화학적 산화법의 처리개요, 제약조건, 펜톤산화반응

화학적 산화법의 처리개요

화학적 산화법은 산화와 환원을 이용한 처리방법입니다. 산화환원반응은 오염물질을 화학적으로 더욱 안정하고, 유동성이 없으며, 비활성물질로 변화시키는 반응입니다. 산화환원반응은 한 물질로부터 다른 물질로 전자를 이동시키는 반응으로 하나의 물질이 산화되면 다른 물질은 환원되는 원리를 이용한 것입니다. 화학적 산화법은 타기술에 비하여 유류오염물질을 빠른 시간내에 분해하여 처리할 수 있으며, 현재 다양한 산화제 및 오염물질을 효과적으로 접촉시키기 위해 다양한 방법이 개발되어 적용되고 있습니다. 화학적 산화법은 산화제와 접촉한 유류오염물질이 지중에서 이산화탄소와 물로 분해되고 결과적으로는 오염물질의 농도가 감소하게 되는 것입니다. 화학적 산화법은 수십년 동안 폐수처리 공정에 효과적으로 사용되어 왔으며, 최근에서 지중정화 및 지하수 오염 정화부분에도 활용되고 있습니다. 화학적 산화법에 사용되는 시약으로는 오존, 과산화수소, 차아염소산염, 염소, 이산화염소, 과황산나트륨 등이 있으며 적용범위로는 음용수와 폐수의 오염방지를 위해 사용되는 기술로 시안으로 오염된 토양의 처리를 위해 가장 일반적으로 사용되고 있습니다. 또한 무기물질에 효과적이며 휘발성 유기물질, 반휘발성 오염물질, 유류탄화수소 등의 비할로겐물질에는 효과가 낮습니다. 영향인자로는 오염부지의 특성에서 물질 이송인자로 고유투수계수, 토양구조 및 지층구조, 동수경사, 지하수에 용해되어 있는 철 또는 기타 환원상태의 물질이 있으며 오염물질의 용해도 및 분배계수가 영향을 주게 됩니다.

화학적산화법 지중정화 시 제약조건

부지내 비수용성액체상이 존재할 경우 이를 회수하거나 처리할 수 있는 다른 방법이 정화계획에 포함되어 있어야됩니다. 화학적 산화법은 비수용액체상의 처리에는 경제적이지 않으며, 폭발의 위험성도 가지고 있습니다. 따라서 다량의 비수용성액체상이 존재할 경우 화학적산화법을 적용하기 전에 적절한 방법을 통해 회수할 필요가 있습니다. 또한 지하저장탱크, 배관, 하수관거 등의 설비들이 처리부지에 근접해있는 경우에는 유의해야합니다. 화학적 산화법 운영 중 발생되는 열, 휘발성 유기화합물질의 발생, 산소농도의 증가 및 이에 따른 부식 등의 문제가 발생할 수 있으며, 특히 매설되어 있는 설비의 경우 폭발 및 화재가 발생되거나 건물 지하실로 휘발성유기화합물질이 유입될 수 있습니다. 오염지역에 투수성이 낮은 점토층이 존재하는 경우에도 화학적산화법 적용에 유의할 부분이 있습니다. 토양에 점토가 많이 포함되어 있는 경우 투수성이 낮아 지중으로 주입된 화학적 산화제가 오염물질과 쉽게 접촉하기 힘들고 충분한 접촉시간을 갖지 못하면 오염물질이 분해되지 않아 투수성이 낮은 층에 남아있게 됩니다. 토양파쇄, 반응속도가 느린 산화제 등이 오염물질과 산화제의 접촉가능성을 증가시키는데 도움을 줄 수 있지만 실제 기술적, 경제적인 면에서 다른 기술을 고려하는 것이 효과적일 수 있습니다.

화학적산화법 펜톤산화반응

화학적 산화법을 적용하는 주요 시약은 과산화수소입니다. 과산화수소는 펜톤산화반응을 합니다. 펜톤산화반응은 과산화수소가 2가 철과 반응할 경우 발생되는 강력한 산화제인 수산화라디칼을 이용하여 오염물질을 분해하는 반응입니다. 과산화수소는 강한 산화제로서 유류 오염물질을 분해하기 위해 오염지역에 바로 주입할 수 있습니다. 지중으로 주입된 과산화수소는 매우 불안정하지만 유기오염물질 및 지중의 유기물질들과 반응하며, 지중으로 주입 후 수시간 안에 산소와 물로 분해되고 이 때 열을 발생시킵니다. 일반적으로 5 ~ 50% 농도의 액체형태로 오염지역에 주입되며, 2가철은 토양 또는 지하수에 자연적으로 존재하거나 또는 과산화수소와 함께 지중으로 주입되기도 합니다. 펜톤산화제는 수산화라디칼을 형성하기 위해 용존형태의 2가 철이 필요합니다. 최적의 펜톤 산화반응은 상대적으로 낮은 pH 상태에서 발생됩니다. 따라서 화학적 산화과정을 효과적으로 유도하기 위해서는 pH 조절이 필요하며 이를 위해서 산성으로 조절한 과산화수소를 주입하거나 킬레이트 산을 첨가하기도 합니다. 펜톤산화반응의 장점은 높은 산화포텐셜을 나타내며, 대부분의 유기오염물질을 분해할 수 있습니다. 단점으로는 가스와 열이 발생하며 반감기 짧아 지중이동이 어렵습니다. 또한 중성의 pH에서는 효과가 떨어지는 단점이 있습니다.