• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권2호
• /
• pp.11-19
• /
• 2004

염소계 및 니트로계 유기 화합물은 발암물질 또는 돌연 변이성 유발물질로 인체에 매우 유독한 물질로 알려 져있다. 특히 사염화탄소,헥사클로로에탄 또는 니트로계 방향족 화합물은 자연계에서 분해되는 반감기는 수십 년이 걸린다. 이 연구에서는 염소계 유기화합물의 환원적 분해반응으로 무독화하는 것을 목적으로 한다. Fe$^{0}$ , FeS와 FeS$_2$를 반응 매개물로 이용해서 $CCl_4$, $C_2$Cl$_{6}$, $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_{4}$와 $C_2$HCl$_3$의 환원적 분해반응에서 다음과 같은 결과를 얻었다. $CCl_4$ 는 FeS을 반응 매개물로 혐기성 조건에서 CHCl$_3$와 CH$_2$Cl$_2$로 환원적 분해반응을 하였다. $CCl_4$에서 CHCl$_3$으로 환원반응은 매우 빠르게 일어나는 반면 CHCl$_3$에서 CH$_2$Cl$_2$로 분해되는 반응속도는 매우 느리게 일어났다. $C_2$Cl$_{6}$는 $CCl_4$와 달리 복잡한 반응 경로로 환원적 분해 반응을 하였으며, 수소첨가 반응, 탈염소제거반응과 탈수소탈염소화반응으로 $C_2$HCl$_{5}$ , $C_2$Cl$_4$, $C_2$HCl$_3$와 cis-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$의 환원 생성물로 분해되었다. 반응 초기에 소량의 $C_2$HCl$_{5}$ 생성물이 확인되었으며, 대부분 $C_2$HCl$_4$으로 환원반응 하였다. 특히 $C_2$HCl$_3$에서 환원반응 생성물로 cis-1,2C$_2$HCl$_2$만이 생성물로 나타났고, trans-1,2-C$_2$H$_2$Cl$_2$ 또는 1,1-C$_2$H$_2$Cl$_2$은 생성물로 나타나지 않았다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제11권5호
• /
• pp.35-42
• /
• 2006

본 논문에서는 황화철($FeS,\;FeS_{2}$) 유기 용매의 환원적 분해 반응과의 표면특성의 관계에 대해서 다음과 같은 결과를 얻었다. hexachloroethane(HCA)은 수소첨가반응, 탈염소제거반응과 탈수소탈염소화반응으로 pentachloroethane(PCA), tetrachloroethylene(PCE), trichloroethylene(TCE)와 cis-1,2-dichloroethylene(cis-1,2-DCE)로 분해되었다. FeS와 $FeS_{2}$를 반응 매개물로 HCA에 대한 반응에서 FeS는 $FeS_{2}$보다 분해반응 속도가 빠르게 나타났다. FeS와 $FeS_{2}$의 표면 특성 연구에서 각 광물질에 대한 친수성 표면 자리(Ns)를 정량적으로 계산하기 위해서 비표면적 값($107.0470m^{2}/g$와 $92.6374m^{2}/g$)과 표면 전위를 측정에 측정된 $PH_{ZPC}(FeS,\;PH_{ZPC}=7.42,\;FeS_{2},\;PH_{ZPC}=7.80)$ 값을 이용해서 계산한 결과 FeS와 $FeS_{2}$의 $N_{s}$값은 각각 $0.053\;site/nm^{2},\;0.205\;site/nm^{2}$으로 나타났다. 그리고 0.2 g/L Fe광물질에 대한 실질적인 친수성 표면 농도는 각각 $3.303{\times}10^{-6}\;mol/L$와 $1.102{\times}10^{-5}\;mol/L$ 나타났다. $FeS_{2}$는 FeS에 비해 훨씬 친수성 표면임을 실험 결과 확인하였다. FeS와 $FeS_{2}$의 두 광물질 중에서 유기 용매의 환원 반응 속도는 FeS가 훨씬 빠르게 나타났다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경과학회 1998년도 가을 학술발표회 프로그램
• /
• pp.150-152
• /
• 1998

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제9권2호
• /
• pp.20-27
• /
• 2004

수용액상에서 철광물질과 유기 용매간의 반응 속도는 여러 반응인자에 따라 반응 속도 실험을 하였다 F $e^{0}$ , FeS와 Fe $S_2$를 반응 매개물로 $C_2$C $l_{6}$에 대한 반응에서 F $e^{0}$ ＞ FeS ＞ Fe $S_2$ 순으로 분해반응 속도가 빠르게 나타났다. 철 광물질에 대해서 $C_2$C $l_{6}$, CHC $l_{5}$ , $C_2$C $l_4$, CHC $l_3$에 대한 분해 반응 속도는 염소 치환기가 적을수록 환원반응 속도는 느리게 일어난다. 환원 반응 속도는 pH, 교반 속도, 반응 온도와 비표면적에 의존적임을 확인하였다. 1,10-phenanthroline과 EDTA화합물은 고립전자 쌍을 가진 2개의 질소 원자에 의해 형성된 두 자리 킬레이트 작용기가 철 표면에 흡착하며 전자 이동 속도를 증가시켜 분해 반응 속도를 증가시킨다. 즉 분자 $\pi$＊ 오비탈을 가진 질소원자는 비어있는 금속에 비편재(delocalized)되어 전자이동 속도를 증가시킨다. 그리고 hydroquinone은 반응 속도에 영향을 주지 않았다. 자연계에 존재하는 카올리나이트는 철 광물질의 부식을 유발시켜 분해 반응속도를 증가시켰다. 반면 F $e^{2+}$와 S $O_4$$^{2-}$ 와 같은 이온은 반응속도에 영향을 주지 않았다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경과학회 2001년도 정기총회 및 봄 학술발표회 초록집
• /
• pp.153-155
• /
• 2001

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
• /
• 제7권3호
• /
• pp.95-102
• /
• 2002

본 연구에서는 염소계화합물로 오염된 토양 및 지하수의 효율적인 처리방안으로 산화망간을 이용한 염소계화합물의 환원분해반응을 유도하였다. 기존의 펜톤반응은 산성 pH에서 효율적이며 고농도의 과산화수소를 소모하는데 비하여, 산화망간/과산화수소 시스템에서는중성 pH에서 낮은 과산화수소 농도($\leq$294mM)로도 효율적인 CT의 분해율을 보였으며 pH가 증가함에 따라 CT의 분해율도 증가하였다. 또한 산화망간 농도의 증가율에 비하여 CT의 분해율은 그다지 높은 증가율을 보이지 않았으며, 이는 반응시 발생하는 산소의 생성율이 증가하기 때문으로 보여지며 발생하는 산소가 산화망간표면과 과산화수소의 접촉빈도를 감소시키기 때문에 일어나는 현상으로 여겨진다. 이러한 연구결과는 난분해성물질인 염소계화합물로 오염된 토양 및 지하수의 복원 시 토양의 pH완충효과 때문에 전통적인 펜톤반응을 적용하기 어려운 반면 산화망간으로 촉매화된 펜톤유사반응은 매우 효과적이며 경제적인 처리 방안이 될 수 있음을 보여주고 있다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권2호
• /
• pp.151-157
• /
• 2005

본 연구에서는 퇴적물에서 일어나는 유기물 분해과정 중 이용된 전자 수용체와 분해과정에서 생산된 환원 물질의 농도 변화를 적절히 파악하고 정량화하기 위한 수치모델을 개발하였다. 퇴적물에 서식하는 미생물이 전자 수용체를 이용하여 유기물을 분해하는 반응들은 전자 수용체의 종류에 따라서 다음과 같이 6가지 형태로 구분 할 수 있다: (1) 호기성 분해(Aerobic Respiration), (2) 탈질(Denitrification), (3) 망간 환원(Manganese Reduction), (4) 철 환원(Iron Reduction), (5) 황산염 환원(Sulfate Reduction), (6) 메탄 환원(Methanogenesis). 이와 같은 6가지 반응은 양론(Stoichiometry)적으로 표현되어지며, 여기에 관여하는 3개의 고형물질(침전성 유기물질, manganese oxides, iron oxides)과 8개의 용존물질 (oxygen, nitrate, sulfate, ammonia, dissolved manganese, dissolved iron, sulfide, methane)의 움직임은 1차원 물질수지 방정식으로 모델에서 재현되어졌다. 퇴적물에서 미생물에 의한 유기물 분해 반응은 Monod 반응식을 이용하여 간단히 표현되어졌다. 퇴적물에 포함된 물질들에 대한 물질수지 방정식들은 Monod 반응식에 포함된 비선형성을 제거하기 위해서 다단계의 반복적인 수치해석법에 의해 안정적인 해를 구할 수 있었다. 모델의 타당성을 검토하기 위하여 Sweert et al.(1991a)이 Netherland의 Veluwe 호수의 퇴적물에서 조사한 자료에 모델결과를 비교하였고, 결과로써 산출된 전자 수용체와 환원 물질의 수직적 분포형태는 관측간과 비교적 잘 부합하였다. 그러나 모델을 통하여 예측된 $NH_4^+$의 농도는 측정된 농도보다 훨씬 낮은 것이 관찰이 되었는데, 이는 모델에서 유기물질을 표현할 때 사용한 Redfield의 유기물식이 본 연구에 적용된 퇴적물에서의 높은 질소 함유율을 적절히 표현하지 못한 결과로 해석되어 질 수 있다. 퇴적물 깊이에 따른 전자 수용체와 환원된 물질의 분포변화는 중금속의 재용출과 생물이용도를 조절하는 주요인이 되기 때문에, 이 연구에서 개발된 수치모델은 퇴적물에서 일어나는 미량 오염 물질의 거동을 파악하기 위해 유용하게 사용되어질 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경과학회 2000년도 정기총회 및 봄 학술발표회
• /
• pp.216-218
• /
• 2000

• 대한환경공학회지
• /
• 제33권8호
• /
• pp.553-563
• /
• 2011

이 연구는 대기 중 $CO_2$ 농도의 증가 및 질소 농도 조건에 따라 토양의 생물학적 유기물 분해과정의 변화 양상을 살펴보고, 담수 습지 토양에서 주로 일어나는 탈질, 철환원, 메탄환원 반응이 토양 유기물 분해에서 차지하는 중요도를 파악하여, 습지가 대기 중 온실가스 농도 변화에 미치는 영향을 예측해 보고자 하였다. 탈질률, 메탄환원률은 $CO_2$ 농도 변화, 식물 유무, 질소 유무에 따라 통계적으로 유의한 차이를 보였고(p < 0.05), 철환원률의 경우 질소의 유무에 따른 변화만이 유의한 차이를 보였다. $CO_2$ 농도가 증가함에 따라 메탄환원이 유기물을 분해하는 함께 질소가 첨가될 경우에도 메탄환원률의 비율이 높게 나타나 기후변화에 따른 담수 퇴적물의 혐기성 물질대사반응은 메탄환원이 가장 주요 반응임을 알 수 있다. 기후변화는 또한 분해되어지는 유기물의 총량도 증가시켜 전체적으로 $CO_2$ 농도가 높은 경우, 특히 $CO_2$ 농도가 높으면서 질소가 첨가된 경우에 단위시간당 단위무게의 토양에서 분해되어지는 유기물의 양이 많아짐을 알 수 있다. 연구의 결과로부터 기후변화는 습지 토양내 유기물의 혐기적 분해의 속도를 증가시켜 분해되어지는 유기물의 양을 증가시키므로 분해의 산물로 발생되는 온실가스($CO_2$, $N_2O$, $CH_4$ 등)의 대기 방출을 증진시켜 기후변화에 순영향(positive effect)를 줄 수 있으리라 판단된다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
• /
• 한국지하수토양환경학회 2002년도 총회 및 춘계학술발표회
• /
• pp.233-236
• /
• 2002

다양한 산업활동에 의하여 발생하는 6가 크롬 (Cr(Ⅵ))은 대표적인 토양 및 지하수 오염물질이다. Cr(Ⅵ)은 3가크롬(Cr(III))로의 환원에 의한 침전반응으로 이동성이 저하된다고 알려져 있다. 본 연구에서는 기존의 고형화/안정화 공정에 환원.분해 반응을 추가한 2가철 기반 분해성 고형화/안정화(Degradative Solidification/Stabilization)공정에 의한 Cr(Ⅵ) 처리 특성을 고찰하였다. 회분식 실험결과 cemen/Fe(II) system내에 Cr(Ⅵ)은 환원반응 뿐만 아니라 cement에 의한 침전에 의해서도 제거됨이 밝혀졌다. Cr(Ⅵ)의 제거속도는 Fe(II)의 반응당량에 비례하는 것으로 보여진 반면, cement/solution ratio에 따른 Cr(Ⅵ) 제거동역학의 차이는 그다지 크지 않았다