Cosolvent에 의한 토양 내 Benzene-NAPL 세정 연구

송충현,정승우,이병진,고성환,Song, Chung-Hyun,Jeong, Seung-Woo,Lee, Byung-Jin,Go, Sung-Hwan 한국지하수토양환경학회 2008 지하수토양환경 Vol.13 No.3

토양공극에 위치한 벤젠-NAPL(Non-Aqueous Phase Liquid)에 대한 cosolvent 세정기술을 연구하였다. 토양칼럼을 이용하여 cosolvent 내 알코올 특성 및 농도 변화에 따른 NAPL 제거 변화를 실험하였다. NAPL에 흡수되어 부피를 증가시키는 NAPL swelling 알코올(1-프로판올, TBA)과 Non-swelling 알코올(에탄올) 특성에 따른 NAPL 제거 효과를 평가한 결과, 에탄올 cosolvent의 NAPL 제거 메커니즘은 용해이며, swelling 알코올의 주요 NAPL 제거 메커니즘은 이동임이 확인되었다. 토양 내 NAPL 제거에 있어 용해보다는 NAPL 이동에 의한 제거가 훨씬 효과적이었다. 알코올 농도 변화 실험에서, cosolvent 내 알코올 함유량이 40% 이상 되어야 토양 내 NAPL의 이동이 현저히 증가하는 것으로 나타났다. Removal of nonaqueous phase liquid present in the soil column by using cosolvent floods was investigated. The first objective of the study was to elucidate the removal mechanism of cosolvent flooding for benzene-NAPL. The second objective of the study was to evaluate the effects of the alchohol partitioning type (NAPL swelling and non-swelling) and concentration on NAPL removal efficiency from the soil column. The main NAPL removal mechanism of swelling alcohol was mobilization, while that of non-swelling alcohol was NAPL dissolution. The NAPL removal efficiency of swelling alcohol was more effective than that of non-swelling alcohol. Removal of Benzene NAPL entrapped in the soil would be effective under the cosolvent flood condition of alcohol content greater than 40% in volume.

Poly(1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate)를 이용한 나노영가철의 소수성 유기용매 친화성 향상

홍정민(Jeongmin Hong),양하연(Hayeon Yang),차태연(Taeyeon Cha),서영교(Younggyo Seo),황유훈(Yuhoon Hwang) 대한환경공학회 2020 대한환경공학회지 Vol.42 No.9

목적 : 상업부지, 주택부지 등에서 기준치를 뛰어넘은 유기 오염물질이 검출되어 토양 및 지하수 오염의 심각성이 커지고 있다. 특히 지중 소수성 유기오염물질인 NAPL (Non-aqueous phase liquids)은 물에 섞이지 않아 기존 토양복원기술로 제거가 어렵다. 또한 장기간에 걸쳐 서서히 지하수층으로 용해되어 지하수를 오염시킨다. 토양・지하수복원을 위해 NAPL 제거 필요성이 커지게 되면서 지중 내 다양한 오염물질 처리에 널리 사용되는 나노 소재인 나노영가철(nanoscale zero valent iron; nZVI)에 대한 관심도 커지고 있다. 그러나 nZVI는 낮은 분산성으로 지중에서 이동성이 저하되는 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 nZVI의 이동성을 향상시키는 동시에, NAPL에 선택적으로 이동하게 하도록 친수성 및 소수성 말단을 동시에 가지고 있는 poly(1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate) (PVP/VA) 로 표면 개질하였다. 방법 : PVP/VA 존재하에서 FeSO4·7H2O와 NaBH4의 반응을 통하여 PVP/VA로 표면 개질된 nZVI를 합성하였다. 합성 소재의 분산성을 확인하기 위하여 가시광선 분광기를 이용하여 침전실험을 실시하였으며, 모래 충진 컬럼에서의 이동성을 평가하였다. 또한 투과전자현미경을 사용하여 PVP/VA 존재 유무에 따른 입자의 크기 및 특성의 변화를 관찰하였다. 다른 PVP/VA 비율을 가지는 nZVI를 이용한 질산성 질소 환원능 평가를 통하여 분산도 향상에 따른 반응성의 변화를 관찰하였다. NAPL에 대한 선택적 이동성을 확인하기 위하여 트리클로로에틸렌 및 도데케인을 이용하여 PVP/VA 유무에 따른 이동을 평가하였다. 최종적으로 다공성 매질에서의 NAPL에 대한 선택적 이동성을 파악하기 위하여 도데케인이 흡수된 스펀지 층을 통과하는 nZVI의 비율을 평가하였다. 결과 및 토의 : PVP/VA-nZVI 합성 소재의 분산성은 합성 전과 후가 큰 차이 없었으나, 투과전자현미경을 통하여 얻어진 입자의 크기는 감소하는 것으로 평가되었다. 다공성 매질에서의 이동성은 PVP/VA 개질에 따라 크게 향상되는 것으로 나타났다. 또한 PVP/VA로 개질하였을 시에 질산성 질소의 환원 속도가 향상되는 것으로 보아, 작은 입경을 가지도록 유도하는 PVP/VA의 효과를 확인할 수 있었다. 트리클로로에틸렌 및 도데케인을 이용한 NAPL에 대한 선택적 이동성 평가 결과, PVP/VA에 의하여 소수성 오염물질에 대한 친화도가 향상되어, nZVI가 NAPL 층으로 선택적으로 이동하는 것을 확인할 수 있었다. 컬럼을 통해 수행한 PVP/VA-nZVI 합성 소재의 이동성 확인 실험 결과, NAPL인 도데케인이 존재한 컬럼의 Fe 제거율은 98.55%고 dodecane이 없는 컬럼은 88.16%로 PVP/VA-nZVI가 컬럼내에서 이동하다가 도데케인에 선택적으로 부착되는 것을 확인할 수 있었다. 결론 : 친수성과 소수성 말단을 동시에 보유하고 있는 PVP/VA를 이용하여 nZVI의 표면을 개질함으로써 더 작고 고른 입도를 가지는 nZVI를 합성할 수 있었으며, 이를 통하여 다공성 매질에서의 높은 이동성 및 오염물질과의 높은 반응성을 확보할 수 있었다. 또한, PVP/VA의 친수성 및 소수성 성질에 따라 소수성 유기용매인 NAPL에 대한 친화도를 높여 nZVI가 NAPL 층으로 이동할 수 있도록 유도하였다. 이를 통하여 토양으로 nZVI를 주입할 때, 표적이 되는 NAPL 층으로의 이동을 촉진하여 토양 정화 효율을 향상시킬 수 있을 것으로 기대할 수 있다. Objectives : Levels of organic contaminants in excess of the standard minimum have been detected in many commercial and residential sites, and the severity of soil and groundwater pollution is increasing. In particular, non-aqueous phase liquids (NAPLs) are hydrophobic organic pollutants that do not mix with water and are difficult to remove with existing soil remediation technology. These pollutants slowly dissolve into the groundwater over long periods of time, thus contaminating the groundwater. With the increasing need to remove NAPLs for soil and groundwater remediation, widespread interest has focused on the use of nanoscale zero valent iron (nZVI). However, nZVI has the disadvantage of reduced subsurface mobility. Hence, in the present study, the nZVI surface is modified with poly(1-vinylpyrrolidone-co-vinyl acetate) (PVP/VA), which has both hydrophilic and hydrophobic groups, to improve the mobility and selectivity of nZVI for the removal of NAPL. Methods : The PVP/VA modified nZVI is synthesized through the reaction of FeSO₄・7H₂O and NaBH₄ in the presence of PVP/VA. To confirm the dispersibility of the prepared material, a precipitation experiment is performed using a visible light spectrometer, and the mobility through a sand-filled column is evaluated. In addition, the variation in particle size and characteristics according to the presence of PVP/VA is examined via transmission electron microscopy. The nitrate reduction ability of nZVI with PVP/VA is also evaluated to reveal changes in reactivity depending upon the degree of dispersion. To confirm the selective mobility towards NAPL, trichloroethylene and dodecane are used to evaluate the mobility with and without PVP/VA. Finally, the ratio of nZVI passing through the sponge layer absorbing dodecane is evaluated to determine the selective mobility towards NAPL in the porous medium. Results and Discussion : Although the dispersibility of the PVP/VA-nZVI is not significantly changed, the particle size is significantly decreased. Both the mobility in porous media and the nitrate reduction rate are improved via PVP/VA modification. The affinity for hydrophobic contaminants and the selective migration of PVP/VA-nZVI towards the NAPL layer are also improved. The high affinity for the NAPL was also shown by the column with NAPL layer. Conclusions : Surface-modification with PVP/VA, which has both hydrophilic and hydrophobic ends, enabled the synthesis of nZVI with a smaller and more uniform particle size, thus providing high mobility in porous media and high reactivity towards contaminants. The combined hydrophilicity and hydrophobicity of PVP/VA is shown to increase the affinity of nZVI towards NAPL and, thus, promote its migration to the NAPL layer. Thus, it is anticipated that the efficiency of soil remediation can be improved by promoting the movement of nZVI towards the target NAPL layer.

Fe(Ⅱ)로 개질된 시멘트/슬래그를 이용한 NAPL TCE의 제거

이승형(Lee Seung-Hyoung),박정현(Park Jung-Hyun),최원호(Choi Won-Ho),박주양(Park Joo-Yang) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.1B

시멘트/슬래그/Fe(Ⅱ) 시스템에서 TCE 농도에 따른 분해 특성과 매질량(시멘트/슬래그)이 TCE 분해에 미치는 영향 등을 고찰하였다. TCE 농도의 경우 TCE의 용해도 8.4 mM을 기준으로 포회농도 절반인 4.2 mM, NAPL 상태의 11.7 mM, 포화 상태의 16.8 mM로 각각 실험 하였다. 그 결과, 8.4 mM과 4.2 mM의 경우 실험 진행 18일 안에 88%의 TCE가 분해 되었고 NAPL 상태인 11.7 mM은 실험 진행 50일 후 84%, 16.8 mM의 경우 60일 후에 60%정도 분해 되는 알 수 있었다. TCE의 농도나 상태에 관계없이 pseudo-first-order의 분해속도를 보이며 NAPL 상태의 TCE가 NAPL 상태 자체로 분해되는 것이 아니라 수용액에 용해가 된 후 분해 되는 것을 알 수 있었다. 매질량의 경우 매질의 S/L비가 0.1, 0.2, 0.3으로 늘어날 수록 반응속도 상수 k(day?¹)값은 0.12 day?¹,0.24 day?¹, 0.31 day?¹ 로 증가하는 것을 관찰할 수 있었다. 본 시스템에서 TCE를 제거하는 반응속도는 시멘트 및 슬래그의 반응 표면적에 의해 영향을 받는다고 할 수 있다. 실험변수로 NAPL TCE 분해시 계면활성제인 HDTMA를 주입한 결과 고농도의 NAPL 상태의 TCE임에도 불구하고 빠르게 분해되는 것을 볼 수 있었다. 또한 모델식을 이용하여 시멘트/슬래그/Fe(Ⅱ) 시스템의 최적 설계인자를 도출 해보고자 하였다. The decompostion characteristics of NAPL TCE in cement/slag/Fe(Ⅱ) system were studied with various TCE concentration and amounts of binders (cement/slag) For analyses of the TCE degradation by cement/slag/Fe(Ⅱ), TCE solution injected using gas-tight syringe after TCE solution dissolved a methanol. Initial concentrations of TCE are 0.42 mM, NAPL condition 11.7 mM and saturated condition 16.8 mM respectively. The result showed that the cases of 8.4 mM and 4.2 mM are decreased 88% of total TCE concentration within 18 days. NAPL condition 11.7 mM was decreased 84% within 50 days and saturated condition 16.8 mM was decreased 60% of total TCE concentration within 60 days respectively. This showed that degradations of TCE in various concentrations were in one kind reaction as pseudo-first-order, TCE was dissolved as aqueous solution before degraded. The reaction rate was increased 0.12 day?¹, 0.24 day?¹, 0.31 day?¹ when the mass of media 0.1, 0.2, 0.3 SIL rate was increased. TCE reaction speed is affected by cement/slag surface ares in this system. When HDTMA, experimental facter, was added, TCE decomposition rate was high despite the high concentration of NAPL. and The decompostion characteristics of NAPL TCE in cement/slag/Fe(Ⅱ) system were studied by using modeling.

디스크소스로부터 NAPL의 확산손실에 관한 수학적 모델

윤인택,Dickson S. E 한국지하수토양환경학회 2008 지하수토양환경 Vol.13 No.6

Matrix diffusion from planar fractures was studied mathematically and through physical model experiments. Mathematical models were developed to simulate diffusion from 2D and 3D instantaneous disk sources and a 3 D continuous disk source. The models were based on analytical solutions previously developed by Carslaw and Jaeger (1959). The mathematical simulations indicated that the 2D scenario produces significantly different results from the 3D scenario, the time for mass disappearance is significantly larger for continuous sources than for instantaneous sources, the normalized concentration generally decreased over time for instantaneous sources while it increased over time for continuous sources, diffusion rates decrease significantly over time and space, and the normalized mass loss from the source zone never reaches 1 for continuous sources due to the semi-infinite integral. The simulations also showed that disappearance times increase exponentially with increasing source radii and matrix porosity, and decrease with increasing aqueous-phase NAPL solubilities. 평평한 fractures에서 공극을 가진 모암으로의 NAPL 확산을 수치적인 방법으로 해석하였다. 2D와 3D에 대한 일회 성 디스크 소스와 3D 연속 디스크소스에 대한 모델은 Caralaw and Jaeger(1959)의 이론을 바탕으로 개발하였다. 3D 연속 디스크소스에 대해 공극모암으로 확산되는 NAPL의 총량을 계산할 수 없기 때문에 확산이 반구형으로 이루어 진다고 가정하여 등농도선의 합을 이용하여 공극모암으로 확산되는 NAPL의 총량을 계산하였다. 수치적 계산에 따 르면 2D 대비 3D의 경우에 NAPL 손실 시간이 현저히 빠른 것으로 나타났으며, 디스크 소스의 중심점에서 normalized된 농도는 일회성 디스크 소스는 시간에 따라 감소하고, 연속 디스크 소스는 증가하는 것으로 나타났으며, 시간과 공간에 따라 확산율은 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 NAPL의 mass 손실은 1에 도달하지 못하였으며, 이 는 연속 디스크 소스를 semi-infinite로 가정하고 적분했기 때문이다. 확산에 의해 사라지는 시간은 소스의 크기 및 모암 공극률 크기 증가에 비례해서 지수함수적으로 증가하고, 반면 NAPL의 용해성이 증가하면 감소하는 것으로 나 타났다.

토양 및 지하수에서의 NAPL 제거를 위한 스팀주입 수치해석

이상일 한국수자원학회 1998 한국수자원학회논문집 Vol.31 No.6

NAPL로 오염된 토양이나 지하수에 스팀을 주입하여 제거하는 과정을 모의하는 수치모형은 다양한 현장상황에서의 적절한 작업조건을 설계·평가하는데 매우 유용한 도구가 될 수 있다. 스팀주입에 의한 NAPL 제거과정을 다상, 다요소 시스템의 비등온 과정으로 기술하는 지배방정식에 기초한 T2VOC를 이용하여 1 및2차원상황에 대하여 수치해석을 수행하였다. 1차원의 경우 수치해는 실험상 어려움으로 인한 편차를 제외하고는 실험에서 얻은 컬럼내 온도분포와 비교적 좋 Numerical models simulating the process of NAPL from contaminated soil or groundwater through steam injection can be a useful tool for designing and evaluating the cleanup strategy under various field conditions. One and two dimensional numerical analyses

BTEX 혼합물질과 액상 간 분배성 추적자의 분배계수 예측

이성수,조상연,오명학,박준범,Rhee, Sung-Su,Cho, Sang-Youn,Oh, Myoung-Hak,Park, Jun-Boum 한국지하수토양환경학회 2007 지하수토양환경 Vol.12 No.2

The partitioning tracer method has been studied as an alternative method for detecting and characterizing the distribution of nonaqueous phase liquids (NAPLs) contaminants in subsurface. The reliability of the partitioning tracer method depends on accurate measurements of partition coefficients of the partitioning tracers between water and NAPLs. In this study, partition coefficients of several alcohol tracers between water and benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, and BTEX mixtures are estimated using the modified approach of equivalent alkane carbon number (EACN). Agreements between the measured and estimated partition coefficients were generally observed in experiments. Based on these results, it is confirmed that the partition coefficients of tracers are readily obtained without experiments if the EACN values for the tracers and LNAPLs are known. 분배성 추적자 시험은 NAPLs(Nonaqueous Phase Liquids)로 오염된 대수층 및 토양 내 오염물질의 양을 예측하는 새로운 모니터링 방법으로 최근 많이 연구되고 있다. 분배성 추적자 시험은 액상과 NAPL 간에 분배되는 분배성 추적자의 분배계수를 정확히 구해야 높은 신뢰도를 가진 결과를 얻을 수 있다. 본 연구에서는 등가 알칸 탄소수(Equivalent Alkane Carbon Number; EACN) 접근법을 이용하여 액상과 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌 그리고 BTEX 혼합물질간에 분배되는 알코올 계열 추적자의 분배계수를 예측해보았다. 이 예측식을 이용한 예측값과 실험값은 BTEX 뿐만 아니라 BTEX 혼합물에서도 비교적 잘 일치하였으며, 이를 통해 추적자와 오염물질의 EACN 값을 알고 있을 경우 직접적인 분배계수 실험을 하지 않고도 간단하게 예측할 수 있음을 확인하였다.

화력발전소 바닥재로부터 합성된 제올라이트의 반응온도와 알칼리 농도에 따른 상변화에 대한 연구

전소연,한기천,안지환,Jun So-Youn,Han Gi-Chun,Ahn Ji-Whan 한국결정성장학회 2004 한국결정성장학회지 Vol.14 No.5

국내 화력발전소에서 배출되는 석탄회 중에서 비산재의 재활용률은 점점 증가하고 있으나, 바닥재는 현재 전량 매립되고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 바닥재로부터 제올라이트를 합성함으로써 바닥재의 고부가가치 물질로의 전환 가능성을 알아보았다. 실험을 위해 분쇄한 바닥재를 반응온도$(80,{\;}120,{\;}150^{\circ}C)$ 및 NaOH농도(1~5M)를 변화시키면서 알칼리 수열합성법으로 반응시킨 결과, NaPl, hydrxoy-sodalite, tobermorite 등이 생성되었다. 특히, $120^{\circ}C$ 이하의 온도 및 2M이하의 NaOH농도에서 양이온교환능력이 우수한 것으로 알려진 NaPl이 높은 결정성을 갖는 것으로 나타났다. Though the recycling rate of coal fly ash generated from domestic thermoelectric power plants is gradually increased, at present, the most amount of coal bottom ash is disposed by a landfill instead of recycling. Therefore, to reuse a coal bottom ash as high-value materials the synthesis of zeolite made from a coal bottom ash was investigated in this study. NaPl, hydroxy-sodalite and tobermorite were produced through the alkaline hydrothermal reaction of pulvelized bottom ash at various temperatures; 80, 120, $150^{\circ}C$, and the concentration of NaOH at the range from 1 to 5 M. Especially, NaPl with excellent cation exchange capability had a high crystallinity at ${\leq}2$ M NaOH and ${\leq}120^{\circ}C$.

지하수 유동 방향에 대한 관정배열이 분배추적자 시험에 미치는 영향 분석

김보아,김용철,여인욱,고경석,Kim, Bo-A,Kim, Yongcheol,Yeo, In Wook,Ko, Kyung-Seok 한국지하수토양환경학회 2014 지하수토양환경 Vol.19 No.3

Partitioning interwell tracer test (PITT) is a method to quantify and qualify a site contaminated with NAPLs (Non-Aqueous Phase Liquids). Analytical description of PITT assumes that the injection-pumping well pair is on the line of the ambient groundwater flow direction, but the test-well pair could frequently be off the line in a real field site, which could be an erroneous factor in analyzing PITT data. The purpose of this work is to study the influence of the angle of the test-well pair on the ambient groundwater flow direction based on the result from PITT. From the experiments, it was found that the obliqueness of the test-well pair to the ambient groundwater flow direction could affect the tracer test resulting in a decreased NAPL estimation efficiency. In case of an oblique arrangement of the test-well pair to the ambient flow direction, it was found that the injection of a chase fluid could enhance the estimation efficiency. An increase of the pumping rate could enhance the recovery rate but it cannot be said that a high pumping rate can increase the test efficiency because a high pumping rate cannot give partitioning tracers enough time to partition into NAPLs. The results have a implication that because the arrangement of the test-well pair is a controlling factor in performing and interpreting PITT in the field in addition to the known factors such as heterogeneity and the source zone architecture, flow direction should be seriously considered in arranging test-well pair.

Monitoring of LNAPLs in the Subsurface Organic Soils Using Partitioning Tracer Method

Sherin Khan Momand,Sungsu Rhee,Junboum Park 한국토목섬유학회 2008 한국토목섬유학회 학술발표회 Vol.2008 No.4

The risk assessments and remediation of the sites, potentially contaminated with LNAPLs, are constrained by their incomplete characterization. The usual method of partitioning tracer test neglects the effect of sorption to the soil organic matter. The purpose of this paper is to demonstrate the effect of sorption of tracers to the soil organic matter on the quantification of LNAPLs (Light None Aqueous Phase Liquids) from experimental results. Diesel is used as NAPLs in this laboratory scale column investigation. Method of moment is used for estimating the saturation of LNAPLs in the columns. The experimental results are from sorption isotherm tests with selected soils and partitioning tracer experiment with columns packed with selected soils and their mixtures. However, there were no contaminants added, breakthrough curves from Columns, packed with mixture of Jumonjin sand and organic matter, showed separation of tracers. Columns were then contaminated to residual saturation with diesel and breakthrough curves were obtained and the results were compared which shows that sorption of tracers to soil organic matter lead to an overestimation of the quantification of NAPLs. The amount of organic matter in the soil was determined by incineration. The sorption of tracers proportionally increased with the increase of the organic matter contents of the soil.

Imperial Geopolitics: Catherine II’s Policy on the Black Sea

( Claudia Pingaro ) 부산외국어대학교 지중해지역원 2019 The Mediterranean Review Vol.12 No.1

The article examines the internal and international policy of Catherine II in the years following the Treaty of Kuçuk Kaynardžj, signed with the Ottoman Empire in 1774, which ensured Russia the possession of new territories in the ancient Tauris region. The Mediterranean policy applied by the Empire and the necessity of expanding its sphere of influence towards the Black Sea after 1774 are also analyzed. The documents - located in Naples’ State Archive - Fund of the Ministry of Foreign Affairs- enable us on one hand to analyze the heavy Russian commercial traffic in the Mediterranean, and on the other to demonstrate how acquiring the territories on the Black Sea allowed Catherine II to start a policy of control and hegemony over that sea. By employing the Archive’s documentation, this study attempts to provide the geopolitical coordinates for, and to interpret the Tsarina’s choices in international policy on the Euro-Mediterranean political scene.