해양오염퇴적물 내 인산염 용출차단을 위한 피복소재로서의 몬모릴로나이트 적용 Application of Montmorillonite as Capping Material for Blocking of Phosphate Release from Contaminated Marine Sediment원문보기
해양오염퇴적물 정화를 위한 몬모릴로나이트의 피복소재 적용성 평가를 위하여 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 알아보고자 동적흡착, 평형흡착, pH, 흡착제 주입량, 이온경쟁, 타 흡착제 복합사용 그리고 해수에서의 흡착특성을 살펴보았다. 동적흡착실험 결과 50 mg/L의 농도에서는 1시간대에 흡착평형을 나타내었고, 300 mg/L의 농도에서는 3시간대 흡착평형을 나타내었다. Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 적용한 결과 다층흡착을 가정한 Freundlich 모델이 $PO{_4}{^{3-}}$의 평형 흡착에 더 잘 부합하였고, $PO{_4}{^{3-}}$의 흡착은 pH가 낮을 때 높은 흡착경향을 나타내었다. 이는 높은 pH에서는 OH-가 경쟁관계를 형성함으로 판단된다. 이온 경쟁관계 실험 결과 질산, 황산, 중탄산 모두 몬모릴로나이트의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착에 영향이 미비한 것으로 나타났다. 몬모릴로나이트는 적니와 제강슬래그를 혼합하여 사용하는 것보다 단일 사용하였을 때 $PO{_4}{^{3-}}$ 제거에 더 효과적이었다. 해수에서의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 살펴본 결과 담수에서의 흡착량 보다 높은 결과를 나타내었고 이는 해수 내 존재하는 칼슘이온 등의 결과로 판단된다. $PO{_4}{^{3-}}$ 용출 수조실험결과 몬모릴로나이트 피복 수조는 실험 14일까지 $PO{_4}{^{3-}}$이 측정되지 않았다. 몬모릴로나이트는 수용액중 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착 제거에 효과적인 피복소재로 판단된다.
해양오염퇴적물 정화를 위한 몬모릴로나이트의 피복소재 적용성 평가를 위하여 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 알아보고자 동적흡착, 평형흡착, pH, 흡착제 주입량, 이온경쟁, 타 흡착제 복합사용 그리고 해수에서의 흡착특성을 살펴보았다. 동적흡착실험 결과 50 mg/L의 농도에서는 1시간대에 흡착평형을 나타내었고, 300 mg/L의 농도에서는 3시간대 흡착평형을 나타내었다. Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 적용한 결과 다층흡착을 가정한 Freundlich 모델이 $PO{_4}{^{3-}}$의 평형 흡착에 더 잘 부합하였고, $PO{_4}{^{3-}}$의 흡착은 pH가 낮을 때 높은 흡착경향을 나타내었다. 이는 높은 pH에서는 OH-가 경쟁관계를 형성함으로 판단된다. 이온 경쟁관계 실험 결과 질산, 황산, 중탄산 모두 몬모릴로나이트의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착에 영향이 미비한 것으로 나타났다. 몬모릴로나이트는 적니와 제강슬래그를 혼합하여 사용하는 것보다 단일 사용하였을 때 $PO{_4}{^{3-}}$ 제거에 더 효과적이었다. 해수에서의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 살펴본 결과 담수에서의 흡착량 보다 높은 결과를 나타내었고 이는 해수 내 존재하는 칼슘이온 등의 결과로 판단된다. $PO{_4}{^{3-}}$ 용출 수조실험결과 몬모릴로나이트 피복 수조는 실험 14일까지 $PO{_4}{^{3-}}$이 측정되지 않았다. 몬모릴로나이트는 수용액중 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착 제거에 효과적인 피복소재로 판단된다.
To investigate the applicability of montmorillonite to capping material for the remediation of contaminated marine sediment, adsorption characteristics of $PO{_4}{^{3-}}$ onto montmorillonite were studied in a batch system with respect to changes in contact time, initial concentration, pH...
To investigate the applicability of montmorillonite to capping material for the remediation of contaminated marine sediment, adsorption characteristics of $PO{_4}{^{3-}}$ onto montmorillonite were studied in a batch system with respect to changes in contact time, initial concentration, pH, adsorbent dose amount, competing anions, adsorbent mixture, and seawater. Sorption equilibrium reached in 1 h at 50 mg/L but 3 h was required to reach sorption equilibrium at 300 mg/L. Freundlich model was more suitable to describe equilibrium sorption data than Langmuir model. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption decreased as pH increased, due to the $PO{_4}{^{3-}}$ competition for favorable adsorption site with OH- at higher pH. The presence of anions such as nitrate, sulfate, and bicarbonate had no significant effect on the $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption onto the montmorillonite. The use of the montmorillonite alone was more effective for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ than mixing the montmorillonite with red mud and steel slag. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption capacity of the montmorillonite was higher in seawater than deionized water, resulting from the presence of calcium ion in seawater. The water tank elution experiments showed that montmorillonite capping blocked well the elution of $PO{_4}{^{3-}}$, which was not measured up to 14 days. It was concluded that the montmirillonite has a potential capping material for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ from the aqueous solutions.
To investigate the applicability of montmorillonite to capping material for the remediation of contaminated marine sediment, adsorption characteristics of $PO{_4}{^{3-}}$ onto montmorillonite were studied in a batch system with respect to changes in contact time, initial concentration, pH, adsorbent dose amount, competing anions, adsorbent mixture, and seawater. Sorption equilibrium reached in 1 h at 50 mg/L but 3 h was required to reach sorption equilibrium at 300 mg/L. Freundlich model was more suitable to describe equilibrium sorption data than Langmuir model. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption decreased as pH increased, due to the $PO{_4}{^{3-}}$ competition for favorable adsorption site with OH- at higher pH. The presence of anions such as nitrate, sulfate, and bicarbonate had no significant effect on the $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption onto the montmorillonite. The use of the montmorillonite alone was more effective for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ than mixing the montmorillonite with red mud and steel slag. The $PO{_4}{^{3-}}$ adsorption capacity of the montmorillonite was higher in seawater than deionized water, resulting from the presence of calcium ion in seawater. The water tank elution experiments showed that montmorillonite capping blocked well the elution of $PO{_4}{^{3-}}$, which was not measured up to 14 days. It was concluded that the montmirillonite has a potential capping material for the removal of the $PO{_4}{^{3-}}$ from the aqueous solutions.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 해양오염퇴적물의 용출차단 피복소재로 천연광물 중 단사정계 광물인 몬모릴로나이트의 적용 가능성을 알아보고자 하였다. 이를 위하여 PO43-의 흡착특성 즉, 평형 및 동적 흡착실험, pH, 경쟁이온 존재, 흡착제주입량, 타 흡착제와 복합 사용할 경우의 흡착 특성을 살펴보았으며, 해양환경에서의 적용성을 살펴보고자 해수에서의 PO43- 흡착특성과 해양오염퇴적물 내 PO43- 의 용출차단 효율을 알아보았다.
제안 방법
PO43- 로 오염된 퇴적물을 밑면에서 1 cm 높이가 되도록 채웠고, 그 위에 몬모릴로나이트를 1 cm 높이로 균일하게 피복하여 총 높이가 2 cm가 되도록 하였다.
PO43- 흡착에 있어 타이온과의 경쟁에 따른 몬모 릴로나이트의 흡착경향을 알아보고자 300 mg-PO43-/L의 용액에 NaNO3, Na2SO4, NaHCO3를 각 1 mM을 주입하여 실험하였다.
pH에 의한 흡착 특성을 살펴보기 위해서 300 mg-PO43-/L의 용액을 0.1 M HNO3와 0.1 M NaOH로 pH를 3, 5, 7, 9, 11로 조절하였고, 교반 시간, 흡착제 주입량 및 용액의 부피는 평형 흡착과 동일한 조건으로 실험을 수행하였다. 흡착제 주입량에 따른 실험은 흡착제를 각 1~5 g 넣고 300 mg-PO43-/L의 용액 30 mL를 주입하여 24시간 교반 후 분석하였다.
그리고 해수에서 몬모릴로나이트에 PO43-의 흡착특성과 몬모릴로나이트 피복에 따른 PO43- 용출차단 특성을 살펴보았다.
, Korea)를 이용하여 25℃, 100 rpm의 조건으로 10 min, 20 min, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h 교반 후 PO43- 잔류 농도를 분석하였다. 농도에 따른 평형 흡착실험은 10, 20, 50, 100, 200, 300, 600 mg-PO43-/L의 용액농도에서 동역학적 흡착실험과 동일한 조건으로 24 h 교반 후 잔류 농도를 분석하였다.
흡착능을 살펴보고자 동적 흡착, 평형 흡착 및 용액의 화학적 특성에 따른 실험을 수행하였다. 동역학적 흡착실험은 몬모릴로나이트 1 g에 50 mg-PO43-/L와 300 mg-PO43-/L의 PO43- 용액(pH 7) 30 mL를 50 mL Conical 튜브에 넣고 Shaking Incubator (SJ-808SF, Sejong scientific CO., Korea)를 이용하여 25℃, 100 rpm의 조건으로 10 min, 20 min, 30 min, 1 h, 2 h, 3 h, 6 h, 12 h, 24 h 교반 후 PO43- 잔류 농도를 분석하였다. 농도에 따른 평형 흡착실험은 10, 20, 50, 100, 200, 300, 600 mg-PO43-/L의 용액농도에서 동역학적 흡착실험과 동일한 조건으로 24 h 교반 후 잔류 농도를 분석하였다.
이와 더불어 대조군 수조에는 퇴적물만 2 cm 높이로 채웠다. 두 개의 수조에 해수 각 500 mL를 10 mL/min의 유속으로 순환시켰고, 수위는 1 cm 를 유지하며 17일 동안 수행하였다. 해수는 반응조에서 일 1회씩 10 mL 정량 분취하여 PO43-의 농도를 아스크로빈산환원법으로 발색하여 측정하였다.
PO43- 흡착에 있어 타이온과의 경쟁에 따른 몬모 릴로나이트의 흡착경향을 알아보고자 300 mg-PO43-/L의 용액에 NaNO3, Na2SO4, NaHCO3를 각 1 mM을 주입하여 실험하였다. 또한 다른 흡착제와의 복합사용에 따른 흡착경향을 알아보고자 300 mg-PO43-/L의 용액에 몬모릴로나이트 0.5 g과 적니, 제강슬래그를 각 0.5 g씩 혼합하여 실험하였다. 교반 시간 및 용액의 부피는 평형 흡착과 동일한 조건으로 수행하였다.
몬모릴로나이트 피복에 따른 해양오염퇴적물 내 PO43- 용출차단 적용성 검토를 위하여 PO43- 로 오염된 퇴적물을 이용하여 수조실험을 수행하였다.
몬모릴로나이트의 PO43- 흡착능을 살펴보고자 동적 흡착, 평형 흡착 및 용액의 화학적 특성에 따른 실험을 수행하였다. 동역학적 흡착실험은 몬모릴로나이트 1 g에 50 mg-PO43-/L와 300 mg-PO43-/L의 PO43- 용액(pH 7) 30 mL를 50 mL Conical 튜브에 넣고 Shaking Incubator (SJ-808SF, Sejong scientific CO.
69866, particle size: 5~10 µm)를 사용하였고 별도의 세척 및 입도 구분 없이 사용하였다. 몬모릴로나이트의 PO43- 흡착에 있어 타 흡착제와 복합 사용 시 제거 효율을 평가하기 위하여 적니, 제강슬래그를 사용하였다. 적니는 전남 영암에 있는 KC corporation에서 발생한 산업폐기물을 사용하였고, 63~125 µm 크기로 체가름하여 증류수로 3회 세척 후 105℃에서 24시간 동안 건조 후 사용하였다.
18~2 mm의 크기로 체질하여 별도의 세척 없이 육안으로 이물을 걸러서 사용하였다. 몬모릴로나이트의 화학적 구성 물질을 파악하기 위하여 XRF (S8 Tiger 4K, Bruker, Germany)분석을 수행하였다.
본 연구에서는 몬모릴로나이트를 이용하여 PO43-의 흡착 특성을 살펴보기 위하여 반응시간, PO43- 농도, 용액의 pH, 타 음이온의 존재, 몬모릴로나이트 주입량, 복합 흡착제 사용에 따른 PO43- 흡착량 변화를 실험하였다. 그리고 해수에서 몬모릴로나이트에 PO43-의 흡착특성과 몬모릴로나이트 피복에 따른 PO43- 용출차단 특성을 살펴보았다.
이를 위하여 PO43-의 흡착특성 즉, 평형 및 동적 흡착실험, pH, 경쟁이온 존재, 흡착제주입량, 타 흡착제와 복합 사용할 경우의 흡착 특성을 살펴보았으며, 해양환경에서의 적용성을 살펴보고자 해수에서의 PO43- 흡착특성과 해양오염퇴적물 내 PO43- 의 용출차단 효율을 알아보았다.
두 개의 수조에 해수 각 500 mL를 10 mL/min의 유속으로 순환시켰고, 수위는 1 cm 를 유지하며 17일 동안 수행하였다. 해수는 반응조에서 일 1회씩 10 mL 정량 분취하여 PO43-의 농도를 아스크로빈산환원법으로 발색하여 측정하였다.
4이다. 해수와 증류수에 각각 300 mg-PO43-/L의 농도가 되도록 희석한 용액(pH 7) 30 mL를 50 mL 튜브에 주입 후 몬모릴로나이트 1 g 넣고 다른 실험과 동일한 조건으로 24시간 교반 후 분석하였다.
해양오염퇴적물에서 PO43-의 용출차단 효율을 평가하고자 PO43-로 오염된 해양오염퇴적물에 몬모릴로나이트를 1 cm 두께로 피복하였고, 약 17일 동안 해수를 순환시켜 PO43-의 농도변화를 분석하였다. 그 결과 몬모릴로나이트를 피복하지 않은 대조군의 경우 1 일차 0.
대상 데이터
본 실험에 사용한 몬모릴로나이트는 미국 Sigma Aldrich사의 K 10, Powder (Product No. 69866, particle size: 5~10 µm)를 사용하였고 별도의 세척 및 입도 구분 없이 사용하였다.
로 오염된 퇴적물을 이용하여 수조실험을 수행하였다. 실험에 사용된 수조는 Fig. 1과 같으며, 오염퇴적물이 채워지는 하단부의 밑면 길이는 20 cm, 너비 5 cm, 높이 2 cm의 직사각형 형태이다. PO43- 로 오염된 퇴적물을 밑면에서 1 cm 높이가 되도록 채웠고, 그 위에 몬모릴로나이트를 1 cm 높이로 균일하게 피복하여 총 높이가 2 cm가 되도록 하였다.
적니는 전남 영암에 있는 KC corporation에서 발생한 산업폐기물을 사용하였고, 63~125 µm 크기로 체가름하여 증류수로 3회 세척 후 105℃에서 24시간 동안 건조 후 사용하였다.
적니는 전남 영암에 있는 KC corporation에서 발생한 산업폐기물을 사용하였고, 63~125 µm 크기로 체가름하여 증류수로 3회 세척 후 105℃에서 24시간 동안 건조 후 사용하였다. 제강슬래그는 (주)에코마이스터에서 생산된 제품을 1.18~2 mm의 크기로 체질하여 별도의 세척 없이 육안으로 이물을 걸러서 사용하였다. 몬모릴로나이트의 화학적 구성 물질을 파악하기 위하여 XRF (S8 Tiger 4K, Bruker, Germany)분석을 수행하였다.
해수에서 몬모릴로나이트의 PO43- 제거 특성을 살펴보기 위하여 경기도 화성시 전곡항에서 해수를 취수한 후 3 µm 정량여과지(Advantes NO. 6, Japan)에 여과 후 실험에 사용하였다.
이론/모형
KF, n, KL, Qm은 실험 결과에 Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 적용하여 값을 구하였다.
평형흡착 실험결과는 등온흡착식 Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 이용하여 분석하였다.
흡착제의 동역학적 흡착실험결과는 유사 1차 모델(Pseudo first-order model)과 유사 2차 모델(Pseudo second-order model)을 이용하여 분석하였다.11,12)
성능/효과
4579 mg/g이다. 1 mM Na2SO4의 존재 시에는 4.4648 mg/g의 단위 질량 당 흡착량을 나타내었고 1 mM NaHCO3의 존재시는 4.3407 mg/g의 단위 질량 당 흡착량을 나타내어 타 이온의 존재가 PO43- 흡착에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 기존연구에 의하면 PO43-은 NO3- , SO42- 보다 선택도가 우수한 흡착결과를 나타내었고, 그 기작은 Ligand exchange에 의한 것으로 보고되고 있다.
1) 특히 최근 수십 년 동안 호수나 강, 해안, 외해에서의 영양 염류 농도는 10~20배 증가하여 부영양화를 가중시키고 있으며, 부영양화는 1차 생산자의 증가, 조류의 종조성 변화, 유해조류의 번성, 용존산소 감소, 저서생물 감소 등의 문제를 유발한다.
5보다 작은 값을 보였는데 이는 몬모릴로나이트와 PO43-간의 강한 결합이 형성되는 것으로 판단된다.13) Langmuir 모델에서 단위 질량 당 PO43-의 최대 흡착량(Qm)은 4.8482 mg/g이고 흡착상수(KL)는 18.5606 L/mg으로 나타났다. 본 연구에서 KF 값을 기존 연구결과와 비교하면 산처리 후 열소성한 적니(0.
1) 특히 최근 수십 년 동안 호수나 강, 해안, 외해에서의 영양 염류 농도는 10~20배 증가하여 부영양화를 가중시키고 있으며, 부영양화는 1차 생산자의 증가, 조류의 종조성 변화, 유해조류의 번성, 용존산소 감소, 저서생물 감소 등의 문제를 유발한다.2) 또한 해양오염퇴적물은 저서생물 및 해양생물 등에 독성영향을 미치며 폐쇄된 지형의 해양퇴적물에 유기물이 축적되면, 이를 분해하는 과정에서 산소결핍 등을 유발하여 저서생물의 서식환경을 파괴하기도 한다. 또한 퇴적물의 부패가 발생되어 H2S 등의 악취성 가스를 발생시키기도 한다.
4) 자연정화는 친환경적이고 비교적 적은 비용이 발생 되는 장점이 있지만, 처리기간이 매우 길고, 낮은 오염도를 보이는 곳에서만 적용 가능한 단점이 있다. 준설은 높은 오염도를 보이는 곳에서도 비교적 빠른 시간에 적용할 수 있지만, 비용이 많이 들며 준설토의 처리에 한계를 나타내고 있다.
7에 나타내었다. 각각의 흡착제 0.5 g을 혼합하여 300 mg-PO43--/L의 농도로 24시간 실험한 결과 몬모릴로나이트는 4.3812 mg/g의 흡착량을 나타내었지만 몬모릴로나이트와 적니를 각 0.5g 혼합한 경우에는 0.5821 mg/g의 흡착량을 나타내었다. 이는 수산화물을 많이 함유하고 있는 적니의 영향으로 OH-가 용액에 용출(반응 후 pH 8.
의 농도변화를 분석하였다. 그 결과 몬모릴로나이트를 피복하지 않은 대조군의 경우 1 일차 0.8600 mg-PO43-/L의 농도에서 17일차 5.4000 mg-PO43-/L로 지속적으로 인산염의 용출이 진행되었지만, 몬모릴로나이트를 피복한 수조의 경우 실험 14 일차까지는 인산염의 농도가 측정되지 않았다. 이후 실험 15 일차에 0.
몬모릴로나이트의 화학적 조성을 파악하기 위하여 XRF 분석을 수행하였고 그 결과를 Table 1에 나타내었다. 몬모릴로나이트는 SiO2의 함량이 76.80%로 가장 높았으며 Al2O3는 15.10%, Fe2O3는 2.85%로 나타났다. PO43-는 Fe, Al과 강한 결합을 형성하므로,9) 몬모릴로나이트는 PO43-에 효과적일 것으로 판단된다.
평형흡착 실험결과 다중흡착을 가정한 Freundlich 모델에 잘 부합하였고 용액의 pH 변화에 따른 흡착 실험결과 PO43-의 흡착은 pH가 높을수록 흡착량이 감소하는 경향을 보였고, 경쟁 관계를 형성하는 다른 음이온의 존재 시 PO43- 흡착 결과 몬모릴로나이트의 PO43- 흡착에 다른 음이온의 경쟁 영향이 미비하였다. 몬모릴로나이트의 주입량이 증가할수록 제거율은 증가하지만 단위 질량당 흡착량은 감소하였고, 몬모릴로나이트는 적니, 제강 슬래그와 혼합 사용하였을 경우 PO43-의 흡착량이 몬모릴로나이트를 단독 사용하였을 경우 보다 감소하였다. 해수에서 PO43-의 흡착량을 살펴본 결과 증류수 조건과 비교하여 해수에서의 흡착량이 높은 것으로 나타났으며, 수조실험 결과 미 피복 수조에서는 실험 1일차 부터 지속적으로 PO43-용출이 일어났지만, 몬모릴로나이트를 피복한 수조에서는 실험 14 일차까지 PO43-의 용출이 나타나지 않았으며, 이후에도 대조군에 비해 낮은 용출도를 보였다.
8000 mg/g으로 흡착량이 감소하였다. 몬모릴로나이트의 주입량이 증가함에 따라서 PO43-의 총 제거율은 높아지지만 단위 질량당 흡착량은 감소하는 것으로 나타났다.
본 연구에서 KF 값을 기존 연구결과와 비교하면 산처리 후 열소성한 적니(0.623),14) 플라이애쉬(0.142), 산처리된 플라이애쉬(0.336),15) 1 mM Ca2+를 주입한 블랙셰일(0.841)6) 보다 높았다.
그리고 해수에서 몬모릴로나이트에 PO43-의 흡착특성과 몬모릴로나이트 피복에 따른 PO43- 용출차단 특성을 살펴보았다. 연구결과 몬모릴로나이트에 의한 PO43- 흡착 평형은 50 mg-PO43-/L일 때 1시간 이내에 평형을 나타내었고 300 mg-PO43-/L의 경우 3시간대 평형을 나타내었다. 평형흡착 실험결과 다중흡착을 가정한 Freundlich 모델에 잘 부합하였고 용액의 pH 변화에 따른 흡착 실험결과 PO43-의 흡착은 pH가 높을수록 흡착량이 감소하는 경향을 보였고, 경쟁 관계를 형성하는 다른 음이온의 존재 시 PO43- 흡착 결과 몬모릴로나이트의 PO43- 흡착에 다른 음이온의 경쟁 영향이 미비하였다.
용액의 pH 변화에 따른 PO43- 흡착특성 실험결과 몬모릴로나이트는 pH 3에서 5.2303 mg/g으로 가장 높은 흡착량을 보였고 pH 5의 경우는 5.0131 mg/g, pH 7은 4.3812 mg/g, pH 9와 pH 11에서는 각 4.0614 mg/g과 3.2959 mg/g을 나타내어 pH가 높을수록 PO43-의 흡착량이 작아지는 경향을 보였다(Fig. 4).
4000 mg-PO43-/L로 지속적으로 인산염의 용출이 진행되었지만, 몬모릴로나이트를 피복한 수조의 경우 실험 14 일차까지는 인산염의 농도가 측정되지 않았다. 이후 실험 15 일차에 0.7300 mg-PO43-/L의 농도가 검출되었고, 실험 마지막인 17일차에는 2.7400 mg-PO43-/L의 농도가 검출되어 대조군의 동일 측정치 대비 약 50% 차단효율을 나타내었다(Fig. 9). 이에 몬모릴로나이트는 해양오염퇴적물 내 PO43- 용출차단 피복제로 효과적일 것으로 판단된다.
평형흡착 실험결과 다중흡착을 가정한 Freundlich 모델에 잘 부합하였고 용액의 pH 변화에 따른 흡착 실험결과 PO43-의 흡착은 pH가 높을수록 흡착량이 감소하는 경향을 보였고, 경쟁 관계를 형성하는 다른 음이온의 존재 시 PO43- 흡착 결과 몬모릴로나이트의 PO43- 흡착에 다른 음이온의 경쟁 영향이 미비하였다.
몬모릴로나이트의 주입량이 증가할수록 제거율은 증가하지만 단위 질량당 흡착량은 감소하였고, 몬모릴로나이트는 적니, 제강 슬래그와 혼합 사용하였을 경우 PO43-의 흡착량이 몬모릴로나이트를 단독 사용하였을 경우 보다 감소하였다. 해수에서 PO43-의 흡착량을 살펴본 결과 증류수 조건과 비교하여 해수에서의 흡착량이 높은 것으로 나타났으며, 수조실험 결과 미 피복 수조에서는 실험 1일차 부터 지속적으로 PO43-용출이 일어났지만, 몬모릴로나이트를 피복한 수조에서는 실험 14 일차까지 PO43-의 용출이 나타나지 않았으며, 이후에도 대조군에 비해 낮은 용출도를 보였다. 이에 몬모릴로나이트는 해양환경 즉, 해양오염퇴적물의 피복소재로서 효과적인 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
부영양화가 초래하는 문제는 무엇인가?
하지만 산업화와 공업화가 급속도록 발전된 현재, 오염물질의 해양유입은 해양의 자정능력을 넘어 해양생태계에 큰 위협이 되고 있다.1)특히 최근 수십 년 동안 호수나 강, 해안, 외해에서의 영양 염류 농도는 10~20배 증가하여 부영양화를 가중시키고 있으며, 부영양화는 1차 생산자의 증가, 조류의 종조성 변화, 유해조류의 번성, 용존산소 감소, 저서생물 감소 등의 문제를 유발한다.2) 또한 해양오염퇴적물은 저서생물 및 해양생물 등에 독성영향을 미치며 폐쇄된 지형의 해양퇴적물에 유기물이 축적되면, 이를 분해하는 과정에서 산소결핍 등을 유발하여 저서생물의 서식환경을 파괴하기도 한다.
해양오염퇴적물의 악영향은 무엇인가?
1)특히 최근 수십 년 동안 호수나 강, 해안, 외해에서의 영양 염류 농도는 10~20배 증가하여 부영양화를 가중시키고 있으며, 부영양화는 1차 생산자의 증가, 조류의 종조성 변화, 유해조류의 번성, 용존산소 감소, 저서생물 감소 등의 문제를 유발한다.2) 또한 해양오염퇴적물은 저서생물 및 해양생물 등에 독성영향을 미치며 폐쇄된 지형의 해양퇴적물에 유기물이 축적되면, 이를 분해하는 과정에서 산소결핍 등을 유발하여 저서생물의 서식환경을 파괴하기도 한다. 또한 퇴적물의 부패가 발생되어 H2S 등의 악취성 가스를 발생시키기도 한다.
해양오염퇴적물의 정화기술 중 자연정화의 단점은 무엇인가?
해양오염퇴적물의 정화기술은 크게 자연정화(natural monitoring recovery), 준설(dredging), 현장피복(in-situ capping)이 있다.4) 자연정화는 친환경적이고 비교적 적은 비용이 발생 되는 장점이 있지만, 처리기간이 매우 길고, 낮은 오염도를 보이는 곳에서만 적용 가능한 단점이 있다. 준설은 높은 오염도를 보이는 곳에서도 비교적 빠른 시간에 적용할 수 있지만, 비용이 많이 들며 준설토의 처리에 한계를 나타내고 있다.
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