다공성 매질내에서 CMC로 표면개질된 영가철 나노입자의 이동 특성에 관한 연구 (A Study on Transport Characteristics of CMC-modified Zero Valent Iron (ZVI) Nanoparticles in Porous Media)

서지정보

· 발행기관 : 한국지하수토양환경학회
· 수록지 정보 : 지하수토양환경 / 14권 / 6호 / 101 ~ 107페이지
· 저자명 : 조윤철, 최상일

초록

카르복시메틸 셀룰로즈(carboxymethyl cellulose, CMC)와 같은 안정화제는 오염된 지하대수층에서 영가철 나노입자
의 이동을 촉진할 수 있다. 본 연구에서는 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성을 컬럼실험을 통해 조사하였다.
CMC로 개질된 100 mg/L 영가철 나노입자는 모래로 이루어진 공극매체에서 이동이 가능하였다. 하지만 비개질된 영
가철 나노입자는 제조된 용액에서 쉽게 엉김현상이 나타났고, 모래로 이루어진 공극매체에서 통과하지 못했다. pH가
7일 때 영가철 나노입자 약 80%가 컬럼을 통과하여 흘러나왔다. pH가 5이하로 감소할 때는, 100%의 CMC로 개질
된 영가철 나노입자는 100%가 흘러나왔다. 이온강도세기 실험에서 Na+과 Ca2+ 이온의 농도가 증가함에 따라 CMC
로 개질된 영가철의 이동성이 다소 감소하는 것으로 나타났다. 점토과 자연유기물(natural organic matter, NOM) 영
향 실험에서는, 1과 5%의 점토와 100과 1000 mg/L의 자연유기물질은 CMC로 개질된 영가철 나노입자의 이동성에
는 크게 영향을 주지 못하는 것으로 나타났다. 본 실험의 결과로부터 CMC로 개질된 영가철 나노입자는 다양한 이
온세기, 자연유기물농도 및 점토함량을 가진 토양내에서도 효과적으로 이동될 것으로 기대된다.

영어초록

Carboxymethyl cellulose (CMC) as stabilizer is expected to facilitate in-situ delivery of zero-valent iron (ZVI)
nanoparticles in a contaminated aquifer because it increases dispersity of ZVI nanoparticles. This work investigated the
transport of CMC-stabilized ZVI nanoparticles (CMC-Fe) using column breakthrough experiments. The ZVI nanoparticles
(100 mg/L Fe) were transportable through sand porous media. In contrast, non-stabilized ZVI nanoparticles rapidly
agglomerate in solution and are stopped in sand porous media. At pH 7 of solution approximately 80% CMC-Fe were
eluted. When the pH of solution is below 5, 100% CMC-Fe were eluted. These results suggest that the mobility of CMCFe
was increased as pH decreases. In the mobility test under different ionic strengths using Na+ and Ca2+ ions, there was
no signigficant difference in the mobility of CMC-Fe. Also, in the experiments of effect of clay and natural organic mater
(NOM) on the mobility of ZVI, there was no significant difference in the mobility of CMC-Fe not only between 1 and 5%
clay, but 100 and 1000 mg/L NOM. The results from this work suggests that the CMC-Fe nanoparticles could be easily
delivered into the subsurface over a broad range of ionic strength, clay and NOM.

참고자료

· 없음