초록 ▼

□ 연구개요
PFASs는 이화학적 특성 때문에 제거 및 처리공정에서 제거율이 낮아 방류수나 슬러지에 잔류함에도 불구하고, 토양 개량을 목적으로 슬러지는 농경지에 적용되어지고 있어 PFASs로 인해 농경지를 오염과, 주변 수계지역과 지하수로 이동으로 2차적인 오염을 일으키고 있다. 따라서 본 연구는 PFAS의 확산(diffusion)/용출(leaching)방지와 이를 제거하기 위한 흡착제 개발과 반응 메카니즘, 효율적 제거를 위한 관여 환경영향 인자 규명하고자 한다. 이를 위해 PFASs 제거가능 흡착제 선정 및 환경 영향인자

□ 연구개요
PFASs는 이화학적 특성 때문에 제거 및 처리공정에서 제거율이 낮아 방류수나 슬러지에 잔류함에도 불구하고, 토양 개량을 목적으로 슬러지는 농경지에 적용되어지고 있어 PFASs로 인해 농경지를 오염과, 주변 수계지역과 지하수로 이동으로 2차적인 오염을 일으키고 있다. 따라서 본 연구는 PFAS의 확산(diffusion)/용출(leaching)방지와 이를 제거하기 위한 흡착제 개발과 반응 메카니즘, 효율적 제거를 위한 관여 환경영향 인자 규명하고자 한다. 이를 위해 PFASs 제거가능 흡착제 선정 및 환경 영향인자 규명하고, 흡착제 표면경계에서 PFASs의 반응 및 이동 메카니즘 규명, 불균질 흡착제 내에서 연속적 수용액의 흐름으로 공극내 PFASs의 용출과 흡착현상을 제시하고자 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
☑ 소수성 흡착제(Activated carbon)의 입자 크기별 제거/저감율: 전반적으로 PFCAs에서 탄소수가 높은 congener일수록 activated carbon의 흡착 제거율이 높았음 PFCA congeners에서는 PFBA (C₃F₇COOH)< PFPeA (C₄F₉COOH)< PFHxA (C₅F₁₁COOH)< PFHpA (C₆F₁₃COOH)< PFOA (C₇F₁₅COOH)< PFNA (C₈F₁₇COOH) 순으로 높게 흡착 제거됨. 그러나 PFSA congeners는 탄소수의 증가와 상관없이 결과를 보여주었음 PFBS (C₄F₉SO₃H)< PFOS(C₈F₁₇SO₃H)< PFHxS (C₆F₁₃SO₃H).
☑ 소수성 흡착제(Activated carbon)를 통한 PFASs의 용출 및 흡착 제거 영향인자 규명: 작은 입자의 크기에 따른 흡착반응 속도가 빠르게 진행되었음을 보여주고 있음. 하지만 PFOS는 AC#1, AC#2, AC#3에서 시간에 따른 특별한 흡착량의 변화가 없는 것으로 나타남. 9 PFAS congeners의 흡착제거 반응에서 평형 흡착량은 온도가 증가할수록 감소함. 수용액상 내PFASs의 활동도는 온도가 증가함에 따라 감소하게 되어 유기오염물질의 용해도는 증가하였기 때문임. PFAS congeners의 경쟁효과는 PFCA congeners가 동시에 존재할 때의 흡착량은 단독으로 존재할 때 흡착량 보다 큰 것으로 나타남.
☑ 친수성 흡착제(Hydrophilic sorbents)의 PFASs 흡착 제거 및 표면 반응 메카니즘 제시: 양이온성 계면 활성제로 합성한 zeolite에서의 PFASs의 흡착제거는 Na-Zeolite를 기준으로 TMA<β -CD7COOH)< PFPeA (C₄F₉COOH)< PFHxA (C₅F₁₁COOH)< PFHpA (C₆F₁₃COOH)< PFOA (C₇F₁₅COOH)< PFNA (C₈F₁₇COOH) 순으로 높게 흡착 제거되었으며, PFSA congeners는 PFBS (C₄F₉SO₃H)< PFOS (C₈F₁₇SO₃H)< PFHxS (C₆F₁₃SO₃H)순으로 제거됨.
☑ 친수성 흡착제(Hydrophilic sorbents) PFASs의 흡착 제거 반응에 미치는 영향인자 규명: 수용액상에서의 시간에 따른 PFASs의 흡착 제거는 탄소수가 큰 PFAS congeners 일수록 적은 탄소수의 congeners보다 흡착 제거률이 높게 나타남. PFCA congeners가 동시에 존재할 때의 흡착량은 단독으로 존재할 때 흡착량 보다 큰 것으로 나타남.
☑ 친수성 흡착제(Hydrophilic sorbents) 표면에서 PFCAs 와 PFSAs (COO^-와 SO₃^-)의 물질전달 메카니즘: 흡착 제거율이 높은 흡착제, DDDMA와 CPC-Zeolite에서 C_nF_2n+1SO₃^-는 C_nF_2n+1COO^- 보다 높게 흡착 반응하여 수용액에 남아 있는 농도는 현저히 낮음. 이는 SO₃^-는 COO^-에 비해 π -bond electron의 비편제(delocalization)가 크기 때문에 흡착표면의 positive charge 와 다소 결합에 참여 하게 되므로써 흡착 반응 후 용액에 남아 있는 양이 적은 것으로 판단됨

□ 연구개발결과의 중요성
농경지에서 PFASs의 잔류 및 확산을 예측하기 위한 이론적 자료로 활용될 것이며, 또한 복합적 환경영향인자에 따른 PFASs의 최대 용출량 예측에 이용될 것이다. 뿐만 아니라, 농경지내 PFASs의 주변수계와 지하수로의 이동에 따른 수계 내 PFASs 제거 및 오염 저감을 위한 효율적 흡착제의 적용에 이용될 것이라 사료된다. 환경공학 처리공법 측면에서 PFASs을 분리 제거 시키는 하/폐수 정화처리 공법의 효율을 증대 시킬 수 있는 환경 조건과 효율적 흡착제 선정에 활용 가능할 것이다. 마지막으로, 환경적 농업적 측면에서 유기오염물질의 이동성을 규명은 토양 및 주변수계에 미칠 수 있는 환경적 영향을 최소화 할 수 있는 방안과 오염물질 관리를 위한 기초학문으로 활용될 것이다.

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 가. 연구수행 내용 ... 9
• 나. 연구 결과 ... 10
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 20
• 5. 연구성과 ... 21
• 대표적 연구실적 ... 22
• 끝페이지 ... 34