계면활성제를 이용한 고정화지역에서 수분함량이 유기오염물질의 거동에 미치는 영향에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 오염물질의 이동성을 감소시켜 토양에 고정시켜 처리하는 고정화 방안에 대하여 연구하였다. 고정화 방안은 계면활성제를 토양에 modify 후 계면활성제의 소수성 꼬리부분에 유기오염물질을 흡수시켜 토양에 고정화 시키는 방안으로 오염물질의 이동성을 줄여 하부 토양이나 지하수를 보호할 수 있다는 장점이 있다. 또한 오염지역 뿐 만 아니라 비오염 토양에 적용시킬 수 있는 가능성이 있으므로 다른 복원방법 보다 적극적인 대응 방법이라 할 수 있다. 실제 고정화 방안이 적용되는 지역은 토양의 불포화 지역으로 토양 입자와 공극수 그리고 공기가 동시에 존재하게 된다. 지금까지 고정화 방안에 대한 연구들은 모두 포화 지역에서의 오염물질의 거동을 연구한 결과들이었다. 그러나 포화 상태에서의 실험 결과들을 실제 불포화 지역에 적용되는 고정화 방안의 설명에 적용시키는 것은 무리가 있다. 따라서, 본 연구에서는 불포화 지역에서 존재할 수 있는 수분 함량이 고정화 지역에서의 계면활성제와 오염 물질의 거동에 어떠한 영향을 미치는지에 대하여 연구하였다. 실험 결과, 계면활성제의 거동은 포화 상태의 경우나 불포화 상태의 경우 모두 비슷한 breakthrough curve와 retardation factor를 나타내었으며 산화 알루미늄으로의 흡착량 또한 수분 함량에 따라 비슷한 것을 볼 수 있었다. 이는 계면활성제의 주입속도가 빨라 column안에 flow path가 생겨 계면활성제가 접촉할 수 있는 표면적이 제한되기 때문으로 보인다. 또한, 쌍둥이형 계면활성제 DADS(monoalkylated disulfonated diphenyl oxide)를 사용한 결과 DADS의 경우 흡착량이 더 높은 것으로 나타났으며 따라서 고정화 지역 설정 시 쌍두형 계면활성제가 유기오염물질 제어에 보다 효과적일 것이라 생각된다. 나프탈렌의 거동을 살펴보면 계면활성제의 경우와는 달리 수분 함량이 감소함에 따라 breakthrough curve가 지연되고 retardation factor가 커지는 것을 볼 수 있었다. 산화 알루미늄에 흡착된 계면활성제로 흡수되는 나프탈렌의 양 또한 수분 함량이 줄어들수록 증가하는 것을 볼 수 있으며, 이는 수분 함량이 증가함에 따라 흡착된 계면활성제로의 나프탈렌의 이동이 방해를 받기 때문으로 보인다. 즉, partition coefficient가 수분 함량에 따라 변화하기 때문에 나프탈렌의 거동이 수분 함량이 감소함에 따라 지연되는 것으로 생각된다.; In this research, we proposed the immobilization zone where the hydrophobic organic contaminants would be fixed, so that ground water could be prevented from the organic contaminants. The surfactants adsorbed on the soil particles and the organic contaminants were partitioned into their hydrophobic tails in the immobilization zone. The immobilization method has advantages that it can preserve the ground water and subsurface through fixing the organic contaminants onto soil and has possibility that it can be applied to the unpolluted soil before contamination. We tested that immobilization zone could be applied to vadose zone of soil because previous studies have tested the immobilizationin saturated condition. Unsaturated region of soil is consist of 3 parts such as soil grails, pore water and air. It is important that how water content could affect transport of organic contaminants in the immobilization zone. The column experiments were conducted for simulating transport of organic contaminants in the f ield and surfactants with different molecular structure - DADS (Dialkylated disulfonated diphenyl oxide) and MARS (Monoalkylated disulfonated diphenyl oxide) - and naphthalene as representative organic contaminant were used. Transports of surfactants appeared similar breakthrough curves and retardation factors in unsaturated and saturated condition. Surfactant adsorption of unsaturated aluminum oxides was not different from the one in saturated condition. Transport of naphthalene retarded as water content decreased. Retardation factors and naphthalene partitioning onto hydrophobic tails of surfactants increased as water content decreased. As a result, immobilization technique can be used in the unsaturated region as well as saturated region.