세척기반처리에 의한 해양오염퇴적물에 함유된 유기오염물질 제거 공정 중 중금속 처리 가능성

Abstract

Treatability of heavy metals in marine sediments contaminated with mainly organic matter was investigated on the basis of washing technology using oxidizers and surfactants. Sediment samples were collected at N area which expected for remediation project of contaminated marine sediment. For additives, hydrogen peroxide ( H2O2 ) and Tween-80 were used at oxidizer and nonionic surfactant, respectively. In experiments, sediments was mixed with sea water at the ratio of 1 : 3 than H2O2 (1 M, 3 M, 4 M, 5 M) and Tween-80 (0.05%) were added. Samples were gathered at following reaction time (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 min and 24 h). Total Organic Carbon (TOC) was 55.2% at the conditions of 5 M H2O2+0.05 Tween-80 24 h. Hence total heavy metals were Cu 29.5%, Zn 42.3%, Cd 73.0% and bioavailable heavy metals were Cu 60.0%, Zn 77.7%, Cd 90.2% at the conditions of 5 M H2O2+0.05 Tween-80 10 min. The correlations for between bioavailable metals (Cu, Zn, Cd) and TOC were significant (Cu, Zn, Cd; r2=0.94 , 0.85, 0.69, respectively).

본 연구에서는 해양오염퇴적물의 유기 오염물질을 제거하기 위한 세척기반처리 공정 중 중금속 특히 생물이용이 가능한 중금속 부분(Bioavailable Heavy Metal)의 동시 처리 가능성에 대해 평가하였다. 해양오염퇴적물 정화사업 대상인 N해역에서 퇴적물을 채취하여 본 연구의 시료로 사용하였다. 세척기반처리 공정에서 첨가제로는 산화제인 과산화수소( H2O2 )와 비이온 계면활성제(Tween-80)를 사용하였다. 퇴적물과 해수의 고액비는 1 : 3이며 과산화수소의 농도 1 M, 3 M, 4 M, 5 M과 0.05% Tween-80을 첨가하여 각 반응 시간(10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80분, 24시간) 조건에서 시험하였다. 그 결과 총유기탄소(Total Organic Carbon, TOC) 제거 효율은 5 M + 0.05% Tween-80 24시간에서 최대 55.2%로 나타났다. 중금속 총 함량(Total Heavy Metals)은 구리(Cu), 아연(Zn), 카드뮴(Cd) 각각 29.5, 42.3, 73.0%의 제거 효율로 5 M + 0.05% Tween-80 10분에서 가장 좋은 제거효율을 보였다. 생물이용이 가능한 중금속 부분의 경우도 Cu, Zn, Cd에서 각각 60.0, 77.7, 90.2%로 5 M + 0.05% Tween-80 10분에서 가장 좋은 효율을 나타내어 유기물 처리 공정에서의 Cu, Zn, Cd 등 일부 중금속의 동시 제거 가능성을 확인하였다. 총유기탄소 함량과 생물이용이 가능한 중금속 부분의 상관분석 결과 제거 된 Cu, Zn, Cd은 r2 값이 0.94, 0.85, 0.69로 좋은 상관관계를 보여주었다.