향상된 동전기 정화를 이용한 세척분리 미세토 내 비소 및 중금속의 제거 = Removal of As and Heavy Metals in Fine Soil from Soil Washing Process with Enhanced Electrokinetic Remediation
저자
발행사항
서울 : 서울시립대학교, 2011
학위논문사항
학위논문(석사)------ 서울시립대학교 일반대학원 : 환경공학과 2011. 8
발행연도
2011
작성언어
한국어
주제어
KDC
539.9 판사항(4)
발행국(도시)
서울
형태사항
vi, 74p : 삽도 ; 26cm.
일반주기명
지도교수:이재영
참고문헌 : p.67-71
소장기관
Abstract
There are a lot of contaminated site with arsenic and heavy metals in Korea because of mining, refining and waste dumping for a longtime. Recently, the national projects are performed for reclamation of contaminated soil with arsenic and heavy metals. The soil washing process is broadly used by treating amount of soil for a short period. However, the soil washing process has 2 kinds of disadvantage that the efficiency is very low in fine soil with low permeability, and highly concentrated fine soil after soil washing has to designate and dispose as the hazardous waste. Thus, treatment of fine soil contaminated arsenic and heavy metals after soil washing is focused in this study, and electrokinetic remediation is applied as known as having high efficiency in soil with low permeability. Moreover, chelating agents which could be changed from fraction to remove difficult to treatable fraction are applied to enhance the effect of electrokinetic remediation.
The condition of chelating agents was selected 50mM Na2EDTA adjusted pH12 through the batch tests. Selected chelating agent is used to saturate the fine soil and supply in electrolyte of anode except control unit. In the result of operating units, the experiment which not only controlled the pumping velocity for preventing extremely acidic pH around anode, but also impregnated fine soil with 50mM Na2EDTA adjusted pH12 is the most efficient as arsenic, cadmium, copper and lead are 37.68, 13.18, 38.41 and 33.23% respectively. The reason why the effectiveness is different as contaminants is the stability constant related between chelating agents and heavy metals. In addition, the most effective unit that controlled the pumping velocity for preventing extremely acidic pH around anode indicated that chelation would be broken at low condition of pH, and then the solubility and mobility might be decreased.
The feasibility of enhanced electrokinetic remediation with chelating agent for treating fine soil after soil washing was confirmed in this study. Therefore, development of connection between soil washing and electrokinetic remediation could be effective considerably although the economic assessment should be conducted because the electrokinetic remediation needs the electricity.
Key wards : soil washing, electrokinetic remediation, arsenic, heavy metal, chelating agent
요 약
우리나라는 오랜 시간 계속되어온 광업과 제련활동, 불법 폐기물의 투기 등으로 인하여 비소 및 중금속으로 오염된 부지가 산재해 있다. 최근에는 이러한 부지를 대상으로 국가적인 토양정화사업을 수행함으로써 비소 및 중금속으로 오염된 토양을 복원하고자 하고 있다. 비소 및 중금속으로 오염된 토양을 정화하는데 있어 가장 널리 사용되는 방법은 토양세척으로 짧은 시간에 많은 양을 한꺼번에 처리할 수 있는 장점이 있다. 그러나 낮은 투수성을 가진 미세한 토양에서는 그 효율이 떨어지고, 토양세척 공정 후 발생하는 고농도의 세척분리 미세토를 지정폐기물로 반출, 처분하여야 한다는 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 고농도의 비소 및 중금속으로 오염된 세척분리 미세토를 처리하는데 중점을 두고, 투수성이 낮은 미세토에서 효율이 높은 것으로 알려진 동전기 정화 공법을 적용하고자 하였다. 또한, 이미 한번 토양세척 공정을 거치면서 처리하기 어려운 존재형태로 남아있을 세척분리 미세토 내 비소 및 중금속의 효과적인 정화를 위하여 킬레이트제를 동전기 정화와 함께 적용하는 연구를 진행하였다.
동전기의 효율을 향상시키기 위해 사용될 킬레이트제는 회분식 실험을 통하여 pH12로 조정된 50mM의 Na2EDTA로 선정되었으며, 컨트롤을 제외한 2기의 장치에 선정된 조건의 킬레이트제를 세척분리 미세토의 포화액 및 양극부의 전해액으로 사용하여 동전기 장치를 운행하였다. 장치의 운행결과, 세척분리 미세토를 선정된 킬레이트제로 포화시키고, 양극의 pH가 극 산성이 되는 것을 방지하기 위해 펌프속도를 조절하여 지속적인 전해액을 주입하였던 장치의 효율이 가장 높은 것으로 확인되었다. 해당 장치의 정화효율은 비소, 카드뮴, 구리, 납의 순으로 각각 72.68, 13.18, 38.41, 33.23%인 것으로 나타났다. 이렇게 오염물질 별로 정화효율이 다르게 나타나는 이유는 킬레이트제와 중금속이 가지는 착물형성안정계수 때문인 것으로 판단된다. 또한, 킬레이트제의 효과를 떨어뜨리지 않기 위해서 양극부의 pH를 조절한 장치의 효율이 가장 좋은 것으로 미루어보아 킬레이트제와 중금속이 형성한 착물이 극 산성의 조건에서는 다시 해체되어 중금속의 용해도와 이동성이 떨어지는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구를 통하여 킬레이트제를 적용한 동전기 정화 공법이 세척분리 미세토 내 비소 및 중금속의 동시 제거에 가능성을 가지고 있으며, 따라서 토양세척과 연계공정으로의 개발이 효과적일 수 있음을 확인하였다. 더불어 동전기 정화 공법이 전기를 사용하는 기술인만큼, 추후 전력사용량에 따른 경제성 평가를 수행할 필요가 있을 것으로 사료된다.
주요어 : 토양세척, 동전기, 비소, 중금속, 킬레이트제
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