다공성 매질체내에서 비평형 흡착이 반응성 화학물질의 운송에 미치는 영향 연구 = Effect of sorption kinetics on transport of reactive chemicals in porous medium

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, the effect of kinetic sorption on the transport of a reactive chemical in a porous medium was investigated. Solute transport was simulated with three different sorption kinetics (irreversible sorption model , two-site sorption model and forward/backward sorption model) in conjuction with one dimensional solute transport model. Effect of sorption kinetics was evaluated using mass recovery and time moment analysis. The irreversible sorption model showed decreasing mass recovery without any retardation for increasing irreversible sorption coefficient . In case of the forward/backward sorption model retardation increased effect with increasing and decreasing . There was no influence of , to mass recovery. In case of the two-site sorption model, the increasing mass transfer rate , fraction of equilibrium sorption and distribution coefficient resulted in the increasing retardation without any influence to mass recovery. These results revealed that retardation is caused by reversible sorption and mass loss by irreversible sorption.
Comparison between different models was performed using sensitivity analysis of the sorption parameters. One site model was found to be a special case of forward/backward model when and retardation factor . Although two-site sorption model and forward/backward sorption model have some similarity in mathematical formula, they should not be treated as an identical model. Since these two kinetic sorption models have different sorption concepts and further the two-site sorption model has contradictions with which is defined as equilibrium sorption concept. In addition retardation occured despite of which means the absence of equilibrium sorption site.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 다양한 동역학적 흡착모델에 근거한 오염물질 운송현상을 규명하기 위하여 비평형 흡착이 다공성 매질체내에서 반응성 용질운송에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 이를 위하여 세가지의 서로 다른 비평형 흡착모델 (irreversible sorption model, two-site sorption model 및 forward/backward sorption model)을 1차원 운송수치모델에 적용함으로서 흡착파라미터의 민감도, 질량회복도 및 시간모멘트 분석을 수행하였다. 비가역 흡착모델 (irreversible sorption model)의 경우 비가역흡착상수 의 민감도분석에서 가 증가함에 따라 질량회복도가 감소하였으며, 지연효과에는 영향을 미치지 않았다. 흡/탈착모델 (Forward/backward sorption model)의 경우 흡착률 의 민감도 분석에서 이 증가함에 따라 지연효과가 증가하였으며, 탈착률 의 민감도 분석에서 가 증가함에 따라 지연효과가 감소하였다. , 모두 질량회복도에는 영향을 미치지 않았다. Two-site모델의 경우 비평형흡착률 , 평형흡착비 및 분배계수 의 민감도 분석에서 각 파라미터의 값이 증가함에 따라 지연효과가 증대되었으며, 질량회복도에는 영향을 미치지 않았다. 이러한 결과는 지연효과는 가역흡착의 경우에만 발생되며, 감쇄현상은 비가역흡착이 가정된 모델에서만 발생됨을 지시한다. 또한 모델 파라미터의 민감도 분석을 통하여 흡/탈작 모델은 탈착률 ()이 0일 때 비가역 흡착모델로 단순화 됨을 알 수 있었다. 이는 비가역 흡착모델을 적용한 용질운송의 분석에 흡/탈착모델을 적용한 분석법을 사용할 수 있음을 의미한다. 한편, 흡/탈착모델은 Two-site모델과 유사한 형태의 흡착방정식을 가지고 있지만, 흡/탈착모델을 적용한 용질운송의 분석에 two-site모델을 적용한 분석법이 사용될 수 없다. 그 이유는 각 모델의 기본 가설이 상이하며, two-site model에서 비평형흡착농도 ()가 평형흡착으로 정의되고 () , =0 일 때 지연계수가 1임에도 불구하고 지연효과가 발생한다는 점과 지연계수 ()가 실제 파과곡선으로부터 도출된 지연계수와 차이가 나는 등의 모순점이 존재하기 때문이다. 이러한 연구결과는 비가역 흡착모델은 용질의 감쇄현상이 발생되고 지연현상이 발생되지 않는 운송양상의 모사에 적용될 수 있으며, 흡/탈착 모델은 첨두농도의 감쇄현상이 일어나지 않고 지연현상만 발생되는 운송양상을 모사하는데 적용될 수 있음을 지시한다.