KR101571516B1 - 영가철을 이용한 과황산 활성화 및 이를 이용한 토양 및 지하수의 오염 복원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영가철 및 과황산을 반응시켜 과황산을 활성화시킴으로써 난분해성 유기 화합물을 분해하는 것을 포함하는 난분해성 유기 화합물의 분해 방법에 관한 것으로, 이러한 방법으로 토양 또는 지하수 등에 포함된 난분해성 유기 화합물을 효과적으로 처리하여 오염된 토양 및 지하수의 복원에 유용하게 사용할 수 있다.

Description

영가철을 이용한 과황산 활성화 및 이를 이용한 토양 및 지하수의 오염 복원 {Persulfate activation using zero-valent iron and soil-groundwater remediation by the activation}

본 발명은 영가철 (zero-valent iron) 및 과황산 (persulfate)을 반응시켜 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는 난분해성 유기 화합물의 분해 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 영가철을 사용하여 과황산을 활성화시킴으로써 토양, 폐수 또는 지하수 등에 포함된 난분해성 유기 화합물을 효과적으로 처리하는 방법에 관한 것이다.

인체에 유해한 물질로 알려져 있는 염소계 유기 화합물, 다이옥신류 등의 난분해성 물질, 즉, 난분해성 유해 물질은 도시 쓰레기나 산업 폐기물의 소각 설비나 다양한 연소 설비, 기기류 등에서 자연계로 배출된다.

화학 물질의 제조 공정에 있어서는 비의도적으로 환경에 악영향을 미치는 여러 가지 유기 화합물이 배출되어 큰 사회 문제로 되고 있다. 다이옥신류, 클로로페놀, 클로로벤젠 등의 염소화 방향족 화합물의 생성 메커니즘은 명확하지 않지만, 저온의 폐가스 처리 과정에서 불연성 카본, 공기, 수분, 무기 염소 등의 존재하에서 생성된다고 여겨지고 있다. 이들 화합물을 포함하는 폐수의 발생원으로서는, 크래프트 펄프 제조 플랜트에 있어서의 염소계 표백 설비, 폐PCB 또는 PCB 처리물의 분해 설비, PCB 오염물 또는 PCB 처리물의 세척 설비, 알루미늄이나 알루미늄 합금의 제조용으로 제공하는 용해로 등에 따른 폐가스 세척 설비, 습식 집진 설비, 오수 등을 배출하는 폐광 등이 알려져 있다. 즉, 함염소 화합물을 사용하는 프로세스이면 생성될 가능성이 있다.

또한, 환경청에 의해 수환경 오염 물질의 기준이 개정되어, 지금까지 중금속주체였던 환경 기준의 대상 물질에 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, PCB 등의 유기 화합물이 새롭게 가해졌다.

종래, 난분해 유해성 물질을 포함하는 처리 대상수로부터 여과 장치, 막 분리법 등을 이용하여 가능한 한 난분해성 유해 물질을 제거하고, 처리수 중의 난분해성 유해 물질을 분해하는 기술이 개발된바 있다 (예컨대, 일본 특허 공개 제1999-99395호).

상기한 바와 같은 유해 물질들을 제거하기 위한 원위치 화학적 산화법에 사용되는 산화제로는 과망간산, 과산화수소, 오존, 과황산이 대표적이다.

그러나, 과망간산의 경우, 많은 오염 지역의 복원공법에 적용된 산화제이며, 현장에 적용된 사례 역시 많지만, 토양 내에서는 매우 안정하게 존재하는 반면, 낮은 반응성으로 인하여 다양한 유기오염물질의 처리에 적용되기 어려운 산화제라는 단점을 지닌다. 또한, 과산화수소의 경우에는 촉매 반응을 통하여 수산화 라디칼을 생성하므로 매우 우수한 반응성과 넓은 적용성을 보이는 반면, 토양 내에서는 매우 불안정하여 쉽게 분해됨으로써 토양 깊숙이 침투되기 어렵고, 이에 따라 완벽한 복원을 위해서는 많은 양의 과산화수소가 필요하며, 비용 효율이 낮다는 단점을 지닌다. 또한 오존의 경우에는 가스상으로 존재하기 때문에 취급이 어렵고, 물에 대한 낮은 용해도로 인해 다양한 유기오염물질에 대해 효과적으로 적용되기가 어렵다는 단점을 지닌다.

그러나, 과황산은 다른 산화제들에 비해 토양 내에서의 안정성이 비교적 우수하며, 다양한 오염물에 대해 광범위한 반응성을 지녀, 기존의 산화제들을 대체할 만한 산화제로 최근 많은 주목을 받고 있다.

일반적으로 산화제는 그 자체보다 활성화 반응을 통해 반응성이 높은 라디칼을 형성함으로써 보다 효과적인 산화 반응을 하게 된다. 과황산 역시 활성화 반응을 통해 라디칼을 형성하며, 이러한 경우 더욱 강력한 산화력을 가지게 되므로 효과적으로 오염물질을 분해할 수 있다.

그러나 기존의 과황산을 이용한 활성화법은 기술적, 경제적, 또는 환경적 문제로 인하여 토양 내에서 과황산의 활성화 반응을 효과적으로 유도하지 못해왔다. 기존의 방법은 열, UV, 과산화수소, 염기, 전이금속 등을 이용하여 과황산을 활성화시켰으며 (예컨대, 한국 특허 공개 제2005-7014095호), 반응식은 다음과 같다:

S₂O₈ ^{2 -} + heat → 2SO^{4 -}· (1)

S₂O₈ ^{2 -} + UV → 2SO^{4 -}· (2)

S₂O₈ ^{2 -} + Fe^{2 +} → SO^{4 -}· + SO₄ ^{2 -} + Fe^{3 +} (3)

그러나 토양 환경에서 "열"을 이용한 활성화법은 토양 전체를 70℃ 이상으로 가열하여야 하므로, 경제적으로 매우 비효율적이며 토착 미생물을 사멸시키는 2차 오염 문제를 지닌다. 또한 "UV"를 이용한 활성화법은 토양이 빛을 투과시키지 않기 때문에 토양 내에서 구현하는 것이 불가능하다. 또한, 토양 내에서 과산화수소, 염기, 전이금속 등을 이용한 활성화 사례가 일부 보고되고 있으나, "과산화수소"를 사용할 경우 토양 내에서 매우 불안정하여 쉽게 분해되어 소모되는 문제가 있고, "염기"를 사용한 활성화법의 경우 토양의 pH가 10 이상으로 높아짐에 따라 2차 오염이 발생한다는 문제가 있으며, "전이금속"을 주입하는 경우에는 활성화제인 전이금속과 과황산이 주입 초기에 급격하게 반응하여 소모된다는 문제점을 지닌다.

이에, 본 발명자들은 다이옥신류 또는 고독성 염소계 유기오염물질 (예컨대, TCE)과 같은 난분해성 유기 물질들의 경우 산화 분해에 따른 부산물의 예측이 매우 어렵고, 부산물 역시 매우 높은 독성을 가질 수 있다는 문제점을 해결하기 위해 연구를 거듭한 결과, 이러한 난분해성 유기 오염 물질들에 영가철 및 과황산을 함께 사용할 경우 우수한 분해 효과가 있음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 영가철 및 과황산을 반응시켜 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는 난분해성 유기 화합물의 분해 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 영가철 및 과황산을 반응시켜 토양 또는 지하수에 포함된 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는 토양 또는 지하수의 복원 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태로서, 영가철 및 과황산을 반응시켜 과황산을 활성화시킴으로써 난분해성 유기 화합물을 분해하는 것을 포함하는 난분해성 유기 화합물의 분해 방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 영가철 및 과황산을 반응시켜 과황산을 활성화시킴으로써 토양 또는 지하수에 포함된 난분해성 유기 화합물을 분해하는 것을 포함하는 토양 또는 지하수의 복원 방법이 제공된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 영가철 (zero-valent iron) 및 과황산 (persulfate)을 반응시켜 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는 난분해성 유기 화합물의 분해 방법을 제공한다.

과황산은 음이온인 [SO₅]^2- 또는 [S₂O₈]^2-을 포함하는 이온 또는 화합물을 일컬으며, 여기서 음이온 [SO₅]^2-는 황 중심에 하나의 페록사이드기를 함유하는 것에 반해, [S₂O₈]^2-의 경우에는 페록사이드기가 황 원자들을 연결하는 역할을 한다.

이러한 과황산은 2가철 이온에 의해 활성화될 수 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 지금까지 영가철에 의해 환원적 활성화가 가능하다는 사실은 증명된 바가 없다. 본 발명에서는 영가철에 의해 과황산이 환원적으로 활성화가 가능함을 증명하였으며, 영가철 표면에서 용출된 2가철 역시 과황산의 활성화에 기여하는 것으로 나타났다. 영가철의 표면에서 환원반응 및 용출된 2가철에 의한 반응은 빠른 반응이 요구되는 반응기를 이용한 고도의 산화반응에 적용하기에는 다소 느리지만, 토양 및 지하수의 오염 복원에 있어서는 수 주 내지 수 개월의 반응시간이 허용되고, 경우에 따라서는 과황산이 오염된 지역에 흘러들어가는데 긴 시간이 필요하므로 토양 및 지하수의 복원에는 매우 적합하다.

본 발명에서 영가철 및 과황산 반응은, 영가철이 환원제로 사용되는 환원적 활성화법을 사용하며, 여기서 과황산은 영가철 표면과 직접 접촉하거나, 영가철로부터 용출된 2가철에 의해 전자를 제공받아 과황산이 라디칼을 형성함으로써 반응이 수행될 수 있다 (도 3 참조).

상기와 같은 영가철 및 과황산의 반응으로 생성된 라디칼에 의해 난분해성 유기 화합물과 같은 오염물질들이 산화 분해되며, 일부 산화반응에 안정한 유기오염물질의 경우에도 영가철에 의해 환원반응한 후 산화 분해될 수 있다.

상기 영가철 및 과황산의 반응은 영가철과 과황산의 혼합으로부터 시작되며, 이러한 혼합은 여러 형태로 가능하다. 일 예로, 영가철은 이미 개발되어 사용되고 있는 투수성 반응벽체물질로서 많이 사용되고 있으므로, 영가철을 투수성 반응벽체의 형태로 주입한 후 과황산 용액을 흘려보내 활성화를 유도할 수 있는 방법이 있다. 또한, 오염도가 높고 빠른 복원이 필요한 경우, 과황산과 영가철을 동시에 주입하는 방법이 있을 수 있으며, 이 경우 영가철은 나노입자 형태로도 주입할 수 있는바, 슬러리 형태의 나노 영가철을 토양에 주입하는 공법이 사용될 수 있다.

본 발명의 영가철을 이용한 환원적 활성화법은 과황산을 황산라디칼로 전환시켜 높은 산화력을 얻게 한다. 영가철의 주입량 및 영가철의 용해 정도에 따라 반응 속도를 조절할 수 있다. 또한, 2가철을 이용한 전이금속 활성화법과 비교했을 때에도 조절이 훨씬 용이한바, 영가철은 2가철과 비교하여 화학양론적으로 3배의 활성화 반응을 유도할 수 있다:

Fe⁰ → Fe^{3 +} + 3e^- (4)

Fe^{2 +} → Fe^{3 +} + e^- (5)

나아가, 이러한 영가철을 이용한 환원적 활성화법은 킬레이트제와 같은 안정화제의 사용이 필요하지 않으므로 더욱 친환경적인 기술로 활용될 수 있다.

본 발명의 일 구체예에서, 난분해성 유기 화합물에는 예컨대 할로겐화 다이벤조다이옥신류 (다이옥신류), 할로겐화 다이벤조퓨란류, 폴리염화바이페닐류 (PCB류), 할로겐화 벤젠류, 알킬페놀류, 할로겐화 페놀류, 할로겐화 알케인류, 할로겐화 알켄류, 프탈산 에스터류, 비스페놀류, 방향족 화합물류, 예컨대 방향족 니트로 화합물 및 방향족 에테르 화합물, 다환 방향족 탄화수소류 등의 화합물들이 포함되며, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 할로겐화 다이벤조다이옥신류로서는, 예컨대, 2,3,7,8-테트라클로로다이벤조-p-다이옥신, 1,2,3,7,8-펜타클로로다이벤조-p-다이옥신, 1,2,3,4,7,8-헥사클로로다이벤조-p-다이옥신, 1,2,3,4,6,7,8-헵타클로로다이벤조-p-다이옥신, 1,2,3,4,6,7,8,9-옥타클로로다이벤조-p-다이옥신 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 할로겐화 다이벤조퓨란류로서는, 예컨대, 2,3,7,8-테트라클로로다이벤조퓨란, 1,2,3,7,8-펜타클로로다이벤조퓨란, 2,3,4,7,8-펜타클로로다이벤조퓨란, 1,2,3,4,7,8-헥사클로로다이벤조퓨란, 1,2,3,6,7,8-헥사클로로다이벤조퓨란, 1,2,3,7,8,9-헥사클로로다이벤조퓨란, 2,3,4,6,7,8-헥사클로로다이벤조퓨란, 1,2,3,4,6,7,8-헵타클롤로다이벤조퓨란, 1,2,3,4,6,7,8,9-옥타클로로다이벤조류란 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 폴리염화바이페닐류로서는, 예컨대 오쏘위 이외에 염소 원자가 치환된 코플래너 (Coplanar) PCB류가 있고, 구체적으로는 3,3',4,4'-테트라클로로바이페놀, 3,3',4,4',5-펜타클로로바이페놀, 3,3'4,4',5,5'-헥사클로로바이페놀 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 할로겐화 벤젠류로서는, 예컨대 클로로벤젠, 다이클로로벤젠, 트라이클로로벤젠, 테트라 클로로벤젠, 펜타 클로로벤젠, 헥사클로로벤젠 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 알킬페놀류로서는, 예컨대 t-뷰틸페놀, 노닐페놀, 옥틸페놀, 펜틸페놀 등의 화합물을 들 수 있고, 할로겐화 페놀류로서는, 예컨대 클로로페놀, 다이클로로페놀, 트라이클로로페놀, 테트라클로로페놀, 펜타클로로페놀 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 할로겐화 알케인류나 할로겐화 알켄류로서는, 예컨대 다이클로로프로페인, 트라이클로로에테인, 트라이클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌, 다이클로로에틸렌 등의 화합물을 들 수 있고, 프탈산 에스터류로서는, 예컨대 다이뷰틸프탈레이트, 뷰틸벤질프탈레이트, 다이-2-에틸헥실프탈레이트 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 비스페놀류로서는, 예컨대 2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로페인(비스페놀 A)이나 1,1-비스(4-하이드록시페닐)사이클로헥세인 등의 화합물을 들 수 있다. 상기 방향족 니트로 화합물류로서는 니트로벤젠 등이 있다. 상기 방향족 에테르류로서는 아니솔 등이 있다. 상기 다환 방향족 탄화수소류로서는, 예컨대 벤조피렌, 크라이센, 벤조안트라센, 벤조플루오란센, 피센 등을 들 수 있다.

본 발명에서 영가철 및 과황산의 반응으로 생성된 라디칼에 의해 분해될 수 있는 유기오염물질은 바람직하게는 염소계 화합물, 방향족 니트로 화합물, 및 방향족 에테르 화합물이다.

상기에서 염소계 화합물은 바람직하게는 트리클로로에틸렌 (TCE), 퍼클로로에틸렌 (PCE), 카본 테트라클로라이드 (CTC), 클로로벤젠, 및 클로로페놀을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니며, 특히 바람직한 난분해성 염소계 오염 물질은 트리클로로에틸렌 (TCE)이다. 본 발명에서의 반응은 염소계 화합물의 환원적 탈염반응이 일어남에 의해 진행된다 (도 1 참조). 상기에서 방향족 니트로 화합물은 바람직하게는 니트로벤젠이다. 상기에서 방향족 에테르 화합물은 바람직하게는 아니솔이다.

또한, 본 발명은 영가철 및 과황산을 반응시켜 토양 또는 지하수에 포함된 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는 토양 또는 지하수의 복원 방법을 제공한다.

본 발명에서는 전술한 난분해성 유기 화합물의 분해 방법을 토양이나 지하수에 적용함으로써 토양 및 지하수를 복원시킬 수 있다. 과황산은 토양이나 지하수와 같은 환경에서 비교적 안정하다는 장점을 지닌다는 사실이 알려져 있으나, 원위치 화학적 산화공법에 사용하기 위해서는 속도조절이 가능하면서도 친환경적인 활성화법이 필요하다. 따라서, 본 발명에서는 전술한 바와 같이 영가철을 첨가하여 과황산의 환원적 활성화 공법을 개발함으로써 종래의 열적 활성화법, 염기적 활성화법 등이 가지는 문제점들을 개선할 수 있었다.

본 발명에 따른 난분해성 유기 화합물의 분해 방법을 통해 유류저장시설, 환경오염사고 등에 의해 오염된 토양 및 지하수를 효과적으로 복원할 수 있다는 장점을 지니며, 특히 토양 및 지하수의 오염 복원에 사용되는 원위치 화학적 산화법에서의 기존의 비경제적인 방법을 수행함에 따른 반응 속도 조절 및 2차 오염 가능성과 같은 문제들을 효율적으로 해결할 수 있다.

도 1은 영가철에 의한 과황산 활성화와 염소계 유기오염물질의 환원적 탈염소 반응 (동시 반응)의 모식도를 나타낸 것이다.
도 2는 산화-환원 동시반응에 의한 독성 저감 효과의 예측도이다.
도 3은 영가철에 의한 과황산의 활성화 반응에 있어서 가능한 전자 전달 경로를 도시한 것이다.
도 4는 니트로벤젠, TCE, 아니솔에 대한 분해 실험결과로써 과황산과 영가철을 함께 주입한 경우 (PS/ZVI) 분해 효율이 매우 우수함을 보여준다.
도 5는 과황산의 농도에 변화를 주면서 니트로벤젠의 분해 효율을 측정한 실험 결과를 보여준다.
도 6은 영가철의 농도에 변화를 주면서 니트로벤젠의 분해 효율을 측정한 실험 결과를 보여준다.
도 7은 2가철과 영가철을 니트로벤젠 분해에 사용했을 때의 분해 효율을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 방법 이용한 현장적용 모식도로서, (1) 및 (2): 일반적인 처리기술; (3) 및 (4): 긴급 처리기술; (5) 및 (6): 복합오염에 대한 산화-환원반응 처리기술을 나타낸다.

이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 실시예 및 실험예에 의하여 내용을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 위한 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.

하기 실험에서는, 반응을 효과적으로 유도하기 위하여 수용액 상의 조건으로 실험을 수행하였으며, 반응기는 500 mL 부피의 암갈색 병과 테프론으로 코팅된 뚜껑을 사용하였다. 과황산은 물에 대한 용해도가 높은 과황산나트륨 (Na₂S₂O₈)을 증류수에 용해시킨 뒤 주입하였으며, 영가철은 별도의 처리 없이 사용하였다. 모든 실험에서 영가철과 과황산의 반응은 준비된 반응기에 과황산 용액과 유기오염물질(각각 니트로벤젠, TCE, 아니솔)을 주입하여 충분히 교반한 후, 영가철을 주입함으로써 과황산 활성화 반응을 유도하였다. 또한, 모든 실험은 상온 (23±2℃)에서 200rpm의 속도로 교반하며 수행하였다.

실험예 1: 난분해성 오염물질 분해 실험

1-1: 니트로벤젠 분해 실험

반응기에 10 mM의 과황산 및 2 mM의 니트로벤젠을 주입하여 충분히 교반한 후, 2 mM의 영가철을 주입하였으며, 반응시간은 1시간이었다. 실험 결과의 비교는 과황산과 영가철 모두 주입되지 않은 대조군 (Control)과, 과황산 (10 mM)만 주입한 군과, 영가철 (2 mM)만 주입한 군, 및 과황산 (10 mM)과 영가철 (2 mM)을 모두 주입한 군으로 나누어 실시하였다.

1-2: TCE 분해 실험

반응기에 10 mM의 과황산 및 2 mM의 TCE를 주입하여 충분히 교반한 후, 2 mM의 영가철을 주입하였으며, 반응시간은 1시간이었다. 실험 결과의 비교는 과황산과 영가철 모두 주입되지 않은 대조군 (Control)과, 과황산 (10 mM)만 주입한 군과, 영가철 (2 mM)만 주입한 군, 및 과황산 (10 mM)과 영가철 (2 mM)을 모두 주입한 군으로 나누어 실시하였다.

1-3: 아니솔의 분해 실험

반응기에 10 mM의 과황산 및 1 mM의 아니솔을 주입하여 충분히 교반한 후, 2 mM의 영가철을 주입하였으며, 반응시간은 1시간이었다. 실험 결과의 비교는 과황산과 영가철 모두 주입되지 않은 대조군 (Control)과, 과황산 (10 mM)만 주입한 군과, 영가철 (2 mM)만 주입한 군, 및 과황산 (10 mM)과 영가철 (2 mM)을 모두 주입한 군으로 나누어 실시하였다.

실험 결과

상기 실험예 1 내지 3으로부터, 과황산과 영가철을 모두 주입했을 때, 니트로벤젠의 경우 제거율이 90%를 상회하고, TCE 및 아니솔의 경우에도 제거율이 약 80%에 달하는 것에 비해, 과황산만을 주입했을 때에는 제거율이 니트로벤젠의 경우 약 5%, TCE의 경우 약 7-8%, 아니솔의 경우 약 2-3%로 효과가 매우 적으며, 영가철만을 주입했을 때에도 제거율이 니트로벤젠의 경우 약 2%, TCE의 경우 약 5%, 아니솔의 경우 약 2-3%로 역시 효과가 매우 적음을 알 수 있었다 (도 4). 결국, 상기 실험으로부터 과황산과 영가철을 함께 사용하는 경우 유기오염물질의 분해율이 매우 우수함을 확인할 수 있다.

실험예 2: 영가철 및 과황산의 농도에 따른 니트로벤젠의 분해 효율 실험

영가철의 농도를 2 g/L로 고정하고, 과황산의 주입량을 달리하여 니트로벤젠의 분해 효율을 평가하였다. 그 결과, 과황산을 함께 주입하지 않은 경우에는 니트로벤젠의 농도에 거의 변화가 없었으나, 과황산의 농도가 대체로 높아질수록 니트로벤젠의 분해 효율이 높아졌으며, 특히 8 mM의 과황산 농도에서 반응 속도가 최대로 나타났다 (도 5).

또한, 과황산의 농도를 10 mM로 고정하고, 영가철의 주입량을 달리하여 니트로벤젠 분해 효율을 평가하였다. 그 결과, 영가철을 함께 주입하지 않은 경우에는 니트로벤젠의 농도에 거의 변화가 없었으나, 영가절의 주입량이 증가함에 따라 반응속도 역시 지속적으로 증가하였다. 이는 영가철이 반응의 제한요소로 작용한다는 것을 보여준다 (도 6).

실험예 3: 영가철과 2가철의 니트로벤젠 분해 효율 실험

영가철과 2가철의 분해 효율을 비교하기 위해, 니트로벤젠에 10 mM의 과황산과 2g/L의 2가철을 주입한 경우, 니트로벤젠에 10 mM의 과황산과 2g/L의 2가철을 주입한 경우 (비교예), 니트로벤젠에 10 mM의 과황산만을 주입한 경우 (대조군)으로 나누어 비교실험하였다. 그 결과, 과황산과 2가철을 주입한 경우에는 니트로벤젠의 농도에 거의 변화가 없었으나, 과황산과 영가철을 주입한 경우에는 니트로벤젠의 농도가 급격히 줄어들어, 과황산과 영가철을 함께 주입하는 경우에 니트로벤젠 분해 효율이 뛰어남을 확인했다 (도 7).

실시예 1: 현장 적용 실험

1-1: 일반적인 실시

일반적인 산화처리 방법을 사용하여, 오염된 토양의 상부에 영가철을 매립한 후 그 상부에 과황산을 주입하여 주입된 과황산이 영가철을 통과함에 따라 발생하는 난분해성 오염물질의 분해 및 이에 따른 오염 지역의 복원을 확인하였다 (도 8-(1) 참조). 또한, 지하수 흐름 방향의 앞쪽 방향에 영가철을 매립한 후, 그 전면에 과황산을 주입하여 주입된 과황산이 영가철을 통과함에 따라 발생하는 난분해성 오염물질의 분해 및 이에 따른 오염 지역의 복원을 확인하였다 (도 8-(2) 참조).

1-2: 긴급한 복원이 요구되는 경우의 실시

슬러리 형태의 영가철 (혹은 나노 영가철)과 과황산을 오염지역에 직접 주입하여 오염 지역 내에서 즉시 활성종을 발생시켰다. 이러한 방법으로 토양 내의 체류 시간에 크게 영향을 받지 않고 빠른 오염 복원이 이루어짐을 확인하였다 (도 8-(3) 및 (4) 참조).

1-3: 복합 지역에서의 실시

염소계 유기오염물질 등 환원반응에 의한 처리효과가 우수한 대상 오염물 또는 화학적 분해 특성이 다른 복합 오염물질에 의한 오염지역에 대한 처리 방법으로서, i) 슬러리 형태의 영가철 (혹은 나노 영가철)을 오염지역에 직접 주입하고 과황산을 오염지역 상단에 주입하는 방법과 ii) 슬러리 형태의 영가철 (혹은 나노 영가철)을 오염지역 지하수 흐름 방향 뒤쪽에 매립하고 과황산을 영가철 보다 앞쪽에 주입하는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 방법이 오염물질과 과황산에 대하여 각각의 반응을 유도하여 영가철에 의한 환원적 탈염소 반응과 과황산 활성화에 의한 산화분해 반응이 동시에 발생하게 한다 (도 8-(5) 및 (6) 참조).

Claims (7)

1. 과황산 (persulfate) 및 영가철 (zero-valent iron)을 반응시켜, 니트로벤젠 또는 아니솔로부터 선택되는 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는, 난분해성 유기 화합물의 분해 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영가철 및 과황산의 반응이, 영가철의 표면과 과황산이 직접 접촉함으로써 수행되거나, 영가철에서 용출되는 2가철이 과황산과 반응함으로써 수행되거나, 둘 다에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는, 난분해성 유기 화합물의 분해 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 니트로벤젠 또는 아니솔로부터 선택되는 난분해성 유기 화합물을 함유하는 오염된 토양 또는 지하수에 영가철을 매립 또는 주입하는 단계; 및
   상기 영가철이 매립되거나 주입된 토양 또는 지하수에 과황산을 주입하여 난분해성 유기 화합물을 분해하는 단계를 포함하는,
   토양 또는 지하수의 복원 방법.
   

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