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표제지

목차

국문요지 8

1. 서론 10

1.1. TPH(Total Petroleum Hydrocarbon)의 물리 화학적 특성 12

1.2. 토양 오염물질 규제기준 14

1.3. 고도 산화 처리 기법(Advanced Oxidation Processes); AOPs 16

1.3.1. Co²+/Peroxymonosulfate(Co/PMS) reaction(이미지참조) 17

1.3.2. Effect of chloride 19

1.3.3. Ferrous-peroxymonosulfate oxidative system 20

2. 실험 시약 및 기구 21

2.1. 실험시약 및 기구 21

2.2. 인공오염 토양의 제조 22

3. 실험절차 23

3.1. PMS system의 최적 activator 선정 실험 23

3.2. Co/PMS system의 최적 조건 도출 실험 24

3.2.1. 최적 PMS 농도 도출 실험 24

3.2.2. 최적 CoCl₂ 농도 도출 실험 25

3.2.3. 초기pH에 따른 오염물질 분해율 비교 실험 26

3.3. Batch reactor를 이용한 현장 적용성 평가 27

3.4. 분석방법 28

4. 결과 및 고찰 29

4.1. PMS system의 최적 activator 선정 실험 29

4.2. Co/PMS system의 최적 조건 도출 실험 32

4.2.1. 최적 PMS 농도 도출 실험 32

4.2.2. 최적 CoCl₂ 농도 도출 실험 35

4.2.3. 초기pH에 따른 TPH 분해율 비교 실험 38

4.3. Batch reactor를 이용한 현장 적용성 평가 41

5. 결론 43

6. 참고문헌 45

Abstract 48

표목차

Table 1. 원유 정제에 따른 유종 구성 13

Table 2. 토양오염 우려기준 및 토양오염 대책기준 15

Table 3. Effect of initial pH in Co/PMS system 40

List of Figures

Fig. 1. Effect of different transition metals for the activator of peroxymonosulfate and the degradation of TPH 31

Fig. 2. Effect of PMS concentration in Co/PMS system 34

Fig. 3. Effect of Cobalt concentration in Co/PMS system 37

Fig. 4. Effect of initial pH in Co/PMS system 40

Fig. 5. Degradation of TPH with sequential addition of reagents 42

초록보기

현재 토양 오염 유발 물질 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 물질은 유류계 오염물질 및 유기화합물질로 그 중 TPH(total petroleum hydrocarbon)는 장기적으로 인체 및 환경에 악영향을 미칠 수 있기 때문에 이에 대한 관리가 요구되고 있다.

이 연구에서는 sulfate radical-based advanced oxidation processes(SR-AOPs)인 Co²+/peroxymonosulfate(PMS) system을 이용하여 TPH로 오염된 토양을 처리하는 기법에 관한 연구를 진행하였다. Co²+/PMS system은 Co²+를 매개체로 하여 eroxymonosulfate를 활성화시킴으로서 sulfate radical(SO₄·-)을 발생시켜 오염물질을 처리하는 방법이다.

인공오염 토양을 이용한 lab-scalebatch실험을 통하여 PMS를 활성화시키는데 전위금속으로 사용가능한 Fe²+와 Co²+에 대한 처리효율 비교 실험을 실행하였으며 Co²+의 처리효율이 보다 우수함을 확인하였다. 또한 Co²+를 발생시키기 위하여 사용되는 CoCl₂로 인한 염소이온(Cl-)의 영향을 확인하기 위하여 FeCl₂ 및 CoCl₂와 CoSO₄를 이용한 처리효율 비교 실험을 수행하였으며 그 결과를 통하여 염소이온(Cl-)가 추가적으로 반응에 긍정적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다. 최종적으로 CoCl₂와 PMS의 최적조건을 찾기 위하여 각각의 농도변화 실험을 실시하였으며 CoCl₂ 3mM, PMS 100mM에서 가장 경제적이고 효율적인 처리가 가능함을 확인하였다. 용액의 초기 pH를 3, 6, 9로 변화시켜 주입한 결과 pH가 높을수록 분해율이 저하되는 것을 확인하였으며 최종 pH 또한 낮아짐을 알 수 있었다. 앞선 실험 결과를 통하여 시약의 연속적인 주입을 통한 실제 현장 In-situ chemical oxidation(ISCO)에서의 적용 가능성 및 개선방안에 대하여 고찰하여 보았다. 실험 대조군으로 매 회 증류수만을 주입하였을 때 약 25%의 TPH 제거율을 보임으로서 soil flushing효과가 존재함을 확인하였으며 주입되는 PMS의 농도를 높일수록 더 적은 횟수의 주입으로도 목표처리농도에 도달함을 확인할 수 있었다. 따라서 오염토양의 경제적인 처리를 위해서는 최적효율을 가지는 농도인 CoCl₂ 3mM, PMS 100mM을 연속적으로 주입해주는 것이 경제적일 것으로 판단되며 신속한 처리가 필요할 경우 고농도의 PMS를 주입함으로서 빠른 처리가 가능할 것으로 판단된다.