Investigation for Optimization of Ultrasonic Soil-Washing Process for Remediation of Diesel Contaminated Soil

Determination of ultrasonic frequency and experimental design approach to optimization of ultrasonic soil-washing process for remediation of diesel contaminated soil were investigated. Ultrasonic frequencies of 35, 72, and 100 kHz were used for determination of optimal frequency. $MINITAB^{(R)}$ program was used for experimental design of optimal washing condition. The optimal ultrasonic frequency was 35 kHz. Even though the number of cavitation bubble is little, however cavitation bubbles involving larger energy compared with high frequency was generated. Therefore, the removal efficiency at low frequency was higher than at high frequency. However the input energy has to be considered when the process is applied. The statistical tests from a factorial experiment shows that the application of ultrasound and mechanical mixing are the most important factor for design of an ultrasonic soil washing process. The lab-scale experiments are required to get the optimal condition of ultrasound and mechanical mixing for application of ultrasonic soil washing process.

유류오염토양의 복원을 위한 초음파 토양세척 공정의 최적화에 대한 연구

본 연구는 초음파를 이용한 토양세척 공정에서 주파수를 결정하고 그 조건에서 공정을 최적화 하기 위한 실험적 접근 방법에 대한 연구이다. 초음파 주파수는 35, 72, 100 kHz를 적용하여 최적 주파수를 결정하였다. 최적 토양 세척 조건을 위한 실험 설계는 $MINITAB^{(R)}$ 프로그램을 이용하였다. 실험은 초음파의 적용, 물리적 교반의 적용, 계면활성제의 적용의 세 가지와 각각의 조합이 적용되었다. 실험 결과 초음파의 최적 주파수는 35 kHz로 확인되었다. 높은 주파수에서 초음파의 공동화 기포 개수가 많아 효과가 좋을 것으로 예상되지만, 낮은 주파수에서 높은 에너지를 가진 공동화 기포가 더 효과적이다고 설명할 수 있다. 그러나, 실제 공정에 적용하기 위해서는 유입되는 에너지에 대한 고려를 해야 한다. 통계적 요인실험설계법에 의해 설계된 실험 결과를 적용한 결과, 초음파와 물리적 교반에 의한 영향이 가장 큰 것으로 나타났다. 그러므로 실제 공정을 위해서는 이 두 가지 공정에 대한 실내 실험이 필요할 것으로 보인다.