초록 ▼

본 연구는 중금속을 흡착하는 기능성 물질과 자성물질이 결합된 자성흡착제를 개발하고 이를 이용하여 중금속 오염토양 정화 및 오염확산 방지 등에 적용하기 위한 새로운 환경정화기술이다.
개발된 세가지 자성흡착제중 MMA는 납과 카드뮴 용액에서 비교적 높은 제거율과 함께 재생 가능성도 보였다. MMH는 MMA와 다른 기능기를 가지고 있으며, 납, 카드뮴, 구리, 아연 등 여러가지 중금속을 적은 양으로도 빠른 시간내에 거의 100% 제거하였다. 또한, MMZ는 납 제거에 효용성이 있으며, 100% 재생할 수 있는 장점이 있다. 실지토양

본 연구는 중금속을 흡착하는 기능성 물질과 자성물질이 결합된 자성흡착제를 개발하고 이를 이용하여 중금속 오염토양 정화 및 오염확산 방지 등에 적용하기 위한 새로운 환경정화기술이다.
개발된 세가지 자성흡착제중 MMA는 납과 카드뮴 용액에서 비교적 높은 제거율과 함께 재생 가능성도 보였다. MMH는 MMA와 다른 기능기를 가지고 있으며, 납, 카드뮴, 구리, 아연 등 여러가지 중금속을 적은 양으로도 빠른 시간내에 거의 100% 제거하였다. 또한, MMZ는 납 제거에 효용성이 있으며, 100% 재생할 수 있는 장점이 있다. 실지토양에서 추출된 중금속 용액을 처리할시 MMA와 MMZ 모두 납 오염토양의 90% 이상을 처리하는 우수한 효과를 보였다. Batch/Bench/Pilot-scale 반응기 및 자력분리기 장치를 개발하였으며, 오염토양 세척수와 자성흡착제의 반응, 회수, 재생 과정을 통한 실지 오염토양을 정화할 수 있었다.
또한 자성흡착제를 사격장 납오염 확산방지를 위한 실지 적용가능성을 평가하기 위해 집중오염지역 살포형 및 강우유출수 처리형을 실지 사격장에 설치하여 실험하였다. 또한, 자성흡착제를 이용한 중금속 외 양이온 오염물질 제거 연구를 통해 자성흡착제를 이용하여 각종 생활/산업 폐수에 다량으로 포함된 암모니아를 제거할 수 있음을 확인했다.

Abstract ▼

Magentic materials were combined with functional materials (adsorbents) that were selected from various materals tested in this study. The stability and physical properties of the magnetically modified adsorbents was investigated with FT-IR, SEM, EDX. The adsorption characteristics of the materials

Magentic materials were combined with functional materials (adsorbents) that were selected from various materals tested in this study. The stability and physical properties of the magnetically modified adsorbents was investigated with FT-IR, SEM, EDX. The adsorption characteristics of the materials were identified in a single or multi-heavy metals contaminated solution.
The capability of treatment of contaminated soils from abandoned mine and outdoor shooting field was tested with the magnetically modified adsorbents. The heavy metal ions were transferred from soils to acid solutions, then treated with the new adsorbnets. The contaminated magnetic adsorbents were recovered with magnetic field applied and could be reused through a regeneration process.
The prevention technologies of lead migration with magnetic adsorbents include ' shot fall zone filter for infiltration' , ' overflow treatment filter' , ' overflow and soil erosion filter strip' . The first two technologies were installed for experiment in a small arms range.
Magnetic adsorbents were also tested for ammonia treatment.

목차 Contents

• 제출문 ...1
• 보고서 초록 ...2
• 요약문 ...3
• SUMMARY ...6
• CONTENTS ...9
• 목차 ...11
• 표목차 ...15
• 그림목차 ...16
• 제1장 서론 ...20
• 제1절 토양 중금속과 그 유해성 ...20
• 1. 토양의 중금속 오염 실태 ...20
• 2. 토양의 중금속 오염 평가 ...24
• 가. 전체 중금속 함량에 의한 평가 ...25
• 나. 식물내 중금속 함량에 의한 평가 ...25
• 다. 오염지수에 의한 평가 ...25
• 라. 유해성에 의한 평가 ...26
• 제2절 우리나라의 토양오염 기준 ...26
• 1. 토양환경보전법 ...26
• 2. 폐기물 관리법 ...28
• 제3절 토양 중금속 처리법 ...28
• 1. 관련기술 내용 ...30
• 가. Soil W ashing ...30
• 나. 고형화/안정화 ...31
• 다. 중금속 용출법 ...32
• (1) 산에 의한 용출 ...32
• (2) 알칼리에 의한 용출 ...33
• (3) 킬레이트제에 의한 용출 ...33
• (4) 중금속 용출액 처리법 ...35
• (가) 침전법에 의한 중금속의 분리 ...36
• (나) 이온교환법에 의한 중금속의 분리 ...37
• (다) 중금속 흡착물질 ...38
• 라. 유리화 ...41
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...43
• 제1절 국내 ...43
• 제2절 국외 ...43
• 1. 자기분리 기술을 이용한 환경정화 ...44
• 2. 기능성 자성체를 이용한 정화공법 ...45
• 가. 기능성 자성체 ...46
• 나. 각 중금속에 알맞은 functional group(기능성 기)의 선정 ...47
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...49
• 제1절 자성 흡착제 ...49
• 1. 자성흡착제 합성 ...49
• 가. 합성개요 ...49
• 나. 자성흡착제 제조 ...50
• (1) 물리적, 화학적 특성 ...50
• (가) MMA ...50
• (나) MMZ ...56
• (2) 배합비에 따른 효능변화 ...60
• (3) 흡착제 용출 ...62
• 2. 흡착 ...65
• 가. 중금속 흡착능 비교 ...65
• 나. 최대 흡착능 ...70
• 다. 투입양에 따른 제거율 ...73
• 라. 시간에 따른 제거율 ...75
• 마. 이온교환수지, 활성탄과의 흡착능 비교 ...76
• 바. MMH 흡착 및 재생 특성 ...77
• 3. 재생 ...79
• (1) 탈착제에 따른 탈착율 비교 ...79
• (2) 염산(HCl)의 농도에 따른 탈착율의 비교 ...79
• (3) 중금속 loading양에 따른 염산의 탈착율 비교 ...81
• (4) S/L ratio가 탈착율에 미치는 영향 ...82
• (5) 시간에 따른 중금속 이온의 탈착율 ...83
• (6) 재생 ...83
• 4. 결론 ...86
• 제2절 중금속 오염토양 정화 ...88
• 1. 기작 ...88
• 2. 폐광산 및 사격장 오염토양 대상 적용평가 ...89
• 가. 적용부지 ...90
• (1) K광산 ...90
• (2) T사격장 ...92
• 나. 적용 가능성 평가 ...95
• (1) 중금속 흡착능 ...95
• (2) 투입양에 따른 중금속 이온의 제거효율 ...98
• (3) 단계별 투입에 따른 중금속 이온의 제거율 ...100
• (4) 복합흡착제를 이용했을 때의 중금속 이온 제거 ...102
• (5) 인산화 반응을 통한 흡착능 개선평가 ...104
• (6) 흡착제만을 이용한 중금속 흡착실험 ...107
• (7) 흡착제 함유량에 따른 중금속 흡착특성 ...110
• (8) 흡착제 만의 2단계 투입과 산화공정을 이용한 중금속흡착 ...113
• (9) MMH를 이용한 오염토양 정화 ...116
• 3. 장치 및 실지 오염토양 정화 적용 (bench-scale, pilot scale) ...120
• (1) 자성흡착제 반응시간, 사용량 ...122
• (2) 자성흡착제 회수 ...124
• (3) pH 와 흡착 ...126
• (4) 폐광산 및 사격장 토양 적용 ...128
• (가) 폐광산 토양 정화 ...128
• (나) 사격장 토양정화 ...129
• 4. 고찰 및 기존 공법과의 비교 평가 ...131
• 제3절 자성 흡착제를 이용한 토양 중금속 오염 예방 ...133
• 1. 납오염 확산 방지 ...133
• 2. 기작 ...135
• 가. 집중오염지역 살포형 ...136
• 나. 강우유출수 처리형 ...140
• 다. filter strip type ...142
• 3. 적용가능성 평가 ...143
• 가. 납이온 용출 ...143
• 나. 용출된 납이온 제거 가능성 평가 ...148
• (1) 건식자력분리기 및 회수율 ...151
• 4. 디자인parameter ...155
• 가. 우수유출량 ...155
• 나. 오염부하량 ...156
• 다. 토사유출량 ...157
• 라. 적용예 ...158
• (1) 집중오염지역 살포형 ...158
• (2) 강우유출수 처리형 (모래 필터형) ...160
• (3) filter strip 형 ...161
• 5. 실지 오염토양 적용 ...164
• 가. T사격장 ...164
• 나. M사격장 ...164
• (1) 필드 기술 ...164
• (2) 오염도 ...166
• (3) 토양오염 확산 방지시설 ...167
• (4) 결과 및 토의 ...171
• 6. 고찰 및 기존공법과의 비교평가 ...172
• 제4절 자성흡착제를 이용한 암모니아 폐수 처리 ...175
• 1. 기작 ...175
• 2. 적용가능성 평가 ...176
• 가. 흡착등온선 ...176
• 나. 암모니아 합성폐수 처리 ...177
• 다. 재생 ...179
• 3. 소화 탈리액의 암모니아 처리 ...179
• 4. 결론 ...182
• 제5절 결론 및 토의 ...183
• 제4장 목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 ...188
• 1. 자성흡착제 특성 연구 ...188
• 2. 중금속으로 오염된 토양 또는 지하수 처리 실험 ...188
• 3. 자성흡착제 회수 및 재생 실험 ...188
• 4. 경제성 평가 ...189
• 제5장 연구개발 결과의 활용계획 ...190
• 제6장 참고문헌 ...193