2가철로 개질된 전로슬래그와 산화철을 이용한 트리클로로에틸렌의 환원성 탈염소화

Abstract

최근 몇 년 동안 막대한 양의 슬래그가 발생되고 있다. 특히 전로슬래그는 철강제조 과정에서 마지막에 배출되는 물질로서 처리하는 데 있어서 제한 및 경제적으로도 많은 자본이 필요하기 때문에 환경공학에서의 연구는 활발히 이루어지고 있다. 이처럼 다양한 물질로 조합되어 있는 전로슬래그와 값이 저렴한 Fe(II)로 개질시킨 후에 트리클로로에틸렌과 같은 염소계 유기화합물질을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한 반응매질로 전로슬래그/산화철(뷔스타이트)를 반응매질로 이용한 투수성 반응벽체는 지하수 처리하는 원위치 정화기술로 국내외적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 2가철로 개질시킨 전로슬래그/뷔스타이트를 이용하여 효율이 향상된 트리클로로에틸렌 처리기술 개발을 목적으로 하였다. 회분식 실험은 효과적으로 트리클로로에틸렌을 분해하는 것으로 나타났다. 2가철로 개질된 전로슬래그와 산화철을 이용한 실험에 비해 높은 TCE 분해효율을 나타냈다. 그 이유로는 TCE의 분해산물로 ethane과 ethylene이 검출되었고, 분해경로로는 hydrogenolysis로 분해된 것으로 판단된다. 한편 2가철로 개질된 전로슬래그의 TCE 분해실험결과 아세틸렌, 에틸렌, 에탄이 80% 정도 회수 되어 전로슬래그/Fe(II)에 의한 TCE 분해가 환원적 탈염소화 반응에 의한 것임을 알 수 있었다. pH는 반응시간 동안 5-6의 산성조건으로 유지되었다. 또한 전로슬래그 내 존재한 산화철의 영향을 알아보기 위하여 수행한 뷔스타이트/Fe(II) 시스템의 TCE 분해경로로는 hydrogenolysis로 분해되었으며, 미량의 vinyl chloride가 발생하였다. 본 시스템 내에서 green rust와 같은 Fe(II)-Fe(III) mixed mineral이 형성되어 트리클로로에틸렌이 환원적 탈염소화 반응으로 일어나는 것으로 판단된다.