유기벤토나이트 층에서 중금속, 유기오염물질, 토양미생물간의 상호작용에 관한 연구

Abstract

In order to study the feasibility of using organobentonite as immobilizing barrier, this research studied interactions of heavy metals, organic contaminants and soil microbes when they coexist in organobentonite. Adsorption experiments with cadmium and lead were conducted to quantify adsorption selectivity in bentonite and organobentonite. When the concentration of heavy metals was low, there was little difference between bentonite and organobentonite in terms of adsorption. And sorption capacity of lead in organobentonite was less than that of cadmium. The principle of hard-soft-acid-base (HSAB) was used to interpret adsorption of heavy metals. In the presence of heavy metals, sorption of phenol was not affected by heavy metals. Non-competitive uptake is expected because heavy metals sorption and phenol uptake occur via different mechanisms. The non-competitive nature of heavy metals and organic compounds sorption and non-effect to soil microorganisms suggest the potential utility of these materials in the treatment of water contaminated with mixed wastes. At low concentrations, heavy metals slightly reduced the growth of soil microbes, but did not interfere the biodegradation of phenol. In bentonite, soil microbes grew after approximately 25 hours of lag period and degraded phenol within 350 hours. However, soil microbes in HDTMA-organobentonite grew little because of the toxicity of desorbed hexadecyltrimethylammonium (HDTMA). But dioctadecyltrimethylammonium (DODMA) and dihexadecyldimethylammonium (DHDMA) exerted little toxicity to soil microbes except for minor decreases in the rate of phenol biodegradation. The high sorption capability of organobentonite for organic contaminants makes it possible to use for in situ remediation. Coupling sorption of organic contaminants with subsequent biodegradation of the immobilized contaminants would provide a comprehensive restoration technology to permanently eliminate target contaminants. Therefore organobentonite with other QACs, such as DODMA and DHDMA may enh ance the feasibility of using oraganobentonite as a barrier for immobilization and biodegradation of contaminants.;본 연구에서는 유기벤토나이트의 토양 및 지하수 오염을 제어하기 위한 고정화층으로의 실제 적용가능성을 알아보기 위해, 여러 가지 오염물질과 토양 미생물이 함께 존재하는 실제 환경을 모사해보고자 하였다. 유기 벤토나이트는 낮은 농도의 중금속 제거율도 벤토나이트에 비해 크게 떨어지지 않고 유기 오염물질 제거에도 효과적이었다. 또한 유기 벤토나이트 환경에서 중금속 오염물질과 유기 오염물질은 서로 다른 기작으로 제거되어 서로간의 경쟁적인 경향이 나타나지 않았다. 이러한 결과는 유기 벤토나이트의 여러 가지 오염물질이 공존하는 오염지역 처리를 위한 고정화층으로의 가능성을 제시하는 점에서 의의를 가진다. 그러나 HDTMA를 양이온성 계면활성제로 사용한 유기 벤토나이트는 탈착된 HDTMA에 의해 토양 내에 존재하는 토착 미생물에 영향을 주는 것으로 나타났다. 따라서 DODMA나 DHDMA와 같이 미생물에 영향을 미치지 않으면서도 높은 탄소 함량으로 유기 오염물질의 흡착 제거능도 HDTMA에 비해 크게 떨어지지 않을 것으로 생각되는 적절한 다른 양이온성 계면활성제를 사용하여 유기 벤토나이트를 보다 효율적인 고정화층으로 사용할 수 있을 것이라 생각된다. 이러한 새로운 유기 벤토나이트를 이용한 고정화층 기술은 유기 오염물질의 흡착 뿐만 아니라 이어서 일어나는 토양 토착 미생물을 이용한 생분해까지 고려하여 대상 오염물질을 완전히 제거하기 위한 넓은 의미의 복원기술로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.