일반기술

제강 슬래그/시멘트 페이스트/2가 철을 이용한 염소계 유기 오염물 제거용 투수 반응 벽체 및 그 제거 방법

본 발명은 산업 부산물을 이용한 경제적인 투수 반응 벽체(PRB)의 매질을 개발하기 위해 제강 슬래그, 시멘트 페이스트, 및 Fe(Ⅱ)를 조합시킨 매질 시스템으로 이뤄지는 투수성 반응 벽체 및 그를 이용한 염소계 유기 오염물 제거 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 매질 시스템은 염소계 유기 오염물, 그 중에서도 특히 TCE를 제거함에 있어 PRB의 매질로 주로 이용되는 영가철보다 월등히 우수하다. 매질 시스템은 고체/액체 비가 0.1이고 Fe(Ⅱ)가 100mM일 때에 70% 슬래그/30% 시멘트 페이스트로 이뤄지는 것이 반감기 6.1 시간으로 0.25mM의 TCE를 제거하는데 있어 최적의 조합이다. 제거 비율은 Fe(Ⅱ)의 주입량이 늘어날수록 선형적으로 증가된다. 칼럼 시험을 통해, 본 발명에 따른 매질 시스템에서는 제강 슬래그와 시멘트 페이스트로 이뤄진 반응 매질에 Fe(Ⅱ)가 함께 용해된 TCE를 주입하는 형식으로 Fe(Ⅱ)를 연속적으로 주입하는 것이 적합한 것으로 판명되었다. 본 발명에 따라 개발된 매질은 TCE 제거를 위한 투수 반응 벽체의 매질로 활용 가능할 뿐만 아니라, 영가철에 비해 시멘트 매트릭스 내로 중금속을 고정화시킬 수 있는 추가의 장점까지 갖는다.본 발명에 따른 제강 슬래그/시멘트 페이스트/Fe(Ⅱ) 반응 매질 시스템은 종래에 PRB의 반응 매질로 널리 사용되었던 Fe(0)에 비해 월등한 염소계 유기 오염물에 대한 분해능을 나타내고, TCE를 흡착이나 휘발에 의해서 제거하는 것이 아니라 환원성 제거의 반응 경로에 의해 분해시켜서 환원성 탈염소화시킨다. 특히, 환원성 제거의 반응 경로에 의해 생성되는 아세틸렌, 에틸렌, 에탄 등의 분해 부산물은 환경에 무해한 것으로, 본 발명에 따른 제강 슬래그/시멘트 페이스트/Fe(Ⅱ)의 반응 매질 시스템을 PRB의 반응 매질로서 적용함에 있어 매우 유리하다. 또한, 본 발명에 따른 제강 슬래그/시멘트 페이스트/Fe(Ⅱ) 반응 매질 시스템은 중성 pH에서도 우수한 반응성을 나타내는 바, 특히 그것은 실제로 현장에서 PRB에 적용할 경우에 토양과 비슷한 pH를 보이면서 주위 환경에 해를 미치지 않는 환경적으로 우수한 정화 방법을 구현할 수 있게 해준다. 뿐만 아니라, Fe(0)에 비해 저 농도의 Fe(Ⅱ)를 주입하더라도 우월한 반응 속도를 보여 경제적으로도 유리하다. Fe(Ⅱ)를 TCE와 함께 연속적으로 주입할 경우에는 환원력을 원상대로 유지시키도록 Fe(Ⅱ)를 지속적으로 주입함으로써 TCE 제거의 월등한 지속력과 반응성을 보이게 된다. 칼럼 시험 결과 슬래그/시멘트 페이스트/Fe(Ⅱ) 시스템은 평균 지하수 내의 TCE 농도의 약 30배에 가까운 TCE를 효과적으로 제거함으로써 실제로 지중 PRB에 설치될 경우에 시험 기간보다 훨씬 오랜 기간 동안 효과적으로 TCE를 분해할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 반응 매질로 이용되는 제강 슬래그, 시멘트 페이스트 및 Fe(Ⅱ)는 산업 부산물로 얻어지는 것이므로, 기존의 매질인 Fe(0)에 비해 자원 재활용 측면과 경제적인 측면에서도 큰 장점을 갖고 있어 슬래그/시멘트 페이스트/Fe(Ⅱ) 시스템을 경제적이면서도 효과적인 PRB 반응 매질로 적용할 수 있다. 덧붙여, 본 발명에 따른 반응 매질 시스템은 고형화/안정화의 바인더인 시멘트를 사용함으로써 중금속까지도 시멘트 매트릭스 내에 고정시켜 제거할 수 있다.