Photo-assisted Fenton 반응에 다양한 Fe(III) chelator를 적용한 LNAPL(BTEX/MTBE)오염 지하수 처리에 관한 연구

박종훈,도시현,이홍균,조영훈,공성호,Park, Jong-Hun,Do, Si-Hyun,Lee, Hong-Kyun,Jo, Young-Hoon,Kong, Sung-Ho 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.2

본 연구에서는(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ 공정 [Fe(III) 1mM, ocalate 6mM, H$_2$O$_2$ 3%, pH 6]과 UV/(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ 공정 [UV dose 17.4kWh/L, Fe(III) 1mM, oxalate 6mM, H$_2$O$_2$ 1%, pH6]에서 BTEX(benzene, toluene, ethylbenzene, xylene)를 분해하기위해 다양한 착제를 토입, 그 분해효율을 비교하였다. 착제의 종류는 catechol, NTA, gallic, acetyl acetone, succinic, acetate, EDTA, citrate, malonate, 그리고 oxalate,총 10가지 종류의 착제를 사용하였으며, 그 중,acetate를 착제로 사용한 경우, 가장 높은 분해효율을 나타내었다. 또한, UV를 조사한 경우, 모든 착제에 대한 BTEX의 분해효율이 UV를 조사하지 않은 (Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ 공정의 분해효율보다 높은 것으로 나타났다. 또한BTEX와 무연 휘발유의 첨가제로 사용되고 있는 MTBE(methl tert-butylether)의 혼합복합물(각각의 농도는 200mg/L)에 대해서도 acetate를 착제로 사용한 UV/(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$공정에서 높은 분해효율을 보였다. 이 경우, BTEX는 반응시간 180분 만에 완전 분해되었으며, MTBE의 경우, 85%의 분해효율을 보였다. 이러한 실험 결과는 acetate를 착제로 사용한 UV/(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$공정은 BTEX 분해효율뿐만 아니라, BTEX와 MTBE복합오염물의 분해효율도 증가시킬수 있음을 입증하고 있다. In this study, the degradation of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene) was tested in both (Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$system [Fe(III) 1 mM, oxalate 6 mM, H$_2$O$_2$ 3%, and pH 6] and UV/(Fe3++ chelating agent)lHzOz system [UV dose 17.4 kWhlL, Fe(III) 1mM, oxalate 6 mM,H$_2$O$_2$ 1%, and pH 6]. The types of chelating agents used in experiments were catechol, NTA, gallic, acetyl acetone, succinic, acetate, EDTA, citrate, malonate, and oxalate and the optimum chelating agent for BTEX degradation was determined. The results showed that acetate was the optimum chelating agent for BTEX degradation in both (Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ and UV/(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ system, and UV radiation enhanced the degradation of BTEX with any types of chelating agents. Moreover, UV/(Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ system, which chelating agent was acetate, removed effectively mixtures of BTEX and MTBE (methyl tert-butyl ether) when the concentration of both BTEX and MTBE was 200 mg/L, respectively. In this system, BTEX was degraded completely and 85% of MTBE was degraded at the reaction time of 180 min. Therefore, UV/((Fe$^{3+}$+chelating agent)/H$_2$O$_2$ system with acetate as a chelating agent removed not only BTEX but also BTEX and MTBE, effectively.

Ex-situ 화학적 산화처리 적용을 위하여 다양하게 활성화(heat, Fe²⁺, UV)된 persulfate를 이용한 TCE 분해에 대한 연구

김한솔,도시현,박기만,조영훈,공성호,Kim, Han-Sol,Do, Si-Hyun,Park, Ki-Man,Jo, Young-Hoon,Kong, Sung-Ho 한국지하수토양환경학회 2012 지하수토양환경 Vol.17 No.6

Rreactivity of persulfate (PS) for oxidation of TCE under various conditions such as heat, $Fe^{2+}$, and UV was investigated. It was found that degradation rate of TCE increased with increasing temperature from 15 to $35^{\circ}C$. At pH 7.0, the rate constants (k) at 15, 25, 30, and $35^{\circ}C$ were 0.07, 0.30, 0.74, and $1.30h^{-1}$, respectively. For activation by $Fe^{2+}$, removal efficiency of TCE increased with increasing $Fe^{2+}$ concentration from 1.9 mM to 11 mM. The maximum removal efficiency of TCE was approximately 85% when pH of the solution dropped from 7.0 to 2.5. Degradation of TCE by UV-activated PS was the most effective, showing that the degradation rate of TCE increased with inreasing PS dosage; the rate constants (k) at 0.5, 2.5, and 10 mM were 34.2, 40.5, and $55.9h^{-1}$, respectively. Our results suggest that PS activation by UV/PS process could be the most effective in activation processes tested for TCE degradation. For oxidation process by PS, however, pH should be observed and adjusted to neutral conditions (i.e., 5.8-8.5) if necessary.

유/무기산 혼합용출제를 이용한 중금속(카드뮴,구리)오염토양 처리공법(soil washing/flushing) 개선에 대한 연구

이홍균,김동현,조영훈,도시현,이종열,공성호,Lee, Hong-Kyun,Kim, Dong-Hyun,Jo, Young-Hoon,Do, Si-Hyun,Lee, Jong-Yeol,Kong, Sung-Ho 한국지하수토양환경학회 2009 지하수토양환경 Vol.14 No.2

토양 세척/세정(soil washing/flushing)기법을 적용하여 카드뮴과 구리로 오염된 토양을 처리하기 위해 최적의 유기산 및 무기산 용출제 선정 실험을 batch 및 column test를 통하여 수행하였다. 널리 알려진 EDTA와 비교한 Citric acid는 저분자 유기산 용출제로 구리와 카드뮴의 제거효율이 EDTA를 제외한 다른 유기산 용출제에 비해 처리효율이 높았으며, 탄산은 독성이 가장 낮으면서 토양공극효과를 동시에 수반할 수 있는 무기산 용출제로 확인되었다. 최적의 유/무기산 혼합용출제는 citric acid와 탄산의 혼합 용출제였으며, 최적 농도비는 citric aicd:탄산 = 10:1이었다. 이때의 카드뮴과 구리의 제거효율은 각각 46%와 39%이였다. 탄산은 공극 막힘 현상을 완화시키는 역할으 하는 것으로 확인되었으며, 이는 EDTA + 탄산과 citric acid+탄산에서 용출제의 유량이 점차 증가하는 것을 확인하였따. 따라서, 유/무기산 혼합 용출제는 카드뮴 및 구리로 오염된 토양 처리를 위한 세정 복원기법의 실제현상 적용 시 발생하는 토양공극 막힘 연상을 개선시켜 줄 수 있다. The applicability of soil washing/flushing to treat a contaminated soil with cadmium (Cd) and copper (Cu) using a mixture of organic/inorganic extractant was evaluated in laboratory-scale batch and column tests. Citric acid was the effective extractant to remove Cd and Cu from the soil among various organic acids except EDTA. Carbonic acid was chosen as inorganic extractant which was not only low toxicity to environment, but also increasing soil permeability. Moreover, the optimum ratio of organic and inorganic extractant to remove Cd and Cu was 10 : 1, and this ratio of organic and inorganic extractant achieved removal efficiencies of Cd (46%) and Cu (39%), respectively. The increasing flow rate of extractant could explain the phenomena of soil packing when carbonic acid was used with organic extractant (i.e. EDTA and citric acid). Therefore, a mixture of organic extractant with inorganic extractant, especially carbonic acid, could resolve a problem of soil packing when this extractant was applied to a field application to remove Cd and Cu using in-situ soil flushing process.

Fe-GAC를 이용한 비소 및 공존이온(철, 망간, 칼슘)의 동시 제거

이용수 ( Yong-soo Lee ),도시현 ( Si-hyun Do ),홍성호 ( Seong-ho Hong ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2015 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2015 No.-

과황산(persulfate) 산화반응을 이용한 염소계 화합물(TCE, PCE) 분해에 관한 연구

송경호(Kyoung Ho Song),도시현(Si Hyun Do),이홍균(Hong Kyun Lee),조영훈(Young Hoon Jo),공성호(Sung Ho Kong) 大韓環境工學會 2009 대한환경공학회지 Vol.31 No.7

Trichloroethylene (TCE)와 tetrachloroethylene (PCE)은 주로 드라이클리닝 및 산업 세척액으로 쓰이는 염소계 화합물이며, 발암성 물질로 알려져 있다. In situ chemical oxidation (ISCO)는 토양 및 지하수를 처리하는 기술로, 지표 아래에 존재하는 오염된 지역까지 산화제를 전달하여 오염물질을 처리하는 기술이다. ISCO에 사용되는 산화제 중 persulfate는 강력한 산화제인 sulfate 라디칼 (SO₄-)을 발생시켜 처리하는 기법으로, 본 연구에서는 TCE와 PCE의 분해에 persulfate 산화공정을 적용하여 초기 pH (3, 6, 9, 12), persulfate의 농도 (0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5 M), 초기오염물질농도 (10, 30, 50, 70, 100 mg/L)에 대한 영향을 알아보았다. 초기 pH가 3 일 때, TCE와 PCE는 각각 93.2%와 89.3%로 가장 높은 처리효율을 나타낸 반면, 초기 pH가 12 일 때, TCE 55.0%와 PCE 31.2%로 가장 낮은 효율을 보여 pH가 높아질수록 처리효율이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 persulfate의 농도가 증가할수록 TCE/PCE의 처리효율이 증가하였으며, 가장 높은 persulfate의 농도 (0.5 M)에서의 처리효율은 96.5% (TCE), 95.7% (PCE) 였다. 반면 초기오염농도가 높아질수록 처리효율은 낮아지는 경향이 나타났다. 본 연구에서 얻어진 가장 빠른 분해속도를 나타내는 조건은 pH 3, persulfate농도 0.5 M, 그리고 오염물질 (TCE/PCE) 농도 10 mg/L이었고, 이때 구해진 1차 분해속도 상수 (kobs)는 1.04 (TCE)와 1.31(PCE) h-1였다. In situ chemical oxidations (ISCO) are technologies for destruction of many contaminants in soil and groundwater, and persulfate has been recently studied as an alternative ISCO oxidant. Trichloroethylene (TCE) and tetrachloroethylene (PCE) were chosen for target organic compounds. The objective of this study is to demonstrate the influence of initial pH (3, 6, 9, 12), oxidant concentrations (0.01, 0.05, 0.1, 0.3, 0.5 M), and contaminants concentrations (10, 30, 50, 70, 100 mg/L) on TCE/PCE degradation by persulfate oxidation. The maximum TCE/PCE degradation occurred at pH 3, and the removal efficiencies with this pH condition were 93.2 and 89.3%, respectively. The minimum TCE/PCE degradation occurred at pH 12, and the removal efficiencies were 55.0 and 31.2%, respectively. This indicated that degradation of TCE/PCE decreased with increasing the initial pH of solution. Degradation of TCE/PCE increased with increasing the concentration of persulfate and with decreasing the concentration of contaminants (TCE/PCE). The optimum conditions for TCE/PCE degradation were pH 3, 0.5 M of persulfate solution, and 10 mg/L of contaminant concentration. At these conditions, the first-order rate constants (kobs) for TCE and PCE were 1.04 and 1.31 h-1, respectively.

정수처리 입상활성탄 규격 선정기준 개발: Water-soluble Ash 측정

박병주 ( Byeong Joo Park ),( Sukhee Oyunzaya ),도시현 ( Si-hyun Do ),홍성호 ( Seong-ho Hong ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2015 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2015 No.-