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토양세척에 의한 오염토양의 중금속(Cu, Zn, Pb) 제거에 관한 연구
A Study on Removal of Heavy Metals (Cu, Zn, and Pb) from Contaminated Soil by Soil Washing 원문보기

자원환경지질 = Economic and environmental geology, v.46 no.6, 2013년, pp.509 - 520  

김명진 (한국해양대학교 해양과학기술전문대학원 해양과학기술융합학과, 공과대학 환경공학과)

초록
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본 연구에서는 Cu, Zn, Pb 총함량이 각각 최고 3350, 1220, 2240 mg/kg에 이를 정도로 높은 오염토양을 토양세척에 의해 처리하여 해당 중금속을 제거하였다. 중금속 제거효율에 영향을 미치는 중요 인자인 세척제의 종류와 농도, 세척시간, 오염토양과 세척제의 혼합비, 교반속도 등의 최적조건을 도출하였다. 세 가지 중금속을 효과적으로 제거하는 최적 세척제는 50 mM 염산, 세척시간은 30분, 오염토양과 세척제의 혼합비는 1:30 (g/mL)이었으며, 교반속도는 중금속 제거효율에 영향을 미치지 않았다. 세척제인 염산을 재사용하면 중금속 제거효율이 감소했고, 연속적으로 재사용하면 중금속이 토양에 재흡착되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, heavy metals are removed by soil washing from soils contaminated with Cu, Zn, and Pb, whose maximum concentrations are up to 3350, 1220, and 2240 mg/kg, respectively. Through various soil washing experiments, the optimum conditions, including type and concentration of washing reagent,...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 토양세척에 의해 중금속을 효과적으로 제거하기 위해서는 토양과 세척제의 최적 반응조건을 도출하는 것이 가장 중요하다. 본 연구에서는 중금속 제거효율에 영향을 미치는 중요 인자인 세척제의 종류와 농도, 오염토양과 세척제의 혼합비, 토양 입자크기, 세척시간, 교반속도 등의 최적조건을 도출하였다.
  • 토양은 그 자체가 지니고 있는 독특한 특성으로 인하여 기존 토양세척 조건을 다른 현장에 그대로 적용하는 것이 어려울 수 있으며, 실험실 규모로 각 단위 공정에 대한 최적인자를 도출한 후 실제 현장에 적용하여 오염토양을 처리하는 과정이 뒤따라야 한다. 이번 연구에서는 B시의 유류 및 중금속으로 오염된 토양 중 중금속 관련 오염지역에 대한 정화를 목표로 실험실 규모 실험을 진행하였다. 이 지역은 토양오염 정밀조사에서 일부 토양의 Cu, Zn, Pb 농도가 토양오염 우려기준치 또는 대책기준치를 초과한 것으로 나타났다.
  • 토양세척 후 세척제를 재사용할 때 부유고형물이 세척효율에 영향을 미칠 수 있으므로 자연 침강에 의해 이를 제거하는 실험을 실시하였다. 토양(S4-2)과 50 mM 염산을 1:30(3 g : 90 mL) 비율로 혼합한 다음 25℃, 100 rpm에서 30분 동안 교반하여 세척폐수를 만들었다.
  • 토양세척을 실시하기 전에 토양의 입자크기별로 중금속 함량을 조사하여 처리할 토양의 부피를 어느 정도까지 감소시킬 수 있는지 알아보았다. 건조한 토양시료를 미국 농무성법(USDA)에 의한 입경구분을 기초로 다음과 같이 분리하였다: gravel & debris (2~10 mm), coarse sand & medium sand (0.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
토양세척방법은 어떻게 나누어지는가? , 2008). 토양세척은 토양입자 크기별 분리(Sierra et al., 2010)와 용매추출 방법(Moutsatsou et al., 2006; Wuana et al.
토양세척이란? 토양세척(soil washing)은 오염토양으로부터 중금속을 영구적으로 제거할 수 있는 기술로서 미국 및 유럽에서는 이 기술을 현장에 실제로 적용하여 중금속으로 오염된 토양을 정화하는 수준이고 그 기술이 이미 상용화되어 있다(Dermont et al., 2008).
용매추출 방법에서 주로 사용된 중금속 세척제는 무엇인가? , 2012)으로 나누어지며, 본 연구에서는 주로 용매추출 방법을 다루었다. 용매추출은 세척제를 사용해서 중금속을 용해시키는 방법이며, 지금까지 주로 사용된 중금속 세척제는 산, 염, 착물화제, 계면활성제, 산화제 또는 환원제 등 5가지이다(Dermont et al., 2008).
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참고문헌 (17)

  1. Dermont, G., Bergeron, M., Mercier, G. and Richer-Lafleche, M. (2008) Soil washing for metal removal: A review of physical/chemical technologies and field applications. J. Hazard. Mater., v.152, p.1-31. 

  2. Di Palma, L. and Ferrantelli, P. (2005) Copper leaching from a sandy soil: mechanism and parameters affecting EDTA leaching. J. Hazard. Mater., v.B122, p.85-90. 

  3. Fedje, K.K., Yillin, L. and Stromvall, A.M. (2013) Remediation of metal polluted hotspot areas through enhanced soil washing-Evaluation of leaching methods, J. Environ. Manage., v.128, p.489-496. 

  4. Isoyama, M. and Wada, S.I. (2007) Remediation of Pbcontaminated soils by washing with hydrochloric acid and subsequent immobilization with calcite and allophanic soil. J. Hazard. Mater., v.143, p.636-642. 

  5. Keith, L.H. (1998) Compilation of EPAs Sampling and Analysis Methods, 2nd ed., Lewis Publishers, Boca Raton, FL, 99-100p. 

  6. Kim, M.J. and Kim, T. (2011) Extraction of arsenic and heavy metals from contaminated mine tailings by soil washing. Soil Sediment Contam., v.20, p.631-648. 

  7. Ko, I., Chang, Y.Y., Lee, C.H. and Kim, K.W. (2005) Assessment of pilot-scale acid washing o soil contaminated with As, Zn and Ni using the BCR threestep sequential extraction. J. Hazard. Mater., v.A127, p.1-13. 

  8. Kuo, S., Lai, M.S. and Lin, C.W. (2006) Influence of solution acidity and $CaCl_2$ concentration on the removal of heavy metals from metal-contaminated rice soils. Environ. Pollut., v.144, p.918-925. 

  9. Lim, T.T., Chui, P.C. and Goh, K.H. (2005) Process evaluation for optimization of EDTA use and recovery for heavy metal removal from a contaminated soil. Chemosphere, v.58, p.1031-1040. 

  10. Lim, M. and Kim M.J. (2013) Reuse of washing effluent containing oxalic acid by a combined precipitationacidification process. Chemosphere, v.90, p.1526-1532. 

  11. Moon, D.H., Lee, J.R., Wazne, M. and Park, J.H. (2012) Assessment of soil washing for Zn contaminated soils using various washing solutions. J. Ind. Eng. Chem., v.18, p.822-825. 

  12. Moutsatsou, A., Gregou, M., Maysas, D. and Protonotarios, V. (2006) Washing as a remediation technology applicable in soils heavily polluted by mining-metallurgical activities. Chemosphere, v.63, p.1632-1640. 

  13. Sierra, C., Gallego, J.R., Afif, E., Menendez-Aguado, J.M. and Gonzalez-Coto, F. (2010) Analysis of soil washing effectiveness to remediate a brownfield polluted with pyrite ashes. J. Hazard. Mater., v.180, p.602-608. 

  14. Tampouris, S., Papassiopi, N. and Paspaliaris, I. (2001) Removal of contaminant metals from fine grained soils using agglomeration, chloride solution and pile leaching techniques. J. Hazard. Mater., v.84, p.297-319. 

  15. Wuana, R.A., Okieimen, F.E. and Imborvungu, J.A. (2010) Removal of heavy metals from a contaminated soil using organic chelating acids. Int. J. Environ. Sci. Tech., v.7, n.3, p.485-496. 

  16. Yang, Z., Zhang, S., Liao, Y., Li, Q., Wu, B. and Wu, R. (2012) Remediation of heavy metal contamination in calcareous soil by washing with reagents: A column washing. Procedia Environ. Sci., v.16, p.778-785. 

  17. Zou, Z., Qiu, R., Zhang, W., Dong, H., Zhao, Z. and Zhang, T. (2009) The study of operating variables in soil washing with EDTA. Environ. Pollut., v.157, p.229-236. 

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