Emulsion-based remediation technology was proposed as an alternative for SEAR (surfactant-enhanced aquifer remediation). This study focused on application of vegetable oil emulsion to the removal of chlorinated solvents, the representative of DNAPLs (dense non-aqueous phase liquids), from groundwater. Corn and olive oil were used as the emulsifying agent. Emulsion was prepared by mechanical homogenization of oil solution. Trichloroethylene (TCE) and tetrachloroethylene (PCE) were selected as a target contaminant.
The emulsification conditions were determined as homogenization at 8,000 rpm during 15 min. The emulsion droplets prepared with corn and olive oil showed similar size distribution in the range of 1 - 10 μm. More than 90 % of oils initially injected existed as dispersed state. In the batch experiments, 2 % (v/v) corn and olive oil emulsion could effectively treat 11,000 ppm TCE and 18,000 ppm PCE without making free phase. Removal efficiency was higher in PCE than in TCE because solubility of PCE on oil was higher than that of TCE. Results of one-dimensional column flushing indicated that the contaminant of high aqueous solubility could be well removed by flushing. The removal efficiencies in flushing were 98.2 % for TCE and 98 % of PCE with corn oil emulsion and 99.1 % for TCE and 98.7 % for PCE with olive oil emulsion. The results of this study show that flushing with oil emulsion can be applied to treat the chlorinated contaminants.
대표적인 비수용성 고밀도 오염원인 염소계 유기용제로 오염된 지하수를 정화하기 위해 식물성 오일로 만들어진 에멀젼의 적용을 연구하였다. 생분해성을 고려하여 식물성 오일을 선택하였으며, 옥수수, 올리브, 콩, 해바라기 오일을 대상으로 선정하여 물성을 살펴보았다. 밀도 및 점도에서 모두 비슷한 수리치를 보였고 TCE와 PCE 각각에 대한 오일의 용해도 또한 유사하였다. 이에 오일의 종류에 따른 영향이 없을 것으로 판단되어 임의로 옥수수와 올리브 오일을 선택하여 실험에 사용하였다.
에멀젼 제조에 있어서 중요한 인자는 교반 속도였다. 8,000 rpm의 높은 교반 속도를 이용할 경우 오일이 더 잘 분산되어 안정한 에멀젼이 형성되었으며, 처리시간 역시 길수록 효과적임을 확인할 수 있었다. 이에 본 실험에서 오일 수용액을 15분 동안 8,000 rpm으로 고속 교반하여 에멀젼을 형성하였다.
형성된 에멀젼을 이용하여 TCE와 PCE의 용해실험을 수행하였다. 실험은 vial을 이용한 batch 형태로 수행되었으며 그 결과 11,000 ppm 농도의 TCE와 18,000 ppm 농도의 PCE를 안정적으로 처리할 수가 있었다. 앞선 오일의 물성분석에서 PCE 용해도가 TCE에 비해 높았기 때문에 batch 실험에서 더 고농도의 PCE의 처리가 가능하였다.
마지막으로 컬럼에서 에멀젼을 이용한 flushing 실험을 수행하여 적용가능성을 살펴보았다. TCE와 PCE의 flushing 모두에서 98 % 이상의 제거율이 얻어져 효과적으로 오염물을 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 그러나 앞선 batch 실험과는 달리 TCE에 비해 PCE가 다소 느리게 제거되는 것으로 나타났으며, 이는 PCE에 비해 5배 가량 높은 TCE의 물에 대한 용해도 때문인 것으로 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 통해 식물성 오일 에멀젼을 이용하여 염소계 오염물로 오염된 지하수가 효과적으로 정화될 수 있을 것으로 사료된다. 또한 보다 큰 규모의 실험을 하여 공정운전 경험을 한다면 본 연구의 결과로써 개발된 공정의 현장 적용까지도 고려할 수 있다.
