Kim, Gyenam;Kyungsuk Suh;Huijun Won;Joonbo Shim;Wonzin Oh
Nuclear Engineering and Technology
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제32권4호
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pp.342-349
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2000
A soil whose texture is silt loam was collected for the study from an area around a nuclear facility in Korea. The equilibrium sorption coefficient between Co$^{2+}$in water and the soil was 1.51/kg, on the other hand, that between Co$^{2+}$ in EDTA and the soil was 0.21/kg. The values calculated by the developed nonequilibrium sorption code corresponded to the experimental values better than those calculated by the existing equilibrium sorption code. When an EDTA solution was used as a solvent to decontaminate Co$^{2+}$ in the soil column, the relative Co$^{2+}$ concentrations of the effluent were higher at 2~10 pore volumes than those of the case using water. The soil in the column was decontaminated by 95.5% of the total amount of Co$^{2+}$ after being flushed with EDTA solution of 20 pore volumes.e volumes.
토양복원을 위한 용매 추출 실험장치를 설계 제작하였다. 핵시설 주위의 토양시료를 채취하여 코발트 이온으로 오염시킨 후, 용매추출법에 의해 코발트 이온이 제염되는 현상을 분석하였다. 한편, 용매추출법에 의한 토양 제염의 모델링을 위해 비평형 흡착 코드를 개발하였다. 모델링을 위한 입력 변수를 실험으로 측정하였다. 실험결과는 다음과 같다. 핵시설 근처의 토양은 다량의 실트와 모래를 함유한 Silt Loam이다. 용매로 물을 사용하였을 때, 수리전도도가 클수록 토양제염 효과가 높았다. 비평형 흡착코드에 의해 계산된 값들은 평형 흡착코드에 의해 계산된 값들보다 실험치에 보다 더 접근하였다. EDTA용액을 용매로 사용하였을 때가 물에 비해 제염효율이 좋았다.
The solvent flushing apparatus for soil remediation was manufactured. After the soil around nuclear facilities was sampled and was compulsorily contaminated by Co, the remediation characteristics by solvent flushing were analyzed. Meanwhile, one-dimensional solute transport within nonequilibrium sorption code was developed for modelling of the soil remediation, input parameters for modelling were measured by laboratory experiment. Experimental results are as follows : When water was used as a solvent, the higher was the hydraulic conductivity, the higher the efficiency of soil remediation was. When EDTA solution was used as a solvent, the soil remediation efficiency of EDTA solution showed higher than that of water.
Characteristics of sorption and desorption in soils affect chemical fate, soil-remediation time, and selection of remediation technology. The sorption and desorption behavior of atrazine and naphthalene on soils was studied. Six soils collected at Gwangju area were used as sorbents and the organic matter contents ranged from 1.28 to 5.21%. Sorption and desorption experiments were conducted and sorption distribution coefficients(Kd) of atrazine and naphthalene were nearly linear$(R^2=0.93{\sim}0.97)$. Desorption parameters were evaluated using three site desorption model included equilibrium, nonequilibrium and nondesorption sites. Non-desorbable site fraction for atrazine was evaluated, but for naphthalene it was not enumerated during the experimental period. Through the series dilution desorption experiments, non-desorpbable sites were observed for both chemicals.
For the last several decades, the fate of organic pollutants has been extensively studied in natural environments with emphasis on sorption and desorption phenomena. Although the mechanisms involved are not clear yet there is a consensus about the existence of hysteresis in the sorption and desorption of organic pollutants. Furthermore, it is found that hysteresis is the outcome of slow nonequilibrium sorption of organic pollutants, which results in the formation of desorption-resistant fractions of the pollutants. Desorption-resistant fractions may increase as a function of the residence time of the pollutants in the environments. Field monitoring data show a slow but continuous decline of chemicals applied to soil, followed by little or no subsequent disappearance. One plausible explanation for such resistance to biodegradation, desorption, or extraction can be attributed the gradual movement of organic pollutants to less accessible remote sites inside the matrix with time. This phenomenon has been termed sequestration or aging. The fact that some pollutants are sequestered in soil with time may have a great impact on bioremediation and risk assessment, Some portion of the resistant pollutants may still be present in the environments after bioremediation. It requires vigorous means to completely remove the aged portion that may not be further bioavailable. However, precaution should be taken since aging is not always evident. Aging seems to be soil and chemical specific.
이류-확산 국부적 평형흡착모델(convection-dispersion local equilibrium sorption model)과 Two-site 비평형 흡착모델(non-equilibrium sorption model)을 이용하여 철(Fe)의 토양 내 흡착 및 이동특성을 살펴보았다. 회분실험에서는 철의 주입농도를 변화시키면서 시간에 따른 농도변화를 측정함으로써 철의 흡착특성을 선형흡착등온선과 Freundlich 흡착등온선으로 살펴보았으며, 칼럼실험에서는 주입유속, 유기물함량, 철의 농도를 변화시키면서 주입액과 유출액의 철의 농도를 측정하고, CXTFIT 프로그램을 이용하여 two-site 비평형 흡착 모델에 사용된 매개변수(D, R, ${\beta}$, ${\omega}$)를 구하였다. CXTFIT 프로그램에 의해 구하여진 매개변수들을 이용하여 철의 토양 내 이동특성을 살펴보았으며, 철과 같은 흡착성 물질의 이동특성은 two-site 비평형 흡착모델에 의해 예측할 수 있음을 알 수 있었다.
This study used a packed column reactor and a horizontal flow mesh reactor to examine the removal of copper ions from aqueous solutions using pine bark, a natural adsorbent prepared from Korean red pine (Pinus densiflora). Both equilibrium and nonequilibrium adsorption experiments were conducted on copper ion concentrations of 10mg/L, and the removals of copper ions at equilibrium were close to 95%. Adsorption of copper ions could be well described by both the Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. The bark was treated with nitric acid to enhance efficiency of copper removal, and sorption capacity was improved by about 48% at equilibrium; mechanisms such as ion exchange and chelation may have been involved in the sorption process. A pseudo second-order kinetic model described the kinetic behavior of the copper ion adsorption onto the bark. Regeneration with nitric acid resulted in extended use of spent bark in the packed column. The horizontal flow mesh reactor allowed approximately 80% removal efficiency, demonstrating its operational flexibility and the potential for its practical use as a bark filter reactor.
Soil decontamination process was conducted to study adsorption and modeling characteristic of Sr$^{2+}$ ion using citric acid and water system with TRIGA soil. When the concentration of citric acid was increased, the BTC of Sr$^{2+}$ ion was to be closed to the BTC of $^3$$H_2O$ at experiments of soil adsorption. Beside, when the concentration of citric acid was under 0.01M Sr$^{2+}$ ion, BTLs was asymmetry. It was characteristic of nonequilibrium adsorption. R and $K_{p}$ , were decreased to be increased the concentration of citric acid. Asymmetry modeling was nearly the same to be compare with symmetry modeling in decontamination process, when the concentration of citric acid was decreased. Result of experiment was agree with asymmetry and symmetry model, when the concentration of citric acid was increased.eased.
지난 수십년 동안 토양내 수착된 오염물질이 접촉시간(contact time)이 경과함에 따라 생물학적 또는 화학적 이용성의 감소는 일반적으로 인식되어 오고 있다. 이와 같은 aging 또는 격리(sequestration)라 불리는 현상이 위해성에 직접적인 영향을 미친다는 것이 알려져 있다. 이러한 현상은 소수성 오염물질을 중심으로 보고되어 왔으나, 최근 연구결과에 의하면 중금속의 경우에도 이와 같은 현상이 발견되고 있으며, 이는 오염물질의 흡-탈착 이력(hysteresis) 현상, 비가역 흡착, 탈착저항성, 비평형 흡착 등과 직접적으로 연관된 것으로 알려지고 있다. Aging 또는 sequestration에 의한 오염물질의 생이용성(bioavailability)의 감소는 인체에 대한 실질적인 위해성의 감소를 의미한다. 최근 들어 이와 같은 과학적인 증거를 토대로 단순한 오염물질의 농도 측정이 아니라 위해성에 근거한 오염 복원(또는 관리)의 개념이 도입되어 환경친화적인 복원수준의 선정에 적용하고 있다. 이는 토양내 오염물질의 총농도가 아니라 오염물질의 생이용성 또는 독성을 기준으로 하여 정화수준을 결정함으로써 오염부지의 처리비용과 노력의 절감효과를 동시에 기대할 수 있기 때문이다. 토양내 잔류오염물질의 생이용성 또는 독성은 오염물질의 이동 또는 거동 특성에 의해 영향을 받으며 결국 생물체로의 노출 경로와 생체축적에 직접적인 영향을 미친다. 본 논문에서는 토양내 오염물질의 위해성을 평가하여 토양오염복원에 적용시 과학적인 타당성에 대해 살펴보고자 하였다.
본 실험은 포화수분상태에서 두개의 서로 다른 토양의 흡착가능장소에 대한 흡착능과 경쟁에 따른 Cd, Pb, 그리고 Cr 이온의 이동성을 조사하였다. 이 조사를 위하여 수용성상태로 단일, 이중, 삼중의 중금속 조합을 이용하였다. 두개의 토양시료는 밭토양의 지표면으로부터 20 cm 이내에서 채취한 토양을 사용하였다. 그리고 공극수량에 따른 출현과 용출곡선을 중금속용액과 치환용 K 이온용액을 가하여 각각의 곡선이 최대와 최소치에 이은 시점까지 조사하였다. 조사 결과 출현과 용출곡선은 대칭을 이루지 않았으며 용액상태로 존재하는 중금속이온의 종류가 증가됨에 따라 용출곡선의 미행이 증가되었을 뿐만 아니라 공극수량도 증가하는 경향을 보였다. 그리고 출현과 용출곡선을 기준하여 곡선의 위와 아래의 면적을 비교하여 본 결과 출현 후 K에 의한 용출면적은 상대적으로 작아 K에 의한 중금속 탈착은 작은 것으로 조사되었는데 이는 중금속이온이 가지는 전기음성도 차이에 기인한 것으로 추정되었다. 결론적으로 토양내에서 중금속이온의 이동은 토양내에서 존재하는 중금속이온의 종류가 2개 이상 존재하는 한 토양의 물리적 비평형과 용액상태의 화학적평형이 중금속이온 이동에 영향을 미치는 것으로 추정하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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