Phenanthrene의 goethite 촉매에 의한 Fenton 산화에 있어서 음이온/비이온 계면활성제의 영향

Abstract

본 연구는 토양오염복원을 위한 고도 Fenton 산화 공정을 개발하기 위한 것으로 세계적인 기술개발추세에 능동적으로 대처하고 고급기술을 선점하기 위한 기초기술개발 연구이다. 현재까지 국내외에서 연구된 결과에 따르면, 이온성 촉매와 광물 촉매는 원위치 산화 공정의 적용에 있어서, H2O2 안정성 저하와 오염물 분해 효율의 저하, 생태파괴적 반응조건(낮은 pH 등) 등의 제한성이 있다. 따라서 광물촉매에 의한 Fenton 산화에서 모래에 흡착된 phenanthrene을 대표적인 계면활성제인 SDS와 TW80을 사용하여 물질이동 영향을 조사하였다. 계면활성제 주입에 따라 액상과 고체상 사이 또는 산화물 표면으로 phenanthrene이 물질이동 하였다. 계면활성제 농도가 증가할수록 apparent solubility of phenanthrene는 증가하였다. 그러나 apparent solubility가 증가 하더라도, 계면활성제가 분해에 scavenger 작용을 하여 모래에 흡착된 phenanthrane 산화에는 영향을 주지 않았다. SDS를 주입하였을 때, Fenton-like 반응에서 SDS와 goethite가 착물을 형성하여 과산화수소 소모량을 지연시켰다. 계면활성제를 주입 하지 않았을 때 보다 SDS 32 mM를 주입하였을 때 phenanthrene 처리효율이 증가하였다. 그러므로 최적농도의 SDS 주입은 액상과 고체상 사이 또는 산화물 표면에 phenanthrene 산화를 위한 적당한 조건을 제공 해주며, 과산화수소 소모량을 줄이고, phenanthrene 처리효율을 개선시킬 것이다.; This research is development of ISCO process using new idea. The new idea is development of catalyst with anionic surfactant and nano iron oxide/zero valent iron and ISCO process with the catalyst. In Fenton oxidation, role of anionic surfactant in treatment of sorbed contaminants was not explained by the established theory in ISCO with Fenton reaction, we will propose model in relation to the role of anionic surfactant, and then explain feasibility of the model through test. Therefore, SDS and Tween 80 were used as representative anionic and non ionic surfactant to investigate the effect of mass transfer on the mineral catalyzed Fenton-like oxidation of sorbed phenanthrene. Mass transfer of phenanthrene on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phase was generated by surfactant addition. Apparent solubility of phenanthrene was increased as surfactant concentration increases. However, oxidation of phenanthrene decreased as apparent solubility increased. Large apparent solubility is not responsible for oxidation of sorbed phenanthrene in the sand due to the surfactant acted as a scavenger of degradation. In tests with SDS, H₂O₂ decomposition rate in Fenton-like oxidation was delayed by complexation between goethite and SDS. However, in tests using 32 mM of SDS, efficiency of phenanthrene treatment increased compared to the test without SDS addition. Therefore, suitable amount of SDS addition could provide optimum condition for phenanthrene oxidation on the oxide surface or interlayer between aqueous and solid phase, and decrease H₂O₂ decomposition, thus improve phenanthrene treatment efficiency.