초록
천연 토양 속에 많이 존재하는 철광식인 goethite, magnetite와 과산화수소수를 이용해 펜톤 유사 반응(Fenton-like oxidation)을 유도하여 디젤과 등유로 각각 오염된 모래(silica sand)를 회분식 시스템으로 처리하여 보았다. 과산화수소수의 농도(0%, 1%, 15%), 초기 오염물의 농도(0.2, 0.5, 1.0g디젤, 등유/kg 모래), 그리고 철광석(iron minerals)의 양(0, 1, 5wt% magnetite or goethite)을 달리하여 반응조건들을 조사하였다. 모래-철광석-$H_2O$$_2$system에서의 오염물의 분해는 잔존 Total Petroleum Hydrocarbon(TPH)의 농도를 분석하여 확인하였다. 디젤이 silica sand에 오염된 경우(1.0g오염물/kg soil, 5wt% magnetite)에 과산화수소수의 농도를 0%, 1%, 그리고 15%로 달리하여 본 결과 8일후 각각 0%, 25%, 60%의 TPH 감소를 보였다. 철광석의 양이 lwt%에서 5wt%로 증가되었을 경우, 오염물의제거량이 magnetite의 경우 16%, goethite의 경우 13.1%만큼 증가하였다. 등유가 사용된 경우에 있어서의 오염물 분해는 디젤이 사용된 경우와 비슷하게 나타났다. Magnetite system은 iron(II)과 iron(III)이 공존하며, 미량의 철성분이 용해되므로 goethite system보다 오염물의 분해가 더 많이 일어나는 것으로 보인다. 그러나 용해된 철성분은 철광석 표면에 침전물의 형태로 쌓이게 되어 철광석 표면의 전자교환능력을 감소시키고 과산화수소수를 quenching시키는 것으로 사료된다. 그리하여 goethite system에서 과산화수소수가 적게 소모되어 magnetite system보다 나은 처리효율을 가지는 것으로 나타났다. 이 연구의 결과를 통하여 볼 때 천연토양속에는 magnetite와 goethite같은 철광석이 함유되어 있으므로 별도의 철성분 첨가없이 과산화수소수의 처리만으로도 석유로 오염된 토양의 처리가 가능할 것으로 보인다.
Naturally-occurring iron minerals, goethite and magnetite, were used to catalyze hydrogen peroxide and initiate Fenton-like oxidation of silica sand contaminated with diesel, kerosene in batch systems. Reaction conditions were investigated by varying H$_2$0$_2$concentration(0%, 1%, 15%), initial contaminant concentration(0.2, 0.5, 1.0g diesel and kerosene/kg soil), and iron minerals(1, 5wt% magnetite or goethite). Contaminant degradations in silica sand-iron mineral-$H_2O$$_2$ systems were identified by determining total petroleum hydrocarbon(TPH) concentration. In case of silica sand contaminated with diesel(1g contaminan/kg soil with 5wt% magnetite) addition of 0%, 1%, 15% of $H_2O$$_2$showed 0%, 25%, and 60% of TPH reduction in 8 days, respectively When the mineral contents were varied from 1 to 5wt%, removal of contaminants increased by 16% for magnetite and 13.1% for goethite. The results from system contaminated by kerosene were similar to those of the diesel. Reaction of magnetite system was more aggressive than that of goethite system due to dissolution of iron and presence of iron(II) and iron(III); however, dissolved iron precipitated on the surface of iron mineral and seemed to cause reducing electron transfer activity on the surface and quenching $H_2$$O_2$. The system used goethite has better treatment efficiency due to less $H_2$$O_2$ consumption. Results of this study showed possible application of catalyzed $H_2$$O_2$ system to petroleum contaminated site without addition of iron source since natural soils generally contain iron minerals such as magnetite and goethite.
