동전기력 복원공정 적용에 따른 세립토양의 전기화학적 특성 변화 = Electrochemical Characteristics of Fine Soils in the Application of Electrokinetic Remediation

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 토양입자에 대한 전기화학적 특성을 평가함으로써 동전기 기술을 실제 현장에서 적용시, 오염물을 효과적으로 제거하기 위한 최적 운전방법이나 인자를 도출하는 것이다. 토양입자의 제타포텐셜을 토양용액의 pH와 계면활성제의 농도에 대하여 측정하여 전기삼투압적 흐름방향 및 흐름율과의 관계를 분석하였다. 동전기 실험동안, 전기삼투압 투과율($k_e$), 전기전도도($\delta_e$) 및 전압분포에 대한 측정을 실시하였다. Kaolinite의 PZC는 4.2정도로 측정되었으며 pH가 증가할수록 제타포텐셜 감은 점점 음의 값이 증가하는 경향을 나타내었다. 주입된 계면활성제 또한 토양 표면의 전기화학적 특성에 영향을 주어 제타포텐셜 값을 변화시키는 결과를 나타내었다. 동전기 실험이 진행되는 동안, 토양시료의 대부분에 걸쳐 낮은 pH값을 나타내었으며 이로 인하여 용액과 전기적 흐름이 낮아지는 결과를 초래하였다. 또한, 전압 분포도 시간에 따라 변화하여 용액과 전기적 흐름 특성에 영향을 주었다. 결과적으로, 낮은 pH에 의한 토양의 제타포텐셜 값의 변화와 구간별로 다른 전압차분포로 인하여 용액과 전기적 흐름이 영향을 받는다는 결과를 본 연구로부터 얻었다. 효과적인 동전기 공정의 적용을 위하여 인위적인 토양 용액의 pH 조절이나 토양의 전기적 특성을 변화시키는 물질 등을 동시에 주입함으로써 오염물을 제거하는 용매의 흐름이 계속적으로 높게 유지되도록 하는 방안이 필요하다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Overall objective of this study was to evaluate the electrochemical characteristics of fine soils during the electrokinetic(EK) remediation. Zeta potential of kaolinite as a function of solution pH and surfactant concentration was investigated to make a relationship with electroosmotic flow direction and rate. During the EK experiments, pH of pore solution, electroosmotic permeability($k_e$), electric conductivity($\delta_e$) and voltage distribution was measured, respectively, The point of zero charge(PZC) of kaolinite was estimated to be about 4.2 and the zeta potential of kaolinite above PZC was more negative as solution pH increased. Sorption of surfactants on the kaolinite altered the zeta potential of kaolinite. resulting from the variation of electrochemical characteristics of kaolinite surface. hs the EK experiment progressed, low pH was predominant over most of the kaolinite specimen and thus resulted in very low mass and charge flow. The $k_e$ and $\delta_e$ was also affected by the variation of voltage drop across the EK column with time. Results from this study implied that zeta potential of kaolinite affected by the pH variation of pore solution and voltage distribution in soil column played important role in the determination of mass and charge flow during EK process. It was also suggested that pH adjustment or addition of suitable sorbates could alter the electrochemical characteristics of soil surface and thus maintain high mass and charge flow rate with time.