Quantitative Determination of pH and Salt Effects on the Soil Sorption Equilibrium of Pentachlorophenol (PCP)

pH와 염이 Pentachlorophenol의 토양 수착평형에 미치는 영향의 정량적 결정

Laboratory experiments were conducted to study the effects of pH and salt level on the soil sorption equilibrium of pentachlorophenol (PCP) which is hydrophobic and ionogenic. Experimental results indicated that the sorption equilibrium constant (Kp) of PCP increased with decreasing pH. A quantitative sorption model involving linear isotherms was estabilished to predict the pH effect on the PCP sorption equilibrium over the pH range from 3 to 8. The model prediction was in good agreement with the experimental data. Also, the Kp increased with salt concentration over the entire pH range. At added salt levels less than 0.1M, increase in Kp was larger than when the added levels were higher than 0.1M. Salt might increase the PCP sorption by inducing 'salting out-effect' or by forming deprotonated PCP-cation ion pairs such as PCP$\^$-/K$\^$＋/. Taking the pH range (5-8) and the salt content (up to 50 g/L) in the groundwater of Metropolitan landfill sites into consideration, the results indicated that the retardation factor of PCP in this area might range from 3 to 550 depending upon pH and salt content.

본 연구에서는 토양과 화합물 특성에 따른 지하수계에서의 유기오염물질의 거동에 대한 연구의 일환으로 소수성이며 이온화하는 pentachlorophenol (PCP)의 수도권 매립지의 토양 수착 평형에 pH와 염의 농도 변화가 미치는 영향을 밝히고자 하였다. 또한 이 결과를 바탕으로 pH 변화에 따른 PCP의 수착 경향을 예측할 수 있는 모델을 구성하고자 하였다. 실험 결과, pH가 낮을수록 PCP 수착량은 증가하였으며, PCP 수착은 PCP가 이온화하지 않은 형태로 주로 수착되는 것으로 나타났다. pH의 영향을 정량적으로 나타내줄 수 있는 수착 모델을 선형홉착등온식을 기초로 하여 구하였는데 이에 의한 예측값은 pH3-8의 범위에서 실험값과 잘 일치하였다. 또한 모든 pH에서 염의 첨가는 PCP 수착평형상수를 증가시켰으며 특히 첨가한 염의 농도가 0.1M 이하인 경우가 0.1M 이상일 때보다 염의 농도 증가에 따른 PCP 수착평형상수 증가폭이 더 컸다 이 때 토양에서의 염의 존재는 PCP의 존재양태에 따라 'salting-out effect'혹은, PC$P^{-}$와 이온쌍을 이루어 PCP의 토양에서의 수착을 증가시키는 것으로 추정되었다. 수도권 매립지 토양의 pH가 대략 5~8, 지하수내 염도가 ~50 g/L로 다양하게 변화함을 고려할 때 본 실험 결과는 pH와 염도에 따라 PCP의 지연지수가 3~550까지 변화할 수 있음을 나타낸다.