흑색 셰일을 이용한 크롬과 트리클로로에틸렌의 제거

Abstract

본 연구에서는 토양과 지하수에서 중금속과 유기 오염물질을 제어하기 위한 반응층에 사용되는 흡착 매질로서 흑색 셰일의 타당성을 검토 하였다. 자연적 흡착제로서 현장 적용을 위한 전처리가 최소화 될 수 있고 식물성 기원의 유기탄소를 많이 함유하고 있는 자연적 흡착제인 흑색 셰일은 수중에서 소수성을 띠게 되므로 비이온성 유기 오염물질을 고농도로 흡착 또는 수착·제거 할 수 있었으며 비가역적으로 수착된 유기물질은 쉽게 탈착되지 않았다. 그리고 채취되는 지역에 따라서 흑색 셰일로부터 용출되는 미량원소나 방사성 원소가 검출되지 않아서 환경적인 위해성은 미미하거나 무시할 만한 것으로 드러났다. 음이온의 형태로 존재하는 중금속의 흡착제거에서는 산성에서 그 제거율이 컸으며 표면적의 영향을 받았다. 휴믹산이 공존할 경우는 유기물질의 제거를 향상시켰으며 휴믹산에 의한 환원력의 제공으로 인하여 6가 크롬이 3가 크롬으로 환원되어 제거되었다. 흑색 셰일에 의한 유기 오염물질과 중금속 이온의 흡착 기작은 서로 달랐지만, 이들 물질들은 서로 비경쟁적으로 제거되었다. 또한 흑색 셰일은 휴믹산 등 저농도의 자연적 유기물질이 공존할 경우에는 유기 오염물질과 6가 크롬의 환원제거가 서로 향상되는 친환경적인 고정화 매질로 사용될 수 있을 것으로 사료된다. ; The purpose of this research is to verify the feasibility of black shale as a dual sorbent of hexavalent chromium and trichloroethylene. As a geosorbent and sedimentary rock, black shale does not need complicated pretreatments and chemical additives for applying in-situ sites. Black shale could adsorb small amount of hexavalent chromium by batch and column experiments. And sorption capacity was determined by the pH of the solution and surface area of the sorbent. Large amount of hexavalent chromium was removed in acidic condition. Also low concentration of humic acid seemed to reduce hexavalent chromium to trivalent chromium, which was precipitated on the black shale. Reduction of hexavalent chromium by black shale was observed indirectly by SEM analysis. Once precipitated, chromium did not dissolve out to the acid, neutral solution . For TCE, the main removal mechanism seemed to be partitioning by batch experiments. And up to 250ppm, no desorption of TCE was achieved. Black shale containing high organic carbon content of 5.2% shows good sorption capacity compared to HDTMA-organoclay in a TCE sorption test. Hydrophobicity of TCE and black shale lead repulsion of water molecule and TCE. At the same time, humic acid could be sorbed onto black shale, which enhanced sorption of TCE. Because black shale is abundant sedimentary material, it can be used as economical, effective material for permeable reactive barrier technologies.