초록 ▼

현장 퇴적물층 내에서의 오염물질의 거동을 고려하여, 현장 처리 시스템에 사용될 최적 반응물질을 선정하여 그 적용기술을 개발하는 것을 목표로 하여, 선정된 최적 반응물질을 이용한 실험실 규모의 실험을 통해 오염물질을 제거하는 효과를 입증하는 것과, 다양한 화합물이 동시에 존재할 경우의 적용성 또한 평가하는 것을 목적으로 하였다 우리나라에서 쉽게 발견할 수 있는 black shale을 반응 매질로 이용하여 중금속과 유
기오염물질을 제거능에 관한 연구를 수행하였다. 황화철을 이용한 크롬과 카드뮴의 제거 특성을 파악하였으며 pH에 따

현장 퇴적물층 내에서의 오염물질의 거동을 고려하여, 현장 처리 시스템에 사용될 최적 반응물질을 선정하여 그 적용기술을 개발하는 것을 목표로 하여, 선정된 최적 반응물질을 이용한 실험실 규모의 실험을 통해 오염물질을 제거하는 효과를 입증하는 것과, 다양한 화합물이 동시에 존재할 경우의 적용성 또한 평가하는 것을 목적으로 하였다 우리나라에서 쉽게 발견할 수 있는 black shale을 반응 매질로 이용하여 중금속과 유
기오염물질을 제거능에 관한 연구를 수행하였다. 황화철을 이용한 크롬과 카드뮴의 제거 특성을 파악하였으며 pH에 따른 영향을 살펴보았다. 또한, 황화철에 의해 용해된 이가 철과 크롬의 반응과 황화철과 다른 광물들과의 크롬과 카드뮴의 제거효율을 비교 평가하였다. 퇴적토의 반응재료로서 사용되는 망간산화물에 의한 4-클로로페놀화합물의 제거효과를 평가하였으며 자연유기물질과 용액의 pH에 의한 분해율 변화를 살펴보았다. 또한 다환방향족화합물의 하나인 phenanthrene를 이용하여 망간산화물에 흡착/탈착되는 특성을 평가하였다. 토양, 퇴적물이나 수체에 다양한 오염물이 동시에 존재하는 경우를 고려하여 페놀계 오염물이 있는 경우, 다환방향족화합물의 흡탈착에 미치는 영향을 조사하였다. 특성이 각기 다른 여러 퇴적물에서의 유기오염물질 또는 중금속에 관한 흡/탈착 실험을 통하여 특성 및 오염물질의 분포기작을 연구하고, 최
적 반응 물질을 선정하여 탈착 최대 용량을 결정하였다. 단일 중금속 일 때와 이성분 중금속 일 때의 흡착특성을 조사하기 위해 납과 카드뮴이 퇴적물 내에 동시에 존재할때 중금속의 흡착 거동을 조사하였다. 중금속의 노화(aging)가 연안 퇴적물 내 중금속의 탈착 저항성에 미치는 영향을 알아보기 위해 노화(aging)에 따른 탈착속도실험과 연속탈착, 연속추출 실험을 수행하였다. 연안 퇴적물을 사용해서 PAH의 흡착 및 탈착 특성을 조사 하였으며 PAH의 흡착과 탈착 거동에 미치는 염도 효과를 살펴보았다.
Black shale을 반응성 물질로 쓴 결과 black shale 소수성유기물질인 TCE를 수착하였으며 흡착효과는 흡착제의 입경과 무관한 제거효율을 보였다. 반면 크롬은 흡착으로 제거되므로 표면적의 영향과 이온강도의 영향을 받았다. 자연용존유기물질인 휴믹산은 유기물질인 TCE의 흡착제거를 증가시켰다. TCE와 크롬이 공존할 경우 두 물질의 제거는 실험에 설정한 농도의 범위 내에서 상호 영향이 미치지 않음이 확인되었으
며 이온강도가 높을수록 흡착되는 크롬의 양이 감소함을 알 수 있었다. 망간산화물은 페놀계 오염물과 다환방향족화합물을 동시에 처리하는 데 효과적인 퇴적토 반응재로 사용될 수 있음을 보여주었다. 망간산화물은 4-클로로페놀 화합물의 제거에 효과적이 었으며 실험결과의 분석을 통하여 반응계수 및 차수에 대한 정량적인 값을 도출하였다. 반응산물은 고분자화 (휴믹화)되는 경향을 나타내었다. 4-클로로페놀이 분해됨에
따라 망간산화물 표면에 흡착되는 phenanthrene의 양은 급격히 증가하였다. 또한, 4-클로로페놀이 존재하는 경우 흡착된 phenanthrene의 탈착에 대한 저항성은 4-클로로페놀 농도가 증가할수록 강하게 나타남으로써 고분자화 된 4-클로로페놀 반응산물에 phenanthrene이 강하게 흡착되어 있다는 결과를 도출하였다. 중금속 또는 유기오염물질의 흡/탈착에 대한 회분식 실험을 통한 주요인자의 영향과 최적 반응물질
(Capping Material)로 Mn-montmorillonite가 가장 적합한 것으로 나타났으며 이를 이용하여 오염퇴적물의 현장처리가 충분히 가능할 것으로 사료된다.그 결과는 Langmuir 모델을 적용하여 그 특성을 설명하였으며, Langmuir, Freundlich 모델과 결합된 IAST 모델을 이용해서 단일 중금속의 흡착 결과에 의한 이성분 중금속의 흡착 거동을 예측해 보았고 흡착과 탈착은 염도가 증가할수록 함께 증가하였으며, 증가된 수착은 salting out 효과에 기인하였다.

Abstract ▼

The proposed study is to develop "in-situ reactive" layer system to treat sediments contaminated with various contaminants such as organics, nutrients, and heavy metals, unlikethe traditional dredging or cement-based capping. This approach will try to utilize indigenous reactions in the sediment lay

The proposed study is to develop "in-situ reactive" layer system to treat sediments contaminated with various contaminants such as organics, nutrients, and heavy metals, unlikethe traditional dredging or cement-based capping. This approach will try to utilize indigenous reactions in the sediment layers, such as biodegradation, bioavailiability, sorption-desorption, and so on. black shale that is common in Korea was evaluated as a sorbent for heavy metals and TCE. Iron sulfide minerals are especially common components of soil/sedimentary environments, and reactions at the surfaces of iron sulfides play pivotal roles in metal retention, mobility , and bioavailability. A series of batch experiments were conducted to study the removal mechanisms of chromium and cadmium by iron sulfide. Cr(VI) was reduced to Cr(III) by iron sulfide and simultaneous precipitation of chromium and iron(oxyhydroxide) was produced. In contrast with chromium, primary retention mechanism of cadmium by iron sulfide is lattice exchange. Removal of 4-chlorophenol (4CP) by natural manganese dioxide (NMD) catalyzed reaction was investigated . The sorption/desorption characteristics of phenanthrene on the natural manganese oxide (NMD) were also investigated in the presence of phenolic compounds. Mainly concentrated on the identification of the best alternatives among Montmorillonite, Goethite, Kaolinite, FeO(OH), Natural Soil, Diatomite and Masato to treat heavy metals and organic contaminants. In bisolute competitive system, sorption of the each solute reduced due to competition as compared with each single-solute system. The Co-existence of both metals reduces their tendency to be sorbed on the sediment affecting, to a greater extent, the sorption capacity of cadmium than lead. The ideal adsorbed solution theory(IAST) coupled to single-solute Freundlich, Langmuir, Sips and Redlich-Peterson model and competitive Langmuir model(CLM) were employed to predict the bisolute competitive sorption. Sorption and desorption characteristics of PAHs in coastal sediment obtained were investigated. Effect of salinity on the sorption and desorption behaviors of PAHs was also investigated. Sorption and desorption constants were increased as salinity increased. The increase in sorption was attributed to salting out effect. To characterize the influence of salinity on desorption-resistance in sediment, cyclic sorption/desorption studies were conducted.
Black shale had high affinity of organic compound which is hydrophobic. For TCE sorption, it partitioned onto black shale and hardly desorbed in batch shaking method. Chromate could be removed by adsorption and higher ionic strength decreased the removal rate of chromate but TCE. As natural dissolved organic matter could enhance the partition of TCE. When TCE and chromate coexist the removal efficiency of them remained constant. The removal rate of chromate was decreased by ionic strengthManganese dioxide can be used for simultaneous treatment of phenolic contaminants and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in soils, sediments, or water. Also, sorbed phenanthrene on NMD in the presence of 4-CP showed high degree of desorption resistance, indicating that sequestration process of phenanthrene was ongoing with time.Mn-montmorillonite can be used for simultaneous treatment of capping material in contaminant sediments.

목차 Contents

• 1. 서론...6
• 2. 연구방법 및 이론...13
• 3. 결과 및 고찰...22
• 4. 결론...59
• 5. 인용문헌...61