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한국하천호수학회 / v.36, no.3, 2003년, pp.295-303 
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습지 토양에서 소수성 유기화합물질의 흡착 동력학
( Sorption Kinetics of Hydrophobic Organic Compounds in Wetland Soils ) |
| 박제철;신원식; 금오공과대학교 환경공학과;금오공과대학교 환경공학과;
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| 초 록 |
| 자연습지 토양에서 소수성 유기화합물(염화벤젠 및 페난쓰린)의 흡착동력학을 실험실규모의 회분식 반응기를 이용하여 조사하였다. 단일영역 물질전달모델 (one-site mass transfer model, OSMTM)과 두영역 1차속도모델 (two compartment first-order kinetic model, TCFOKM)을 사용하여 흡착속도를 분석하였다. OSMTM 분석결과 염화벤젠의 경우 10${sim}$75시간 이내에, 페난쓰린의 경우 약 2시간 이내에 각각 겉보기 흡착평형에 도달하였다. 염화벤젠의 경우, 표면 토양에서의 흡착평형시간이 하부 토양보다 길게 나타났는데, 이는 토양 유기탄소의 물리화학적 특성의 차이에 기인한다. 그러나, 페난쓰린의 경우 각 토양간에 흡착평형시간의 차이는 없었다. 관련 모델매개변수의 수에서 기대되듯이 변수가 3개인 TCFOKM이 변수가 2개인 OSMTM보다 흡착속도를 더 잘 표현할 수 있었다. 실험결과에 대한 TCFOKM의 곡선맞춤으로부터 얻은 매개변수인 빠른 흡착영역의 분율($f_1$)과 빠른 흡착영역과 느린 흡착영역의 1차 흡착속도 상수($k_1$,및 $k_2$)를 얻을 수 있었다. TCFOKM 분석결과 빠른 흡착영역에서의 흡착속도 상수는 느린 흡착영역에서의 흡착속도 상수 보다 큰 것으로 나타났다. 빠른 흡착영역의 분율 ($f_1$)과 흡착속도상수 ($k_1$)는 $k_{ow}$ 값이 증가(페난쓰린>염화벤젠)함에 따라 증가하였다. 빠른 흡착영역과 느린 흡착영역에서의 1차 흡착 속도상수는 각각$10^{-0.1};-10^{+1}$과 $10^{-4};-10^{-2}$의 범위에서 변화하였다.TEX>의 용출량은 지역적으로 차이가 컸으나, $SiO_2$ 용출량은 지역적 차이가 미미하였다. 반면 호기 및 빈산소 조건에서 $NO_3;^-$은 수중에서 저질로 흡수되었으며 그 흡수량은 온도에 따라 직선적으로 증가하였다. 온도에 따른 흡수율 증가는 호기성보다 빈산소 조건에서 더 컸다. 낙동강 하류 지역의 저질 호기조건/빈산소 조건에서 $NH_4;^+$, $NO_3;^-$, $PO_4;^{3-}$ 및 $SiO_2$의 용출량 범위는 각각 -9${sim}$ 105 mgN $m^{-2}day^{-1}$, -156${sim}$62 $m^{-2}day^{-1}$ -5${sim}$5 $m^{-2}day^{-1}$, 및 12 ${sim}$ 117 $m^{-2}day^{-1}$였다. 낙동강과 서낙동강에서 식물플랑크톤의 1차 생산성과 조체의 C:N:P의 Redfield 비율 106: 16: 1을 이용하여 추정한결과 저질에서 용출되는 $NH_4;^+$는 식물플랑크톤의 요구량의 9 ${sim}$23%이었고, $PO_4;^{3-}$는 11 ${sim}$ 22%를 차지하였다.도로 검출되어 이를 고려한정수공정의 관리가 필요하리라 생각된다.$yr^{-1}$)의 71%가 감소되어야 할 필요성이 제기되었다. 또한 여름철 심층 산소 고갈이 야기되었고, 이 시기에 퇴적물로 용출된 인이 식물플랑크톤 성장에 이용될 수 있기때문에 퇴적물에 대한 관리도 수행될 필요가 있다.r |
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| Sorption kinetics of hydrophobic organic compounds (chlorobenzene and phenanthrene) in natural wetland soils was investigated using laboratory batch adsorbers. One -site mass transfer model (OSMTM) and two compartment first-order kinetic model (TCFOKM) were used to analyze sorption kinetics. Analysis of OSMTM reveals that apparent sorption equilibria were obtained within 10 to 75 hours for chlorobenzene and 2 hours for phenanthrene, respectively. For chlorobenzene, the sorption equilibrium time for surface soil was longer than that of deeper soil presumably due to physico-chemical differences between the soils. For phenanthrene, however, no difference in sorption equilibrium time was observed between the soils. As expected from the number of model parameters involved, the three-parameter TCFOKM was better than the two-parameter OSMTM in describing sorption kinetics, The fraction of fast sorption ($f_1$) and the first-order sorption rate constants for fast ($k_1$)and slow ($k_2$) compartments were determined by fitting experimental data to the TCFOKM. The results of TCFOKM analysis indicate that the sorption rate constant in the fast compartment($k_1$) was much greater than that of slow fraction($k_2$) . The fraction of the fast sorption ($f_1$) and the sorption rate constant in the fast compartment($k_1$) were increasing in the order of increasing $k_{ow}$, phenanthrene > chlorobenzene. The first-order sorption rate constants in the fast ($k_1$) and slow ($k_2$) compartments were found to vary from $10^{-0.1};to;-10^{1.0}$ and from $10^{-4};to-10^{-2}$, respectively. |
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| 키워드 |
| sorption;kinetics;chlorobenzene;phenanthrene;wetland peat soils; |
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한국하천호수학회지 / v.36, no.3, 2003년, pp.295-303
한국하천호수학회
ISSN : 1976-8087
UCI : G100:I100-KOI(KISTI1.1003/JNL.JAKO200318317181569)
언어 : 영어 |
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| 논문 제공 : KISTI 한국과학기술정보연구원 |
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