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유동조건에서 $KMnO_4$도입에 따른 수용액중 PCE/TCE의 산화분해
Oxidative Degradation of PCE/TCE Using $KMnO_4$ in Aqueous Solutions under Steady Flow Conditions 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.41 no.6, 2008년, pp.685 - 693  

김헌기 (한림대학교 환경생명공학과) ,  김태윤 (한림대학교 환경생명공학과)

초록
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지하수가 유동하는 조건에서, $KMnO_4$의 도입에 따른 perchloroethene (PCE), trichloroethene (TCE)의 산화분해 속도를 토양컬럼을 이용한 실험실 규모의 실험을 통하여 측정하였다. 토양 컬럼을 통과하며 발생하는 PCE, TCE의 농도 감소속도에 영향을 미치는 요인으로서 산화제와 반응물의 반응접촉시간과 산화제의 농도 변화에 대한 효과를 관측하였다. 실험은 모래로 충진된 유리컬럼을 사용하였으며 반응물의 컬림도입농도는 PCE에 대하여 $0.1{\sim}0.21\;mM$, TCE에 대하여 약 $1.3{\sim}1.5\;mM$의 범위에서 일정하게 유지되었고, PCE 용액의 컬럼 내 체류시간은 $14{\sim}125$분, TCE 용액은 $15{\sim}36$분이었다. 또한 $KMnO_4$의 도입농도는 $0.6{\sim}2.5\;mM$범위에서 일정하게 유지되었다. 실험결과, PCE와 TC종의 컬럼통과시간과 컬럼유출액의 오염물질농도는 대체로 반비례 하는 것으로 나타났으나, 본 연구에서 정한 실험 조건에서는 PCE 및 TCE에 대한 반응차수를 정확히 결정할 수 없었다. 그러나 의사 1차반응으로 가정하고 계산한 반응속도 상수는 기존의 회분식 결과와 비교적 근접한 것으로 나타났다. TCE의 분해속도는 $KMnO_4$의 농도에 비례하여 증가하였으며, 이는 토양 컬럼에 PCE와 TCE가 기존의 실험과 달리 비교적 높은 농도로 도입되었기 때문으로 판단된다. 본 연구는 회분식 실험조건과 달리 유동조건에서 PCE와 TCE의 $KMnO_4$에 의한 산화분해속도를 측정함으로써 이들 오염물질로 오염된 대수층의 오염원 근처의 현장에 직접 $KMnO_4$를 적용하여 복원하는 기법을 설계하고 실행하는데 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The rates of oxidative degradation of perchloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) using $KMnO_4$ solution were evaluated under the flow condition using a bench-scale transport experimental setup. Parameters which are considered to affect the reaction rates tested in this study were th...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 수용액이 유동하는 1차원 컬럼실험을 통하여 오염원에서 인접한 지하수 하류(down gradient) 에 도입되는 산화제의 영향을 평가하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 고농도의 PCE 및 TCE 수용액을 KMnCZ 수용액과 동시에 도입하고, 일정시간동안 컬럼을 통과한 수용액의 PCE 및 TCE 농도를 측정하여컬럼 내 체류시간에 대한 분해율을 측정하여 반응속도를 측정하며, 식 (5)와 (6)을 이용하여 PCg TCE의 지체 상수 및 이동속도를 측정한다.

가설 설정

  • 본 연구에서 사용된 컬럼은 첫 번째 실험 이후 컬럼내부 충진매질(모래)의 표면에 갈색 MnC)2의 침전이 관측되었으며, 따라서 PCE와의 반응 뿐 아니라 물과의 반응에 의하여 KMn04가 소모되어 PCE와 실제로 반응하는 KMnO4 농도의 감소한 것으로 판단된다. 토양게 존재하는 천연 유기물도 KMnQi를 소모하는 것으로 알려져 있으나(Mumford et al., 2005) 본 연구에서 사용된모래에는 유기물이 거의 존재하지 않는 것으로 판단되므로 유기물에 의한 KMnCU의 소모는 발생하지 않은 것으로 가정되었다.
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