KR20180049016A - 향상된 자극제를 활용한 오염 토양 및 지하수 정화 - Google Patents

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Abstract

석유계 탄화수소, 경질 비-수성상 액체(LNAPL; light non-aqueous phase liquid), 중질 비-수성상 액체(DNAPL; dense non-aqueous phase liquid), 잔류성 유기오염물질(예, 설폴란(sulfolane)), 유기 염소화합물 및 휘발성 유기화합물 등 석유 기원 내지 그 외 유기성 오염물질로 오염된 토양 및 지하수 등의 환경 매체는 본 발명의 향상된 자극제와의 혼합을 통한 열처리 공법을 통해 정화할 수 있다. 향상된 자극제는 열에 의해 활성화되어 발열 반응을 일으키며, 수소 가스를 생성하는 등 일련의 지중 화학반응을 개시하는 역할을 한다. 생성된 수소 가스는 고분자 탄화수소의 하이드로크래킹(hydrocracking)을 유발하여 저분자 탄화수소로 변화시킴으로써 이의 재활용이 가능하도록 해준다.

Description

향상된 자극제를 활용한 오염 토양 및 지하수 정화
본 발명은 석유계 탄화수소(PHC), 휘발성 유기화합물(VOC), 잔류성 유기 오염물질(POP) 등 석유 기원 혹은 유기성 화합물에 의해 오염된 매체의 정화를 위한 방법 및 시스템에 관한 것이며, 특히 향상된 자극제를 이용하여 오염 매체를 정화하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 다양한 원인으로부터 발생하여 잔류 및 축적된 폐기물의 처리가 많은 산업분야에서 우선시 되고 있다. 지속적으로 증가하는 대중의 인식과 미디어의 관심 때문에 효과적인 비용과 환경친화적인 방법으로 석유 기인 탄화수소와 같은 유기성 오염물질로 오염된 부지를 정화하는 것에 대한 탐구 및 이행, 그리고 중요도가 상당히 증가해왔다. 예컨대, 이는 사회적 책임 및 환경의 지속가능성을 설명하고 오염물질의 노출 및 이동으로부터의 환경적 위험성을 줄이기 위한 기작으로 작용하여 왔다.
토양 및 지하수와 같은 오염 매체의 정화에 관심을 기울여 온 환경 정화 산업계는 오염된 토양 및 물과 같은 매체의 처리를 위해 다양하고 많은 방법들을 채택해왔다. 토양 정화를 위해서 통상적으로 시행되는 방법은 토양 내지 지반 요소와 같은 오염된 매체를 땅속에 매장하거나 소각(열처리 정화)하는 것이다. 오염 매체를 매장하는 방법은 석유 기인 오염물질이 그 매체와 함께 섞여 남아 있어 일반적으로 제거되지 않는 명백한 불리함을 가지고 있다. 따라서 일반적으로 오염 매체를 매장하는 방법은 지저분한 것을 감추어 눈에 보이지 않도록 없앨 뿐이다.
오염된 토양의 소각 방법 또한 불리한 점이 있다. 오염된 토양 매체의 연소는 일반적으로 모든 석유 기인 오염물질의 실재적인 제거를 보여주는 반면, 이 방법은 또한 통상적으로 식물에서 기인하는 오염물질과 같은 자연 발생 유기성 탄소들까지도 제거한다. 본질적으로 오염 매체의 소각은 재 외에는 아무것도 남기지 않는다. 더 나아가, 소각 방법은 일반적으로 대량의 에너지 투입을 요구한다. 또한 이산화탄소와 같은 연소 가스들이 대기로 통상 방출되어 지구온난화의 원인이 될 뿐만 아니라 탄소 배출과 관련하여 추가적인 비용을 발생시킬 수 있다.
최근 오염 매체의 열처리 정화와 관련된 새로운 기술들이 연구되고 있다. 예컨대, 마이크로웨이브 히팅은 오염된 토양 및 물을 열을 통해 정화하기 위해 전자기(electromagnetic) 파장을 활용하는 새로운 정화 방법이다. 마이크로웨이브를 활용한 정화 기술의 중요한 필요조건은 마이크로웨이브가 오염 매체에 완전히 침투하여 활성화되는 것이며, 이를 통해 생성된 열이 오염 매체 내부로 침투하는 것이다.
US 5,449,889는 마이크로웨이브 에너지원을 활용한 매체 정화 시스템을 설명하고 있다. 매체를 가열하기 위해 유전성(dielectric)을 활용하는 휴대용 장치는 미리 선택된 마이크로웨이브 주파수를 가지는 마이크로웨이브 에너지원을 포함한다.
US 5,968,400은 폐기된 매체의 처리를 위해 두 개의 소각 챔버를 포함하는 직렬로 연결된 마이크로웨이브 폐기물 처리 시스템을 보여주고 있다. 첫번째 챔버는 마이크로웨이브 에너지원과 통신하며, 두번째 소각 챔버는 텅빈 도관의 첫번째 끝부분과 통신하는 투입구를 포함하고 있다.
US 4,993,943은 토양과 같은 매체로부터 높거나 낮은 휘발성 유기오염물을 제거하기 위한 장치를 소개하고 있다. 이는 투입구 및 배출구, 그리고 하나 또는 그 이상의 솔리드 코어 플라이트(solid core flight)를 가지는 스크류 컨베이어를 포함한다. 매체에 열을 가하기 위해 스크류 컨베이어의 외부 측면에 적어도 하나의 적외선 조사(IR) 장치를 포함한다. 토양으로부터 휘발성 유기오염물을 제거하기 위한 연속 처리공정은 오염 매체의 교반 및 처리, 그리고 운반을 포함한다.
David F. Ollis(2000)에 의해 발표된 오염된 공기 및 물의 광촉매 정화 및 개선(Photo-catalytic Purification and Remediation of Contaminated Air and Water)은 산화제(과산화수소), 금속 이온(은), 그리고 주기적인 조명을 더해줌으로서 빛과 촉매 이용의 효율을 증가시키는 방법을 보여주고 있다. 과산화수소는 포획된 전자가 제거되는 더딘 단계를 빠르게함으로써 반응속도를 향상시켰다. 이는 양공(electron-hole)의 재결합을 줄였고, 표면 산화를 위한 정공(hole)의 선택적 소비를 증가시켰다. 금속 이온은 몇몇의 반응속도를 증가시켰고, 분자 상태의 산소로의 전자 이동을 촉진시켰다. 주기적인 조명은 5-10배까지 증가된 광효율(photo-efficiency)을 보였다.
본 발명은 석유계 탄화수소, 잔류성 유기화합물(예, 설폴란(sulfolane)), 경질 비-수성상 액체(LNAPL; light non-aqueous phase liquid), 중질 비-수성상 액체(DNAPL; dense non-aqueous phase liquid), 유기 염소화합물 및 휘발성 유기화합물 등 석유 기원 내지 그 외 유기성 오염물질로 오염된 토양 및 지하수 등의 환경 매체를 정화하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 향상된 자극제는 오염된 매체와 혼합될 수 있으며, 석유 기원 오염물질 제거를 위한 화학 반응 유도를 위해 상기 매체 내에서 열에 의해 처리될 수 있다. 기술의 한 실시 예에서, 열에 의한 정화는 상기 오염 매체를 마이크로웨이브 조사에 노출시킴으로서 매체에 열을 가하는 것을 수반할 수 있다. 또 다른 실시 예에서, 열에 의한 정화는 상기 오염 매체의 인덕션 히팅을 포함할 수 있다.
본 발명의 전형적인 실시에 있어서의 원리는 하이드로크래킹(hydrocracking)과 같은 화학 반응을 오염 매체 내에서 유도하기 위해 온도를 상승시킴으로서 석유 기원 내지 그 외 유기성 오염물질을 기화시키는 것을 포함한다. 관련된 다른 원리는 상승된 온도, 산화 등의 화학 반응, 수소 발생에 따른 크래킹, 자극제로의 흡착, 물의 증발 및 고형 잔류 오염물의 수집 등을 통한 석유 기원 유기 오염물질의 파괴를 포함한다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 석유 기원 내지 유기성 오염물질 중 적어도 한가지 오염물질로 오염된 매체의 정화 방법을 제시한다. 여기서 정화 방법은 전처리된 오염 매체를 생성시키고자 오염된 매체와 한가지 이상의 향상된 자극제를 혼합하는 전처리, 그리고 상기 오염 매체에 포함되어 있는 적어도 하나의 오염물질 또는 기화된 오염물질의 농도를 실질적으로 감소시키기 위한 일련의 화학반응을 개시하기 위해 향상된 자극제가 포함된 전처리된 오염 매체의 온도를 상승시켜 이에 포함되어 있는 향상된 자극제의 일부가 발열반응을 일으키도록 유도하는 과정을 포함한다.
하나의 실시 예로, 오염 매체는 오염된 토양 매체 내지 오염된 물 매체 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다른 실시 예에서, 기화된 오염물질은 기화된 탄화수소를 포함한다. 또 다른 실시 예에서, 향상된 자극제는 화학발포제를 포함할 수 있고, 더 나아가 전처리된 오염 매체의 온도 상승은 화학발포제의 발열반응 유도를 위한 전처리된 오염 매체의 유도 가열(인덕션 히팅)을 포함한다.
좀 더 구체적인 실시 예에서, 본 발명은 석유 기원 내지 유기성 오염물질 중 적어도 한가지 오염물질로 오염된 매체를 정화하기 위한 정화 시스템을 제시한다. 한 실시예로, 상기 정화 시스템은 오염된 매체를 정화하기 위한 정화 장치 및 이 장치에서 배출되는 가스 및 증기를 포획하기 위한 가스 트랩을 포함하되, 상기 정화 장치는 더 나아가 장치를 통해 오염된 매체를 받아들이는 투입구, 적어도 하나의 열을 통한 정화 단계, 그리고 열에 의해 처리되어 적어도 하나의 오염물질의 농도가 실질적으로 감소된 매체를 제거하기 위한 배출구를 포함한다.
하나의 실시 예에 있어 정화 시스템의 정화 장치는 더 나아가 오염된 매체의 온도를 상승시키기 위한 열 정화 챔버를 포함할 수 있다. 다른 실시 예로, 열 정화 챔버는 더 나아가 적어도 하나의 인덕션 히터와 가열되는 성분을 포함할 수 있다. 또 다른 실시 예로, 열 정화 챔버는 마이크로웨이브 발생 장치, 자외선 조사 장치, 적외선 조사 장치, 강한 펄스 빛 발생 장치 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 추가로 포함할 수 있다.
넓은 관점에서, 석유 기원 유기 오염물질로 오염된 토양 혹은 물 매체 등의 환경 매체를 정화하는 방법은 전처리된 오염 매체를 생성시키고자 오염된 매체와 한가지 이상의 향상된 자극제를 혼합하는 전처리, 그리고 열 정화를 통해 사실상 오염물질 혹은 기화된 탄화수소가 없는 매체로 만들기 위한 일련의 화학반응을 개시하기 위해 향상된 자극제가 포함된 전처리된 오염 매체의 온도를 상승시켜 이에 포함되어 있는 향상된 자극제가 발열반응을 일으키도록 유도하는 과정을 수반한다.
다른 넓은 관점에서, 석유 기원 유기 오염물질로 오염된 토양 혹은 물과 같은 환경 매체의 정화를 위한 정화 시스템은 오염된 매체를 정화하기 위한 정화 장치 및 이 장치에서 배출되는 가스를 포획하기 위한 가스 트랩을 포함하되, 상기 정화 장치는 더 나아가 장치를 통해 오염된 매체를 받아들이는 투입구와 처리를 통해 사실상 오염물질이 없는 매체를 제거하기 위한 배출구를 포함한다.
도 1은 오염된 부지 및 토양의 정화 방법을 도시한 본 발명의 기술 실시 흐름도이다.
도 2는 오염된 부지 및 토양을 마이크로웨이브 발생 장치, 자외선 발생 장치, 적외선 발생장치, 그리고 강한 펄스 빛 발생 장치를 이용하여 정화하는 방법을 도시한 본 발명의 다른 기술 실시 흐름도이다.
도 3은 일련의 발생 장치들을 가지는 정화 시스템을 도시하여 본 발명의 기술 실시를 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 4는 도3의 정화 시스템에서 사용될 수 있는 컨베이어 시스템을 도시한 본 발명의 기술 실시를 위한 전형적인 그림이다.
도 5는 본 발명의 수평 방향 기술 실시에서 사용될 수 있는 컨베이어 시스템의 기술 실시를 위한 전형적인 그림이다.
도 6은 도 3의 정화 시스템을 운반할 수 있는 이동형 플랫폼을 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 7은 인덕션 히팅 코일의 사용을 도시하여 본 발명의 기술 실시를 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 8은 볼록 렌즈 혹은 프레넬(Fresnel) 렌즈를 사용하여 오염된 부지 및 토양의 온도를 상승시키기 위해 직접적인 태양광 혹은 다른 광원을 집중시킬 수 있는 본 발명의 기술 실시를 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 9는 연속으로 정렬된 정화 장치들 사이에서 운반되는 오염된 토양이 장치들 사이에서 처리되는 과정을 도시하여 본 발명의 기술 실시를 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예는 오염된 매체와 향상된 자극제를 혼합하는 전처리(110), 오염된 토양의 정화를 위해 전처리된 오염 매체 내에서의 화학 반응(130)(지중 화학반응)을 유발, 유도, 혹은 개시하기 위해 전처리된 오염 매체의 온도를 상승시키는 단계(120), 향상된 자극제를 분리하여 제거하는 단계(140) 및 오염된 토양에 관련되어 있던 오염물질 중 적어도 하나의 농도가 사실상 감소되어 정화된 매체를 회수하는 단계(150)를 통해 석유 기인 유기오염물, 석유계 탄화수소, 경질 비-수성상 액체(LNAPL), 중질 비-수성상 액체(DNAPL), 잔류성 유기화합물(예, 설폴란), 유기 염소화합물 및 휘발성 유기화합물 등의 오염물질 중 하나 혹은 그 이상에 의해 오염된 토양 혹은 물과 같은 환경 매체를 정화하는 방법(100)을 포함한다. 다른 실시 예에서, 오염 화합물 및 지중 화학반응으로부터 발생되어 파생된 오염물질을 포함할 수도 있는 가스 및 증기는 미래 사용을 위한 선택적 재활용과 같은 목적을 위해 선택적으로 회수될 수도 있다.
한 실시 예에서, 향상된 자극제는 화학발포제 및 산화제 중 적어도 하나를 포함할 수 있고, 열자극제, 광자극제, 계면활성제, 촉매, 전자기 편광자(polarizer), 그리고 이들의 조합 중 하나 혹은 그 이상을 선택적으로 포함할 수 있다. 특별한 실시 예로, 향상된 자극제는 분말 형태로 사용되거나 폴리머-카본 나노복합체와 같은 폴리머 매트릭스 안에 선택적으로 캡슐화 될 수 있다. 향상된 자극제가 폴리머 매트릭스 안에 캡슐화된 실시 예의 경우, 결과물인 캡슐화된 자극제는 복합 기능을 가질 수 있으며, 화학발포제, 열자극제, 광자극제, 산화제, 계면활성제 및 촉매, 또는 이들의 조합 중 하나 또는 그 이상과 혼합하여 하나의 향상된 자극제 화합물로 만들어질 수 있다. 이와 같은 실시 예에서 복합 기능을 가진 향상된 자극제는 처리에 있어서의 잠재적인 시너지 효과를 위해 사용될 수 있다.
어떤 실시 예에서는 복합 기능을 가지는 향상된 자극제가 다음 중 하나 혹은 그 이상과 혼합될 수 있다: 1) 탄소 나노튜브(CNT), 그래핀, 탄소 나노섬유, 흑연, 카본 블랙, 활성화된 혹은 무정형 탄소 등을 포함하는 탄소 기반 물질; 2) 철(영가철), 코발트, 니켈, 아연 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 강자성을 띄는 물질; 3) 열의 보존 및 효율을 위한 서모-폴리머(thermos-polymer) 및 발열성 물질; 4) 산화 철(iron oxide), 산화 아연(zinc oxide), 산화 티타늄(titanium oxide), 산화 텅스텐(tungsten oxide), 산화 알루미늄(aluminum oxide) 등을 포함하지만 이에 국화되지 않는 광촉매 물질; 5) 오염 매체와 자극제의 균일한 혼합을 위한 계면활성제; 6) 과산화 마그네슘(magnesium peroxide), 과산화 아연(zinc peroxide), 과산화 칼슘(calcium peroxide), 과황산 나트륨(sodium persulfate) 및 과산화 수소(hydrogen peroxide)를 포함하지만 이에 국한되지 않는 산화제; 및 7) 아조다이카본아마이드(azodicarbonamide), p-톨루엔설폰하이드라자이드(p-toluenesulfonhydrazide), 5-페닐테트라졸(5-Phenyltetrazole), 탄화수소 나트륨(sodium bicarbonate), 칼륨 보로하이드라이드(potassium borohydride), 나트륨 보로하이드라이드(sodium borohydride), 카르보닐 아자이드(carbonyl azide), 요소(urea), 그리고 이들의 조합을 포함하되 이에 국한되지 않는 화학발포제.
한 실시 예로, 화학발포제는 상승된 온도(일반적으로 450℃ 이하)에 노출될 경우 오염된 매체 내에서 열과 가스 상태의 일산화탄소(또는 수소)를 발생시키는 발열 반응을 일으킬 수도 있다. 가스 상태의 일산화탄소는 어떤 실시 예에서 가스 형태의 가벼운 탄화수소 또는 다른 가벼운 유기 합성물을 생성하기 위해 궁극적으로 무거운 탄화수소 또는 다른 관련된 복잡한 유기 합성물(예를 들면 석유 기인 오염물질 또는 또는 유기 오염물질)을 깨뜨리거나 아니면 화학적으로 변형시킬 수 있는 일련의 화학반응을 개시할 수 있으며, 또한 다른 실시 예에서 석유 기원 내지 다른 특정 오염물질이 사실상 없는 열에 의해 정화된 매체를 줄 수도 있다. 여기서 생성된 가벼운 탄화수소 및 유기 합성물은 선택적으로 회수될 수 있으며, 더 나아가 미래 사용을 위해 선택적으로 재활용 될 수도 있다.
좀 더 구체적으로, 한 실시 예에서 가스 형태의 일산화탄소는 오염 매체 내 수분과 반응하여 수소 가스를 발생시킬 수 있다. 수소 가스는 화학발포제의 발열 반응으로부터 생성된 추가 열이 있을때 무거운 탄화수소(탄소의 길이가 10보다 탄화수소)의 하이드로크래킹을 일으켜 기화가 가능한 가벼운 탄화수소(통상 탄소의 길이가 10보다 작은)를 생성할 수 있다. 가벼운 탄화수소 중 가스 형태는 포집 및 액체 상태로 응축시킬 수 있고, 미래 사용을 위한 선택적 재활용을 목적으로 선택적 회수가 가능하다. 한 실시 예로, 화학발포제와 혼합된 오염 매체의 주위 온도 상승은 무거운 탄화수소 및/또는 다른 무거운 유기 합성물을 분해하고, 가벼운 탄화수소 또는 다른 가벼운 파생 화합물을 생성하는 결과를 가져온다.
한 실시 예에서 화학발포제는 일반적으로 다른 온도에서 활성화 될 수도 있다. 둘 혹은 그 이상의 화학발포제들을 다른 조합으로 혼합시킴으로서 온도 단계에 따라 복합적인 반응들의 활성화가 가능하도록 할 수도 있다. 화학발포제 주변 온도의 상승은 화학발포제의 발열 반응을 일으키는 것으로 알려져 있다.
전형적인 기술 실시 예에 따라 도 2를 참조하면, 정화 방법(100)은 화학발포제, 산화제, 열자극제 및 광자극제 중 하나 혹은 그 이상을 포함하는 향상된 자극제의 복합체를 혼합함으로써 토양이나 물과 같은 오염 매체를 전처리하는 초기 단계(110)를 포함할 수 있다. 향상된 자극제의 복합체가 오염 매체와 혼합되고 나면, 전처리된 매체는 열을 통한 정화를 위해 매체가 상승된 온도에 노출될 수 있는 정화 장치로 운반될 수 있다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 한 실시 예에서 향상된 자극제의 복합체 내에 존재하는 폴리카본 나노복합체(p-cnc)와 같은 열자극제의 활성화를 위해 전처리된 오염 매체를 마이크로웨이브 에너지(170)에 노출시킴으로서 온도 상승을 일으킬 수 있다. 이러한 실시 예에서 마이크로웨이브 에너지로의 노출은 열자극제를 활성화시킴으로서 전처리된 오염 매체 내에서의 화학 반응을 유발하거나 개시할 수 있는 충분한 양의 열을 생성할 수 있다. 열자극제는 아래에 자세하게 설명되어 있다.
한 실시 예로, 열을 통한 정화가 완료되면 열로 정화된 매체는 자외선 빛(180)으로의 노출, 적외선 빛(190)으로의 선택적인 노출, 또한 제논 플래시 장치로부터의 빛 혹은 다른 펄스 광원과 같은 강한 펄스 빛(200)으로의 선택적인 노출을 통해서 빛을 이용한 정화를 거칠 수 있다. 한 실시 예에서 다양한 종류의 전자기적 파장에 연속적으로 노출될 수 있다. 또 다른 실시 예에서는, 오염 매체를 적외선 빛 및 강한 펄스 빛과 같은 여러 스펙트럼의 전자기 조사에 동시에 노출시킬 수 있다.
오염된 매체를 강한 펄스 빛에 노출시키는 단계(200)에 이어, 한 실시 예에서 전처리 과정에서 혼합되었던 자극제는 아래에서 더 자세하게 다루어지는 자성을 이용한 공정 등 한가지 혹은 그 이상의 적합한 제거 또는 회수 공정들을 통해 제거되고 선택적으로 재활용(150)될 수 있다. 더 나아가, 한 실시 예에서 정화 처리 과정 중 발생 및/또는 방출된 결과로 나오는 가스 및/또는 증기는 단계(160)에서 원하는대로 포집할 수 있다.
본 발명의 기술 실시는 운영에 요구되는 공간 및 소요 경비를 줄이는 정화 시스템을 포함한다. 이 시스템은 마이크로웨이브, 자외선, 적외선 및 강한 펄스 빛 발생 장치들과 같은 일련의 전자기 조사 발생 장치을 포함하며, 이들은 압력, 진공, 또는 중력 흐름에 의해 오염된 매체가 운반될 수 있도록 수직으로 쌓아올려지거나 수직 방향으로 놓여질 수 있다.
도 3을 참조하면, 한 실시 예에서 오염된 매체를 정화하기 위한 정화 시스템(300)을 보여준다. 호퍼(310)는 임시 저장을 위해 사용될 수 있고, 화학발포제, 산화제, 열자극제 및/또는 광자극제를 포함하는 향상된 자극제의 복합체가 오염된 매체와 혼합되는 전처리 혼합기(320)에 오염 매체를 공급하는데 사용될 수 있다. 전처리된 매체는 그 뒤 전처리 혼합기로부터 정화 장치(330)로 운반된다. 한 실시 예에서, 도 3에서 보여지듯이 간단한 컨베이어(340)가 매체를 시스템(300)의 한 쪽에서 다른 쪽으로 운반하는데 사용될 수 있다. 보여지는 실시 예에서 컨베이어(340)가 전처리된 매체를 전처리 혼합기(320)로부터 정화 장치(330)의 투입구(350)로 운반한다.
정화 장치(330)는 전처리된 매체를 마이크로웨이브 조사에 노출시키기 위해 마이크로웨이브 발생장치(360) 안으로 들여보내는 투입구(350)를 통해 전처리된 매체를 받아들인다. 마이크로웨이브 조사로의 노출은 폴리카본 나노복합체(p-cnc)와 같은 열자극제로 하여금 화학발포제의 발열반응을 유발하는 열을 생성하게 하고, 한 실시 예에서는 물과 반응하기 위해 필수인 일산화탄소를 발생하게 한다. 화학발포제의 발열 반응으로부터 유래된 일련의 화학반응들은 특정 실시에서 석유 기인 오염물질을 분해하고 (위에서 다루었듯이) 적어도 하나의 오염물질이 사실상 감소되어 바람직하게는 석유 기인 오염물질이 없는 매체를 결과로 가져온다.
도 3에서 보여지듯이, 한 실시 예에서 정화 시스템(300)은 처리된 매체를 광처리를 통해 정화함으로서 더 향상될 수 있다. 마이크로웨이브 조사에 대한 노출에 이어, 처리된 매체는 자외선 발생장치(370) 및 적외선(IR)/강한 펄스 빛(IPL) 발생장치(380)를 포함하는 일련의 광처리 정화 장치로 운반된다. 한 실시 예에서 강한 펄스 빛은 제논 플래시 발생장치로부터 생성될 수 있다. 그 실시 예에서 더 나아가 적외선 및 강한 펄스 빛으로의 노출은 별개의 발생장치에 의해 처리될 수 있다. 빛의 조사는 더 나아가 어떤 잔류 석유 기인 유기 오염물질도 분해한다. 한 실시 예에서 마이크로웨이브, 자외선, 그리고 적외선/강한 펄스 빛 발생장치들(360, 370, 380)은 분리되어 있으며 불연속적인 발생장치일 수 있다.
위에서 다루었듯이, 어떤 실시 예에서 가벼운 탄화수소는 일산화탄소와 오염 매체 내 수분의 반응으로부터 발생되는 수소 가스가 석유 기원 오염물질에 존재하는 무거운 탄화수소를 분해함으로서 생성될 수 있다. 그런 다음 가벼운 탄화수소는 일반적으로 화학발포제의 발열반응으로부터 생성된 열에 의해 기화될 수 있고, 가스 형태의 가벼운 탄화수소는 응축기(400)에 의해 포집 및 응축될 수 있으며, 가스 트랩(410)에 선택적으로 저장될 수 있다. 선택적 실시에서 액체 형태의 가벼운 탄화수소는 미래 사용과 같은 목적으로 차후에 재활용 될 수 있다.
정화 시스템(300)의 크기 및 환경발자국(environmental footprint)을 최소화하기 위해서, 다양한 발생 장치들(360, 370, 380)은 정화 장치(330) 안에서 일어나는 모든 정화 공정들을 가지면서 순차적으로 혹은 수직으로 쌓여 연속하여 운전될 수 있다. 그림에서 보여지듯이, 한 실시 예에서 두 개의 정화 장치(330, 430)는 첫 번째 정화 장치(330)로부터 뒤 이은 두 번째 정화 장치(430)로 처리된 매체를 운반하기 위한 두 번째 컨베이어(390)에 의해 효과적으로 연결됨으로서 연속으로 사용될 수 있고, 두 번째 정화 장치(430)는 별도의 마이크로웨이브 발생장치(460), 자외선 발생 장치(470), 그리고 적외선/강한 펄스 빛 발생장치(480)를 가진다.
최종 정화된 매체는 그런 다음 배출구(420)를 통해 시스템(300)으로부터 제거된다.
한 실시 예에서, 마이크로웨이브를 이용한 정화 장치와 광처리를 통한 정화 장치는 운전자의 안전을 강화하고 조사에 노출됨으로써 발생할 수 있는 환경적 관심사항들을 줄이기 위해서 서로 분리되어 개별적으로 싸여 있다. 그렇지만, 산업계에서 알려져있는 소각을 기본으로 하는 열처리 정화 시스템과 비교하면 본 발명의 어떤 실시 예는 토양 내 식물 기원 합성물의 보존, 적은 에너지 사용 및 온실가스 배출의 최소화 등과 같은 지속 가능하고 환경친화적인 효과들을 바람직하게 보여주고 있다.
한 실시 예에서 여러 정화 장치들은 다양한 전자기 주파수에서의 사용이 가능하도록 결합될 수 있다. 각 전자기 조사 주파수 대역은 개별 처리 장치로써 역할을 할 수 있고, 이로써 정화 효율이 향상될 수 있다. 예를 들면, 수분은 일정한 전자기 주파수 대역에서 효과적으로 제거될 수 있고, 오염물질 종류에 따라 운영 비용을 줄이기 위해 분리된 대역에서의 전자기 에너지를 조절할 수 있다.
도 3을 다시 참조하면, 그림에서 보여지듯이 수직방향으로 놓여진 정화 장치들(330, 340)은 마이크로웨이브, 자외선, 적외선/강한 펄스 빛 발생장치들(360, 370, 380, 460, 470, 480)이 쌓아 올려있어 한 실시 예에서 오염 매체가 중력에 의해 하나의 장치로부터 다른 장치로 운반될 수 있고 시스템에 많은 공간이 필요하지 않아 낮은 환경 발자국이 가능하게 한다.
도 4를 참조하면, 더 구체적인 실시 예에서 컨베이어(340)는 오염된 매체를 전처리 혼합기(320)로부터 정화 장치(330)로 투입구(350)를 통해 운반할 수 있다(도 2 참조). 정화 장치(330) 내에서 오염 매체는 나선형 슬로프를 통해 마이크로웨이브 발생장치로부터 자외선 발생장치로, 그 뒤 적외선/강한 펄스 빛 발생장치로 중력에 의해 운반될 수 있다. 다른 실시 예에서, 오염 매체의 한 발생장치로부터 다른 장치로의 이동을 돕기 위해 추가 동력이 사용될 수 있다. 그림에 보여지지 않았지만, 이러한 추가 동력의 예로 오염 매체에 가해지는 진공 흡입(음압) 혹은 양압(positive pressure)를 들 수 있다.
도 5를 참조하면, 정화 장치가 수평 방향으로 향해 있는 실시 예에서, 투입구(350)로부터 받아들여진 오염 매체를 정화 장치(330)를 통해 운반하기 위해 동력화된 컨베이어가 사용될 수 있다. 그림에서 보여지듯이, 한 실시 예에서 모터(520)에 의해 움직이는 동력화된 오거(auger)(510)는 오염 매체를 받아들이고 최소 마이크로웨이브 발생장치(360)를 포함하는 정화 장치(330)를 통해 오염 매체를 밀어낼 수 있다.
도 6을 참조하면, 한 실시 예에서 트럭 혹은 다른 이동형 플랫폼(600)은 수평으로 향해 있어 회전하는 원통형 드럼(610) 또는 텀블러를 포함할 수 있다. 오염 매체는 투입구(620)를 통해 텀블러(610)로 들어갈 수 있다. 적어도 마이크로웨이브 발생장치(그림에 보여지지 않은)를 포함하는 정화 장치는 텀블러(610) 내부에 붙여질 수 있고, 회전이 가능한 텀블러(610)의 간단한 움직임에 의해 오염 매체가 회전되어 정화 장치에 노출될 수 있다. 향상된 자극제의 복합체는 오염 매체와 혼합될 수 있고, 혼합된 매체는 텀블러(610) 내로 들어가 회전된다. 사실상 석유 기인 오염물질이 없는 처리된 매체는 배출구(630)를 통해 배출될 수 있다.
한 실시 예에서, 오염 매체와 향상된 자극제 복합체의 혼합을 돕기 위해 세라믹 구슬이 텀블러(610) 내에 위치할 수 있다.
다른 실시 예에서, 열에 의한 정화는 열자극제의 마이크로웨이브 조사로의 노출이 아니라 인덕션 히팅 혹은 전처리된 오염 매체의 저항형(resistive) 히팅 성분을 이용하는 다른 히팅 방법에 의해 이루어질 수 있다. 도 7에서 보여지듯이, 이러한 기술 실시 예에서 인덕션 열 정화 시스템(700)은 인턱션 히터 또는 코일(710)을 포함할 수 있으며, 또는 다른 히팅 장치를 열 정화 챔버(720)에 설치할 수 있다. 투입구(730)를 통해서 오염 매체와 향상된 자극제 복합체가 혼합될 수 있다. 한 실시 예에서 도 5에서 보여진 오거 타입의 컨베이어와 같은 동력화된 운반 시스템을 오염 매체의 이동과 정화처리 중 오염 매체의 체류 시간을 통제하기 위해 사용될 수 있다. 그림에서 보여지듯이, 열 정화 챔버(720)는 약간 기울어져 수평으로 놓여지거나 혹은 오염 매체의 이동과 체류 시간을 빠르게 하기 위해 수직으로 놓여질 수 있다.
히팅 효율을 향상시키기 위해, 한 실시 예에서 오염 매체 내 수분 함량 감소를 목적으로 다수의 인덕션 히팅 구역을 만들기 위해 여러 인덕션 히팅 코일이 사용될 수 있다. 기화된 가벼운 탄화수소는 포집될 수 있고 가스 트랩 혹은 가스 배출구(740)를 통해 분리될 수 있다. 가스 형태의 가벼운 탄화수소는 먼저 가스 수집 챔버(750)에 수집되고, 그 뒤 가스 냉각 시스템(760)에 의해 응축된다.
그런 다음 최종 정화된 매체는 배출구(770)를 통해 시스템으로부터 제거된다.
본 발명의 기술 실시는 폴리카본 나노복합체(p-cnc)와 같은 열자극제의 마이크로웨이브 조사로의 노출에 의해 발생되는 열과 뒤이은 광처리에 의한 정화에 의존하고 있다. 정화 장치에 투입되기 전 향상된 자극제 복합체의 일부로써 오염 매체와 혼합되어지는 열자극제 및 광자극제 사용을 통해 열 정화 및 광 정화 양쪽 모두 향상될 수 있다. 열자극제는 화학발포제로 하여금 발열반응을 일으키기에 충분한 열을 발생시키기 위해(다시말해, 약 300℃의 온도에 도달하기 위해) 마이크로웨이브 에너지에 의해 활성화 될 수 있고, 궁극적으로 석유 기인 오염물질(예, 설폴란), 휘발성 유기화합물(예, 휘발성 유기 염소화합물), 경질 비-수성상 액체(LNAPL) 및 중질 비-수성상 액체(DNAPL)를 포함하는 석유계 탄화수소를 분해한다. 열자극제는 열 정화 처리과정의 열 효율을 높이는 동안 소비되는 에너지를 감소시킨다.
광자극제는 잔류하는 유기 오염물질의 분해를 위해 광촉매 처리공정의 유도를 돕는다.
열자극제
한 실시 예에서, 정화 시스템의 열 효율을 증가시키고 에너지 소비를 감소시키기 위해 폴리머카본 나노복합체(p-cnc)를 열자극제로써 기능하도록 첨가되었다. 폴리머카본 나노복합체는 마이크로웨이브 에너지를 받아들여 열을 흡수하는 성질을 가지고 있어, 짧은 시간 내에(다시말해, 몇분 내에) 300℃ 혹은 그 이상의 온도에 도달할 수 있다. 많은 석유 기인 오염물질의 끓는 점이 300℃보다 낮기 때문에, 폴리머카본 나노복합체를 오염 매체와 혼합하여 마이크로웨이브 에너지에 노출시키는 것은 300℃보다 낮은 끓는 점을 가지는 많은 석유 기원 화합물의 기화 및/혹은 분해의 결과를 가져온다.
열자극제 및 마이크로웨이브 에너지를 이용한 유기 오염물질로 오염된 물의 정화 - 열 정화(Thermal Remediation)
물에 존재하는 유기 오염물질의 제거가 가능한지 보이기 위해, 한 기술 실시 예에 따라 화학발포제 및 열자극제가 포함된 향상된 자극제 복합체를 설폴란(통상적인 잔류 오염물질)로 오염된 물과 혼합하였다. 다양한 농도(10, 50, 100, 500, 및 1,000 ppm)로 오염된 물 샘플들은 폴리머카본 나노복합체(p-cnc) 또는 활성탄소와 혼합된 뒤 마이크로웨이브 조사에 노출되었다. 노출 단계 이후, 폴리머카본 나노복합체(p-cnc) 또는 활성탄소는 주사기 필터를 이용하여 물 샘플로부터 제거되었고, 설폴란 농도는 자외선/가시광선 분광광도계(UV/Vis spectroscopy)를 이용하여 304 nm의 흡광 파장에서 측정되었다. 측정 결과는 같은 농도의 열자극제가 첨가되었지만 마이크로웨이브 조사에는 노출되지 않은 대조군과 비교되었다.
열자극제로서의 폴리머카본 나노복합체(p-cnc)와 활성탄소의 효능을 보여주는 결과를 아래 그림에 나타냈다. 그래프 A는 폴리머카본 나노복합체(p-cnc)로 처리된 오염된 물이 마이크로웨이브 조사에 노출된 후 상당한 양의 설폴란이 제거되었음을 보여주고 있다.
Figure pct00001
그래프 A. 설폴란 제거에 있어 폴리머카본 나노복합체(p-cnc)를 기본으로 하는 열 정화 효과. 설폴란 농도(10, 50, 100, 500 및 1000 ppm)는 자외선/가시광선 분광광도계에 의해 측정되었다.
그래프 B 또한 활성탄소로 처리된 오염된 물이 마이크로웨이브 조사에 노출된 후 상당한 양의 설폴란이 제거되었음을 보여준다.
Figure pct00002
그래프 B. 설폴란 제거에 있어 활성탄소를 기본으로 하는 열 정화 효과. 설폴란 농도(10, 50, 100, 500 및 1000 ppm)는 자외선/가시광선 분광광도계에 의해 측정되었다.
열자극제 및 마이크로웨이브 에너지를 이용한 디젤로 오염된 토양의 정화 - 열 정화(Thermal Remediation)
디젤로 오염된 토양의 정화 가능성을 설명하기 위해, 한 실시 예에 따라 높은 양의 디젤 연료(~ 20 중량%)가 토양에 첨가된 뒤, 화학발포제를 포함하는 열자극제 복합체와 혼합되었다. 혼합 후, 오염된 토양의 샘플들은 마이크로웨이브 조사에 노출되었고, 가스 크로마토그래피(gas chromatograph)를 이용하여 농도를 측정하였다. 그래프 C에서 볼 수 있듯이, 짧은 사슬을 가지는 탄소들(F2)은 더 빠르게 제거되고(10분 이내) 약 15분 내에 사실상 완전히 토양으로부터 제거되었다. 긴 사슬을 가지는 탄소들(F3)은 분해되는데 좀 더 긴 시간이 걸렸으나 마찬가지로 약 15분 이내에 사실상 완전히 토양으로부터 제거되었다. 본 발명에 제한하지 않는 관점에서, 더 긴 사슬을 가지는 탄화수소들의 상대적으로 느린 분해 속도는 보다 짧은 사슬을 가지는 탄화수소들보다 상대적으로 높은 끓는 점을 가지는 것에 기인할 수도 있을 것으로 보인다.
Figure pct00003
그래프 C. 디젤 오염 토양의 처리 결과; 정화 후 잔류 탄화수소 양. (참고: 그래프에서 F2와 F3의 기호들이 15분 및 20분에서 겹쳐 있음.)
열자극제 및 마이크로웨이브 에너지를 이용한 DNAPLs로 오염된 토양의 정화 - 열 정화(Thermal Remediation)
한 실시 예에 따라 DNAPL 오염물질 또한 유사한 시스템을 사용하여 처리되었다. DNAPL로 오염된 매트릭스를 만들기 위해 타르와 디젤로 이루어진 혼합물이 토양에 첨가되었다. 이 특정 경우에서는, 7 중량%의 DNAPL 혼합물로 오염된 토양이 폴리머카본 나노복합체(p-cnc)와 같은 열자극제 및 마이크로웨이브 조사에 의해 정화되었다.
디젤로 오염된 토양의 정화와 마찬가지로, 보다 짧은 사슬의 탄화수소는 상대적으로 긴 사슬의 탄화수소에 비해 더 빠르게 제거되었다. 그렇지만, 탄화수소 사슬의 길이에 상관없이 모든 샘플들은 마이크로웨이브 조사에 노출된 지 약 30분 이후 토양으로부터 사실상 완전하게 제거되었다.
Figure pct00004
그래프 D. 인공 크레오소트(creosote) 오염 토양의 처리 결과; 정화 후 잔류 탄화수소 양. (참고: 그래프에서 F3와 F4의 기호들이 30분에서 겹쳐 있음.)
광자극제
한 실시 예에서, 광자극제는 잔류 유기 오염물질의 분해를 위한 광촉매 처리공정의 유도를 돕기 위해 사용될 수 있다. 발광으로 유도된 정화 처리공정들은 유기 오염물질을 바라는대로 더 분해할 수도 있다. 산화 티타늄(titanium oxide), 산화 철(iron oxide) 등을 포함하되 이에 국화되지 않는 광자극제는 자외선, 적외선 및 강한 펄스 빛의 조사에 노출되었을 때 바라는대로 광촉매 성질을 보일 수도 있다.
광자극제를 이용한 자외선을 기본으로 하는 정화
자외선 조사 하에서 광자극제를 통해 유도되는 정화를 설명하기 위해, 한 실시 예에 따라 설폴란으로 오염된 물이 광자극제로 사용된 산화 티타늄 및 산화 철에 의해 처리되었다.
열자극제의 활성화를 위해 마이크로웨이브를 이용하여 열 정화의 효율을 보기 위해 수행했던 실험과 마찬가지로, 다양한 농도(10, 50, 100, 500 및 1,000 ppm)로 오염된 물 샘플들은 화학발포제 및 광자극제와 혼합된 뒤 자외선, 적외선 또는 제논 플래시 장치로부터의 강한 펄스 빛에 노출되었다. 노출 후, 광자극제는 주사기 필터 및 자성을 활용한 분리공정(다시 말해, 광자극제로 이용된 산화 철의 자석에 의한 제거)을 통해 물 샘플로부터 제거되었다. 설폴란 농도는 자외선/가시광선 분광광도계를 이용하여 304 nm의 흡광 파장에서 측정되었다.
측정 결과 몇몇 실시 예에서 광자극제의 사용이 물에서 설폴란을 제거함에 있어 발광의 효과를 높여주는 것으로 나타났다.
흥미롭게도 광자극제로 사용된 산화 티타늄과 산화 철이 더 많은 양의 설폴란 제거를 나타냄으로서 더 큰 잠재성이 있음을 보여줬다.
그 이상의 선택적 실시
한 대체 실시 예로, 도 8에서 보여지듯이 전처리 단계에 이어 전처리된 오염 매체는 컨베이어(340)를 따라 움직이고 태양광의 방향을 바꾸거나 초점을 맞춰주는 볼록렌즈(800) 아래로 지나갈 수 있다. 초점을 맞춘 태양광은 수 분 내에 약 450℃까지의 온도를 생성할 수 있는 것으로 일반적으로 알려져 있다. 초점을 맞춘 태양광을 전처리의 일부로 사용하는 것은 마이크로웨이브 발생장치에 의한 열 정화에 요구되는 에너지 소비를 줄이는데 도움을 줄 수 있다.
도 9와 도 3을 참조하면, 한 실시 예에서 정화 방법은 더 나아가 일련의 정화 장치들(330, 430) 사이에서 오염 매체가 처리되는 과정을 포함할 수 있다. 그림에서 보여지듯이, 첫 번째 정화 장치(330)로부터 나온 처리된 매체(810)는 뒤 이어지는 정화 장치(430)로 운반되는 동안 전자기 조사의 외부 공급원(820)(다시 말해, 마이크로웨이브, 자외선, 적외선, 강한 펄스 빛 발생장치들)에 노출됨으로서 추가로 처리될 수 있다. 이러한 실시 예에서 외부 공급원으로 노출하는 동안 방출되는 가스 및/혹은 증기들은 송풍기(830)에 의해 방향이 바뀔 수 있고 가스 트랩(그림에 보여지지 않음)에 의해 포집될 수 있다.
어떠한 실시 예에서는, 잠재적인 잔류 부산물을 제거하기 위해 향상된 자극제가 최종 처리된 혹은 정화된 매체로부터 추출될 수 있고, 선택적 실시 예에서는 이들이 잠재적으로 재사용 될 수도 있다. 따라서, 다른 실시 예에서는 향상된 자극제를 분리 및 제거하기 위해 자성을 활용한 분리 시스템과 같은 별도의 분리 시스템이 이용될 수 있다. 자성 활용 분리 시스템이 사용되는 실시 예에서, 자성을 띄는 미립자 또는 구슬들은 변경될 수 있고 거기로 향상된 자극제가 기능적으로 붙어 자성을 가지는 시스템으로 하여금 향상된 자극제가 분리 및 제거될 수 있도록 할 수 있다. 다른 실시 예에서는, 싸이클론 작용이 향상된 자극제를 분리 및 제거하는데 사용될 수 있다.
좀 더 구체적인 실시 예에서, 향상된 자극제를 이용하여 오염된 토양 및 물을 정화하는 방법은 열 및 광촉매 반응을 발생시키기 위해 전자기, 강한 펄스 빛, 적외선 및 자외선 조사의 조합을 활용하는 것을 포함하고, 여기서 강한 펄스 빛은 제논 플래시 장치와 같은 높은 에너지의 제논 광원에 의해 이루어질 수 있으며, 레이저 조사는 추가적인 처리를 위해 선택적으로 적용될 수 있고, 오염 매체의 처리를 위해 태양광 혹은 백색광이 볼록 렌즈 또는 프레넬 렌즈를 통해 선택적으로 초점이 맞춰질 수 있다. 또한 진동을 유도하여 오염 매체의 안쪽 층이 노출되도록 하고 압축된 산소, 수소 가스 또는 공기를 주입하여 선택적인 산화 반응을 가능케 하기 위한 나선형 관 구조를 통과하는 흐름을 더 쉽게 하기 위해 텀블러 또는 교반기를 선택적으로 사용할 수 있으며, 산화제(예, 과산화수소)와 같은 액체의 미세 입자 발생 및 주입, 그리고 공기, 질소 등과 같은 가스의 오염 매체로의 주입을 위해 분무기가 선택적으로 사용될 수 있고, 정화 과정 중 오염 매체로부터 발생되는 증기를 포집하기 위해 진공 흡입 및 집진기 시스템이 선택적으로 사용될 수 있으며, 정화 처리의 효율을 증대시키기 위해 높은 농도의 오염물질에 대해서는 다수의 챔버 또는 반복적인 순환을 선택적으로 적용할 수 있고, 필터를 활용하거나 자성을 띄는 물질을 이용하여 분리하는 방법을 통해서 향상된 자극제를 오염 매체로부터 선택적으로 분리할 수 있으며, 잔류 설폴란과 같은 고형의 오염물질을 추출하기 위해 전자기, 강한 펄스 빛, 자외선 및 적외선을 조사함으로서 오염 지하수로부터 물을 증발시키는 방법을 선택적으로 사용할 수 있다.
한 실시 예에서, 오염된 토양 및 물의 지중 정화를 위한 방법은 오염 토양 및 물이 존재하는 구역에 하나 또는 그 이상의 시추공을 뚫는 것, 하나 또는 그 이상의 시추공을 통해 화학적 산화제 및 향상된 자극제를 오염 구역으로 주입하는 것, 향상된 자극제를 활성화 시켜 석유 기원 탄화수소 및/또는 다른 유기 오염물질을 정화하기 위해 히팅 성분 및/또는 전자기 조사 공급원(다시 말해, 마이크로웨이브 공급원, 인덕션 히터 등)을 하나 또는 그 이상의 시추공에 배치하는 것을 포함한다.
여기에 기술된 실시 예들은 총망라하기 위해 의도되었거나, 발명의 범위를 명세한 명확한 형식에 제한두고자 하는 것이 아니다. 이 실시 예들은 이 기술 분야에서 숙련된 다른 사람들로 하여금 가르치는 것을 이해하도록 하기 위한 발명의 원리, 이의 적용 및 실제 사용을 설명하기 위해 선택되어 기술되었다.
전술한 명세서의 관점에서 이 기술 분야의 숙련된 사람들에게 명백하므로, 본 발명의 실시에 있어 발명의 범위에서 벗어나지 않고 많은 변형 및 개량이 가능하다.

Claims (28)

  1. 석유 기원 내지 유기성 오염물질로 오염된 매체의 정화 방법으로서,
    전처리된 오염 매체를 생성시키고자 오염된 매체와 한가지 이상의 향상된 자극제를 혼합하는 전처리, 및
    상기 오염 매체에 포함되어 있는 적어도 하나의 오염물질 또는 기화된 오염물질의 농도를 실질적으로 감소시키기 위한 일련의 화학반응을 개시하기 위해 향상된 자극제가 포함된 전처리된 오염 매체의 온도를 상승시켜 이에 포함되어 있는 향상된 자극제의 일부가 발열반응을 일으키도록 유도하는 과정
    을 포함하는, 정화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    오염 매체는 오염 토양 매체와 오염 지하수 매체 중 적어도 하나를 포함하는, 정화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    기화된 오염물질은 기화된 탄화수소를 포함하는, 정화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    향상된 자극제는 화학발포제(chemical blowing agent)를 포함하고, 더 나아가 전처리된 오염 매체의 온도 상승은 화학발포제의 발열반응 유도를 위한 전처리된 오염 매체의 유도 가열(인덕션 히팅)을 포함하는, 정화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    향상된 자극제는 화학발포제 및 열자극제(pyro-stimulator)를 포함하고, 더 나아가 전처리된 오염 매체의 온도 상승은 열자극제를 마이크로웨이브 에너지에 노출시켜 열을 발생시킴으로써 화학발포제의 발열반응 유도를 위해 화학발포제를 가열하는 것을 포함하는, 정화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    오염 매체의 정화 방법은 앞서 언급된 열에 의해 정화된 매체의 잔류 오염물질 중 적어도 하나의 농도를 실질적으로 감소시키기 위해 열에 의해 정화된 매체를 추가로 광분해를 통해 정화함으로써 적어도 하나의 잔류 오염물질을 분해시키는 것을 포함하는, 정화 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    열에 의해 정화된 매체의 광분해 정화는 열에 의해 정화된 매체를 자외선 조사에 노출시키는 것을 추가로 포함하는, 정화 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    열에 의해 정화된 매체의 광분해 정화는 열에 의해 정화된 매체를 적외선 및 강한 펄스 빛(intense pulse light; IPL) 조사 중 적어도 하나에 노출시키는 것을 추가로 포함하는, 정화 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    강한 펄스 빛의 조사는 제논 광원에 의해 발생되는 빛을 포함하는, 정화 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    향상된 자극제는 적어도 하나의 광촉매 자극제를 추가로 포함하는, 정화 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화방법은 정화된 매체로부터 향상된 자극제를 제거하는 것을 추가로 포함하는, 정화 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    향상된 자극제의 제거는 자성을 이용한 제거 공정을 활용하여 자극제를 제거하는 것을 포함하는, 정화 방법.
  13. 제5항에 있어서,
    열자극제는 폴리머-탄소 나노복합체를 포함하는, 정화 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    향상된 자극제는 산화제 및 계면 활성제, 촉매 중 적어도 하나를 포함하는, 정화 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    향상된 자극제의 적어도 일부는 폴리머 매트릭스로 캡슐화되는, 정화 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화방법은 기화된 오염물질의 적어도 일부를 응축하는 것을 추가로 포함하는, 정화 방법.
  17. 오염된 매체의 정화를 위한 정화 시스템으로서, 상기 오염된 매체는 석유기원 및 유기성 오염물질 중 적어도 하나에 의해 오염되어 있으며, 상기 시스템은 오염된 매체를 정화하기 위한 정화 장치(remediation generator) 및 이 장치에서 배출되는 가스 및 증기를 포획하기 위한 가스 트랩을 포함하되, 상기 정화 장치는 더 나아가 장치를 통해 오염된 매체를 받아들이는 투입구, 적어도 하나의 열을 통한 정화 단계, 그리고 열에 의해 처리되어 적어도 하나의 오염물질의 농도가 실질적으로 감소된 매체를 제거하기 위한 배출구를 포함하는, 정화 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    정화 장치는 더 나아가 오염된 매체의 온도를 상승시키기 위한 열 정화 챔버를 포함하는, 정화 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    열 정화 챔버는 더 나아가 적어도 하나의 인덕션 히터와 가열되는 성분을 포함하는, 정화 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    열 정화 챔버는 추가적으로 마이크로웨이브 발생 장치를 포함하는, 정화 시스템.
  21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 시스템은 더 나아가 자외선 조사 장치, 적외선 조사 장치, 강한 펄스 빛 발생 장치 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는, 정화 시스템.
  22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 시스템은 더 나아가 오염된 매체를 임시 저장할 수 있는 호퍼와 상기 오염 매체를 호퍼로부터 정화 장치의 투입구로 운반하는 컨베이어를 포함하는, 정화 시스템.
  23. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 장치는 수직 방향으로 위치하고, 오염된 매체를 투입구부터 배출구까지 운반하기 위한 나선형 슬로프를 추가적으로 포함하되, 여기서 나선형 슬로프는 오염 매체를 중력을 이용해 운반하는, 정화 시스템.
  24. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 장치는 수평 방향으로 위치하고, 오염 매체를 투입구부터 배출구까지 운반하기 위한 동력화된 컨베이어를 추가로 포함하는, 정화 시스템.
  25. 제21항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 시스템은 더 나아가 오염 매체를 전자기(electromagnetic) 조사에 추가로 노출시킬 수 있는 중간 처리 시스템을 포함하는, 정화 시스템.
  26. 제17항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 시스템은 더 나아가 오염 매체를 정화 장치에 넣기 전 이를 향상된 자극제와 혼합하기 위한 전처리 혼합기를 포함하는, 정화 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    향상된 자극제는 더 나아가 화학발포제, 열자극제, 광자극제, 산화제, 계면활성제, 그리고 촉매 중 하나 또는 그 이상을 포함하는, 정화 시스템.
  28. 제17항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    정화 시스템 중 가스 트랩은 오염된 매체의 열처리 정화 과정 중 발생하는 기화된 오염물질 중 적어도 일부분을 응축시키기 위한 응축기를 포함하는, 정화 시스템.
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