Desorption of organic Compounds from the Simulated Soils by Soil Vapor Extraction

인공토양으로부터 토양증기추출법에 의한 유기화합물의 탈착 현상에 관한 실험 연구

Soil vapor extraction (SVE) is known to be an effective process to remove the contaminants from the soils by enhancing the vaporization of organic compounds using forced vapor flows or applying vacuum through soils. Experiments are carried out to investigate the effects of the organic contaminants, types of soils, and water contents on the removal efficiency with operating time. In the study, simulated soils include the glass bead which has no micropore, sand and molecular sieve which has a large volume of micropores. As model organic pollutants, toluene, methyl ethyl ketone, and trichloroethylene are selected. Desorption experiments are conducted by flowing nitrogen gas. Under the experimental conditions, it is found that there are linear relationships between logarithm of removal efficiency and logarithm of number of pore volumes. The number of pore volumes are defined as the total amount of air flow through the soil column divided by the pore volume of soil column. For three organic compounds studied, the removal rate is slow for no water content, while the number of pore volumes for removal of organic compounds are notably reduced for water contents up to 37%. For the removal of dense organic compound, such as trichloroethylene, a large number of pore volumes are needed. Also, the effects of the characteristics of simulated soils on the removal efficiency of organic compounds are studied. After the characterization of soil surface, porosity of soil columns and types of contaminants, the results could provide a basis for the design of SVE process.

토양오염 정화방법의 하나인 토양증기추출법 (soil vapor extraction, SVE) 은 오염된 토양에 진공 또는 가압의 공기를 공급하여 연속적인 공기 흐름을 유도함으로써 토양의 기공에 잔류하는 유해화합물의 증발을 촉진하여 오염물질을 제거하는 공정이다. 본 연구에서는 토양증기추출법의 효율에 영향을 주는 인자들 가운데에서 토양의 수분함량과 오염물질의 종류가 오염물질의 제거효율에 미치는 영향에 대하여 실험연구를 수행하였다. 인공토양으로 미세기공이 없는 glass bead, sand, 그리고 미세기공이 많고 흡착능이 강한 molecular sieve가 사용되었으며, 오염물질로는 톨루엔, 메틸에틸케톤, 트리클로로에틸렌이 사용되었다. 본 연구에서는 오염물질의 탈착실험을 180분 이내로 수행하였으며, 이 범위 내에서는 인공토양으로부터의 유기화합물 탈착 현상에서 제거효율과 기공부피수, 각각에 로그를 취하였을 때 선형적 특성이 나타났다. 여기에서 기공부피수란 반응기를 통과한 공기의 부피를 기공부피로 나눈 것이다. 세 가지 유기화합물 모두 수분함량이 0%일 때 가장 낮은 제거속도를 보였으며 일정량의 수분이 포함됨으로써 유기화합물 제거에 필요한 기공부피수가 현저히 줄어듦을 관찰할 수 있었다. 또한, 트리클로로에틸렌과 같이 밀도가 큰 유기화합물의 제거를 위해서는 많은 양의 기공부피수가 소요되며 따라서 작업시간이 매우 길어지게 되므로, 토양증기추출법 외에 다른 정화방법을 함께 사용하여야 한다. 또한 인공토양의 특성에 따른 유기화합물의 탈착현상에 대하여 조사하였으며, 미세기공의 유무가 오염물질의 탈착속도에 미치는 영향이 톨루엔과 메틸에틸케톤에서 상이하게 나타났음을 알 수 있었다. 이러한 연구결과는 정화대상지역의 토양특성, 오염물질 등에 대한 조사를 시행한 후 SVE를 이용한 적절한 정화방법을 설계하는데 기초자료로 이용할 수 있을 것이다.