Surfactant Washing of Organics from a Contaminated Site I. Clean Up of Hydrocarbon Contaminated Soils

Surfactant washing에 의한 토양 내의 유기물 제거에 관한 연구 I. 탄화수소로 오염된 토양의 정화

The objective of this study was to find optimum nonionic surfactants for clean up of soils contaminated by hydrocarbon oils. PIT(phase inversion temperature) measurements in ternary systems containing pure hydrocarbons, pure nonionic surfactants, and water were carried out and interfacial tensions were measured as a function of time for n-hexadecane oil drops brought into contact with various mixtures of nonionic surfactant and water. Batch surfactant washing experiments were performed based on the measurement, results of PIT and interfacial tension and the results showed that maximum removal of n-hexadecane occurred at the PIT of the system. For the $C_{12}E_5(C_{12}H_{25}O(CH_2CH_2O)_5H)$ system, maximum n-hexadecane removal of 73.4% occurred at the PIT of $52^{\circ}C$. In contrast, n-hexadecane removal at $25^{\circ}C$ and at $60^{\circ}C$, each corresponding to the conditions of below PIT and above PIT of the system, was found to be 57.1% and 57.0% respectively. The maximum removal of a hydrocarbon at the PIT of a system, where the hydrophilic and hydrophobic properties are balanced, was found to be due to the existence of high oil solubilization into a middle-phase microemulsion and ultralow interfacial of the order of $10^{-2}$ to $10^{-3}$ dyne/cm between middle-phase microemulsion and excess oil phase.

본 연구에서는 비이온성 계면활성제를 사용하여 오염 토양 내의 탄화수소 유기물을 정화하는 데 있어서 필수적인 최적의 비이온성 계면활성제에 대한 조건을 도출하고자 하였다. 이를 위하여 비이온성 계면활성제, 물, 탄화수소로 이루어진 3성분계에 대하여 특정 탄화수소 유기물이 계면활성제에 의하여 최대로 가용화될 수 있는 조건을 계면활성제 친수성 기의 변화에 따라 측정하고 비이온성 계면활성제 용액과 탄화수소 사이의 계면장력을 측정하였다. 이런 결과들을 바탕으로 실제 회분식 sur-factant washing 실험을 수행한 결과 탄화수소의 유기물은 PIT(Phase Inversion Temperature)에서 생성되는 middle-phase microemulsion에 최대로 가용화될 수 있었으며, 비이온성 계면활성제 $C_{12}E_5(C_{12}H_{25}O(CH_2CH_2O)_5H)$를 사용했을 경우 $C_{12}E_5$, 물, n-hexadecane으로 이루어진 3성분 계의 PIT에 해당하는 $52^{\circ}C$에서 n-hexadecane이 73.4% 제거되었으며, 반면에 PIT보다 낮은 $25^{\circ}C$와 PIT보다 높은 $60^{\circ}C$에서의 n-hexadecane 제거율은 각각 57.1%, 57.0%를 나타내었다. 이와 같이 PIT조건에서 n-hexadecane이 최대로 가용화되는 것은 계의 소수성-친수성이 균형을 이룸으로 인하여 유기물이 가용화되는 속도가 매우 빠를 뿐 아니라 middle-phase microemulsion과 excess oil phase 사이에 존재하는 $10^{-2}{\sim}10^{-3}dyne/cm$의 매우 낮은 계면장력때문인 것을 알 수 있었다.