KR20100131266A

KR20100131266A - 열처리된 수산 및 축산 폐기물을 이용한 중금속 오염 토양의 정화방법 및 토양처리제

Info

Publication number: KR20100131266A
Application number: KR1020090050073A
Authority: KR
Inventors: 옥용식; 임정은; 이현용; 권오경
Original assignee: 강원대학교산학협력단
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-15

Abstract

본 발명은 열처리된 수산 및 축산 폐기물을 이용한 중금속 오염 토양의 정화방법 및 토양처리제에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴껍질과 닭뼈를 열처리(하소, calcined)하는 단계와, 중금속 오염된 토양에 상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계를 포함하여 이루어지는 중금속 오염 토양의 정화 방법과, 토양처리제를 제공하는 발명에 관한 것이다.

상기한 본 발명에 의하면, 토양환경보전법상 토양오염대책기준(가 지역)을 초과하는 카드뮴과 납의 농도를 기준치 이하로 저감시킬 수 있고, 굴껍질과 닭뼈가 함유하고 있는 성분으로 인하여 토양의 치환성 양이온 증가와 식물영양소 증가 등과 같은 토양의 비옥도 향상효과를 기대할 수 있으므로, 중금속 오염 토양의 복원과 토양질(Soil Quality) 개선 효과를 동시에 얻을 수 있다.

중금속, 열처리, 굴껍질, 닭뼈, 토양오염공정시험방법, 생물소재

Description

열처리된 수산 및 축산 폐기물을 이용한 중금속 오염 토양의 정화방법 및 토양처리제{Method for stabilization of heavy metals in soils using heat-treated livestock and fisheries wastes}

본 발명은 열처리된 수산 및 축산 폐기물을 이용한 중금속 오염 토양의 정화방법 및 토양처리제에 관한 것이다.

토양 내 중금속의 이동성과 농도는 그 독성으로 인하여 과거부터 매우 심도 있게 다양한 방면에서 정화에 대한 연구가 이루어져왔다. 중금속은 일부의 경우 생물학적 순환에서 소량으로는 필요할 수 있으나 대부분 고농도에서 치명적인 독성을 유발하게 된다. 특히 납과 카드뮴은 토양에 존재하면서 먹이사슬을 통해 인간에 축적되어 급성 및 만성질환을 일으킨다. 이러한 이유로 최근에는 이를 정화하기 위한 여러가지 방법의 개발과 연구들이 활발히 이루어지고 있다.

국내의 경우 중금속에 의한 토양오염은 주로 금속광산의 채광, 선광 및 제련과정 등에서 발생되는 광물찌꺼기의 유실과 산성광산배수의 유출 등에 의해 발생한 다. 특히 폐광의 경우 관리소홀로 인하여 과거 광산활동으로 인해 배출된 광물찌꺼기 등이 대부분 오염방지 시설을 갖추지 않은 채 방치되어 광산 하부의 토양과 수계를 오염시키고, 오염된 농작물의 섭취 등으로 중금속이 인체 내에 축적되어 국민건강에 심각한 악영향을 초래하고 있는 실정이다. 토양오염은 대부분의 환경오염처럼 한번 오염되면 그 개선이 어려우면서도 대기오염이나 수질오염에 비해 훨씬 더 긴 시간과 많은 경제적 투자를 필요로 한다는 특징을 가지고 있다.

기존의 중금속 오염토양 처리기술에는 오염토양을 일시적으로 격리하는 기술, 근원적 처리를 위한 오염토양 정화기술, 재활용 기술과 별도 매립장으로 이동처리 하거나 갱내에 충진시키는 방법 등이 있다. 국내에서는 광산 위치, 경제성, 기술성 등을 감안하여 오염원 격리법을 주로 사용하고 있으나, 선진국에서는 광물찌꺼기 및 오염토양을 처리하기 위한 임시방편으로 격리법을 실시하고 부분적으로 토양세척법, 고형화/안정화법 등과 같은 정화기술을 이용하여 오염토양을 근원적으로 처리하고 있다.

그러나 기존 정화방법들은 근본적으로 그 공정이 매우 복잡하며 토목공학적 관점에서 정화를 시행하고 있으므로 토양 중 중금속의 농도를 저감하는 데에만 주력하게 된다. 이 경우 토양이 지닌 고유의 물리화학적, 생물학적 기능이 상실되며 식물생장과 미생물 생태에 악영향을 줄 수 있다. 그러므로 현 시점에서는 비용이 적게 들고, 국내에 버려지는 폐자원을 재활용할 수 있는 중금속 오염토양 정화방법의 개발이 시급하다.

한편, 우리나라는 세계 제 2위의 굴생산국으로써 부산물로 발생하는 굴껍질 은 연간 약 30만톤에 이르며 재활용을 제외하고 매립, 야적 등으로 폐기되는 양을 집계하면 그 양은 연간 약 15만톤으로 보고되고 있다. 이와 같이 대량으로 발생하는 굴껍질은 현재까지는 주로 산성토양의 개량 및 토양의 비옥도 증진을 위하여 사용되어 오고 있다.

이에, 본 출원인은 파쇄된 굴껍질로 중금속이 오염된 토양을 처리하는 방법에 대한 특허를 출원한 바 있으며[특허출원 제2008-88187호], 이는 굴껍질을 사용하여 중금속이 오염된 토양을 정화하고자 하는 최초의 시도였다.

또한, 농림수산식품부 통계에 의하면 우리나라 주요축산물 소비량 중 닭고기는 2006 년에 416,849 톤에 달하며, 따라서 닭뼈의 발생량도 상당할 것으로 판단된다. 그러나, 닭뼈의 경우 음식물 쓰레기가 아닌 일반쓰레기로 수거되어 전량 폐기되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수산 및 축산분야에서 발생하는 부산물인 굴껍질과 닭뼈를 열처리한 후 중금속 오염 토양에 투입하여 중금속을 토양환경보전법상에서 제시한 기준치 이하로 저감시킬 수 있음과 동시에, 토양의 고유 기능을 상실시키지 않고 보완할 수 있어 토양 비옥도를 증진시킬 수 있는 중금속 오염 토양의 정화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, 상기한 중금속 오염 토양을 정화시킬 수 있는 토양 처리제 를 제공하는데 다른 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 일례로서 본 발명의 중금속 오염 토양의 정화방법은, 굴껍질과 닭뼈를 하소하는(calcined) 단계와, 중금속 오염된 토양에 상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 다른 일례로서 본 발명의 중금속 오염 토양처리제는, 파쇄 후 하소된 굴껍질 또는 닭뼈와, 맥반석, 토르말린, 제오라이트, 일라이트 및 계면 활성제 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 중금속 오염 토양의 정화 방법을 위주로 하여 각 단계별로 구체적으로 설명한다.

먼저, 굴껍질과 닭뼈를 하소하는 단계이다.

굴껍질과 닭뼈는 자연계에서 생성된 칼슘과 인 등으로 구성되어 있으며 토양용액 중에서 용해에 의하여 토양의 pH를 상승시킨다. 또한 미량으로 포함된 무기원소는 식물성장에 요구되는 필수원소로서 작용할 수 있다. 토양의 pH 상승은 일반적인 중금속의 특성상(몰리브덴 제외) 용해도를 감소하게 하여 식물유효도를 감소시키게 된다.

굴껍질과 유사한 패각 등의 수산폐기물은 본 발명의 효과를 제한하지 않는 것이라면 본 발명에 사용될 수 있으며, 닭뼈와 유사한 축산 폐기물의 경우에도 본 발명의 효과를 제한하지 않는 것이라면 본 발명에 사용될 수 있을 것이다.

본 발명에서는 일례로서 굴껍질과 닭뼈를 위주로 설명한다.

본 발명에서 굴껍질과 닭뼈는 하소하는 단계를 거친다.

굴껍질과 닭뼈는 하소에 의하여 구성 성분 중의 칼슘이나 식물에 필요한 미량원소 등의 순도를 높일 수 있다. 이를 통해 토양에 투입되는 개량제의 성능을 향상 시킬 수 있다. 열처리된 굴껍질은 주 구성성분이 산화칼슘(CaO, Calcium oxide, 생석회)으로서 토양에 투입될 때에 식물영양소인 칼슘의 공급과 산성토양의 pH개선 효과를 얻을 수 있다.

하소된 닭뼈의 경우도 주 구성성분이 산화칼슘이며 인산의 함량도 높은 물질로 토양에 투입될 때 영양소 공급과 산성토양의 pH개선 효과를 얻을 수 있다.

토양 내의 중금속이 굴껍질에 의해 정화되는 원리는 다음과 같다.

예를 들어 굴껍질과 같은 패각은 일반적으로 자연계에서 생성된 탄산칼슘(CaCO₃)을 다량 포함하며, 닭뼈와 같은 축산 패기물도 다량의 탄산칼슘을 포함한다.

[반응식 1]

CaCO₃ + H₂O → Ca²⁺ + CO₃ ^2-

CO₃ ^2-+ H₂O → HCO₃ ^-+ OH^-

상기 [반응식 1]에서 보는 바와 같이, 탄산칼슘은 물에 용해되어 Ca²⁺이온 및 CO₃ ^2-이온 농도를 증가시킨다. CO₃ ^2-이온 농도의 증가는 토양의 pH를 상승시킨다.

CO₃ ^2- 이온 및 높은 pH는 토양 내의 중금속을 효과적으로 제거할 수 있다.

[반응식 2]

Mn⁺+ nCO₃ ^2- → MCO₃

먼저, 상기 [반응식 2]에서 보는 바와 같이, CO₃ ^2-는 양이온인 중금속과 화합물(MCO₃)을 생성하여 중금속을 제거할 수 있다.

[반응식 3]

Mn⁺ + n(OH)^- → M(OH)_n

pH가 높은 경우, [반응식 3]에서 보는 바와 같이 수착화물(M(OH)_n)이 형성되어 침전물이 생성되거나 일반적인 중금속의 특성상 중금속의 용해도가 감소되어 중금속의 식물유효도가 감소된다.

본 발명에서는, 굴껍질과 닭뼈를 하소하여 굴껍질과 닭뼈를 구성하는 성분 중에서 상기와 같이 중금속을 유효하게 저감시킬 수 있는 탄산칼슘의 순도를 높일 수 있다.

상기 굴껍질과 닭뼈의 하소는 850 ℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있으며, 구 체적으로 850 내지 1000 ℃ 범위의 온도에서 수행될 수 있다. 하소는 3 내지 6 시간동안 수행될 수 있으며, 바람직하기로는 3 내지 5시간 동안, 가장 바람직하기로는 4 내지 5 시간 정도 수행될 수 있다. 이러한 하소에 의하여 굴껍질과 닭뼈는 탄산칼슘의 순도가 높아진다.

상기 굴껍질과 닭뼈의 하소는, 굴껍질과 닭뼈를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 세척은 굴껍질 표면이나 닭뼈에 붙어 있는 방해물질을 제거하기 위함이며, 세척솔을 이용하거나 물 등의 용매를 이용하여 세척할 수 있다. 굴껍질과 닭뼈의 세척은 하소 이전에 수행되는 것이 바람직하다. 물 등의 용매를 이용하여 세척할 경우에는 건조 과정을 더 포함할 수 있다.

상기 굴껍질과 닭뼈를 하소하는 단계는 굴껍질과 닭뼈를 파쇄하는 단계를 더 포함할 수 있다. 굴껍질과 닭뼈의 파쇄는 하소 전후로 수행될 수 있으며, 하소 이전에 수행할 경우 하소의 목적을 더욱 쉽게 달성할 수 있을 것이다. 굴껍질과 닭뼈를 파쇄하는 이유는 전체 표면적을 넓혀 중금속과의 반응 효율을 증가시키기 위함이다. 굴껍질과 닭뼈의 크기가 작아지게 되면 전체 표면적은 증가하게 되고 이는 표면 에너지의 증가로 이어져 물질의 반응성이 증가하는 결과를 가져올 수 있다. 파쇄된 굴껍질과 닭뼈의 크기는 본 발명의 효과에 영향이 없는 한 제한되지 않으나, 작을수록 더욱 좋다. 바람직하기로는 파쇄된 굴껍질과 닭뼈의 크기가 1mm 이하일 것이 좋으며, 더욱 바람직하기로는 분말화된 것이 좋다.

굴껍질과 닭뼈의 하소 과정에서 중금속과의 반응을 방해하는 물질의 제거가 이루어지므로 세척 과정을 생략하고 파쇄와 하소과정을 포함하여 이루어지도록 할 수도 있으며, 굴껍질과 닭뼈의 세척, 파쇄 및 하소가 동시에 이루어지도록 할 수도 있을 것이다.

다음으로, 중금속 오염된 토양에 상기 하소된 굴껍질, 닭뼈 또는 이들의 혼합물을 부가하는 단계이다.

중금속에 오염된 토양을 정화하기 위하여, 상기 단계에서 하소된 굴껍질 또는 닭뼈 일정량을 토양에 부가한다. 닭뼈를 혼합사용할 경우, 인산의 함량이 굴껍질보다 높아서 식물영양소 증가 등과 같은 토양의 비옥도 향상과 같은 토양의 복원과 토양질(Soil Quality) 개선 효과를 향상시킬 수 있을 것임을 예측할 수 있다.

한편, 상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈의 부가는 중금속 오염된 토양의 1 내지 20 중량% 범위에서 수행될 수 있는데, 1 중량% 미만의 경우에는 중금속 정화 효과가 작아 본 발명의 목적을 충분히 달성하기 어렵고, 20 중량%를 초과하여 사용될 경우에는 사용량 대비 효과의 차이가 크지 않아 효율적이지 않은 경향이 있다. 바람직하기로는 상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈의 부가는 중금속 오염된 토양의 1 내지 10 중량% 범위에서 수행되는 것이 좋으며, 더욱 바람직하기로는 1 내지 5 중량% 범위에서 수행되는 것이 좋다.

본 발명에 의하여 제거될 수 있는 중금속은 상기 반응식에 제시된 바와 같이 칼슘이온과 결합되어 본 발명의 효과를 달성할 수 있는 다양한 종류의 중금속이 될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니지만 구체적으로 예를 들면, 카드뮴(Cadmium, Cd), 납(Lead, Pb), 수은(Mercury, Hg), 셀레늄(Selenium, Se), 비소(Arsenic As), 크롬(Chromium, Cr), 구리(Copper, Cu) 및 아연(Zine, Zn) 등 중에서 선택된 적어 도 하나일 수 있다.

본 발명은, 중금속 오염 토양의 정화를 위하여, 파쇄 후 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 포함하는 토양처리제를 제공한다.

상기 토양처리제는 맥반석, 토르말린, 제오라이트, 및 일라이트 등의 물질을 더 포함할 수 있다. 또한 일반적으로 쓰일 수 있는 다양한 계면 활성제 역시 포함될 수 있을 것이다.

본 발명에 의하여 재활용없이 대량으로 폐기되어 사회적·환경적으로 문제가 되고 있는 굴껍질과 닭뼈를 고열에서 하소한 뒤 중금속으로 오염된 토양에 혼합하는 경우 기존 공정에 비해 그 공정이 간편하여 추가적인 처리공정이 필요 없고, 처리 후 2차적인 오염의 문제가 없으며, 확보비용이 저렴한 굴껍질과 닭뼈를 이용하여 경제적으로 토양을 정화시킬 수 있다. 또한 중금속 오염을 정화할 뿐만 아니라 토양의 비옥도 증진 및 산성토양의 개량효과도 있을 것으로 판단되어 복합적인 처리효과를 기대할 수 있게 되었다.

본 발명에 의한 중금속 오염 토양의 정화방법은 중금속의 농도 저감뿐만 아니라 농업적 관점에서 볼 때 토양의 비옥도 증진(필수 식물영양소 함량 증가, 산성 토양의 개량)에서도 뛰어난 효과를 얻을 수 있는 방법이기도 하다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 단 하기의 실시예는 본 발명을 실시하기 위하여 제시된 하나의 예시일 뿐이며, 하기의 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1.

1) 굴껍질의 준비

경상남도 하동군 굴양식장 주변에 야적되어 있는 굴껍질을 수거하여 1차적으로 표면의 방해물질들을 세척솔을 이용하여 수 회(5회)에 걸쳐 제거하였다. 2차적으로 잔존하는 방해물질 제거를 위하여 증류수를 이용 95℃ 에서 5시간 동안 열 세척 하였다. 열 세척을 마친 굴껍질은 드라이 오븐(Dry oven)을 이용하여 105℃ 에서 72시간 동안 건조하였다. 건조를 마친 굴껍질을 파쇄기로 파쇄하여 1mm 이하로 체거름하였다. 체거름된 굴껍질을 고열을 견딜 수 있는 도가니에 취한 후 회화로에서 850℃로 4시간 이상 가열하였다. 가열이 종료된 시료는 방냉한 후 중금속 오염토양 정화를 위한 시료로 사용하였다.

2) 닭뼈의 준비

취식 후 발생하는 닭뼈를 수집하여 잔존육질의 제거를 위하여 수회에 걸쳐 세척하였다. 세척을 마친 닭뼈는 실온에서 건조를 완전히 마친 뒤 파쇄기를 이용하여 파쇄하고 1mm 이하로 체거름하였다. 체거름된 굴껍질을 고열을 견딜 수 있는 도가니에 취한 후 회화로에서 850℃로 4시간 이상 가열하였다. 가열이 종료된 시료는 방냉한 후 중금속 오염토양 정화를 위한 시료로 사용하였다.

3) 토양의 준비

공시토양은 2007년 광해방지사업단 조사결과 카드뮴과 납으로 오염된 충청남도 서산시 소재 서성광산 주변 논토양을 사용하였다. 채취한 토양시료는 풍건(Air dry)한 뒤 2mm 이하로 체거름한 것을 사용하였다.

실험예 1.

하소(열처리)된 굴껍질과 닭뼈의 성분은 X선 형광분광분석(XRF)법에 의하여 분석하였으며, 그 결과는 다음 표 1에 나타낸 바와 같다.

[표 1] 열처리된 굴껍질과 닭뼈의 성분분석 (단위: %)

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 열처리된 굴껍질과 닭뼈의 경우 다량의 무기원소가 포함되어 있으며, 이들은 식물성장에 요구되는 필수원소로서 작용가능할 것임을 충분히 예상할 수 있다. 또한 하소과정을 통하여 식물영양소로 사용되는 칼슘의 순도를 높일 수 있으며 하소과정을 거치지 않은 굴껍질보다 식물영양소 공급효과가 클 것으로 판단된다. 하소를 거치지 않은 굴껍질과 하소된 굴껍질의 XRF 분석결과를 도 1에 나타내었다.

실시예 2.

열처리된 굴껍질과 닭뼈 처리토양의 pH 분석

열처리된 굴껍질과 닭뼈를 오염토양에 처리하고 30일 뒤 pH 변화를 살펴보기 위하여 농업과학기술원에서 제공하는 토양 및 식물체 분석법에 준하여 분석을 실시하였다. 분석된 토양의 pH는 도 2과 같다. 도 2에서 나타낸 바와 같이 열처리된 굴껍질(1~5% 처리 시 pH 9.43 ~ 12.58)은 무처리구의 토양(6.52)에 투입 시 열처리되지 않은 굴껍질(1~5% 처리 시 pH 8.32 ~ 8.46)보다 pH 상승효과가 큰 것으로 확인되었다. 열처리된 닭뼈의 경우 무처리구와 비교할 때 1~5% 처리 시 pH는 7.08 ~ 7.99로 pH 상승효과를 나타냈다. 이는 산화칼슘이 주성분인 열처리된 굴껍질과 닭뼈가 산성토양의 pH 개선에 효과가 있음을 뒷받침하는 결과이다.

실시예 3.

토양 내 카드뮴과 납의 농도 분석

오염토양에 열처리된 굴껍질과 닭뼈 분말을 각각 무처리(0%), 1%, 3%, 5% 부가하여 혼합하였고, 비교처리구로 화학실험용 CaO 분말을 동일하게 부가하여 혼합하였으며, 중금속과의 원활한 반응을 위하여 증류수를 첨가하여 일정수분함량을 유지하도록 하면서 30일간 방치하였다.

30일 후 상기 처리된 토양을 채취하여 풍건한 뒤 토양오염공정시험방법에 준하여 카드뮴과 납의 농도 분석을 실시하였다.

30일 후 열처리 및 파쇄된 굴껍질과 닭뼈 1중량%, 3중량%, 5중량%의 처리에 따른 토양 내 카드뮴과 납의 농도를 각각 도 3과 도 4에 나타내었으며, 열처리 되지 않은 파쇄된 굴껍질 1 중량%와 5 중량% 처리에 따른 토양 내 카드뮴과 납의 농도를 도 5에 나타내었다.

카드뮴 농도의 경우 5%의 처리시에 토양오염대책기준(가 지역)을 초과하던 농도가 무처리구 대비 열처리된 굴껍질과 닭뼈에서 각각 99.9%, 98.1% 감소하였으며, 토양오염우려기준 이하로 감소하는 것을 확인하였다. 3% 처리 시에는 열처리 된 굴껍질에서 토양오염우려기준 이하로 감소하는 것으로 나타났으며 수치상으로는 열처리된 굴껍질과 닭뼈가 무처리구 대비 각각 94.3%, 13.7% 감소한 것을 확인하였다. 1% 처리 시에는 기준치 이하로 감소하지는 않았으나 열처리된 굴껍질과 닭뼈에서 각각 11.9%, 7.8% 감소한 것을 확인하였다.

한편, 열처리를 되지 않은 파쇄된 굴껍질을 5% 사용하였을 때는, 카드뮴의 농도가 69.5% 감소되는 것과 비교하면 열처리된 굴껍질을 사용할 경우 카드뮴 감소가 더욱 크게 나타남을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 열처리된 굴껍질의 주성분인 산화칼슘(CaO)의 해리에 기인한 것으로 판단할 수 있다. 산화칼슘은 물과 반응하여 수산화칼슘을 생성하게 되며 반응은 [반응식 4]와 같다.

[반응식 4]

CaO + H₂O -> Ca(OH)₂

이렇게 생성된 수산화칼슘은 다시 해리되면서 2개의 수산이온(OH^-)을 형성하 게 되는데 이 반응은 [반응식 5]와 같다.

[반응식 5]

Ca(OH)₂ -> Ca²⁺ + 2OH^-

이 경우 하소되지 않은 굴껍질의 탄산칼슘이 해리되는 [반응식 1]에서 생성되는 수산이온(1개)보다 많은 양(2개)이 생성된다. 이를 통해 같은 굴껍질이라도 하소를 거쳐 CaO로 변환된 후 처리되는 경우가 토양의 pH 상승효과가 더 크므로 중금속 오염토양의 안정화에 대한 효율이 증가하는 것이다.

납 농도의 경우 5%의 처리시에 토양오염대책기준(가 지역)을 초과하던 농도가 무처리구 대비 열처리된 굴껍질과 닭뼈에서 각각 99.4%, 60.8% 감소하였으며, 열처리된 굴껍질 처리에서 토양오염우려기준 이하로 감소하는 것을 확인하였다. 3% 처리 시에는 열처리된 굴껍질에서 토양오염우려기준 이하로 감소하는 것으로 나타났으며 수치 상으로는 열처리된 굴껍질과 닭뼈가 무처리구 대비 각각 99.8%, 42.5% 감소한 것을 확인하였다. 1% 처리 시에는 기준치 이하로 감소하지는 않았으나 열처리된 굴껍질과 닭뼈에서 각각 23.6%, 19.1% 감소한 것을 확인하였다.

열처리를 되지 않은 파쇄된 굴껍질을 5% 사용하였을 때는, 납의 농도가98.9 % 감소되는 것과 비교하면 열처리된 굴껍질을 사용할 경우 납의 감소가 더욱 크게 나타남을 확인할 수 있다. 이는 앞서 명시한 수산이온의 양이 열처리된 굴껍질에서 증가함에 따라 pH 상승효과가 더 큰 것에 기인한 것으로 판단할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 열처리 되지 않은 굴껍질과 열처리된 굴껍질을 X선 형광분광분석(XRF)법으로 분석하여 열처리 전·후의 성분함량 변화를 비교한 그래프이다.

도 2는 열처리된 굴껍질과 닭뼈 및 열처리 되지 않은 굴껍질과 닭뼈를 처리하고 30일 이후 농업과학기술원이 제공하는 토양 및 식물체분석법으로 분석한 토양 내 pH 변화를 나타내는 그래프이다.

도 3은 열처리된 굴껍질과 닭뼈를 중금속 오염 토양에 처리하고 30일 이후 토양오염공정시험방법으로 분석한 카드뮴의 토양 내 농도변화를 나타내는 그래프이다.

도 4는 열처리된 굴껍질과 닭뼈를 중금속 오염 토양에 처리하고 30일 이후 토양오염공정시험방법으로 분석한 납의 토양 내 농도변화를 나타내는 그래프이다.

도 5는 열처리 되지 않은 굴껍질을 중금속 오염 토양에 처리하고 30일 이후 토양오염공정시험방법으로 분석한 카드뮴과 납의 토양 내 농도변화를 나타내는 그래프이다.

Claims

굴껍질과 닭뼈를 하소하는(calcined) 단계와,

중금속 오염된 토양에 상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계,

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 굴껍질과 닭뼈의 하소는 850 ℃ 이상의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 2에 있어서,

상기 하소는 850 내지 1000 ℃ 범위의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 굴껍질과 닭뼈를 하소하는 단계는 굴껍질과 닭뼈를 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 굴껍질과 닭뼈를 하소하는 단계는 굴껍질과 닭뼈를 파쇄하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계에서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈의 부가는 중금속 오염된 토양의 1 내지 20 중량% 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계에서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈의 부가는 중금속 오염된 토양의 1 내지 10 중량% 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1에 있어서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈를 부가하는 단계에서,

상기 하소된 굴껍질 또는 닭뼈의 부가는 중금속 오염된 토양의 1 내지 5 중량% 범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서,

상기 중금속 오염된 토양의 중금속은 카드뮴(Cadmium, Cd), 납(Lead, Pb), 수은(Mercury, Hg), 셀레늄(Selenium, Se), 비소(Arsenic As), 크롬(Chromium, Cr), 구리(Copper, Cu) 및 아연(Zine, Zn) 중에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양의 정화 방법.
파쇄 후 하소된 굴껍질 또는 닭뼈와,

맥반석, 토르말린, 제오라이트, 일라이트 및 계면 활성제 중에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 중금속 오염 토양처리제.