매립지 침출수 성분에 따른 점토입자의 전기영동 특성에 관한 기초적 연구

Abstract

전기영동을 이용한 비굴착식 차수재 복원기법은 개략적인 누출위치만 파악하여도 적용이 가능하고, 기존의 전통적인 방법에 비해 단순한 작업 공정을 가지고 있다. 또한 오염물들의 일시적인 저장위치를 확보할 필요가 없고, 복구 과정에서 작업자들이 오염물에 노출되지 않은 장점을 가지고 있다. 그러나 이 기법을 침출수에서 직접 적용할 경우 점토 입자의 응집으로 인해 중력침강이 점토 입자의 침강속도를 지배하게 되고 소요의 위치에 정확히 점토 입자를 침전시키기 어렵다는 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 점토 입자의 응집에 따른 중력침강의 문제점에 대한 영향성을 파악 하고자 여러 범위 걸쳐져 있는 침출수 내의 인자들에 따른 1차원 전기영동 침강 및 중력 침강 실험을 실시하였다. 그리고 각각의 침강속도와 Zeta Potential, 전기전도도를 이용하여 침출수 성분의 종류와 농도에 따른 점토슬러리 침강거동의 영향성을 파악하고자 하였다. 본 실험에서는 전압 경사를 1V/cm를 적용하는 것이 가장 효율적일 것이라고 판단되었다. 실험에서 적용된 전해질의 농도가 증가할수록 점토 입자의 침강 속도가 증가함을 알 수 있었고 이는 Zeta Potential의 감소로 인한 확산이중층의 감소로 인해 입자의 응집을 촉진하여 중력에 의한 침강을 가속 시켰으며, 침강 속도를 비교해 본 결과 응집에 가장 영향을 많이 끼치는 요인은 2가 양이온인 것으로 나타났다. 또한 전해질 농도가 증가함에 따라 전기전도도가 증가하게 되고 전기분해를 가속화 시켜 산전선(acid front)이 점토슬러리의 화학작용을 지배하게 된다. 이는 입자의 응집을 촉진시켜 전기영동적 입자의 이동 효율이 감소하는 것으로 판단되었다.; Electrophoresis method restoring leakages can be applied when the locations of the leakages are roughly detected, and has a simple process compared with conventional methods. Moreover, Electrophoresis method offers advantages not to secure temporary storing place of the hazardous leachate and not to exposure the hazardous leachate to workers on the operating process. However, when clay particles are in the leachate, the coagulation of the clay particles occurs. Due to the consequence of this phenomenon, gravitational velocity will hold a dominant position in the velocity of clay particles. It means that clay particles cannot move to accurate location. In this study, A series of laboratory tests such as one-dimensional electrophoresis and gravitational experiments were carried out in order to determine the effects of gravitational settling attributed by coagulation of the clay particles involved in types and concentration of the components of leachate. And the effects of the types and concentration of the components of leachate were determined using the results of the settling velocity, zeta potential, and electric conductivity. In the experiments, the optimum electric field strength was 1V/cm. In proportion to the concentration of the electrolytes, settling velocity of clay particles increased because of decreasing in zeta potential and then compacting diffusion double layers of the clay. This phenomenon will raise the gravitational settling velocity. From comparing the settling velocities, the most effect factor which affect the coagulation of the clay particles was divalent cation. Furthermore, the electric conductivity increased with increase in the concentration of the components of leachate, and it will accelerate electrolysis making H^(+) on the surface of anode. The decrease in efficiency of the electrophoretic migration of clay particles was determined because of H^(+) which can decrease the zeta potential of the clay particles originating from electrolysis.