마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 산 농도변화에 따른 중금속 제거효율에 관한 연구 Heavy Metal Removal Efficiency in Accordance with Changes in Acid Concentrations in a Micro-nano Bubble Soil Washing System and Pickling Process원문보기
This study was aimed at determining the changes in heavy metal removal efficiency at different acid concentrations in a micro-nanobubble soil washing system and pickling process that is used to dispose of heavy metals. For this purpose, the initial and final heavy metal concentrations were measured ...
This study was aimed at determining the changes in heavy metal removal efficiency at different acid concentrations in a micro-nanobubble soil washing system and pickling process that is used to dispose of heavy metals. For this purpose, the initial and final heavy metal concentrations were measured to calculate the heavy metal removal efficiency 5, 10, 20, 30, 60, and 120 min into the experiment. Soil contaminated by heavy metals and extracted from 0~15 cm below the surface of a vehicle junkyard in the city of U was used in the experiment. The extracted soil was air-dried for 24 h, after which a No. 10 (2 mm) was used as a filter to remove large particles and other substances from the soil as well as to even out the samples. As for the operating conditions, the air inflow rate in the micro-nano bubble soil washing system was fixed at 2 L/min,; with the concentration of hydrogen peroxide being adjusted to 5%, 10%, or 15%. The treatment lasted 120 min. The results showed that when the concentration of hydrogen peroxide was 5%, the efficiency of Zn removal was 27.4%, whereas those of Ni and Pb were 28.7% and 22.8%, respectively. When the concentration of hydrogen peroxide was 10%, the efficiency of Zn removal was 38.7%, whereas those of Ni and Pb were 42.6% and 28.6%, respectively. When the concentration of hydrogen peroxide was 15%, the efficiency of Zn removal was 49.7%, whereas those of Ni and Pb were 57.1% and 42.6%, respectively. Therefore, the efficiency of removal of all three heavy metals was the highest when the hydrogen peroxide concentration was 15%.
This study was aimed at determining the changes in heavy metal removal efficiency at different acid concentrations in a micro-nanobubble soil washing system and pickling process that is used to dispose of heavy metals. For this purpose, the initial and final heavy metal concentrations were measured to calculate the heavy metal removal efficiency 5, 10, 20, 30, 60, and 120 min into the experiment. Soil contaminated by heavy metals and extracted from 0~15 cm below the surface of a vehicle junkyard in the city of U was used in the experiment. The extracted soil was air-dried for 24 h, after which a No. 10 (2 mm) was used as a filter to remove large particles and other substances from the soil as well as to even out the samples. As for the operating conditions, the air inflow rate in the micro-nano bubble soil washing system was fixed at 2 L/min,; with the concentration of hydrogen peroxide being adjusted to 5%, 10%, or 15%. The treatment lasted 120 min. The results showed that when the concentration of hydrogen peroxide was 5%, the efficiency of Zn removal was 27.4%, whereas those of Ni and Pb were 28.7% and 22.8%, respectively. When the concentration of hydrogen peroxide was 10%, the efficiency of Zn removal was 38.7%, whereas those of Ni and Pb were 42.6% and 28.6%, respectively. When the concentration of hydrogen peroxide was 15%, the efficiency of Zn removal was 49.7%, whereas those of Ni and Pb were 57.1% and 42.6%, respectively. Therefore, the efficiency of removal of all three heavy metals was the highest when the hydrogen peroxide concentration was 15%.
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문제 정의
본 연구에서는 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정을 이용한 오염토양의 분해시 유입 공기유량을 2 L/min 으로 고정하고 과산화수소의 농도 변화에 따른 중금속 제거효율을 연구하는 것이 목적이다.
펜톤산화를 이용한 공정의 단점을 보완하기 위해 마이크로나노버블 토양세척시스템과 산세척 공정을 복합적으로 사용할 것이다. 본 연구에서는 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 산 농도변화에 따른 중금속제거효율에 관한 연구에 그 목적이 있다.
제안 방법
Ni의 제거효율이 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 과산화수소의 농도에 따라 어떻게 달라지는지 알아보기 위해 2 L/min의 유입 공기 유량과 5, 10 및 15%의 과산화수소로 처리하였다.
Pb의 제거효율이 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 과산화수소의 농도에 따라 어떻게 달라지는지 알아보기 위해 2 L/min의 유입 공기 유량과 5, 10 및 15%의 과산화수소로 처리하였다.
Zn의 제거효율이 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 과산화수소의 농도에 따라 어떻게 달라지는지 알아보기 위해 2 L/min의 유입 공기 유량과 5, 10 및 15%의 과산화수소로 처리하였다.
본 연구에서 측정한 항목은 오염토양 성분 분석결과 Zn, Ni, Pb의 농도가 기준치를 상회하거나 비슷하게 나타나 3개의 금속을 대상으로 실험하여 분석을 행하였다. 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하고 과산화수소의 농도를 5, 10 및 15%로 변화시켜 각각 120분 동안 처리하였다.
실험에서 사용된 오염토양은 U시에 위치하고 있는 폐차장에서 표층 0~15 cm에서 채취한 중금속 오염토양을 사용하였다. 채취된 토양은 24시간 동안 풍건한 후 토양에 함유된 큰 입자와 기타물질을 제거하여 시료를 균등화하기 위해 No.10(2 mm)을 이용하여 체거름 하였다. 오염토양의 물리·화학적 특성 및 오염토양의 농도는 Table 1 및 Table 2에 나타내었다.
대상 데이터
반응조는 너비 700 mm, 폭 500 mm, 높이 400 mm의 유효용적 140 L로 제작되었으며, 너비 500 mm, 폭 300 mm, 높이 400 mm의 유효용적 60 L 유량조정조를 거쳐 둘레 1,100 mm, 높이 400 mm의 유효용적 38.5 L의 마이크로나노버블 생성기 및 펌프 및 스트레이너로 구성되며, 산처리시 낮은 pH를 견디기 위해서 스테인레스 재질로 제작되었다.
본 연구에서 측정한 항목은 오염토양 성분 분석결과 Zn, Ni, Pb의 농도가 기준치를 상회하거나 비슷하게 나타나 3개의 금속을 대상으로 실험하여 분석을 행하였다. 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하고 과산화수소의 농도를 5, 10 및 15%로 변화시켜 각각 120분 동안 처리하였다.
1. 실험재료
실험에서 사용된 오염토양은 U시에 위치하고 있는 폐차장에서 표층 0~15 cm에서 채취한 중금속 오염토양을 사용하였다
. 채취된 토양은 24시간 동안 풍건한 후 토양에 함유된 큰 입자와 기타물질을 제거하여 시료를 균등화하기 위해 No.
이론/모형
수질오염공정시험법을 이용하여 분석하였으며 세부 방법은 Table 4에 제시하였다.
성능/효과
1) 과산화수소의 농도가 5% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Zn, Ni 및 Pb의 농도변화는 42.6 mg/kg에서 32.9 mg/kg 으로 나타났고 41.6 mg/kg에서 29.7mg/kg으로 나타났으며 46.7 mg/kg에서 26.8 mg/kg으로 나타났다. 과산화수소의 농도가 10% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Ni의 제거효율은 28.
2) 과산화수소의 농도가 5%, 10% 및 15% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Zn의 제거효율은 27.4%, 38.7% 및 49.7%으로 나타났고 과산화수소의 농도가 5%, 10%, 15% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Ni의 제거효율은 28.7%, 42.6% 및 57.1%로 나타났으며, 과산화수소의 농도가 5%, 10% 및 15% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Pb의 제거효율은 22.8%, 28.6% 및 42.6%으로 나타났다.
8 mg/kg으로 나타났다. 과산화수소의 농도가 10% 일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Ni의 제거효율은 28.7%, 42.6% 및 57.1%로 나타났으며, 과산화수소의 농도가 15%일 때 마이크로나노버블 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하여 120분 동안 처리시 Pb의 제거효율은 22.8%, 28.6% 및 42.6%으로 나타났다.
4에 나타내었다. 과산화수소의 농도를 변화시켜 실험한 결과 과산화수소의 주입 농도가 증가할수록 제거효율이 더 높게 나타났다.
위의 결과를 토대로 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정을 이용한 오염토양의 분해 시 유입 공기유량을 2 L/min으로 고정하였을 때 가장 높은 제거효율을 나타내는 과산화수소의 농도는 15%로 나타났다.
후속연구
펜톤산화를 이용한 공정의 단점을 보완하기 위해 마이크로나노버블 토양세척시스템과 산세척 공정을 복합적으로 사용할 것이다. 본 연구에서는 마이크로나노버블 토양세척시스템 및 산세척 복합공정의 산 농도변화에 따른 중금속제거효율에 관한 연구에 그 목적이 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
환경오염의 종류에는 어떤 것들이 있는가?
경제규모의 성장과 다양한 산업 활동의 증가로 인하여 날로 환경이 오염되고 있으며 환경보존의 문제가 큰 관심사로 부각되어지고 있다. 환경오염은 크게 수질, 대기, 토양오염의 문제로 분류할 수 있다. 이 중 토양오염은 수질오염이나 대기오염과는 달리 유동성이 적으며 육안으로 판별하기 쉽지 않아 깨끗한 토양처럼 보일 수 있다.
중금속 오염 토양의 문제점은?
특히 인구밀도가 높은 우리나라의 경우 오염원에 인접한 주거지역이 중금속 오염토양에 노출될 가능성이 높다. 중금속 오염 토양은 사람피부에 직접 접촉되거나 비산 흡입되어 인체 건강에 직접적인 영향을 미칠 수 있으며, 지하수 및 농업용수 등 간접적으로 노출경로를 통해서도 사람의 건강에 영향을 미칠 수 있다(Kim et al., 2009).
토양오염의 문제점은?
사고에 의해서 또는 고의적으로 땅속에 폐기된 독성 유기물질, 유류 또는 중금속 등은 인근 토양과 지하수를 오염시킴은 물론 다양한 경로를 통하여 직, 간접적으로 인간에게 피해를 주게 된다(Yeom et al., 1997).
참고문헌 (7)
Jang, K. S., Kang, B. H., Kim, W. T., 2002, Remediation of heavy metals from contaminated ground by soil washing technique, Journal of Korean Society of Soil and Groundwater Environment, 44-48.
Jeong, S. W., Ahn, Y. J., Lee, B. J., 2009, Soil remediation engineering, DongHwa Technology Publishing Co., Korea, 53.
Kim, H. S., Xiang, J. G., 2003, The effects of PAC (Powdered Activated Carbon) on water treatment performance of an immersed membrane system using flat-sheet membrane module, Korean Society of Water and Wastewater, 21(2), 195-201.
Kim, J. T., Possibility evaluation of NaCl as washing solution for heavy-metal removal in soil washing process, Journal of Korea Solid Wastes Engineering Society, 26(7), 587-595.
Reddy, K. R., 2000, Chinthamreddy, S., Comparison of extractants for removing heavy metals from contaminated clayey soils, Soil and Sediment Contamination, 9(5), 449-462.
Van Benschoten, J. E., Reed, B. E., Mastumoto, M. R., McGarvey, P. J., 1994, Metal removal by soil wash for an iron oxide coated sandy soil, Water Environment Research, 66(2), 168-174.
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