Electrokinetic (EK) remediation is a unique in situ technique that can be applied to low hydraulic conductive soil. In EK remediation, removal of hydrophobic contaminant from soil is achieved via electroosmotic flow induced by direct current. Effectiveness of petroleum oil removal mainly depends on the solubilization capacity as well as mobilization capacity of purging solution and the amount of electroosmotic flow.
To enhance these capacities of purging solution, chelating agent (EDTA), cosolvent (n-propanol) and non-ionic surfactant (Tergitol 15-S-7 and Tergitol NP-10) as additives were introduced to the purging and their effect of solution on EK remediation of petroleum diesel contaminated soil was investigated. It was revealed that EDTA functions as not only electrolyte, but also effective HOCs desorbent. However, use of surfactant in combination with EDTA resulted in lower removal than the test of EDTA alone. Simultaneous use of n-propanol and EDTA enhanced removal efficiency of aromatic hydrocarbons, but high concentration of n-propanol was not effective due to reduction of electroosmotic flow. In this study, the optimum concentration of n-propanol for EK diesel removal from soil was also presented. Removal enhancement by combination of EDTA, surfactant and n-propanol was insignificant compared with the test that employed EDTA and n-propanol together. About 80% of high diesel removal efficiency was achieved in long-term(34 days) tests with 0.01M EDTA and combination of 0.01M EDTA and 20% n-propanol. In conclusion, the remediation of diesel-contaminated soil can be more effective by EK process using a proper purging solution such as EDTA and n-propanol than the case with ordinary electrolytes.
동전기공정은 토양에 직류전류를 가하여 발생하는 전기이동이나 전기삼투현상 등을 이용하여 토양오염물을 제거하는 방법으로, 저투수성 오염 토양을 복원하는 데 효과적이다. 동전기공정을 이용한 중금속 오염물제거가 널리 연구되어 왔으나, 최근에는 유기오염물로 오염된 토양에 대해 동전기공정을 적용하려는 시도도 이루어지고 있다.
동전기공정에서 유기오염물을 제거하는 주요 기작은 전기삼투현상으로, 토양의 공극수 및 공급된 용액이 양극에서 음극으로 이동함에 따라 탈착, 용해된 오염물도 함께 양극에서 음극을 향하여 이동한다. 따라서, 유기오염물의 용해도와 이동성을 증가시키고 전기삼투흐름을 증대시킴으로써 더 효율적으로 이를 제거할 수 있다. 보조용매와 계면활성제는 NAPL등으로 오염된 토양에서 유기오염물의 용해와 이동을 증가시키기 위하여 널리 사용되어왔다.
각 물질들의 디젤 제거효과를 알아보기 위한 회분식 실험을 통해, EDTA는 토양에 흡착된 소수성 유기오염물의 탈착을 도움으로써 동전기공정을 이용한 소수성 유기오염물의 제거율을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. 동시에 EDTA는 전하를 운반하는 전해질의 역할을 함으로써 동전기공정을 이용한 디젤오염토양 복원에 적용했을 때 높은 디젤제거효율을 보였다.
동전기 공정에 사용되는 세척액의 용해도를 증대시키기 위한 보조용매의 선정과 동전기 공정에 적합한 보조용매의 적정 농도가 본 연구를 통해 제시되었다. 결과로부터 n-propnaol 이 가장 좋은 제거효율을 보였으며, 이를 바탕으로 n-propanol이 동전기실험에 적용되었다. 그러나 30% 이상의 n-propanol은 낮은 전기유전상수로 인하여 동전기 공정에서 오히려 전기삼투흐름을 낮추어 오염물 제거를 방해할 수 있는 것으로 드러났으며 20% 농도 내외의 n-propanol 용액을 사용하는 것이 적합하다고 결론지었다. 비이온성 계면활성제와 EDTA를 동시에 적용한 동전기 실험으로부터, 계면활성제의 사용은 오염물의 재흡착이나 퇴적 등의 부작용을 일으킬 수 있어 디젤 오염물 제거에 효과적이지 않은 것으로 나타났다. 계면활성제와 n-propanol, 그리고 EDTA를 동시에 사용한 실험에서는 오염물의 퇴적현상이 나타나지 않았으나, 그 제거율은 n-propanol과 EDTA를 사용한 실험에 비해 크게 향상되지 않았다.
선행된 실험들로부터 극대화된 제거율을 보일 것으로 기대되는 0.01M EDTA, 그리고 0.01M EDTA와 20% n-propanol 용액을 사용하여 장기간 동전기실험 (34일)을 수행한 결과, 두 실험 모두에서 약 80%의 디젤이 제거되었다. 이는 용해와 이동에 의해 제거가 가능한, 약하게 흡착된 소수성 유기오염물의 대부분이 34일간의 공정을 통해 대부분 제거되었기 때문으로 보인다.
이상의 연구를 통해 디젤로 오염된 저투수성 토양은 적정 농도의 EDTA와 n-propanol을 사용한 동전기 공정을 적용함으로써 효율적으로 복원할 수 있을 것으로 기대된다.
