[논문]Electrokinetic 기법을 이용한 토양 중 납의 안정화

조용실; 김정환; 한상재; 김수삼

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조용실 (계룡건설 환경개발부) , 김정환 (중앙대학교 토목공학과) , 한상재 (한양대학교 공학기술연구소) , 김수삼 (한양대학교 토목환경공학과)

In this study, variation of electrochemical parameters and characteristics of lead immobilization due to phosphoric acid injection in soil were studied during electrokinetic remediation of lead contaminated soil. TCLP result showed about 100% of soil was satisfied TCLP regulation criteria. And injected ion from cathode reservoir by ionmigration was proportionate to concentration of phosphoric acid and elapsed time. Therefore, when removal is infeasible or not cost-effective, in situ immobilization method would be more effective.

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문제 정의

본 논문의 목적은 포화된 납으로 오염된 illitic 점토에서 EK를 이용한 고정화 처리 시 시료 내에서 발생하는 전기화학적인 현상을 규명하며, 실험 종료 후 TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure) 기준을 이용한 납용출량을 측정함으로써 EK 기법을 이용하여 원위치에서 납을 고정화 시키는 기법을 개발하고자 하는 것이다.

제안 방법

납농도는 토양오염공정시험법의 전처리를 통해 채취한 용액을 ICP-AES(Jovon Yvon JY-24)로 분 석하였다. 또한 고정화 효율을 측정하기 위하여 TCLP 방법을 이용하여 납 용출액을 검측하였다.
실험 중 시료내의 전압 분포와 전류밀도의 변화, 유출수량 등을 측정하였고, 실험이 종료된 후 시료를 10등분하여 각 section의 pH와 납농도를 분석하였다.
주입된 인의 양을 검측하기 위하여 시료를 2시간 동안 강열감량한 이후 16시간동안 교반하고 원심 분리 시 켜 상청액을 취 하여 ICP-AES(Jovon Yvon JY-24)로 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서 사용한 시료는 illitic 점토로 영동산이며 비중은 2.70이다. 시료는 상온에서 보관하였으며 시료는 육안으로 볼 때 황색의 입자가 매우 고운 분말상태로 sieve #200(0.
70이다. 시료는 상온에서 보관하였으며 시료는 육안으로 볼 때 황색의 입자가 매우 고운 분말상태로 sieve #200(0.074/μm)를 100% 통과한 시료이다. 시료는 압밀시켜 액성한계 근처의 함수비를 갖도록 재조성하여 사용하였다.
EK 정화실험기는 크게 정화셀, 전원공급장치, 계측장치, 기타 부속장치로 분류할 수 있다. 실험장 치는 EK 정화 실험셀과 주입액을 순환시키는 정량펌프, 전원공급장치, 양극부의 일정수위를 유지 하기 위한 Mariotte bottle 그리고 전압과 전류의 측정장치로 구성되어 있다. 정화셀은 시료셀 (15cm)과 흑연판을 부착한 전극부를 포함하고 있는 주입셀, 실험동안 시료내의 전압을 측정하기 위한 전압측정 포트로 구성되어 있다.

이론/모형

납농도는 토양오염공정시험법의 전처리를 통해 채취한 용액을 ICP-AES(Jovon Yvon JY-24)로 분 석하였다. 또한 고정화 효율을 측정하기 위하여 TCLP 방법을 이용하여 납 용출액을 검측하였다.

성능/효과

85 지점에서 납의 용출량이 초기보다 급격히 증가였으나, 향상실험 의 경우 초기농도보다 감소하였으며 인의 양을 늘린 경우와 운전시간을 증대시킨 경우에 더욱 납 의 용출량이 작게 나타났다. 1.0N 인산용액과 0.01N 염산을 혼합하여 주입하고 10일간 운전한 EKPI-3의 경우 약 80%의 영역에서 TCLP 기준을 만족시켰으며, 2.0N 인산용액과 0.01N 염산을 혼합하여 주입하고 10일간 운전한 EKPI-4의 경우 시료 전체에서 TCLP 기준을 만족시켰다.
3에 나타내었다. EK-T 실험의 경우에는 음극으로 정규화한 거리 약 0.85 지점에서 납의 용출량이 초기보다 급격히 증가였으나, 향상실험 의 경우 초기농도보다 감소하였으며 인의 양을 늘린 경우와 운전시간을 증대시킨 경우에 더욱 납 의 용출량이 작게 나타났다. 1.
납으로 오염시킨 illitic 점토에 2V/cm를 적용하고 음극부에 2.0N의 인산용액과 0.01N 염 산용액을 혼합하여 주입함으로써 시료전체 영역에서 TCLP 기준을 모두 만족시켜 고정화 방법이 제거가 어려운 경우에 정화대안이 될 수 있음을 제시하였다. 추후로 다양한 시료와 오염조건에 대한 추가적인 연구와 유입물질에 의한 2차오염여부에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.
4에 제시하였다. 주입된 인의 양은 음극부에 주입한 인의 초기농도와 운전시간에 비 례하여 증가함을 알 수 있었고 인의 주입량 이 증대됨에 따라 납의 용출량이 감소함을 알 수 있다.

후속연구

01N 염 산용액을 혼합하여 주입함으로써 시료전체 영역에서 TCLP 기준을 모두 만족시켜 고정화 방법이 제거가 어려운 경우에 정화대안이 될 수 있음을 제시하였다. 추후로 다양한 시료와 오염조건에 대한 추가적인 연구와 유입물질에 의한 2차오염여부에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

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