In this presentation, a leaching experiment which is followed the pH changes(pH=4, pH=7) and the mixing rates(1%, 3%, 5%, 7%) was carried out to examine the arsenic reduction effects and the leaching characteristics on arsenic contaminated soil after stabilization treatment in which 5 materials were...
In this presentation, a leaching experiment which is followed the pH changes(pH=4, pH=7) and the mixing rates(1%, 3%, 5%, 7%) was carried out to examine the arsenic reduction effects and the leaching characteristics on arsenic contaminated soil after stabilization treatment in which 5 materials were used as stabilization agencies, i.e. ZVI(zero valent iron), blast furnace slag, steel refining slag, quick lime, and oyster shell meal. Except for blast furnace slag, the arsenic removal rate increased as the mixing rate increases of stabilization agencies. Arsenic leaching concentration was indicated that pH=7 condition is higher than pH=4 condition. This result shows because arsenic immobilization reaction increases as pH decreases, and arsenic adsorption takes place as pH decreases.
In this presentation, a leaching experiment which is followed the pH changes(pH=4, pH=7) and the mixing rates(1%, 3%, 5%, 7%) was carried out to examine the arsenic reduction effects and the leaching characteristics on arsenic contaminated soil after stabilization treatment in which 5 materials were used as stabilization agencies, i.e. ZVI(zero valent iron), blast furnace slag, steel refining slag, quick lime, and oyster shell meal. Except for blast furnace slag, the arsenic removal rate increased as the mixing rate increases of stabilization agencies. Arsenic leaching concentration was indicated that pH=7 condition is higher than pH=4 condition. This result shows because arsenic immobilization reaction increases as pH decreases, and arsenic adsorption takes place as pH decreases.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 이와 같은 비소로 오염된 토양에 대해 효과적인 비소저감처리재료와 처리비율을 선정하기 위해 비소흡착성분을 다량 함유하고 있는 영가철, 산업부산물(제강슬래그, 고로슬래그), 소석회, 굴폐각분말을 처리재료로 선정하여 이를 실내에서 비소로 오염된 토양과 혼합시켜 pH변화와 일정한 처리혼합비에 따른 용출실험을 실시한 후, 무 처리토양과 처리토양에 대해서 pH, EC, 비소용출농도 등의 분석을 통하여 각 처리재료의 비소저감효과와 용출특성에 대한 연구를 수행하였다.
본 연구는 ○○광산광산지역의 비소오염 토양을 대상으로 영가철, 제강슬래그, 고로슬래그, 소석회, 굴폐각분말 이상 5가지의 처리재료를 선정하여 4가지 처리혼합비(1%, 3%, 5%, 7%)로 비소저감효율 정도와 최적 혼합비를 알아보기 위하여 수행되었으며, 그 결과는 다음과 같다.
제안 방법
처리토의 pH와 전기전도도는 처리토 5g에 증류수 25ml를 첨가하여 수평교반기로 200rpm으로 30분 동안 교반한 후, pH&EC 미터(Thermo: Orion 550A)를 이용하여 측정하였다. 그리고 처리토의 비소 (As)용출실험은 처리재료의 비소 처리효과와 pH환경 변화에 따른 비소(As)용출변화를 함께 알아보기 위하여 용출액을 NH4OH와 HOAc(CH3COOH)을 이용하여 pH=4와 pH=7로 조절하여 수행하였다.
실험방법으로는 처리토 5g에 용출액 25ml(LS ratio : 5ml/g dry)을 가하여 수평교반기에 200rpm으로 48시간 동안 교반시킨 후, No.2 filter paper로 여과하여 ICP(Inducible coupled plasma)로 비소의 용출 농도를 측정하였다.
처리토의 pH와 전기전도도는 처리토 5g에 증류수 25ml를 첨가하여 수평교반기로 200rpm으로 30분 동안 교반한 후, pH&EC 미터(Thermo: Orion 550A)를 이용하여 측정하였다. 그리고 처리토의 비소 (As)용출실험은 처리재료의 비소 처리효과와 pH환경 변화에 따른 비소(As)용출변화를 함께 알아보기 위하여 용출액을 NH4OH와 HOAc(CH3COOH)을 이용하여 pH=4와 pH=7로 조절하여 수행하였다.
총 5가지의 처리재료를 대상토양시료와 동일하게 100mesh(0.149mm)로 사분하여 토양시료 50g에 대해서 4가지 혼합비율(1%, 3%, 5%, 7%)로 스테인레스제 시약스푼(KA11-59)을 이용하여 골고루 혼합한 후, 100ml 용량의 HDPE 용기에 혼합 처리된 시료를 넣고 28.6ml(2 pore volume)의 증류수를 첨가한 다음 처리재료의 성분과 토양시료의 최대한 반응되도록 하기위하여 incubator에 25℃로 유지하여 3일간 경과시켰으며, 그 후 혼합 처리된 토양을 각각 185mm의 No.2 filter paper에 펴서 5일간 20∼25℃/day로 실내 건조시켜 pH와 전기전도도 그리고 비소(As)의 용출농도를 분석하였다(그림 2 참조).
대상 데이터
연구에 사용한 토양시료는 ○○광산지역의 비소(As)로 오염된 토양으로서 기본적인 이화학적 특성과 토양 내 비소함량은 토양오염공정시험법에 따라 분석하였으며, 처리재료로는 비소의 용출억제에 효과적이라고 알려져 있는 철, 알루미늄, 칼슘 등의 성분을 다량 함유하고 있는 영가철 및 산업부산물(제강슬 래그, 고로슬래그), 소석회, 굴폐각분말을 사용하였다. 사용된 재료들의 입도분포곡선과 일반적인 이화학 특성은 그림 1 및 표 1, 2와 같다.
성능/효과
1) 처리재료와 혼합비에 따라 처리효과가 뚜렷하게 나타났으며, 모든 처리재료들에서 혼합비가 증가 할수록 비소용출농도가 감소하였다. 이와 같은 결과는 처리재료들이 비소흡착에 효과적인 철, 알루미늄, 칼슘 등의 성분을 다량 함유하고 있기 때문으로 판단된다.
2) 처리재료들 중에 특히 영가철의 경우가 가장 높은 처리효과를 나타내었는데, 이는 영가철이 비소흡착에 효과적인 철 성분의 함유량이 99%이상으로 다른 처리재료에 비해 월등히 많은 양을 함유하고 있기 때문으로 판단된다.
3) pH=4인 환경보다 pH=7인 환경에서 상대적으로 비소용출농도가 더 높게 나타났는데, 이는 비소불용화 반응이 pH가 낮을수록 증가하며, 토양의 pH가 낮을수록 비소흡착이 더 잘 일어나기 때문인 것으로 판단된다.
굴폐각분말은 pH=7인 조건에서 혼합비 3%부터 40% 이상의 저감율을 나타내 좋은 처리효율을 보였으며, pH=4인 조건에서는 혼합비에 상관없이 평균 저감율이 35%정도로 나타나 영가철에 비해서 그 효과가 낮게 나타났지만 제강슬래그와 소석회 보다는 높게 나타났다(그림 4 (d)).
또한 혼합비 5%에서 각 처리재료별 전체 저감율 평균값을 비교해보면, 영가철(62.09%) > 제강슬래그 (43.53%) > 굴폐각분말(41.55%) > 소석회(40.62%) > 고로슬래그(20.57%) 순으로 제거율이 좋은 것으로 나타났다(그림 5 참조).
제강슬래그, 고로슬래그, 소석회, 영가철 그리고 굴폐각분말로 처리한 혼합토의 비소용출농도는 혼합비가 증가함에 따라 감소하는 경향을 나타내었다.
제강슬래그와 소석회는 pH7인 조건에서 혼합비 3%부터 비소농도가 40%이상 급격하게 감소하는 경향이 나타났으며, 혼합비가 5%와 7%에서는 50% 이상의 저감율을 나타내 좋은 처리효율을 보였다. pH=4인 조건에서는 처리재료 혼합비가 5%이상의 저감율이 30%정도로 나타나 영가철에 비해 그 효과가 낮은 것으로 나타났다(그림 4 (b)(c)).
처리재료 혼합비에 따른 pH변화는 영가철로 처리된 토양을 제외한 나머지 처리토양의 pH가 현저하게 증가하는 경향이 나타났으며 특히 소석회와 제강슬래그를 혼합한 처리토에서 각각 pH가 8.48과 8.44로 가장 높은 pH 증가경향을 나타내었다. 한편 전기전도도 변화는 모든 처리재료에서 큰 변화가 나타나지 않았다.
특히, 영가철의 경우 pH=7인 조건에서는 혼합비 1%부터 급격하게 비소농도가 50%이상 감소하는 경향이 나타났으며, 혼합비 7%에서는 72.18%의 저감율을 나타내 가장 좋은 처리효율을 보였다. pH=4인 조건에서는 혼합비 5%이상부터 저감율이 50%이상으로 나타났으며, 혼합비 7%에서는 56.
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