고정화 층에서 PAH 거동에 미치는 용존유기물질과 계면활성제의 영향에 관한 연구

Abstract

In order to contain the movement of organic contaminants in groundwater, a subsurface sorption barrier consisting of sand or clay minerals coated with a cationic surfactant has been proposed. The effectiveness of such a sorption barrier might be affected by the presence of dissolved organic matter (DOM) in the groundwater. To study the impact of DOM on barrier performance, a series of batch experiments were performed, measuring naphthalene and phenanthrene sorption, in the presence of various concentrations of DOM, onto sand coated with cetylpyridinium chloride (CPC) and bentonite coated with hexadecyltrimethylammoniumbromide (HDTMA). The experimental results showed that the soil-water distribution coefficient(K) of both polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) on CPC-coated sand decreased with increasing DOM concentration, whereas K of the PAHs on HDTMA-coated bentonite slightly increased with increasing DOM concentration. To describe the overall distribution of PAHs in the systems, a competitive multiphase sorption model (CMS) model was developed and compared with an overall mechanistic sorption (OMS) model. The modeling studies showed that while the OMS model did not explain the experimental results, a model that included competitive sorption between DOM and PAH described PAH sorption onto CPC-coated sand. The experimental results and the modeling study indicated that there was no apparent competition between DOM and PAH in the HDTMA-coated bentonite system, and indicated that in groundwater systems with high DOM, a barrier using HDTMA-coated bentonite might be more effective. However, it is not recommendable in such cases that higher hydraulic conductivity is required or where sandy soil is dominant. Thus, use of CPC-sand solely or mixed with HDTMA-bentonite in lieu of using HDTMA-bentonite only will give desirable effect for applying the technique in those real systems.;본 연구에서는 지하수/토양 내의 오염물질의 제어방법으로 고정화기술을 제시하여 이의 효율에 미치는 용존유기물의 영향에 대해 이들의 관계를 수학적인 모델을 이용해 설명하고자 하고 실제 실험을 통해서 모델을 검증해 보고자 하였다. 실험 결과 상대적으로 약한 흡착제인 CPC-모래의 경우에는 용존유기물의 영향을 받아 PAH 흡착량이 감소하였으나, HDTMA-벤토나이트의 경우에는 영향을 거의, 받지 않아 PAH 흡착량이 일정하거나 혹은 다소 증가하는 양상을 볼 수 있었다. 이를 실험결과에 적용시켜 분포계수를 추이해 본 결과 경쟁적인 관계를 포함하는 CPC-모래의 경우에는 CMS 모델이 잘 맞는다는 것을 알 수 있었다. 그러나 경쟁관계가 없다고 사료되는 HDTMA-벤토나이트의 경우에는 두 모델 모두 잘 맞는다는 것을 알 수 있었다. 따라서 이와 같은 여러가지 상황에서 CMS 모델은 OMS 모델에 비해 적용 가능성이 더 넓으며 특히 경쟁적인 흡착관계가 존재하는 곳에서는 분포계수의 추이를 예측하는데 이용될 수 있다. 이상의 결과로 실제 환경에 고정화 기술 적용 시, 용존유기물의 영향과 오염물질의 제거 효율에만 역점을 둔다면 HDTMA-벤토나이트를 사용하는 것이 유리하겠지만, 사질 토양이 많은 국내 환경과 높은 투수도를 요구하는 지역의 요구를 반영한다면 CPC-모래도 그 자체로 흑은 HDTMA-벤토나이트와 혼합하는 것으로 고정화 매질로 쓰일 수 있는 가능성을 볼 수 있다.