펜톤 산화와 토양 세정이 보강된 동전기에 의한 중금속 및 총 석유 탄화수소(TPH)로 오염된 토양의 정화 특성 The Remediation Characteristic of Soil Contaminated with Heavy Metal and Total Petroleum Hydrocarbon (TPH) by Enhanced Electrokinetic with Fenton Oxidation and Soil Flushing Method원문보기
중금속과 총 석유 탄화수소(TPH)로 동시 오염된 복합오염 토양을 정화하기 위해 펜톤 산화와 토양 세정법에 활용되고 있는 $H_2O_2$와 sodium dodecyl surfate (SDS)를 활용하여 강화된 동전기를 연구하였다. 또한, 토양 고유의 특성 차이 및 전극액 농도에 따른 정화 효율의 영향을 확인하기 위해 토양과 농도를 달리하여 실험하였다. 인공적으로 오염시킨 토양에서 10% $H_2O_2$와 20mM SDS를 활용한 실험에서 중금속 정화 효율이 가장 높게 나타났으며, 반면에 같은 농도의 용산 토양 실험에서 토양 고유의 높은 산 완충능력으로 중금속 정화 효율이 떨어졌다. 20% $H_2O_2$와 20mM SDS으로 전극액 농도를 높인 실험을 통해 높은 전류는 토양의 pH에 영향을 주었으며, 이로 인해 중금속 정화에 영향을 미쳤다. TPH의 정화 효율의 경우 용산토양의 높은 산 완충능력과 유기물 함량으로 인해 인공적으로 오염시킨 토양에 비해 산화 효율이 저하되었다. 게다가 40mM의 sodium dodecyl surfate (SDS)의 농도가 주입될 경우, SDS의 scavenger 영향 때문에 TPH 정화에 악영향을 주었다. 토양 고유의 구성성분 및 전극액 농도가 동전기-펜톤 공정의 전기화학적 현상 및 전기삼투유량, 오염물질 정화에 매우 큰 영향을 주는 인자로 판명되었다.
중금속과 총 석유 탄화수소(TPH)로 동시 오염된 복합오염 토양을 정화하기 위해 펜톤 산화와 토양 세정법에 활용되고 있는 $H_2O_2$와 sodium dodecyl surfate (SDS)를 활용하여 강화된 동전기를 연구하였다. 또한, 토양 고유의 특성 차이 및 전극액 농도에 따른 정화 효율의 영향을 확인하기 위해 토양과 농도를 달리하여 실험하였다. 인공적으로 오염시킨 토양에서 10% $H_2O_2$와 20mM SDS를 활용한 실험에서 중금속 정화 효율이 가장 높게 나타났으며, 반면에 같은 농도의 용산 토양 실험에서 토양 고유의 높은 산 완충능력으로 중금속 정화 효율이 떨어졌다. 20% $H_2O_2$와 20mM SDS으로 전극액 농도를 높인 실험을 통해 높은 전류는 토양의 pH에 영향을 주었으며, 이로 인해 중금속 정화에 영향을 미쳤다. TPH의 정화 효율의 경우 용산토양의 높은 산 완충능력과 유기물 함량으로 인해 인공적으로 오염시킨 토양에 비해 산화 효율이 저하되었다. 게다가 40mM의 sodium dodecyl surfate (SDS)의 농도가 주입될 경우, SDS의 scavenger 영향 때문에 TPH 정화에 악영향을 주었다. 토양 고유의 구성성분 및 전극액 농도가 동전기-펜톤 공정의 전기화학적 현상 및 전기삼투유량, 오염물질 정화에 매우 큰 영향을 주는 인자로 판명되었다.
This research reports the enhanced Electrokinetic (EK) with $H_2O_2$ and sodium dodecyl surfate (SDS), which are commonly used in Fenton oxidation and soil flushing method, in order to remediate soil contaminated with heavy metals and Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) simultaneously. In ...
This research reports the enhanced Electrokinetic (EK) with $H_2O_2$ and sodium dodecyl surfate (SDS), which are commonly used in Fenton oxidation and soil flushing method, in order to remediate soil contaminated with heavy metals and Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) simultaneously. In addition, influences of property of soil and concentration of chemical solution were investigated through experiments of different types of soils and varying concentration of chemical reagents. The results indicated, in the experiments using artificially contaminated soil, the highest removal efficiency of heavy metals using 10% $H_2O_2$ and 20mM SDS as electrolytes. However, in the experiments using Yong-San soils (study area), remediation efficiency of heavy metals was decreased because high acid buffering capacity. Through experiment of 20% $H_2O_2$ and 40mM SDS, increased electric current influences the remediation of heavy metals due to decrease in the soil pH. In the experiments of Yong-San soils, the remediation efficiency of TPH was decreased compared with artificially spiked soils because high acid buffering capacity and organic carbon contents. Furthermore, the scavenger effect of SDS influenced TPH oxidation efficiency under the conditions of injected 40mM SDS in the soils. Therefore, the property of soil and concentration of chemical reagents cause the electroosmotic flow, soil pH, remediation efficiency of heavy metals and TPH.
This research reports the enhanced Electrokinetic (EK) with $H_2O_2$ and sodium dodecyl surfate (SDS), which are commonly used in Fenton oxidation and soil flushing method, in order to remediate soil contaminated with heavy metals and Total Petroleum Hydrocarbons (TPH) simultaneously. In addition, influences of property of soil and concentration of chemical solution were investigated through experiments of different types of soils and varying concentration of chemical reagents. The results indicated, in the experiments using artificially contaminated soil, the highest removal efficiency of heavy metals using 10% $H_2O_2$ and 20mM SDS as electrolytes. However, in the experiments using Yong-San soils (study area), remediation efficiency of heavy metals was decreased because high acid buffering capacity. Through experiment of 20% $H_2O_2$ and 40mM SDS, increased electric current influences the remediation of heavy metals due to decrease in the soil pH. In the experiments of Yong-San soils, the remediation efficiency of TPH was decreased compared with artificially spiked soils because high acid buffering capacity and organic carbon contents. Furthermore, the scavenger effect of SDS influenced TPH oxidation efficiency under the conditions of injected 40mM SDS in the soils. Therefore, the property of soil and concentration of chemical reagents cause the electroosmotic flow, soil pH, remediation efficiency of heavy metals and TPH.
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문제 정의
본 연구에서는 중금속과 TPH로 동시에 이루어진 복합오염 토양을 펜톤 산화와 토양 세정으로 보강된 동전기 공법으로 정화시 전극액 농도와 토양 구성성분에 따른 영향을 평가해 보았다. 그리고 이 새로운 시스템을 통해 TPH의 균질한 처리 및 중금속 동시처리의 가능성을 평가하였다. 양극으로부터 주입된 H2O2에 의해 펜톤 산화 처리 지역을 형성한 후, SDS를 통한 유기오염원의 용해도와 유동성을 증가시켰다.
양극으로부터 주입된 H2O2에 의해 펜톤 산화 처리 지역을 형성한 후, SDS를 통한 유기오염원의 용해도와 유동성을 증가시켰다. 또한 음극으로부터 주입된 SDS를 통해 음극 부근의 TPH와 결합 후 이온 이동 현상에 의해 펜톤 산화 처리 지역으로 이동하여 균질하게 제거하는 시스템의 가능성을 제시하였다. 또한 토양에 포함된 Ca, Fe 산화물 및 유기탄소 함량 등이 동전기-펜톤 공정에 있어서 전류, 전기삼투유량 및 중금속과 TPH의 정화에 매우 큰 영향을 주는 인자로 판명되었다.
본 연구에서는 중금속과 TPH로 동시에 이루어진 복합오염 토양을 펜톤 산화와 토양 세정으로 보강된 동전기 공법으로 정화시 전극액 농도와 토양 구성성분에 따른 영향을 평가해 보았다. 그리고 이 새로운 시스템을 통해 TPH의 균질한 처리 및 중금속 동시처리의 가능성을 평가하였다.
본 연구에서는 토양 고유의 구성성분 형태의 차이에 의한 오염물질 정화 특성 차이와 전극액 농도차를 이용하여 펜톤 산화와 토양 세정으로 보강된 동전기-펜톤 공정의 토양 내 중금속 및 TPH의 전기화학적 정화 효율을 확인하고자 하였다.
, 1979). 연속추출법을 통해 분석된 탄산염 및 철산화물 광물 등의 함량에 따른 전기화학적인 동전기-펜톤 정화 효율에 미치는 영향에 대해 조사하고자 한다.
제안 방법
GC Column (Agilent Technologies, USA)은 길이 30m, 내경 0.250mm, film 두께가 0.25µm인 capillary column(HP－5)를 사용하여 실험하였으며, 주입구 온도는 280℃, 검출기 온도는 310℃로 유지하였다.
균일한 입경의 토사를 사용하기 위하여, 채취된 토양을 20번체(850µm)로 체가름 후 사용하였으며, 두 가지 토양의 함수비를 동일하게 하기 위하여 토양 건조 후 30%의 함수비로 조절하여 실험하였다.
그리고 TPH를 분석하기 위하여 토양오염공정시험기준(Ministry of Environment, 2009)의 초음파추출법에 따라 토양 샘플 2g을 conical tube에 옮긴 후 시료가 분말형태로 유지되도록 무수황산나트륨(>98.5%, Samchun)을 넣고, 3:1의 dichloromethane : methanol 용매 20mL를 첨가한 후 이 tube를 60분 동안 초음파 세척기(Branson 5510)를 사용하여 초음파 추출하였다.
주전극이 산화되는 것을 방지하기 위하여 흑연(graphite) 재질이 사용되었으며, 물의 전기분해로 인해 양극에서 생성되는 H+이 토양으로 이동할 수 있도록 다공질 판을 정량여과지(5B, advantec)로 감싼 후 토양 샘플 끝에 배치하였다. 그리고 시간대별 전압과 전류를 측정하기 위해 반응기 상부의 구멍을 통해 5개의 백금 코팅된 외부 구리 전극을 삽입하였다. 또한 각각의 내부 전극수조는 저수조와 튜빙으로 연결하여 연동펌프(Easy-loadⓇ II, Cole-Parmer Instrument Co.
, Japan, harmful metal analysis)을 각각 21mL과 7mL 첨가한 뒤 2시간 동안 정치하고 이후 80℃로 다시 2시간 동안 가열한 후 냉각한다. 냉각 후 20분 동안 원심분리기로 3,000rpm으로 원심 분리한 후 상등액을 여과지(No.40, Whatman)로 여과하여 100mL 메스플라스크에 표선까지 물을 채워 원자흡수분광기(AAS vario 6, analytikjena)로 분석하였다. 그리고 TPH를 분석하기 위하여 토양오염공정시험기준(Ministry of Environment, 2009)의 초음파추출법에 따라 토양 샘플 2g을 conical tube에 옮긴 후 시료가 분말형태로 유지되도록 무수황산나트륨(>98.
두 가지의 전극액 농도에 대하여, 인공적으로 중금속과 TPH를 오염시킨 토양과 용산 철도정비창 부지에서 채취한 토양을 사용하여 총 3가지 실험 조건에서의 시간에 따른 전류의 변화를 Fig. 2에 나타내었다. 본 실험에서는 인가전압 40V가 되도록 실험하였으며, 인공적으로 오염시킨 토양의 경우 실험시작 후 5시간 이내에 전류가 최고점인 36mA까지 가파르게 상승하였다.
그리고 시간대별 전압과 전류를 측정하기 위해 반응기 상부의 구멍을 통해 5개의 백금 코팅된 외부 구리 전극을 삽입하였다. 또한 각각의 내부 전극수조는 저수조와 튜빙으로 연결하여 연동펌프(Easy-loadⓇ II, Cole-Parmer Instrument Co.)에 의해 전극액이 순환되도록 설계하였으며, 전압경사에 의해 유체의 흐름이 발생하므로 각각의 용량은 410mL(anode), 245mL(cathode) 선정하였다. 직류 전원 공급기(DC power supply, XG600-1.
우선 양극으로부터 주입된 H2O2에 의해 양극 근처에서의 TPH의 펜톤 산화 처리 지역을 형성한다. 또한 소수성인 TPH의 용해도와 유동성을 증가시키기 위해 양극 및 음극에 SDS를 주입하였다. Kim et al.
실험이 진행되는 동안 토양 내의 전류, 전기삼투유량, 양극, 음극의 pH를 6시간 단위로 하루에 2번 측정하였으며, 각각의 실험은 190시간 동안 진행되었다. 모든 실험이 끝난 후 위치별 오염물질의 변화를 확인하기 위해 토양 샘플을 반응기 내 8등분하여 채취하고, 각 부분의 샘플을 혼합하여 주었다. 이렇게 준비된 8개의 샘플의 pH와 함수비 그리고 중금속과 TPH의 농도를 측정하였다.
실험이 진행되는 동안 토양 내의 전류, 전기삼투유량, 양극, 음극의 pH를 6시간 단위로 하루에 2번 측정하였으며, 각각의 실험은 190시간 동안 진행되었다. 모든 실험이 끝난 후 위치별 오염물질의 변화를 확인하기 위해 토양 샘플을 반응기 내 8등분하여 채취하고, 각 부분의 샘플을 혼합하여 주었다.
그리고 이 새로운 시스템을 통해 TPH의 균질한 처리 및 중금속 동시처리의 가능성을 평가하였다. 양극으로부터 주입된 H2O2에 의해 펜톤 산화 처리 지역을 형성한 후, SDS를 통한 유기오염원의 용해도와 유동성을 증가시켰다. 또한 음극으로부터 주입된 SDS를 통해 음극 부근의 TPH와 결합 후 이온 이동 현상에 의해 펜톤 산화 처리 지역으로 이동하여 균질하게 제거하는 시스템의 가능성을 제시하였다.
모든 실험이 끝난 후 위치별 오염물질의 변화를 확인하기 위해 토양 샘플을 반응기 내 8등분하여 채취하고, 각 부분의 샘플을 혼합하여 주었다. 이렇게 준비된 8개의 샘플의 pH와 함수비 그리고 중금속과 TPH의 농도를 측정하였다. 토양의 pH는 토양오염공정시험기준(환경부, 2009)의 수소이온농도-유리전극법(pH-glass electrode method)에 의거하여 5g의 토양을 채취하여 50mL 메스플라스크에 넣은 후 물을 표선까지 채워 pH meter(Orion 8156BNUWP, USA)를 이용하여 측정하였다.
)에 의해 전극액이 순환되도록 설계하였으며, 전압경사에 의해 유체의 흐름이 발생하므로 각각의 용량은 410mL(anode), 245mL(cathode) 선정하였다. 직류 전원 공급기(DC power supply, XG600-1.4, Sorensen)를 이용하여 반응기에 40V의 전압을 인가하였다. 실험은 상온에서 수행되었으며, 모든 물은 특별한 언급이 없는 이상 deionized water가 사용되었다.
추출 후 상등액을 0.45µm membrane filter로 여과 후 추출액 5µL를 마이크로실린지로 GC-FID (Agilent Technologies, 6890N, USA)에 주입하여 크로마토그램을 기록하여, 노말알칸표준액(C8∼C40)의 체류시간(retention times)에 해당하는 피크의 범위를 통해 TPH의 함량과 피크의 총면적과의 관계선을 통해 산출하였다.
본 연구에서 실험한 토양은 인공 오염토양 및 서울 용산 역사 내 위치한 철도정비창 부지에서 채취한 토양이다. 토양 구성성분에 따른 동전기-펜톤 정화 특성을 확인하기 위해 사용된 인공 오염토양은 윤활유 오일(GS turbine oil), Zinc, Lead standard solution(SHOWA)을 활용하여 TPH의 초기 농도는 4,000mg/kg, 납 1,000mg/kg, 아연 2,800mg/kg이 되도록 제조하였다. 또한 실험에 사용된 현장 토양의 주요 특성으로 TPH는 4,000mg/kg, 납 160mg/kg, 아연 130mg/kg의 농도로 오염되어 있다.
대상 데이터
Table 3과 같이 인공적으로 오염시킨 토양과 용산 토양에 전극액 농도 차이에 따른 정화 특성을 파악하기 위해 H2O2 (>99.0%, Dae Jung)와 SDS (>99.0%, ACS reagent, Sigma-Aldrich) 그리고 NaOH (>93.0%, SHOWA)가 사용되었다.
본 연구에서 실험한 토양은 인공 오염토양 및 서울 용산 역사 내 위치한 철도정비창 부지에서 채취한 토양이다. 토양 구성성분에 따른 동전기-펜톤 정화 특성을 확인하기 위해 사용된 인공 오염토양은 윤활유 오일(GS turbine oil), Zinc, Lead standard solution(SHOWA)을 활용하여 TPH의 초기 농도는 4,000mg/kg, 납 1,000mg/kg, 아연 2,800mg/kg이 되도록 제조하였다.
실험에 사용된 반응기는 사각형 아크릴로 제작되었으며, 셀의 가로는 5cm이며 세로가 30cm, 깊이가 5cm이며, 토양을 500cm3의 용량으로 담을 수 있도록 제작하였다. 이 반응기는 Fig.
0%, SHOWA)가 사용되었다. 양극 전극액의 경우 10, 20%의 H2O2와 20, 40mM의 SDS를 이용하였으며, 음극 전극액의 경우 20mM NaOH 2개와 20, 40mM의 SDS로 각각 2개씩 준비하였다.
25µm인 capillary column(HP－5)를 사용하여 실험하였으며, 주입구 온도는 280℃, 검출기 온도는 310℃로 유지하였다. 운반 기체는 질소(N2)로 유속은 2.0mL/min으로 설정하였다.
1과 같이, 크게 2개의 전극수조와 토양 cell 그리고 양극(anode), 음극(cathode)의 외부 저수조 이루어져 있다. 주전극이 산화되는 것을 방지하기 위하여 흑연(graphite) 재질이 사용되었으며, 물의 전기분해로 인해 양극에서 생성되는 H+이 토양으로 이동할 수 있도록 다공질 판을 정량여과지(5B, advantec)로 감싼 후 토양 샘플 끝에 배치하였다. 그리고 시간대별 전압과 전류를 측정하기 위해 반응기 상부의 구멍을 통해 5개의 백금 코팅된 외부 구리 전극을 삽입하였다.
이론/모형
토양의 pH는 토양오염공정시험기준(환경부, 2009)의 수소이온농도-유리전극법(pH-glass electrode method)에 의거하여 5g의 토양을 채취하여 50mL 메스플라스크에 넣은 후 물을 표선까지 채워 pH meter(Orion 8156BNUWP, USA)를 이용하여 측정하였다. 그리고 중금속을 측정하기 위하여 토양오염공정시험기준(Ministry of Environment, 2009)의 원자흡수분광광도법(atomic absorption spectrophotometry)에 따라 토양 샘플 3g을 conical tube에 옮긴 후 HCl, HNO3 (matsunoen chemicals LTD., Japan, harmful metal analysis)을 각각 21mL과 7mL 첨가한 뒤 2시간 동안 정치하고 이후 80℃로 다시 2시간 동안 가열한 후 냉각한다. 냉각 후 20분 동안 원심분리기로 3,000rpm으로 원심 분리한 후 상등액을 여과지(No.
이렇게 준비된 8개의 샘플의 pH와 함수비 그리고 중금속과 TPH의 농도를 측정하였다. 토양의 pH는 토양오염공정시험기준(환경부, 2009)의 수소이온농도-유리전극법(pH-glass electrode method)에 의거하여 5g의 토양을 채취하여 50mL 메스플라스크에 넣은 후 물을 표선까지 채워 pH meter(Orion 8156BNUWP, USA)를 이용하여 측정하였다. 그리고 중금속을 측정하기 위하여 토양오염공정시험기준(Ministry of Environment, 2009)의 원자흡수분광광도법(atomic absorption spectrophotometry)에 따라 토양 샘플 3g을 conical tube에 옮긴 후 HCl, HNO3 (matsunoen chemicals LTD.
토양의 물리·화학적 특성을 Table 1에 나타냈으며, 연속추출을 통한 토양의 구성성분을 Tessier법에 의해 분석하여 Table 2에 제시하였다(Tessier et al., 1979).
성능/효과
6에 나타내었다. Artificial soil의 TPH 전체 제거효율은 35%이며, 기대한 바와 같이 음극에 주입된 SDS에 의해 균질하게 TPH가 제거 된 것을 확인하였다. 하지만 동일한 전극액의 농도로 실험한 Yong-San 1에서 TPH의 정화 효율이 24%로 낮게 나타났다.
Fig. 2와 같이 용산 토양에 주입되는 H2O2와 SDS의 농도를 증가시킨 실험 Yong-San 2의 전류가 20시간부터 실험 종료까지 Yong-San 1의 전류보다 높게 발생되어 그 결과, 양극 및 음극 저수조에서 물의 전기분해로 인해 발생된 H+과 OH- 이온의 증가가 유발되었다. 이때 발생된 이온들은 이온이동 현상에 의해 H+는 양극 부근 토양으로 OH-은 음극 부근 토양 시료에 유입이 발생한다.
Yong-San 1과 Yong-San 2의 실험을 비교한 결과 전류 그리고 전극액 농도의 차이에도 불구하고, 발생되는 전기삼투유량의 차이는 미미한 것을 확인하였다. 높은 Ca 산화물로 인한 용산 토양의 산에 대한 완충능이 크기 때문에, 전극액 농도에 따른 전기삼투유량의 차이가 적게 발생된 것으로 판단된다.
높은 전류의 전기분해로 인해 토양 시료의 pH 분포에 영향을 준 것으로 판단된다. 그러므로 토양 시료 안에서의 pH 분포는 z=0-0.6의 토양 pH가 감소하였으며, z=0.6-1의 토양 pH가 상승하였다. 위 실험을 통해 물의 이동이 원활하지 않은 토양에서 전기분해로 인한 이온 농도의 차이는 토양 내 pH 분포에 주요한 역할을 하는 것을 확인하였다.
이에 비하여 인공적으로 오염시킨 토양은 오염물질이 쉽게 이온화되어 큰 전류가 발생됨으로써 중금속의 이동이 용산토양에 비해 크게 발생되었다. 또한 고농도의 전극액을 주입할 경우 높은 전류로 인해 중금속의 이동이 활발해진 것을 확인하였다. 그리고 높은 Fe 산화물 함량, 낮은 산 완충능력 그리고 낮은 유기탄소 함량으로 인해 펜톤 산화에 의한 TPH의 처리가 용산토양에 비해 크게 발생하였다.
또한 음극으로부터 주입된 SDS를 통해 음극 부근의 TPH와 결합 후 이온 이동 현상에 의해 펜톤 산화 처리 지역으로 이동하여 균질하게 제거하는 시스템의 가능성을 제시하였다. 또한 토양에 포함된 Ca, Fe 산화물 및 유기탄소 함량 등이 동전기-펜톤 공정에 있어서 전류, 전기삼투유량 및 중금속과 TPH의 정화에 매우 큰 영향을 주는 인자로 판명되었다. 이에 따라 용산토양의 낮은 Fe 산화물 함량, 높은 Ca 산화물로 인한 높은 산 완충능력과 높은 유기탄소 함량 때문에 TPH의 처리 효과가 낮게 나타났다.
2에 나타내었다. 본 실험에서는 인가전압 40V가 되도록 실험하였으며, 인공적으로 오염시킨 토양의 경우 실험시작 후 5시간 이내에 전류가 최고점인 36mA까지 가파르게 상승하였다. 그 이유는 인가된 전압에 의해 쉽게 해리될 수 있는 중금속 농도가 높으므로 토양 내 간극수의 이온 농도가 급격하게 증가하여 전기전도도가 상승되었기 때문이다(Lockhart, 1982).
6-1의 토양 pH가 상승하였다. 위 실험을 통해 물의 이동이 원활하지 않은 토양에서 전기분해로 인한 이온 농도의 차이는 토양 내 pH 분포에 주요한 역할을 하는 것을 확인하였다.
따라서 인공적으로 오염시킨 토양의 낮은 산 완충 능력과 높은 전류 발생으로 인하여 토양의 pH가 가장 낮게 분포되어 전기삼투유량이 적게 발생한 것으로 판단된다. 이와 반대로, 용산 토양의 높은 산 완충 능력으로 인해 토양의 pH가 높게 분포되어 전기삼투유량의 발생이 크게 나타났다.
최종적으로 이러한 결과들은 토양의 Fe, Ca 산화물의 구성성분과 고유의 물리·화학적인 특성으로 인한 전기삼투 흐름, 전류 및 중금속 이동의 차이와 H2O2의 유기 오염원 산화에 큰 영향을 미치는 것을 알게 되었다.
후속연구
즉, 펜톤 유사 반응에 의해 생성된 수산화 라디칼의 비선택적 산화제 특성 때문에 SDS를 산화시켜 SDS가 Scavenger 역할을 해서 TPH의 산화가 감소했기 때문에 정화효율이 떨어진 것으로 판단된다. 따라서 동전기-펜톤 공정이 토양의 구성성분 및 산 완충능력에 따라 크게 영향 받으며 향후 연구 및 실제 적용에 있어서 SDS의 최적 농도 도출을 중요하게 고려해야 할 것이다.
본 연구에서도 pH가 약 5인 지점을 지나면서 중금속 오염물의 침전이 발생하였다. 염기성 부근의 pH 조절 등 추가적인 대책을 통한 중금속의 침전을 예방하는 추가적인 연구를 수행할 필요가 있다.
(2007)의 연구에 의하면 양극에만 H2O2, SDS를 주입한 실험에서 음극 부근의 유기 오염물질 정화가 균질하게 이루어지지 않았다. 하지만 본 연구에서는 추가적으로 음극에 주입된 SDS를 통해 음극부근의 미셀-TPH가 이온 이동 현상에 의해 양극부근의 펜톤 산화 처리 지역으로 이동하여 균질하게 제거될 것을 기대하였다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
in-situ 동전기 정화 공법의 장점은?
이에 따라 최근 기존의 처리방법의 제한성을 극복하기 위한 기법으로 in-situ 동전기 정화 공법에 관련된 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 이 공법은 유발된 전위의 결과에 의해 오염물질의 이동이 발생되기 때문에 토양 고유의 투수계수 크기에 관계없이 오염물을 정화할 수 있는 장점이 있으며(Kaya and Yukselen, 2005), 초기 투자비용이 적게 들고 설비의 소규모화 등 장점이 있다. 토양 내 중금속을 제거하기 위한 동전기 주된 기작은 인가된 전압에 따른 이온이동(Ionic Migration) 및 간극수의 흐름인 전기삼투(Electroosmosis : EO) 등의 현상에 의해서 제거된다.
ex-situ 정화 공법의 단점은?
중금속과 TPH로 오염된 토양을 정화하기 위한 토양 증기추출법(SVE), 고정화/안정화(S/S), 세척공법(soil flushing), 공기분사법(air sparging) 등 많은 정화 기법이 개발되고 있지만, ex-situ 정화 공법의 경우 오염된 지반을 굴착하여 정화하므로 비용이 크고, 도심지나 산업 현장에 적합하지 않은 단점을 지니고 있으며, in-situ 중 토양세척기법은 투수계수가 낮은 토양에서 정화 비용과 비효율성이 매우 큰 것으로 평가되고 있다(Al-Hamdan and Reddy, 2008). 이에 따라 최근 기존의 처리방법의 제한성을 극복하기 위한 기법으로 in-situ 동전기 정화 공법에 관련된 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
국내 토양환경보전법에서 규정하는 위해성 평가 항목은?
또한 중금속과 TPH로 오염된 토양은 주변 하천이나 지하수로 흘러들어가 2차 오염을 유발할 위험성을 지니고 있으며, 자연적으로 정화되기 어려운 특성을 지니고 있다. 이러한 위해성 때문에 국내 토양환경보전법에 규정하는 위해성 평가 항목은 카드뮴, 구리, 비소, 수은, 납, 6가 크롬, 아연, 니켈의 8종으로 규정되는 중금속류와 유기화합물의 TPH이며, 중금속과 TPH에 대한 사회적 관심이 증대되면서 엄격하게 규제되고 있는 현실이다.
참고문헌 (18)
Acar, Y. B. and Alshawabkeh, A. N. (1993). "Principles of electrokinetic remediation." Environ. Sci. Technol., Vol. 27, No. 13, pp. 2638-2647.
Al-Hamdan, A. Z. and Reddy, K. R. (2008). "Transient behavior of heavy metals in soils during electrokinetic remediation." Chemosphere, Vol. 71, No. 5, pp. 860-871.
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