$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

[국내논문] 음이온 계면활성제를 사용한 modified Fenton 반응의 과수안정제 개발에 관한 연구
A Study about Development of Hydrogen Peroxide Stabilizer in Modified Fenton Reaction Using Anion Surfactant 원문보기

大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, v.31 no.4B, 2011년, pp.377 - 382  

김한기 (한양대학교 대학원 건설환경공학과) ,  박강수 (한양대학교 대학원 토목공학과) ,  김정환 (한양대학교 대학원) ,  박주양 (한양대학교 건설환경공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 modified fenton 반응에서 과산화수소를 안정화하여 오염토양 정화의 효과를 증대시키고자 하였다. 오염토양을 모사하기 위하여 PAHs 계열의 대표적인 오염물질인 phenanthrene을 사용하였다. 과수안정제로는 음이온 계면활성제인 SDS(Sodium dodecyl Sulfate)를 사용하였다. Modified Fenton 반응에서 phenanthrene의 제거율을 확인하기 위하여 Fe(II) 4 mM, SDS 5~50 mM 및 $H_2O_2$ 102.897 mM를 phenanthrene 125 mg/kg으로 오염된 토양에 주입하였다. 과수안정제인 SDS가 30 mM이 사용된 경우 phenanthrene의 제거 효율이 95%로 가장 높게 나타났으며 30 mM이싱에서는 시스템에서 SDS가 scavenger로 작용하여 오염물질의 제거효율이 SDS 30 mM 일 때 보다 낮게 나타났다. 과수안정제를 사용한 뒤 과산화수소의 농도변화를 분석한 결과 Fe(II) 2 mM에서 48시간 이후 14.6995 mM 이상 남아있어서 가장 안정적이었지만, Fe(III)을 주입한 경우에는 과산화수소가 안정화되지 않았다. Modified Fenton 반응에서 철과 SDS 농도 사이의 최적의 비율을 찾기 위하여 SDS의 농도는 30 mM로 고정하고 철의 농도를 2~8 mM로 변화시켜 실험한 결과 Fe(II) 4 mM 및 SDS 30 mM에서 약 95%의 가장 높은 제거율을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, hydrogen peroxide is stabilized in modified Fenton reaction to improve the soil remediation. Phenanthrene, which is the typical compound in PAHs, was spiked into soil samples to copy the original contaminated site. Anionic surfactant, SDS (Sodium dodecyl sulfate) was used for hydrogen...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 음이온 계면활성제인 sodium dodecyl sulfate(SDS, C12H25SO4Na)를 사용하여 과산화수소의 안정성 향상 및 토양 내 유기오염물질의 이동성 향상을 도모하고자 하였다. Fe(II), Fe(III)의 주입 농도 및 계면활성제의 주입 농도를 다양하게 하여 과산화수소의 안정성 및 오염물질의 제거율을 비교 및 분석하였으며, 이를 바탕으로 본 Fenton 공정을 유기오염물질로 오염된 토양에 적용 시 가장 효율적인 약품 주입 비율을 제시하고자하였다.
  • Na)를 사용하여 과산화수소의 안정성 향상 및 토양 내 유기오염물질의 이동성 향상을 도모하고자 하였다. Fe(II), Fe(III)의 주입 농도 및 계면활성제의 주입 농도를 다양하게 하여 과산화수소의 안정성 및 오염물질의 제거율을 비교 및 분석하였으며, 이를 바탕으로 본 Fenton 공정을 유기오염물질로 오염된 토양에 적용 시 가장 효율적인 약품 주입 비율을 제시하고자하였다. 유기오염물질로 오염된 토양을 모사하기 위해 대표적 PAHs 물질인 phenanthrene(C14H10)을 사용하였으며 Fenton 반응과 유사 Fenton 반응 시 phenantheren 및 과산화수소의 농도를 비교하였고, 최종적으로 phenanthrene 분해효율을 최대화 하는 Fe(II), Fe(III) 및 SDS의 주입비를 산정하였다.
  • 본 연구에서는 철 이온과 음이온 계면활성제인 SDS를 사용하여 최적 효율을 갖는 토양 Fenton 정화 공법을 개발하고자 하였으며 최적의 분해 효율을 찾기 위하여 다양한 조합을 통한 kinetic test를 수행하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
polycyclic aromatic hydrocarbons가 관심이 집중되는 이유는 무엇인가? 대표적인 유류 토양오염물질인 polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)는 토양 내 미생물의 활동을 저해하고 먹이 사슬 내에서도 높은 체내 축적률을 보일 뿐 아니라 체내 축적 시 높은 암 발생률 및 돌연변이 발생률을 보이므로 관심이 집중되고 있다(Laflamme 등, 1978; Morillo 등, 2007). 산불, 난방 및 차량에서 배출되는 매연이나 폐기물 소각 등 다양한 발생원에서 화석 연료의 불완전한 연소에 의해 대기 중으로 방출된 PAHs는 기상 및 입자상의 중간 형태로 대기 중으로 확산되어 토양에 퇴적되며(Johnsen 등, 2004; Morillo, 2007) 정유 및 정제, 목재의 방부처리 등의 공정 중 발생하는 폐기물 및 폐수를 통해서도 토양 및 지하수 오염을 유발한다(Wilcke, 2000).
PAHs가 바이오벤팅(bioventing) 등과 같은 미생물의 대사 활동을 통한 생물학적 처리에는 한계가 있는 것으로 알려져 있는 이유는 무엇인가? 일반적으로 PAHs는 토양 내에서 물에 대한 용해도 및 물질전달율(mass transfer rates)이 낮아(Yeom 등, 1996) 효과적으로 분리해 내기가 매우 어렵기 때문에 토양증기추출(Soil Vapor Extraction, SVE) 등의 원위치(in-situ) 처리 공법 적용 시 특별한 효과를 보지는 못하였다(박준석, 2006). 일반적으로 PAHs는 큰 분자 구조를 갖고 있기 때문에 바이오벤팅(bioventing) 등과 같은 미생물의 대사 활동을 통한 생물학적 처리에는 한계가 있는 것으로 알려져 있다(Martens 등, 1995). 반면에 오염토양의 물리화학적 처리는 처리방법이 쉽고, 오염물질을 빠르게 분해할 수 있다는 점에서 장점을 갖고 있으며 유류오염토양의 원위치 토양세척(in-situ soilwashing) 등의 물리화학적 처리공정에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 왔다.
대기중으로 방출된 polycyclic aromatic hydrocarbons는 어떤 형태로 기상에 확산되어 토양에 퇴적되는가? 대표적인 유류 토양오염물질인 polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs)는 토양 내 미생물의 활동을 저해하고 먹이 사슬 내에서도 높은 체내 축적률을 보일 뿐 아니라 체내 축적 시 높은 암 발생률 및 돌연변이 발생률을 보이므로 관심이 집중되고 있다(Laflamme 등, 1978; Morillo 등, 2007). 산불, 난방 및 차량에서 배출되는 매연이나 폐기물 소각 등 다양한 발생원에서 화석 연료의 불완전한 연소에 의해 대기 중으로 방출된 PAHs는 기상 및 입자상의 중간 형태로 대기 중으로 확산되어 토양에 퇴적되며(Johnsen 등, 2004; Morillo, 2007) 정유 및 정제, 목재의 방부처리 등의 공정 중 발생하는 폐기물 및 폐수를 통해서도 토양 및 지하수 오염을 유발한다(Wilcke, 2000).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (33)

  1. 김정환, 최영무, 김정환, 박주양(2007) Phenanthrene의 goethite 촉매에 의한 Fenton 산화에 있어서 음이온/비이온 및 혼합 계면활성제의 영향. 대한환경공학회.한국대기환경학회.한국폐기물학회 공동학술대회 논문집, 한국폐기물학회, P025, pp. 2545-2548. 

  2. 김정환, 최원호, 김정환, 박주양(2009) Phenanthrene의 goethite 촉매에 의한 Fenton 산화에 있어서 음이온/비이온 계면활성제의 영향. 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제29권 제2B호, pp. 207-212. 

  3. 박준석(2006) 펜톤산화 공정을 이용한 난분해성 오염토양의 처리. 지반환경공학회지, 한국지반환경공학회, 제7권 제2호, pp. 28- 33. 

  4. Ananthula, Rajeshwar., Takahiro Yamada, Philip H. Taylor (2007) Kinetics of oh radical reaction with phenanthrene : New Absoulute Rate Measurements and Comparison with Othe PAHs, International Journal of Chemical Kinetics, Vol. 39, pp. 629-637. 

  5. Ang, Carolina C. and Abdul S. Abdul (1991) Aqueous Surfactant washing of residual oil contamination from sandy soil. Ground Water Monitoring and Remediation, Vol. 11, Issue 2, pp. 121- 127. 

  6. Bielski, B.H.J. and Allen, A.O. (1977) Mechanism of the disproportionation of superoxide radicals. J. Phys. Chem. Vol. 81, No. 11, pp. 1048-1050. 

  7. Barbeni, M., Minero, C., and Pelizzetti, E. (1987) Chemical degradation of chlorophenols with Fenton's reagent $(Fe^{2+} + H_{2}O_{2})$ . Chemosphere, Vol. 16, pp. 22-25. 

  8. Beak, S.O., Field, R.A., Goldstone, M.E., Kirk, P.W., Lester, J.N., and Perry, R. (1991) A review of atmospheric polycyclic aromatic hydrocarbons; Source, fate and behavior. Water, Air & Soil Pollution, Vol. 60, No. 3-4, pp. 279-300. 

  9. Berardescok, G., Dyhman, S., Gallagher, E., and Shiaris, M.P. (1998) Spatial and temporal variation of phenanthrene degrading bacteria in intertidal sediments. Appl. Environ. Microbial, Vol. 64, No. 7, pp. 2560-2565. 

  10. Blumer, M., Blumer, W., and Reich, T. (1997) Polycyclic aromatic hydorcarbons in soil of a mountain valley: correlation with highway traffic and cancer incidence. Environ. Sci. Technol., Vol. 11, No. 12, pp. 1082-1084. 

  11. C. von Sonntag (2006) Free-radical-induced DNA damage and its repair: A Chemical Perspective. Springer, Berlin, pp. 357-481. 

  12. Goi., A., Veressinina, Y., and Trapido, M. (2008) Degradation of salicylic acid by Fenton and modified Fenton treatment. Chemical Engineering Journal, Vol. 143, Issues 1-3, pp. 1-9. 

  13. Eisenberg, G.M. (1943) Colorimetric determination of hydrogen peroxide, Industrial and Engineering Chemistry, Vol. 15, No. 5, pp. 327-328. 

  14. Johnsen, Anders, R., Lukas, Y. Wick and Hauke Harms (2005) Principles of microbial PAH-degradation in soil. Envrionmental Pollution, Vol. 133, pp. 71-84. 

  15. Kiwi, J., Lopez, A., and Nadtochenko, V. (2000) Mechanism and Kinetics of the OH- radical intervention during Fenton Oxidationin the Presence of a Significant Amount of Radical Scavenger (Cl-). Envrion. Sci. Technol., Vol. 34, No. 11, pp. 2162- 2168. 

  16. Laflamme, R.E. and Hites, R.A. (1978) The global distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in recent sediments, Geochimica et Cosmochimica Acta., Vol. 42, Issue 3, pp. 289-303. 

  17. Lauren, L., Bissey, Jeffrey, L., Smith and Richard, J. Watts (2006) Soil organic matter-hydrogen peroxide dynamics in the treatment of contraminated soils and groundwater using catalyzed $H_{2}O_{2}$ propagation (modified Fenton's reagent). Water Research. Vol. 40, Issue 13, pp. 2477-2484. 

  18. Lin, Sheng H., Chi, M. Lin, and Horng, G. Leu (1999) Operating characteristics and kinetic studies of surfactant wastewater treatment by Fenton oxidation. Wat. Res., Vol. 33, No. 7, pp. 1735-1741. 

  19. Lin, J.-M., Nakagawa, M., Uchiyama, M., and Hobo, T. (1999) Determination of Critical Micelle Concentration of SDS in Formamide by Capillary Electrophoresis. Chromatographia, Vol. 50, No. 11/12, pp. 739-744. 

  20. Martens, Dean A. and William T. Frankenberger, Jr (1995) Enhanced degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil treatment with an advanced oxidative process - Fenton's reagent, Journal of Soil Contamination, Vol. 4, No. 2, pp. 175-190. 

  21. Morillo, E., Romero, A.S., Maqueda, C., Madrid, L., Ajmone-Marsan, F., Grcman, H., Davidson, C.M., Hursthouse, A.S., and Villaverde, J. (2007) Soil Pollution by PAHs in urban soils : a comparison of three European cities. J. Environ. Monit., Vol. 9, pp. 1001-1008. 

  22. Murphy, A.P., Boegli, W.J., Price, M.K., and Moody, C.D. (1989) A Fenton-like reaction to neutralize formaldehyde waste solutions. Environ. Sci. Technol., Vol. 23, No. 2, pp. 166-169. 

  23. Rickabaugh, J., Clement, S., Martin, J., Sunderhaus, M., Lewis, R.F. (1986) Chemical and microbial stabilization techniques for remedial action sites. proceedings of the Twelfth annual reaserch symposium, EPA/600/9-85/022, pp. 193. 

  24. Sedlack, D.L. and Andren, A.W. (1991) Aqueous-Phase oxidation of polychlorinated biphenyls by hydroxil radicals. Environ. Sci. Technol., Vol. 25, pp. 1419-1427. 

  25. Stull, Daniel R. (1947) Vapor pressure of pure substnaces organic compounds. Industrial and Engineering chemistry, Vol. 39, No. 4, pp. 517-540. 

  26. Tyre, B.W., Watts, R.J., and Miller, G.C., (1991) Treatment of four biorefractory contaminates in soils using catalyzed hydrogen peroxide, J. Environ. Qual., 20, pp. 832-838. 

  27. Watts, R.J., Udell, M.D., Rauch, P.A., and Leung, S.W. (1990) Treatment of pentachlorophenol-contaminated soils using Fenton's reagent. Hazardous Waste and Hazardous Materials, Vol. 7, No. 4, pp. 335-345. 

  28. Watts, R.J., Dennis, D. Finn, Lynn, M. Cutler, Jeremy, T. Schmidt, and Amy, L. Teel. (2007) Enhanced stability of hydrogen peroxide in the presence of subsurface solids. Journal of Contaminant Hydrology, Vol. 91, Issues 3-4, pp. 312-326. 

  29. Wilcke, Wolfgang (2000) Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in Soils - A Review. J. Plant Nutr. Soil Sci., Vol. 163, pp. 229- 248. 

  30. Chu, W. (2003) Remediation of contaminated soils by surfactantaided soil washing. Pract. Periodical of Haz., Toxic, and Radioactive Waste Mgmt., Vol. 7, Issue 1. pp. 19-24. 

  31. Yeom, Ick tae, Mriganka M. Ghosh and Chris D. Cox (1996) Kinetics Aspects of Surfactant Solubilization of Soil-Bound Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Environ. Sci. Technol., Vol. 30, No. 5, pp. 1589-1595. 

  32. Yunfu Sun and Joseph J. Pignatello. (1993) Activation of Hydrongen Peroxide by Iron(III) chelates for Abiotic Degradation of Herbicides and Insecticides in Water. J. Agric. Food Chem., 41, pp. 308-312. 

  33. Zhao, Baowei, Lizhong Zhu, Wei Li and Baoliang Chen (2005) Solubilization and biodegradation of phenanthrene in mixed anionic-nonionic surfactant solution. Chemosphere, Vol. 58, pp. 33-40. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로