KR100341957B1

KR100341957B1 - 석유계 기름 오염토양의 정화방법 및 장치

Info

Publication number: KR100341957B1
Application number: KR1020000010485A
Authority: KR
Inventors: 이기세; 이효상
Original assignee: 이기세
Priority date: 2000-03-02
Filing date: 2000-03-02
Publication date: 2002-06-24
Also published as: KR20010086551A

Abstract

본 발명은 석유계 기름으로 오염된 토양의 정화방법 및 장치에 관한 것이다.본 발명은 철(Fe⁰또는 Fe²⁺) 촉매 존재하에 과산화칼슘(CaO₂) 또는 과산화마그네슘(MgO₂)을 이용하여 토양 내에서 라디칼(radical) 산화제인 수산라디칼을 발생시키고 발생된 수산라디칼을 전기삼투로 토양속 오염지역으로 이동시킴으로써 원유, 경유(diesel), 폐유, 페놀 등 토양오염 석유계 기름오염물을 산화 분해하여 제거하는 방법이다. 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘이 토양내 수분과 접촉함으로써 발생되는 과산화수소(H₂O₂)를 철 촉매를 이용하여 강력한 산화제인 수산라디칼로 전환시키고 전기삼투(electro-osmosis)에 의해 수산라디칼을 오염지역을 통과시킴으로써 토양 내에 존재하는 기름오염물을 수산라디칼에 의해 산화 분해하는 방법이다. 본 발명은 오염물의 분해제거 효율이 우수함은 물론, 오염토양의 굴착, 처리를 위해 다른 장소로의 이송이 필요 없이 현장에서 직접 정화할 수 있으며, 오염물의 단순한 물리적 격리 또는 제거가 아닌 완전한 분해를 이룰 수 있으므로 석유계 기름오염물로 오염된 토양정화에 유용성이 크다.

Description

석유계 기름 오염토양의 정화방법 및 장치 {METHOD OF PURIFYING SOIL CONTAMINATED WITH OIL AND AN APPARATUS THEREOF}

본 발명은 석유계 기름으로 오염된 토양의 정화방법 및 장치에 관한 것이다. 좀더 상세하게는 과산화금속과 전기삼투 방법을 이용하여 원유나 석유등의 기름으로 오염된 토양의 유기오염물질을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

환경오염물질은 일반적으로 유기오염물질, 무기오염물질, 그리고 생물학적인 오염물질의 3가지로 나눌 수 있다. 이 가운데 인간의 모든 활동에서 비롯된 유기오염물질은, 병원성 세균과 같은 생물학적인 오염물질과 중금속에 의한 무기오염물질에 비하여, 발생량으로 볼 때 상대적으로 환경오염에 있어 차지하는 비율이 높다고 할 수 있다. 이러한 유기오염물질은 다시 휘발성 유기오염물질, 반휘발성 유기오염물질, 살충제 등의 3가지로 분류되며, 이 가운데 토양 내에서 일반적으로 가장 많이 문제가 되는 것은 반휘발성 유기오염물질인 원유나 디젤, 벙커시유, 페놀 등의 산업활동에서 유래된 석유계 기름오염물질이다. 특히 해난사고 또는 석유의 육상수송 중에 발생하는 사고나 불법적인 폐유 매립에 의한 바닷가 및 토양의 오염은 생태계를 완전히 파괴하여 이를 치유하는데 수십년이 걸리고, 또 이를 원상태로 회복하는데 수십년이 걸리는 등 심각한 환경오염 문제를 야기한다.

오염된 토양을 현장에서 정화하는 방법 중에서 석유계 기름(유기오염물)을 제거할 수 있는 대표적 방법으로는 증기추출, 토양세척, 미생물분해 등을 들 수 있다. 증기추출은 토양내 압력을 낮추어 유기오염물을 기화시킴으로써 제거하는 방법으로 휘발성이 큰 유기오염물질의 제거에는 효과적이나 많은 동력과 설비비용이 든다는 단점이 있다. 토양세척은 계면활성제 등의 세척제를 오염지역에 주입시켜 세척 배출시키는 방법으로 입자크기가 작고 치밀한 조직의 토양에는 비효율적인 문제점이 있다. 게다가 증기추출과 토양세척은 토양으로부터 오염물질을 단지 물리적으로 격리시키는 방법일 뿐, 근본적으로 유기오염물을 무해하게 분해하는 방법이 아니다. 반면 미생물을 이용한 분해는 증기추출과 토양세척에 비해 유기오염물을 완전 분해할 수 있으며 비용이 적게 드는 장점이 있으나 분해속도가 느리고 기후 및 계절적 영향을 많이 받는다는 단점이 있다.

본 발명은 토양오염 기름오염물을 제거함에 있어, 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 토양 오염지역의 굴착, 이송, 처리와 같이 복잡한 단계를 거치지 아니하고, 경제적으로 오염현장에서 직접 기름오염물을 고효율로 분해 제거하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 토양 정화장치의 개략도

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 토양 정화장치의 개략도

도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 토양 정화장치의 개략도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

11a: 양극 11b: 음극 13: 전원

15a: 양극격막 15b: 음극격막 16a: 양극실

16b: 음극실 17: 금속 반응벽 18: 전극액 보충용 탱크

19: 전기삼투 배출액 저장탱크 22: 과산화금속 분말입자

27: 금속철 반응벽 37b: 과산화금속 분말+금속철 분말+활성탄 반응벽

본 발명은 철(Fe⁰또는 Fe²⁺) 촉매 존재 하에 과산화칼슘(CaO₂) 또는 과산화마그네슘(MgO₂)을 이용하여 토양내에서 라디칼(radical) 산화제인 수산라디칼을 발생시키고 발생된 수산라디칼을 전기삼투로 토양속 오염지역으로 이동시킴으로써 원유, 경유(diesel), 폐유, 페놀 등 토양오염 석유계 기름오염물을 산화 분해하여 제거하는 방법이다. 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘이 토양내 수분과 접촉함으로써 발생되는 과산화수소(H₂O₂)를 철 촉매를 이용하여 강력한 산화제인 수산라디칼로 전환시키고 전기삼투(electro-osmosis)에 의해 수산라디칼을 오염지역을 통과시킴으로써 토양내에 존재하는 기름오염물을 수산라디칼에 의해 산화 분해하는 방법과 전기삼투에 의해 오염물을 수산라디칼이 존재하는 지역으로 이동시켜 분해하는 방법을 제공한다.

전기삼투란 토양과 같은 다공성 매질(porous media)에 전기장이 존재하면 매질내의 액체가 특정방향으로 이동하는 현상을 말한다. 전기삼투가 발생하는 이유는 일반적으로 대부분의 토양입자가 수분과 접촉하여 약한 음전하를 띠므로 입자사이의 공간에는 양전하밀도가 큰 액체가 모이게 되어 전류를 흘리면 토양 내 액체가 음극 방향으로 이동하는 현상이 생기기 때문이다. 토양내 전기삼투를 일으키기 위해서는 오염지역 주변에 양극과 음극을 설치하고, 이 전극들을 통하여 전원로부터 오염지역에 전류를 공급하도록 한다.

본 발명은 기름으로 오염된 토양의 오염지역 주변에 전극(양극과 음극)을 매설하되, 다공성 고분자 격막으로 된 양극실과 음극실을 매설하고 그 속에 양극과 음극을 각각 설치하며, 상기 양극실 가까운 지점의 토양속에 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘으로 된 과산화금속과 금속철 및/또는 2가철의 철 촉매 혼합물로 구성된 금속 반응벽을 매설하여 전류를 통과시켜 생성된 수산라디칼을 이용하여 토양을 오염시키고 있는 기름을 분해 제거하는 기름 오염토양의 정화방법이다. 과산화금속은 위와 같이 양극실 근처의 토양내에 설치할 수도 있지만 입자로 만들어서 양극실 전극액에 혼합하여 사용할 수도 있다. 촉매로 사용되는 금속철 분말은 과산화금속과 혼합하여 또는 단독으로 반응벽을 만들어서 전극사이의 토양내에 설치한다. 이하에서 본 발명을 도면에 의거 장치의 구조별로 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 토양 정화장치의 개략도로서, 양극 근처의 토양속에 과산화금속과 철의 혼합분말로 구성된 반응벽을 설치한 경우의 개략도 이다. 뚜껑 없는 직육면체 통을 아크릴판으로 길이 15cm, 높이 8cm, 폭 6cm가 되게 제작하고, 통의 양쪽 끝에는 폴리프로필렌, 필터페이퍼, 글라스페이퍼 또는글라스울 등의 다공성 격막(15a, 15b)으로 된 공간을 만들어서 전극이 들어갈 수 있고, 전극액을 채울 수 있도록 하여 양극실(16a)과 음극실(16b)을 설치하였다. 이들 양극실(16a)과 음극실(16b) 안에는 5cm × 5cm 크기의 흑연판 전극을 각각 1개씩 설치하여 양극(11a)과 음극(11b)으로 하고, 이들 전극에는 정전류를 발생시킬 수 있는 전원(power supply)(13)을 연결하였다. 상기 아크릴판 통(10)은 오염된 흙으로 채워져 있으며, 반응성이 없는 다공성 격막(15a)으로 된 양극실(16a)은 평판형 전극판으로 된 양극(11a)이 주변 토양입자와 접촉되는 것을 방지하며, 전극액이 들어갈 수 있는 공간을 확보해 준다. 전극액으로는 수돗물이나 완충용액을 사용한다. 양극실(16a)과 오염지역 사이에는 과산화금속 분말로 만든 금속 반응벽(17)을 양극(11a)판과 수평이 되도록 벽처럼 설치한다. 금속 반응벽(17)은 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘 분말을 사용하여 제조하거나, 여기에 철 입자를 더 첨가하여 제조할 수도 있다. 철 입자는 금속철(Fe⁰) 분말을 주성분으로 하며, 2가 철(Fe²⁺) 분말을 금속철(Fe⁰) 분말의 20중량% 이내로 섞으면 더욱 효과적이다. 과산화금속과 금속철의 혼합비율은 무게비로 10 : 1∼5 범위가 좋다. 금속 반응벽(17)의 두께가 두꺼우면 촉매와의 접촉면적이 증가하므로 반응에 유리하나 너무 두꺼우면 생성된 라디칼이 토양속으로 이동하는데 어려움이 수반되어 물질전달이 원활하지 않으므로 양극(11a)과 음극(11b) 사이 거리의 20% 이상이 되지 않도록 하는 것이 좋다. 또한 금속 반응벽(17)의 크기는 전류의 사용효율을 높인다는 측면에서 전극판 면적보다 10% 정도 크게 하는 것이 좋다.

이 장치에 전류를 공급하면 전기삼투 현상에 의해 토양 내부를 통하여 양극(11a)으로부터 음극(11b) 방향으로 전극액이 흐르게 된다. 따라서, 양극실(16a) 안의 전극액은 점점 감소하게 되므로 새로운 전극액을 보충용 탱크(18)로부터 보충해주어야 하며, 음극실(16b)로부터는 전기삼투로 인해 이동해온 삼투액이 배출되므로 음극실(16b)과 평행관으로 연결된 전기삼투 배출액 저장탱크(19)에 저장하게 된다. 상기 전극액 보충용 탱크(18)는 메리옷 보틀(Marriott bottle) 형태의 용기로서 가운데의 공관 하단부가 양극실(16a) 전극액의 초기 액위와 일치하도록 놓으면 초기 양극액 높이로부터 감소분만큼만 전극액이 보충된다. 미 설명부호 14는 오염물을 나타낸다.

전기삼투에 의해 양극(11a)으로부터 토양 내부로 이동한 전극액이 이동 도중 설치한 금속 반응벽(17) 중의 과산화금속과 반응하면:

CaO₂+ 2H₂O →Ca(OH)₂+ H₂O_2;또는

MgO₂+ 2H₂O →Mg(OH)₂+ H₂O₂

와 같이 토양속에서 과산화수소가 발생된다. 과산화수소는 주변의 금속철 또는 철 이온과 접촉하여 다음과 같이 철은 산화되면서 과산화수소는 환원되어 수산라디칼(OH·)을 주성분으로 하는 라디칼들이 생성된다.

H₂O₂+ ½Fe⁰→ ½Fe²⁺+ OH^-+ OH·;

H₂O₂+ Fe²⁺→ Fe³⁺+ OH^-+ OH·

과산화수소로부터 생성되는 수산라디칼들은 강한 산화제로서 기름오염물을 산화시켜 분해할 수 있다. 발생된 수산라디칼은 계속 전기삼투 흐름에 실려 음극방향을 향하여 토양속을 이동하게 되며, 이동도중 토양에 오염된 기름오염물(CaHbOc)을 만나면 다단계 연쇄 산화반응을 일으켜 다음과 같이 이산화탄소와 물분자로 분해시킨다.

CaHbOc + dOH· → eCO₂+ fH₂O

상기 식에서 a, b, c, d, e, f는 정수 또는 상수를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 토양 정화장치를 보여주는 개략도로서, 양극 근처의 토양속에 과산화금속 반응벽을 설치하지 않고 분말로 된 금속철 분말벽(27)만을 설치한 경우의 개략도 이다. 전극설치, 격막의 이용, 전원 연결, 전해액 등의 구성은 도 1의 경우와 동일하다. 양극실(26a)에서 약간 떨어진 곳에 금속철 분말벽을 양극(21a)판과 수평이 되도록 설치한다. 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘 등의 과산화금속 분말(22)은 토양내에 설치하지 않는 대신 주기적으로 양극실에 투입하여 공급한다. 따라서 과산화수소는 양극실에서 발생하게 되며, 이 장치에 전류를 공급하면 발생한 과산화수소는 전기삼투 흐름에 따라 토양내부로 흐르게 되고, 이동 초기에 철을 만나서 수산라디칼이 형성된다. 발생된 수산라디칼은 계속 전기삼투 흐름에 실려 음극(21b)방향을 향하여 토양속을 이동하게 되며 이동 도중에 토양에 존재하는 오염된 기름오염물(24)을 만나면 상기한 바와 같은 산화반응을 일으켜 분해한다.

도 3은 본 발명의 제 3 실시예를 보여주는 토양 정화장치의 개략도로서, 도 1의 장치에 부가적으로 음극 앞에 또 하나의 금속 반응벽(37b)을 설치한 경우이다. 오염지역을 지나 음극실(36b) 가까이에 음극(31b)판과 수평이 되도록 금속 반응벽(37b)을 설치하는데, 이 금속 반응벽(37b)에는 과산화금속 및 철 외에도 활성탄이 배합되어 있다. 상기 과산화금속 : 철 촉매 : 활성탄 배합비율은 무게비로 2∼10 : 1∼5 : 10 이다. 이 금속 반응벽(37b)에 활성탄을 추가하는 이유는 전기삼투에 의해 이동하던 오염물질을 활성탄에 흡착시킴으로써 토양내에서 미처 분해되지 않은 오염물질을 걸러내기 위함이다. 전기삼투 흐름이 빠를 경우 오염물질은 미처 분해되지도 않고 음극실로 배출되는 경우가 있다. 활성탄에 흡착 고정된 유기 오염물은 양극으로부터 이동해온 수산라디칼이나 활성탄 근처에 존재하는 과산화금속과 철에 의해 생성된 수산라디칼에 의해 추가적으로 분해된다.

이하에서는 실험예를 들어 본 발명을 좀더 구체적으로 설명한다. 실험예에서는 제거대상물질로 경유와 페놀을 사용하였다. 경유는 선형 지방족탄화수소 화합물이 주성분이므로 점도가 크고 유동성이 적은 기름오염물질을 대표하며, 페놀은 휘발성이 있고 유동성이 큰 벤젠화합물을 대표한다.

실험예 1

도 1의 장치에 토양 1kg 당 4g의 경유로 오염된 흙을 채워 넣었다. 양극실(16a)로부터 1cm 떨어진 곳에 과산화칼슘과 금속철 혼합물을 1cm 두께로 채워 넣었다. 과산화칼슘과 금속철의 혼합비율은 무게비로 10 : 1로 하였다. 전극액으로는 수돗물을 채워 넣었다.

전원(13)을 통하여 40mA의 일정 전류를 흘리기 시작하면 전기삼투에 의해 물이 양극(11a)으로부터 음극(11b)으로 흐르는 현상이 관찰되었다. 시간이 경과함에 따른 전극 사이 토양속의 경유 농도를 세 지점에서 측정하였다. 과산화칼슘과 금속철 혼합물로부터 음극까지의 거리는 약 10cm이고, 시료채취는 2cm, 5cm, 8cm 되는 지점에서 채취하여 분석하였다. 분석 결과는 표 1과 같다.

표 1

경과시간(일)	잔류 경유 농도 (토양 1kg당 경유의 g 수)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)
경과시간(일)	2cm 지점(양극 근처)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)	5cm 지점(중간 지점)	8cm 지점(음극 근처)
1	1.63	3.43	4.00	0.40
2	1.14	2.75	3.12	0.92
3	0.57	1.36	2.48	1.45
4	0.28	0.83	1.80	1.23
5	0.06	0.34	1.02	0.57
6	0	0.02	0.56	0.13
7	0	0	0.04	0.01

표 1에서 보면, 음극배출수중에서 측정된 경유는 토양내에서 전기삼투 흐름과 함께 토양으로부터 빠져 나온 분해되지 않은 경유의 양이며 이와 같이 7일 동안 배출된 미분해 경유 총량(음극배출액 중의 잔류 경유의 합 = 4.71 mg)은 초기 토양 내 존재하던 양(4g)의 0.1%가 약간 넘는 정도의 매우 적은 양이었다. 전류를 공급하고 시간이 얼마 지나지 않은 1일째 분석치를 보면 음극 근처인 8cm 지점에서의 경유농도가 4g/kg으로 경유분해가 이루어지지 않은 것으로 보아 경유분해는 양극에 가까운 지점, 즉 과산화칼슘과 철이 존재하는 위치에 가까울수록 빨리 일어남을 알 수 있다. 시간이 지남에 따라 전극 사이 전 구간에서 경유농도가 감소하여 5일이 지나면 양극근처에서는 경유농도 0으로 100% 제거되었고, 7일이 지나면 중간지점에서는 100%, 음극 근처도 4g/kg이 분해되어 0.04g/kg만이 잔류하므로 99% 제거되었음을 알 수 있다.

실험예 2

모든 장치 구성, 토양, 실험조건은 실험예 1과 동일하나 과산화칼슘 대신 동일한 양의 과산화마그네슘을 사용하였다. 실험 결과는 표 2에 나타내었다.

표 2

경과시간(일)	잔류 경유 농도 (토양 1kg당 경유의 g 수)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)
경과시간(일)	2cm 지점(양극 근처)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)	5cm 지점(중간 지점)	8cm 지점(음극 근처)
1	3.25	3.80	4.00	0.72
2	3.04	3.62	3.78	1.35
3	2.94	3.17	3.58	2.02
4	2.71	2.96	3.12	1.67
5	1.39	2.63	2.85	0.89
6	0.47	2.04	2.54	0.23
7	0.16	1.29	2.05	0.05

7일 동안 3지점에서의 오염 경유가 12(4x3)g에서 3.5(0.16+1.29+2.05)g으로 되었으므로 약 70.8%가 제거되어 과산화칼슘과 비교했을 때, 약 30%정도 경유제거효율이 낮은 것으로 나타났다. 이것은 과산화마그네슘이 과산화칼슘보다 물에 대한 용해도가 작아 과산화수소 발생 속도가 작기 때문으로 이해된다. 그러나 과산화수소로부터 발생된 수산라디칼의 잔류시간이 한정되어 있다는 점을 고려할 때 토양내에서 서서히 장시간 오염물질을 분해하기 위해서는 오히려 과산화마그네슘이 과산화칼슘보다 유용하다고 볼 수 있다.

실험예 3

도 2의 장치를 사용하여, 양극실(26a)과 오염지역 사이의 양극실(26a) 가까운 지점에 철 분말로 된 반응벽을 설치하였는데, 사용한 철 분말은 금속철과 2가철을 10 : 1로 혼합하여 사용하였다. 양극액과 음극액으로는 pH 4의 초산완충용액을 사용하였으며, 양극액에는 10%(w/v)의 과산화칼슘 분말입자를 투입하였다. 토양은 1kg 당 6g의 경유로 오염시켜 채워 넣었으며 50mA의 전류를 걸어주었다. 전류를 걸어준 후 토양 내 잔류 경유 농도를 측정한 결과를 표 3에 나타내었다. 실험을 시작한 후 양극액 중의 과산화칼슘을 매 24시간마다 초기투입량의 50%씩 보충 투입해 주었다.

표 3

경과시간(일)	잔류 경유 농도 (토양 1kg당 경유의 g 수)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)
경과시간(일)	2cm 지점(양극 근처)	음극배출액 중의 경유 함량(mg)	5cm 지점(중간 지점)	8cm 지점(음극 근처)
1	2.78	3.82	6.00	0.60
2	1.93	3.05	5.24	1.34
3	0.77	2.34	4.56	1.90
4	0.14	1.03	3.30	1.31
5	0.01	0.13	1.96	0.85
6	0	0	1.05	0.27
7	0	0	0.24	0.07

표 3에 의하면, 음극배출수로 7일동안 배출된 미분해 경유의 총량(6.34 mg)은 초기 토양내 존재하던 양(6g)의 0.12% 정도의 적은 양이었다. 시간이 지남에 따라 전극 사이 전 구간에서 경유농도가 감소하여 5일 이후 양극근처와 중간 지점에서 경유 농도는 0으로 100% 제거되었고, 7일이 지나면서 다른 부분은 100%, 음극 근처도 6g/kg이 분해하여 0.24g/kg만 남았으므로 96%가 제거되었음을 알 수 있다.

실험예 4

도 3의 장치에 토양 1kg 당 4g의 페놀로 오염된 흙을 채워 넣었다.양극실(36a)과 오염지역 사이의 양극실(36a) 가까운 곳에 과산화칼슘과 금속철 혼합물을 1cm 정도의 두께로 채워 넣었다. 과산화칼슘과 금속철의 혼합비율은 무게비로 10 : 1로 하였다. 음극실(36b) 가까운 곳에는 활성탄, 과산화마그네슘, 금속철의 혼합물을 1cm 정도의 두께로 채워넣었다. 활성탄, 과산화칼슘, 금속철의 혼합비율은 10 : 5 : 1로 하였다. 음극과 양극의 전극액으로는 모두 pH 4 초산완충용액을 사용하였다. 전원(33)을 통하여 40mA의 일정 전류를 흘리기 시작하면 전기삼투에 의해 물이 양극으로부터 음극으로 흐른다. 시간이 경과함에 따른 전극 사이 토양속의 페놀 농도를 세 지점에서 시료를 채취하여 분석하였다. 분석 결과는 표 4와 같다.

표 4

경과시간(일)	잔류 페놀 농도 (토양 1kg당 페놀의 g 수)	음극배출액 중의 페놀 함량(mg)
경과시간(일)	2cm 지점(양극 근처)	음극배출액 중의 페놀 함량(mg)	5cm 지점(중간 지점)	8cm 지점(음극 근처)
1	2.34	4.68	5.20	0
2	1.56	3.70	4.85	0
3	0.80	2.44	3.64	0
4	0.02	1.62	2.10	0
5	0	0.42	0.98	0
6	0	0	0.32	0
7	0	0	0	0

페놀은 경유와 달리 분자량이 작고 점도가 작으므로 전류를 흘릴 때 전기삼투 흐름에 편승해 음극으로 이동하는 경향이 강하다. 따라서, 표 4에 의하면, 중간지점과 음극 근처 지점에서는 1일과 2일 째와 같은 초기에 일시적으로 초기 오염농도가 4g/kg 보다 높아질 수 있다. 그리고 전기삼투에 의한 이동성이 크기 때문에 양극근처 과산화칼슘과 철로부터 만들어진 수산 라디칼에 의해 페놀이 미처 분해되지 못하고 미분해 페놀이 음극으로 배출되는 경향이 강하다. 따라서, 도 3의 장치에서는 이렇게 음극 쪽으로 이동하는 페놀을 흡착 고정화시켜 음극으로 배출하지 못하도록 하기 위해서 음극 앞에 활성탄을 주성분으로 한 다른 하나의 반응벽을 설치하였다. 이 반응벽에는 활성탄에 흡착된 페놀을 분해할 수 있도록 과산화칼슘과 철을 혼합하였다. 이와 같이 구성함으로써 음극배출액 중에는 페놀이 검출되지 않았다. 각 구간에서 시간이 지나면 페놀의 농도가 점차 감소하여 6일 이후에는 전 구간에서 오염된 페놀 100%가 제거되었다.

이상과 같이, 기름오염물로 오염된 토양을 정화하기 위해서는 본 발명에서 사용한 양극실과 음극실, 양극과 음극, 과산화금속(과산화칼슘 또는 과산화마그네슘)과 철(Fe⁰또는 Fe²⁺)을 땅속에 설치하고 양극과 음극에 전류를 흘려주어 이로부터 발생하는 수산라디칼(OH·)로 대표되는 라디칼 산화제를 발생시키고, 이를 전기삼투에 의해 오염지역을 통과시킴으로써 매우 우수한 오염물질 제거효과를 얻을 수 있다. 이 방법은 단지 오염물을 토양으로부터 격리시키는 방법이 아니라 궁극적으로 산화 분해시키는 방법으로 배출물의 추가처리나 토양의 굴착 및 이송 등의 과정을 필요로 하지 않는, 현장에서 바로 처리 가능한 정화 방법이다. 과산화금속은 양극전해액 중에 첨가할 수도 있으며 음극쪽에는 미분해 오염물의 배출을 방지하기 위해 활성탄 반응벽을 설치할 수도 있다. 사용하는 전류, 과산화금속과 철의 양, 오염 정도, 처리 시간 등에 의해 차이가 있으나 이 방법으로 토양내에 존재하는 기름오염물은 99% 이상을 분해 제거하는 것이 가능하다.

Claims

철 촉매 존재하에 과산화금속을 이용하여 토양내에서 수산라디칼을 발생시키고, 발생된 수산라디칼을 전기적으로 토양속 오염지역으로 이동시킴으로써 석유계 기름오염물을 산화 분해하여 제거함을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화방법.
제 1항에 있어서, 상기 철 촉매는 Fe⁰, Fe²⁺또는 Fe⁰와 Fe²⁺의 혼합물 중에서 선택된 하나임을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화방법.
제 2항에 있어서, 상기 Fe⁰와 Fe²⁺의 혼합물은 그 혼합비가 100 : 0∼20임을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화방법.
제 1항에 있어서, 상기 과산화금속은 과산화칼슘(CaO₂) 또는 과산화마그네슘(MgO₂)임을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화방법.
반응성이 없는 다공성 격막으로 된 양극실과 음극실, 상기 양극실과 음극실에 설치되는 전극판과 전극액, 상기 전극판 전극에 전류를 공급하기 위한 전원 및전극액 보충용 탱크, 토양 내 수분과 접촉하여 과산화수소를 발생시키는 과산화금속, 상기 과산화수소를 수산라디칼로 전환시키기 위한 철 촉매로 이루어진 석유계 기름 오염토양의 정화장치.
제 5항에 있어서, 상기 다공성 격막은 폴리프로필렌, 필터 페이퍼, 글라스 페이퍼, 글라스 울 중에서 선택된 재질로 만들어진 것임을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화장치.
제 5항에 있어서, 상기 과산화금속은 과산화칼슘 또는 과산화마그네슘이고, 철 촉매와 10 : 1∼5로 혼합하여 금속 반응벽으로 만든 후에 전극사이 양극 근처의 토양내에 설치하거나, 또는 과산화금속 분말로 된 입자를 전극실 전해액에 혼합하여 사용함을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화장치.
제 7항에 있어서, 상기 양극 근처의 금속 반응벽에 추가하여 과산화금속 : 철 촉매 : 활성탄을 2∼10 : 1∼5 : 10 무게비로 혼합하여 만든 반응벽을 음극 근처의 토양내에 하나 더 설치함을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화장치.
제 5항 내지 제 8항에 있어서, 상기 철 촉매는 Fe⁰, Fe²⁺또는 Fe⁰와 Fe²⁺의 혼합물 중에서 선택된 하나를 단독으로 토양내에 설치하거나, 또는 과산화금속과 혼합하여 토양내에 설치함을 특징으로 하는 석유계 기름 오염토양의 정화장치.