시료의 매질에 따른 추출법의 문제점과 사용 가능성을 조사하기 위해 환경처 발행의 폐기물공정시험방법과 EPA 3050법을 비교 연구하였다. 이를 위해 sludge와 개펄 시료에 12종의 무기 priority pollutants(Cd, Cr, Cu, Pb, Ni, Zn, As, Sb, Se, Hg, Be, Tl)를 첨가하여 분석용 시료를 조제하고 AAS, HG-AAS, 그리고 ICP/MS를 사용하여 각 추출방법에 대한 대상 원소의 회수율, 상대표준편차 및 method detection limit를 측정하었다. EPA 3050법에 따라 추출한 경우 회수율이 좋지 않은 As, Sb, Se를 제외한 평균 회수율은 93%였다. 그러나 폐기물공정시험방법의 용출시험방법으로 실험한 경우는 전반적으로 회수율이 32%로 매우 좋지 않을 뿐만 아니라 시료의 매질에 의한 영향을 심각하게 받는 것으로 조사되었다.
The importance of a proper sample preparation and analysis technique has getting attention due to the complicity of toxic elements of interest from environmental samples depend on analytical purposes. It is critical to use proper analytical method to evaluate trace elements concentration in many environmental samples especially for making remediation decisions. Therefore, it is critical to apply a proper sampling and analytical method such as EPA publication SW-846 (Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/chemical Methods). The objective of this study was to compare the USEPA Methods 3050B, modified 3050B, 305 la, and KBSI method (modified EPA 3052 Method) in term of recovery rate of metals. The NIST SRM (Montana soil) was used to compare the extraction and digestion efficiency. After sample has been collected the analysis were achieved by ICP-MS (Elan 6100, Perkin Elmer) as well as ICP-AES (Ultima 2C, JY) for trace elements and major elements.
무기 priority pollutants의 분석에 미치는 매질의 영향을 살펴보기 위하여 도금, 피혁, 제지, 전기, 염색 sludge에 7종의 무기 priority pollutants(Ni, Cr, Cu, Zn, Pb, Cd, Hg)를 첨가하고 EPA 3050방법, 환경처의 폐기물공정시험방법 및 폐기물공정시험방법을 수정한 본 연구실 방법으로 비교 연구하였다. EPA 3050법에 따라 추출한 경우 Hg를 제외하고 평균회수율은 95.5%, 폐기물공정시험방법의 용출시험 방법에 따라 추출한 경우는 11.1%, 그리고 본 연구실에서 폐기물공정시험방법을 수정한 추출법의 경우는 27.7%의 평균 회수율이 나타났다. 매질에 따른 digestion에 대한 영향을 살펴보기 위하여 추출법에 의해 추출된 용액을 MDS(microwave digestion system)와 $HNO_3+HClO_4$ digestion 방법으로 회수율을 비교하였다. 유기 및 무기 매질에 대한 영향을 살펴보기 위하여 유기 매질인 경우는 triethanol amine, 무기 매질인 경우는 $FeCl_3{\cdot}6H_2O$와 $AlCl_3{\cdot}6H_2O$를 첨가하여 분석용 시료를 조제하고 AAS 및 HG-AAS로 회수율을 구하였다. 유기 및 무기 매질을 첨가한 시료가 첨가 하지 않은 시료 보다 회수율이 낮게 나타남에 따라 매질에 의한 영향을 받는 것으로 조사되었다. Hg는 MDS로 digestion하는 것이 회수율이 높게 나타났으며, Hg를 제외한 다른 원소는 $HNO_3+HClO_4$로 digestion 하는 것이 회수율 증가를 나타냈다.
This experiment was done to investigate the leaching and adsorption properties of heavy metals on porphyry. The comparison with respect to the leachability of heavy metals from porphyry between the Korea Standard Leaching Test (KSLT) and the Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP) was carried out. The fractional composition of leachate and the total concentration of heavy metal of porphyry were studied through Sequential Extraction Procedure (SEP) and EPA Method 3050. Adsorption experiment of porphyry has pointed out that the optimum dosage of porphyry for 50ppm Pb was over 10g/L, the effective particle size for absorption was below 200 mesh and the optimum pH was about 7. From the Freundlich' adsorption equation, 1/n was 1.0722, and k was 0.0041. After adsorption, the fractional composition of Pb was changed. The exchangeable, carbonate, reducible fractions were increased, and the organic fraction was not changed, and the residual fraction was decreased.
본 연구에서는 실제 납 탄알로 오염된 사격장 토양에 대해 토양세척기법을 적용하기위한 lab-scale 실험을 수행하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 토양오염공정시험법과 EPA Method 3050B 분석결과 각각 4,803.5 mg/kg, 9,443 mg/kg으로 나타났다. 회분식 토양세척 실험에서 HCl을 세척제로 사용한 경우 농도증가에 따른 제거율은 로그적인(logarithmic) 경향을 나타내었고 0.1M에서 약 90% 정도 제거되었으며, EDTA는 농도에 비례하여 제거율도 증가하여 0.1 M에서 약 98%의 제거율을 보였다. 교반강도에 따른 시간별 세척효율을 분석한 결과, HCl과 EDTA를 사용한 경우 모두 교반강도의 증가와 비례하여 토양내 제거율이 증가하였으나 200 rpm과 300 rpm에서의 제거율은 유사한 것으로 나타났으며, 반응 초기 10분 이내에 대부분의 용출이 이뤄지고 60분 경과 후에는 제거율 증가가 둔화되었다.
석탄 화력발전소의 비산회를 재활용하여 산업원료로 유효하게 활용하기 위한 조사로 이에 대한 물리화학적 분석외에 용출시험을 시행하였다. 비산석탄회에 함유된 유해 중금속의 용출시험시 용매에 의한 영향과 방해물질의 작용 등을 고려하여, 용출시험은 국내 폐기물 공정시험법에 따른 방법과 미국 환경청의 EPA Method 1311(TCLP)법을 비교 실험하였으며, 용출액은 EPA Method 3050B를 이용하여 전처리 한 후, ICP-MS를 사용하여 9종의 중금속(Ag, As, Ba, Cd, Cr, Cu, Pb, Se, Hg)을 분석하였다. 용출시험의 결과는 Se 경우를 제외한 모든 금속에서 TCLP법에 의한 용출 농도가 1.2~5배로 높게 나타났다.
본 연구에서는 우리나라 생활폐기물 대형소각시설(200톤/일 이상) 9개소에서 발생되는 소각재중, 바닥재에 대한 금속류의 용출시험 및 함량시험을 수행하여 유해특성과 유해잠재성을 고찰하였다. 용출시험은 우리나라 폐기물공정시험방법에 따라 수행하였으며, 함량시험은 수은(Hg)의 경우 열분해금아말감원자흡광분광기(TDA-AAS)로 측정하고, 납 등 9개 원소는 US-EPASW-846 3050B방법으로 전처리하고 불꽃원자흡광분광기(FAAS) 또는 유도결합플라스마원자발광분광기(ICP-AES)로 측정하였다. 용출시험 결과, 납과 구리가 주 오염물질이었다. 함량시험결과, 철이 가장 높은 농도로 나타났고 농도는 Fe>Zn>Cu>Mn>Pb>Cr>As>Cd>Hg 순으로 나타났으며, 각 소각시설마다 농도순이 평균적으로는 같았다.
1. 동일한 시료에 대하여 토양 및 폐기물 공정시험법에서 사용중인 0.1N HCl 침출법에 의한 분석은 EPA 3050B법이나 혼합산분해법보다 현저하게 낮은 결과를 나타내었다. 2. 혼합산분해법에 의한 분석은 높은 농도를 나타내었으나, 강한 산과 고열에서 분해된 후 나오는 총량개념의 농도이므로, 이 방법에 의하여 검출된 농도가 모두 자연상태에서 침출되어 환경에 유해하다고 해석할 수는 없다. 이 방법은 시료내 함유된 모든 형태의 중금속을 측정하므로 시료간 농도를 상호 비교하기에는 유리한 방법이다. 3. 중금속분석의 경우에는 전처리방법에 따라 결과가 매우 큰 차이를 나타낼 수 있으므로 용도에 맞는 적합한 전처리방법을 신중하게 선정해야 하며, 분석치를 보고할 경우에 사용한 전처리방법도 반드시 명시해야 할 필요가 있다. 특히, 시료의 환경기준 초과여부를 판정할 경우에는 정해진 공정시험법에 따라 분석해야 비교가 가능하며, 전처리방법이 상이한 경우에는 비교가 불가능해진다. 4. 식물 등의 생육적 이용에는 습식분해법 등으로 나온 언소의 총량이 모두 식물에게 사용될 수 없고, 반면에 슬러지 등과 같은 폐기물에 존재하는 많은 중금속 양이 상대적으로 약한 0.1N HCl방법에 의한 결과만으로 영향이 적다고만 확신할 수도 없다. 그러므로, 중금속분석에는 사용목적별로 적합한 전처리방법을 포함한 분석방법의 표준화가 이루어져야 한다고 생각된다.
본 연구에서는 매립장 침출수 같은 중금속과 유기물을 함께 함유하고 있는 폐수를 처리하기위하여, Fe(III)을 활성탄, 모래, 불가사리와 같은 담체에 첨착 및 코팅시킨 흡착제를 사용하였다. 제조된 Iron Impregnated Activated Carbon(Fe-AC), Iron Coated Sand(ICS), Iron Coated Starfish(ICSF)는 EPA 3050B 방법을 통하여 각 매질에 함유된 철 함량을 분석하였으며, 회분식 반응조에서의 흡착실험을 통하여 각 흡착제의 Mn(II), Zn(II) 및 Cu(II)의 제거성능을 비교하였다. Fe-AC 및 ICS의 철 함유량은 각각 1,612 mg/kg 및 1,609 mg/kg으로서 매우 유사하였으며 ICSF의 철 함유량은 1,768 mg/kg으로 ICSF의 철 코팅함량이 다른 두 가지에 비해 150 mg/kg 정도 높게 나타났다. 회분식 실험에서의 Mn(II), Zn(II), Cu(II)의 제거효율은 ICSF, Fe-AC, ICS의 순으로 높은 제거율을 보였다. 각 흡착제를 단일 및 다중층으로 충전한 칼럼반응기에 의한 연속식 실험결과, 단일 흡착제에 비해 ICS, Fe-AC, ICSF의 순으로 충전한 시스템에서 높은 중금속 및 페놀제거효율을 나타내었으며, Cu(II)와 Zn(II)에 대해서는 뚜렷한 파과능을 보였으나 Mn(II) 제거율은 상대적으로 낮게 나타났다. 각 흡착제를 병합 충전한 다중층 칼럼반응시스템은 중금속 및 phenol제거에 효과적임을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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