Solubility Change of Gasoline Components Under Evaporation

휘발에 의한 가솔린 성분의 조성 및 용해도 변화특성

Batch experiments were conducted to study the dissolution behavior of gasoline components. First, the dissolution kinetics of gasoline components and the applicability of Raoult's law in predicting their solubilities were investigated. In addition, the effects of compositional change of gasoline due to evaporization on the solubilities of individual components and TPH were determined. The kinetics of gasoline-water man transfer was found to be very similar for most components except for MTBE, which is a major additive for commercial gasoline. At equilibrium, the gasoline-water partitioning coefficients of individual components showed a log-linear relationship with their pure solubilities, though the slope was a little less than that predicted by Raoult's law. The concentrations of the individual components in the gasolines concentrated by volatilization could be characterized by the initial increase followed by substantial decrease. Almost the same behavior was observed for their solubilities. The total solubility (TPH) of gasoline decreased rapidly with the initial volume reduction and gradually decreased afterwards. The solubilities of BTEX, the major regulatory compounds, decreased even faster than the TPH solubilities. It was concluded that the compositional change of gasoline by volatilization may greatly affect their leaching potential and the toxicity of the contacting groundwater. The toxicity reduction efficiency by evaporating gasoline could be much more than the mass removal efficiency.

회분식 실험을 통해 가솔린의 용해거동을 살펴보았다. 먼저 가솔린 중 상평형에 이르기까지 개별성분들의 용해 kinetics를 살펴보았으며 평형에 도달한 후 각각의 용해도를 Raoult의 법칙을 이용하여 설명하고자 하였다. 또한 서로 다른 정도로 휘발시켜 가솔린의 조성을 변화시킨 후 개별성분들과 TPH의 용해도를 측정하여 비교하였다. 정적인 상태에서 가솔린의 개별성분들의 용해 kinetics는 일정한 양상을 보였으나 다만 첨가제로 사용된 MTBE의 경우 다른 성분들에 비해 평형도달시간이 길었다. 가솔린과 물의 상평형 상태에서 가솔린 개별성분들의 분배계수는 각각의 단일물질 용해도와 log-log선형관계를 보였으나 가솔린을 이상용액으로 간주해서 Raoult의 법칙을 적용했을 경우보다는 약간 낮은 경향을 보였다. 가솔린에있는 개별물질들의 농도는 휘발정도가 증가함에 따라 증가하다가 감소하는 경향을 보였는데 물로의 용해도 변화도 이와 거의 일치하는 양상을 보였다. 휘발정도가 증가할수록 용출농도는 초기에 급격히 감소하다가 이후 점근적으로 감소하는 경향을 보였으며 BTEX등 독성이 높은 지하수오염 규제물질들의 용출농도는 더욱더 빠르게 감소하였다. 이러한 결과를 가솔린 누출로 인한 지하수 오염의 시나리오에 적용해 볼 때 휘발에 의한 가솔린 제거는 지하수 오염의 잠재성과 오염된 지하수의 독성을 효과적으로 저감시키며 그 정도는 가솔린 절대량의 제거효율보다도 훨씬 크다는 것을 알 수 있다.