221 bar) 압력하에 액체상태로 존재하는 물이다. 이 온도 범위에서 물은 유전상수, 표면장력, 점성, 물 분자간 수소결합이 약해지며, 유기용매와 유사한 특성을 나타내게 된다. 이러한 특성을 이용하여 토양 내 오염된 원유와 벤조[a]피렌을 추출하는 연구를 실험실 규모 아임계수 장치를 이용하여 수행하였다. 벤조[a]피렌 오염토양은 전남 화순지역 밭에서 채취한 실트질 토양을 사용하여 벤조[a]피렌을 초기농도 8.45 mg/kg 으로 인위 오염시켜 사용하였다. 원유로 오염된 토양은 광주지역 초등학교 운동장에서 채취한 모래질 토양을 사용하였다. 초기 오염된 토양 농도는 HS Crude oil 14,963 mg/kg, RFCC Crude oil 15,853 mg/kg이다. 오염토양을 금속 추출용기에 넣은 후 반응기 내부에 적재 후 아임계수를 추출용기로 유입하였다. 아임계수 운용인자는 벤조[a]피렌 오염토양의 경우 추출온도, 추출시간, 유속으로 하였으며, 원유 오염토양은 추출시간, 아임계수 장치 운용방법인 연속식(dynamic mode)과 단속식(static-dynamic mode)을 운용인자로 하였다. 각 토양 내 오염물 분석은 벤조[a]피렌은 n-헥산:메탄올 5:2(v:v) 혼합액을 추출용매로 사용하여 HPLC로 분석하였고, 원유성분은 환경부 고시 토양공정시험기준에 있는 석유계 총 탄화수소-기체크로마토그래피(TPH-Gas Chromatography) 분석법(ES 07552.1)에 따라 분석하였다. 벤조[a]피렌 추출 실험에서 추출온도가 200℃에서 300℃로 증가했을때 벤조[a]피렌 제거율은 55.1%에서 98.1%로 증가하였다. 또한 유속이 0.5mL/분에서 2.0mL/분으로 증가했을때 제거율은 84.7%에서 77.0%로 감소하였다. 추출시간 250℃에서 30분간 추출했을때 가장 적절한 운용 조건이었다. 결과적으로 아임계수 온도가 증가할수록, 추출시간이 길수록, 유속이 느릴수록 토양 내 오염물질 제거율은 증가하는 경향을 나타냈다. HS-원유, RFCC-원유 추출 실험에서도 아임계수 온도가 증가할수록 토양 내 오염물질 제거율은 상승하였다. 하지만 연속식/단속식 운용조건에서는 추출온도 275℃, 300℃에서 HS-원유는 연속식일때 제거율 90.7%, 94.6%, 단속식일때 제거율 95.2%, 98.9%로 연속식보다는 단속식일 경우 제거 효율이 높아지는 것으로 나타났다. 반면 RFCC-원유는 추출온도 275℃, 300℃에서 연속식일 때 제거율 94.9%, 99.8%, 단속식일때 제거율 85.8%, 98.3%로 단속식보다는 연속식일 경우 제거효율이 높아지는 것으로 나타났다.
(국문초록)
아임계수(subcritical water)는 100℃-374℃ 온도범위에서 22.1 MPa(221 bar) 압력하에 액체상태로 존재하는 물이다. 이 온도 범위에서 물은 유전상수, 표면장력, 점성, 물 분자간 수소결합이 약해지며, 유기용매와 유사한 특성을 나타내게 된다. 이러한 특성을 이용하여 토양 내 오염된 원유와 벤조[a]피렌을 추출하는 연구를 실험실 규모 아임계수 장치를 이용하여 수행하였다. 벤조[a]피렌 오염토양은 전남 화순지역 밭에서 채취한 실트질 토양을 사용하여 벤조[a]피렌을 초기농도 8.45 mg/kg 으로 인위 오염시켜 사용하였다. 원유로 오염된 토양은 광주지역 초등학교 운동장에서 채취한 모래질 토양을 사용하였다. 초기 오염된 토양 농도는 HS Crude oil 14,963 mg/kg, RFCC Crude oil 15,853 mg/kg이다. 오염토양을 금속 추출용기에 넣은 후 반응기 내부에 적재 후 아임계수를 추출용기로 유입하였다. 아임계수 운용인자는 벤조[a]피렌 오염토양의 경우 추출온도, 추출시간, 유속으로 하였으며, 원유 오염토양은 추출시간, 아임계수 장치 운용방법인 연속식(dynamic mode)과 단속식(static-dynamic mode)을 운용인자로 하였다. 각 토양 내 오염물 분석은 벤조[a]피렌은 n-헥산:메탄올 5:2(v:v) 혼합액을 추출용매로 사용하여 HPLC로 분석하였고, 원유성분은 환경부 고시 토양공정시험기준에 있는 석유계 총 탄화수소-기체크로마토그래피(TPH-Gas Chromatography) 분석법(ES 07552.1)에 따라 분석하였다. 벤조[a]피렌 추출 실험에서 추출온도가 200℃에서 300℃로 증가했을때 벤조[a]피렌 제거율은 55.1%에서 98.1%로 증가하였다. 또한 유속이 0.5mL/분에서 2.0mL/분으로 증가했을때 제거율은 84.7%에서 77.0%로 감소하였다. 추출시간 250℃에서 30분간 추출했을때 가장 적절한 운용 조건이었다. 결과적으로 아임계수 온도가 증가할수록, 추출시간이 길수록, 유속이 느릴수록 토양 내 오염물질 제거율은 증가하는 경향을 나타냈다. HS-원유, RFCC-원유 추출 실험에서도 아임계수 온도가 증가할수록 토양 내 오염물질 제거율은 상승하였다. 하지만 연속식/단속식 운용조건에서는 추출온도 275℃, 300℃에서 HS-원유는 연속식일때 제거율 90.7%, 94.6%, 단속식일때 제거율 95.2%, 98.9%로 연속식보다는 단속식일 경우 제거 효율이 높아지는 것으로 나타났다. 반면 RFCC-원유는 추출온도 275℃, 300℃에서 연속식일 때 제거율 94.9%, 99.8%, 단속식일때 제거율 85.8%, 98.3%로 단속식보다는 연속식일 경우 제거효율이 높아지는 것으로 나타났다.
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