자성분리기술을 이용한 해상유류오염제어에 관한 연구

Abstract

최근 해상유류오염사고시 사용되는 유화제는 해안으로 이동하여 또 다른 수질오염의 원인으로 문제가 되고 있다. 이 연구에서는 자성을 띠고 있는 흡착제를 이용하여 해수 속에 잔류하는 유화제를 제거하는 기술에 대해서 논의하였다. 본 실험에서는 자성을 띠는 흡착제로서 마그네타이트와 마그헤마이트를 이용하였고, 대표적인 유화제 성분으로는 음이온성 계면활성제인 SDDBS (Sodium dodecylbenzene sulfonic acid)와 비이온성 계면활성제인 Triton X-100 (t - octylphenoxypoly - ethoxyethanol)을 사용하였다. 실험은 두 흡착제의 유화제에 대한 흡착평형시간과 흡착능에 대한 회분식 실험과 모의 실제 상황에서 흡착제가 영구자석이나 전자석에 의해 수거되는 양상을 알아보기 위한 수조실험으로 나누어 이루어졌다. 마그헤마이트는 계면활성제의 종류와 사용된 물의 종류에 상관없이 제거효율이 일정하게 나타나는데 비해 마그네타이트는 음이온성 계면활성제에 대해 선택적으로 고효율을 보이고 있고, 이온이 존재하는 해수보다는 증류수의 경우가 높은 효율을 보이고 있다. 마그네타이트의 흡착메커니즘은 정전기적 인력에 의한 것으로 판단되고, 마그헤마이트의 경우는 정전기적 인력과 함께 흡착능을 향상시키는 구조적 특징과 표면상태의 특성으로 설명되어진다. 수조실험에서는 흡착이 이루어진 후 자석에 의한 회수는 100%에 가까운 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 두 흡착제와 자석에 의한 유화제 제거방법은 실제 해상에서 적용되었을 때 유화제를 짧은 시간 내에 고효율로 처리할 수 있는 효과적인 방법임을 시사한다.;Magnetic separation technology was applied to remove dispersants and crude oil from water. Magnetite and maghemite were used as magnetic sorbents, and an anionic surfactant (SDDBS) and a nonionic surfactant (Triton X-100) were experimented as dispersants. Maghemite exhibited rather constant removal efficiency for dispersants regardless of surfactant types, while magnetite exhibited higher removal efficiency for anionic surfactant, and the efficiency was higher in deionized water than in salty water that contains more ions. Sorption of the dispersants to magnetite can be explained with electrostatic attraction, while binding of the dispersants to maghemite can be described with electrostatic attraction as well as with the structural characteristics that provide high sorption capacity. The result from water bath experiment, which was to test the collection efficiency of magnetic particles from water, indicated that the recovery efficiency of magnetic particles was nearly 100% after the dispersants had been sorbed. The magnetic particles exhibited high sorption capacity for the crude oil in water, and the fine particle-oil flocculation, which is associated with an electrostatic attraction between the magnetic particles with charged surface and polar compounds in the crude oil, may have caused this. The magnetic separation technology, presented here, is expected to facilitate the removal of dispersants and spilled oil, due to its short reaction time, high sorption capacity, and high recovery efficiency of sorbents This study shows the potential for the use of magnetic particle separation technology as a tool to remediate oil spill. This technique may also demonstrate the possible application of this technique for the remediation of industry wastewater and soil contaminated with oil as well as to the removal of dispersant and spilled oil in sea.