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비소 오염 토양의 산세척에서 Magnetite 첨가의 효과 분석
Analysis of effects of Magnetite addition in the acid washing of arsenic-contaminated soil

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Authors
한재마로
Advisor
김재영
Major
공과대학 건설환경공학부
Issue Date
2015-08
Publisher
서울대학교 대학원
Keywords
비소Magnetite토양세척법흡착탈착
Description
학위논문 (석사)-- 서울대학교 대학원 : 건설환경공학부, 2015. 8. 김재영.
Abstract
산업 및 교통의 발달로 생활 반경 내로 유입되는 오염물질이 증가함으로써 환경오염 피해 사례가 늘고 있으며, 중금속 오염의 경우 광산과 제련소의 폐쇄와 함께 주변토양에 대한 정화 필요성이 주목받고 있다. 중금속 중 하나인 비소는 그 구조가 인(P)와 유사함에 따라 체내에서 물질대사를 교란하고 피부, 신경계, 소화계, 심혈관계를 포함한 만성질환을 야기하게 된다. US EPA는 비소의 위해성을 고려하여 WHO는 음용수 기준을 2001년 10 ppb로 낮추어 제시하고 있으며, 국내에서 역시 2008년 먹는물의 수질기준을 동일한 농도로 낮추어 중금속의 유입으로 발생할 수 있는 문제들을 방지하고자 하였다. 비소는 자연계에 널리 분포하며, 토양에서 지하수계로 흘러간 비소는 음용수의 형태로 체내에 유입될 가능성이 있으므로 토양오염의 정화 역시 수질관리의 기술과 함께 비중을 두고 다뤄져야 한다.
토양정화기술에는 in-situ 기술과 ex-situ 기술이 있으며, 이들은 오염부지의 특성과 경비에 따라 다양하게 적용되는 편이다. 이 중 토양세척법은 ex-situ 기술의 하나로서 적절한 세척제를 이용하여 토양입자에 결합되어 있는 유해한 유기오염물질의 표면장력을 약화시키거나 중금속을 액상으로 변화시켜 토양입자로부터 유해한 유기물질 및 중금속을 분리시켜 처리하는 기법이다.
Magnetite는 철산화물의 하나로서 비소에 흡착능을 가질 수 있는 다른 산화물과 마찬가지로 흡착능을 지닌다. 또한 이는 자성을 띠고 있음에 따라 기존의 토양세척 공정에 적용 시 자력선별이 손쉽게 가능한 특징을 지닌다.
본 연구에서는 기존에 적용되는 산세척 공정에 Magnetite를 도입하여 세척효율의 개선을 확인하고, 세척조건의 최적화를 하고자 하였다. 이를 위하여 Magnetite의 물성과 함께 비소 흡착능을 수용액 상에서 확인하고 산세척 조건에서의 안정성을 확인한 뒤 세척을 실시하였다.
장항제련소에서 확보한 토양의 전함량 분석 결과 비소, 구리 납이 각각 토양오염우려기준을 초과하는 것으로 나타났고, 연속추출법 수행 결과 비소는 토양시료 내에서 철산화물에 가장 많은 양이 흡착되어 있는 것을 확인 가능하였다. 따라서 이러한 철을 용출시킬 수 있는 산조건을 적용함으로써 비소를 제거하고자 한다.
Magnetite의 비소 흡착 kinetics 실험 시 비소는 2주일이 지나도 평형에 도달하지 못하였으나, 흡착 시작 후 1일 경과 시까지 빠른 속도로 흡착이 이루어짐에 따라 강산 조건에서 약 1 g/kg의 흡착능을 확보하여 토양세척에서의 적용성이 큰 것으로 나타난다. 반면, 토양의 비소 탈착 실험에서는 탈착량이 크지 않고 토양매질에 다시 흡착되는 현상을 관찰하였다.
Magnetite을 이용하여 토양세척을 수행한 결과, 투입량이 증가하고 세척액의 농도가 높아짐에 따라 세척효율이 높아지는 것을 확인하였다. 본 실험에서는 Magnetite/Soil = 0.4(w/w), 0.5 M HCl 조건에서 목표 기준농도에 도달하였으나, 이 기준을 만족시키기 위해서는 과량의 Magnetite 투입과 고농도의 HCl을 필요로 하는 것으로 나타났다.
Language
Korean
URI
https://hdl.handle.net/10371/124303
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Appears in Collections:
College of Engineering/Engineering Practice School (공과대학/대학원)Dept. of Civil & Environmental Engineering (건설환경공학부)Theses (Master's Degree_건설환경공학부)
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