KR101351941B1 - ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법 - Google Patents

ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101351941B1
KR101351941B1 KR1020060130251A KR20060130251A KR101351941B1 KR 101351941 B1 KR101351941 B1 KR 101351941B1 KR 1020060130251 A KR1020060130251 A KR 1020060130251A KR 20060130251 A KR20060130251 A KR 20060130251A KR 101351941 B1 KR101351941 B1 KR 101351941B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
soil
pahs
contaminated
sediment
metal oxide
Prior art date
Application number
KR1020060130251A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080056982A (ko
Inventor
김병억
김민균
사영삼
Original Assignee
재단법인 포항산업과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 재단법인 포항산업과학연구원 filed Critical 재단법인 포항산업과학연구원
Priority to KR1020060130251A priority Critical patent/KR101351941B1/ko
Publication of KR20080056982A publication Critical patent/KR20080056982A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101351941B1 publication Critical patent/KR101351941B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/08—Reclamation of contaminated soil chemically
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
    • A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
    • A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
    • A62D3/38—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by oxidation; by combustion

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

본 발명은 다환 방향족 탄화수소(PAHs; Poly Aromatic Hydrocarbons)로 오염된 토양 및 해양 퇴적토를 해롭지 않은 토양이 되도록 무해화 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화제를 첨가하고 초음파를 일정시간 조사하는 것에 의해 PAHs를 분해하고 오염된 토양 또는 퇴적토를 정화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, PAHs로 오염된 토양 및 퇴적토를 용이하고 안전하게 저 비용으로 무해화 처리가 가능하다. 더구나 반응 후 발생되는 2차 폐기물이 거의 발생되지 않기 때문에 추가적인 환경 오염 등 부작용 없이 오염된 토양을 처리할 수 있는 효과가 있다.

Description

ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법{DETOXIFICATION METHOD OF PAHs-POLLUTED SOIL}
도 1은 토양 오염물질인 PAHs의 화학 구조도이다.
본 발명은 다환 방향족 탄화수소(PAHs; Poly Aromatic Hydrocarbons)로 오염된 토양 및 해양 퇴적토를 해롭지 않은 토양이 되도록 무해화 처리하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화제를 첨가하고 초음파를 일정시간 조사하는 것에 의해 PAHs를 분해하고 오염된 토양 또는 퇴적토를 정화하는 것을 특징으로 한다.
PAHs는 인체에 대하여 암을 일으키는 것으로 알려져 있는 물질이며, 잔류성 유기오염물질(POPs; Persistent Organic Pollutants)로 분류된다. PAHs는 단일 물질이 아니고 매우 다양한 종류가 있으나, 주로 나프탈렌(Naphthalene), 페난트렌(Phenanthrene) 및 벤조-에이-피린 (Benzo-a-pyrene)의 3종이 생태환경 중에 다량 존재하며, 그 화학적 구조는 첨부된 도 1과 같다. 이러한 구조의 다환 방향족 탄화수소(Poly Aromatic Hydrocarbons)는 화학적으로 안정하기 때문에 주변 환경 중에 많은 양이 분포되고 축적되어 있다.
PAHs에 의해 오염된 토양을 처리하는 종래의 방법은 고온의 로에서 소성하여 분해하거나, 첨가제를 사용하여 화학적 작용에 의하여 정화하는 방법 등이 알려져 있다.
그러나 소성법은 처리할 수 있는 오염물질의 종류는 다양하고 처리시간이 짧다는 장점도 있지만, 소성용의 로나 소성후에 발생되는 가스를 처리하는 설비가 별도로 필요하기 때문에 설비비가 많이 들고 현지에서 처리할 수 없는 단점이 있다.
한편 첨가제에 의한 오염 토양의 정화에 철분이 함유된 것을 사용하면 주변환경에의 영향을 최소화하면서 오염물을 분해할 수 있는 장점이 있지만, 소성법과 비교하면 분해하기 위해서는 많은 시간이 걸리는 단점이 있다.
이러한 이유로 오염된 토양을 정화하기 위해서는 소성법처럼 짧은 시간에 처리가 가능하고, 첨가법처럼 주변환경에 영향을 적게 미치는 토양 오염 정화방법 개발의 필요성이 대두되어 왔다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명에서는 PAHs를 함유하는 오염된 환경의 토양에 산화제를 첨가하고 초음파를 투사하는 것에 의해 단시간인 동시에 환경에의 영향도 적게 토양 또는 퇴적토를 정화할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, PAHs로 오염된 토양정화 방법에 있어서, (a) 다환 방양족 탄화수소로 오염된 토양 50~500g에 산화제 100mM~1M 를 첨가하는 제1단계; (b) 상기 산화제가 첨가된 오염된 토양에 촉매로서 금속산화물 150mg~1g을 첨가하는 제2단계; (c) 상기 산화제 및 상기 금속산화물이 첨가된 오염된 토양을 교반하는 제3단계; 및 (d) 상기 교반이 완료된 토양에 초음파를 1시간 이상 조사하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 산화제는 과산화수소인 것을 특징으로 하고, 상기 금속산화물은 구리계(CuO), 알루미늄계(Al2O3) 또는 아연계(ZnO) 산화물인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 오염된 토양 샘플의 채취량을 50g~500G으로 볼 때, 산화제를 100mM~1M 첨가하는 것은 산화제의 첨가량이 100mM 미만이 되면 산화력이 너무 취약하여 정화력이 떨어지고, 1M을 넘게 되면 잉여 산화제가 발생하여 오염물질로 남게될 수 있기 때문이다. 또한, 금속산화물을 150mg 미만으로 투여하면 촉매로서의 기능을 기대할 수 없으며, 1g을 넘으면 역시 잉여 금속산화물 자체가 오염물질로 남을 수 있기 때문이다.
이하에서 본 발명에 따른 PAHs로 오염된 토양 및 퇴적토의 무해화 처리 방법의 실시예를 상세히 설명한다.
(실시 예 1)
1 mM의 PAHs가 함유된 토양 50g을 밀폐 가능한 바이알병에 넣고 과산화수소(H2O2) 100mM이 함유된 증류수 150 ml를 첨가하였다. 여기에 산화구리(CuO) 150 mg을 첨가하여 교반하였다. 충분히 고체물질들이 증류수에 분산되는 것을 확인하고 바이알병을 밀폐한 후, 초음파의 power를 520 KHz에서 고정하여 1시간 동안 조사하였다. 이와 같이 처리한 토양 중에 함유된 PAHs를 분해율을 조사하기 위하여 filter paper를 사용하여 고체층과 액층으로 분획하였다. 고체 분획은 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2) 용매로 속실렛 장치(Soxhlet apparatus)에서 24시간 동안 추출하였으며, 액체층은 동일 용매 50ml 씩 3회 동안 분액깔때기로 액-액 추출하였다. 추출된 용매는 모아서 회전증발 농축기에서 용매를 10 ml까지 증발시키고 최종적으로 질소가스를 불어 넣어 1 ml로 농축시켰다. 농축된 시료는 실리카 컬럼크로마토그래피에 주입하고 Hexane으로 용리시켜 불순물을 제거하였다. 핵산 용매에 용리된 것은 회전증발농축기 및 질소가스를 사용하여 최종적으로 1 ml로 농축하였다. 정제된 최종 농축액을 가스크로마토그래피/질량분석기로 정량한 결과, 반응전에 검출된 양보다 90%의 PAHs가 분해되었음을 알 수 있었다.
(실시 예 2)
0.1 mM의 PAHs가 함유된 해양 퇴적토 500g을 밀폐 가능한 삼각플라스크에 넣고 과산화수소(H2O2) 1 M이 함유된 증류수 1000 ml를 첨가하였다. 여기에 산화구리(CuO) 1 g을 첨가하여 교반하였다. 충분히 고체물질들이 증류수에 분산되는 것을 확인하고 플라스크를 밀폐한 후, 초음파의 power를 520 KHz에서 고정하여 1시간 동안 조사하였다. 이와 같이 처리한 퇴적토 중에 함유된 PAHs를 분해율을 조사하기 위하여 filter paper를 사용하여 고체층과 액층으로 분획하였다. 고체 분획은 메틸렌 클로라이드(CH2Cl2) 용매로 속실렛 장치(Soxhlet apparatus)에서 24시간 동안 추 출하였으며, 액체층은 동일 용매 200ml 씩 3회 동안 분액깔때기로 액-액 추출하였다. 추출된 용매는 모아서 회전증발 농축기에서 용매를 10 ml까지 증발시키고 최종적으로 질소가스를 불어 넣어 1 ml로 농축시켰다. 농축된 시료는 실리카 컬럼크로마토그래피에 주입하고 Hexane으로 용리시켜 불순물을 제거하였다. 핵산 용매에 용리된 것은 회전증발농축기 및 질소가스를 사용하여 최종적으로 1 ml로 농축하였다. 정제된 최종 농축액을 가스크로마토그래피/질량분석기로 정량한 결과, 반응전에 검출된 양보다 85 %의 PAHs가 분해되었음을 알 수 있었다.
이상과 같은 토양 오염 정화 과정을 살펴보면, 일반적으로 과산화수소는 물 중에서 쉽게 분해되지 않아서 난 분해성의 물질의 분해에는 한계가 있으나, 본 발명에서와 같이 초음파 및 금속 산화물을 동시에 사용함으로써 과산화수소의 산화력을 극대화할 수 있다. 여기서 초음파의 역할은 순간적인 고온/고압환경을 제공하여 과산화수소가 쉽게 OH 및 HO2 라디칼(radical)로 변화되어 산화력이 극대화되도록 한다. 또한 과산화수소의 분해에 있어서 촉매로 작용되는 금속산화물의 표면을 항상 활성을 띄게 해주는 역할을 제공한다. 단순히 과산화수소와 금속산화물을 사용하여 난 분해성 PAHs를 분해하기 위해서는 많은 양의 금속산화물이 필요하게 되나, 본 방법의 경우에는 적은 양의 금속산화물을 사용하여도 금속표면이 초음파로 인해서 항상 활성화되기 때문에 오염제거 효율을 극대화할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, PAHs로 오염된 토양 및 퇴적토를 용이하고 안전하게 저 비용으로 무해화 처리가 가능하다. 더구나 반응 후 발생되는 2차 폐기물이 거의 발생되지 않기 때문에 추가적인 환경 오염 등 부작용 없이 오염된 토양을 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 토양정화 방법에 있어서,
    (a) 다환 방향족 탄화수소로 오염된 토양 50~500g에 산화제 100mM~1M를 첨가하는 제1단계;
    (b) 상기 산화제가 첨가된 오염된 토양에 촉매로서 금속산화물 150mg~1g을 첨가하는 제2단계;
    (c) 상기 산화제 및 상기 금속산화물이 첨가된 오염된 토양을 교반하는 제3단계; 및
    (d) 상기 교반이 완료된 토양에 초음파를 1시간 이상 조사하는 제4단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 PAH로 오염된 토양의 정화방법
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화제는 과산화수소인 것을 특징으로 하는 PAH로 오염된 토양의 정화방법
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속산화물은 구리계(CuO), 알루미늄계(Al2O3) 또는 아연계(ZnO) 산화물인 것을 특징으로 하는 PAH로 오염된 토양의 정화방법
  4. 삭제
KR1020060130251A 2006-12-19 2006-12-19 ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법 KR101351941B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060130251A KR101351941B1 (ko) 2006-12-19 2006-12-19 ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060130251A KR101351941B1 (ko) 2006-12-19 2006-12-19 ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080056982A KR20080056982A (ko) 2008-06-24
KR101351941B1 true KR101351941B1 (ko) 2014-01-22

Family

ID=39802985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060130251A KR101351941B1 (ko) 2006-12-19 2006-12-19 ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101351941B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110576032A (zh) * 2019-08-29 2019-12-17 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 一种采用机械化学法降解土壤中多环芳烃的方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109108067A (zh) * 2018-10-29 2019-01-01 南京贻润环境科技有限公司 利用超声和表面活性剂联合修复重金属污染土壤的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002254060A (ja) 2001-02-28 2002-09-10 Japan Organo Co Ltd 化学物質汚染物の浄化方法
JP2003145130A (ja) 2001-11-15 2003-05-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 汚染土壌の浄化処理方法
JP2004066193A (ja) 2002-08-09 2004-03-04 Nippon Steel Corp 汚染土壌の浄化方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002254060A (ja) 2001-02-28 2002-09-10 Japan Organo Co Ltd 化学物質汚染物の浄化方法
JP2003145130A (ja) 2001-11-15 2003-05-20 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 汚染土壌の浄化処理方法
JP2004066193A (ja) 2002-08-09 2004-03-04 Nippon Steel Corp 汚染土壌の浄化方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110576032A (zh) * 2019-08-29 2019-12-17 陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司 一种采用机械化学法降解土壤中多环芳烃的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080056982A (ko) 2008-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Guo et al. Review on remediation of organic-contaminated soil by discharge plasma: Plasma types, impact factors, plasma-assisted catalysis, and indexes for remediation
Teel et al. Comparison of mineral and soluble iron Fenton's catalysts for the treatment of trichloroethylene
Goi et al. Combined chemical and biological treatment of oil contaminated soil
Ravikumar et al. Chemical oxidation of chlorinated organics by hydrogen peroxide in the presence of sand
Nguyen et al. Fenton/ozone-based oxidation and coagulation processes for removing metals (Cu, Ni)-EDTA from plating wastewater
Watts et al. Role of reductants in the enhanced desorption and transformation of chloroaliphatic compounds by modified Fenton's reactions
Zeng et al. Integrated chemical-biological treatment of benzo [a] pyrene
Son Decomposition of VOCs and odorous compounds by radiolysis: a critical review
Zhan et al. Remediation of soil contaminated by fluorene using needle-plate pulsed corona discharge plasma
CN101522572A (zh) 流体污染物的吸附方法和吸附剂的再生
CA2947818C (en) Remediation of contaminated soils
BRPI0617476A2 (pt) mÉtodo de oxidaÇço de um contaminante presente em um meio ambiente, e, composiÇço
JP3490247B2 (ja) 土壌の浄化方法
Wang et al. Depth dependence of p-nitrophenol removal in soil by pulsed discharge plasma
Vicente et al. Diuron abatement in contaminated soil using Fenton-like process
Hashim et al. Non-thermal plasma for air and water remediation
Caniani et al. Effect of site-specific conditions and operating parameters on the removal efficiency of petroleum-originating pollutants by using ozonation
KR100341957B1 (ko) 석유계 기름 오염토양의 정화방법 및 장치
Ahmadian et al. Ultraviolet activated persulfate based AOP for MTBE decomposition in aqueous solution
KR101351941B1 (ko) ＰＡＨｓ로 오염된 토양의 정화방법
JP2015134343A (ja) 金属汚染物質の原位置での化学固定化処理
Andreottola et al. Feasibility study for the remediation of groundwater contaminated by organolead compounds
CN107381770B (zh) 一种中性条件下活化过氧化氢的水处理方法
JP2006116420A (ja) 化学汚染物質の処理方法
JP2013036847A (ja) 放射性土壌の除染システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee