자성 분리를 이용한 해상 유류오염제어에 사용되는 유화제를 제거하는 새로운 기술에 대한 연구

Innovative Technology for Removal of Dispersants used in Oil Spill Remediation Using the Magnetic Separation

최근 해상유류오염사고시 사용되는 유화제는 해안으로 이동하여 또 다른 수질오염의 원인으로 문제가 되고 있다. 이 연구에서는 자성을 띠고 있는 흡착제를 이용하여 해수 속에 잔류하는 유화제를 제거하는 기술에 대해서 논의하였다. 본 실험에서는 자성을 띠는 흡착제로서 마그네타이트와 마그헤마이트를 이용하였고, 대표적인 유화제 성분으로는 음이온성 계면활성제인 SDDBS (Sodium dodecylbenzene sulfonic acid)와 비이온성 계면활성제인 Triton X-100 (t-octylphenoxypoly-ethoxyethanol)을 사용하였다. 실험은 두 흡착제의 유화제에 대한 흡착 평형시간과 흡착능에 대한 회분식 실험과 모의 실제 상황에서 흡착제가 영구자석이나 전자석에 의해 수거되는 양상을 알아보기 위한 수조실험으로 나누어 이루어졌다. 마그헤마이트는 계면활성제의 종류와 사용된 물의 종류에 상관없이 제거효율이 일정하게 나타나는데 비해 마그네타이트는 음이온성 계면활성제에 대해 선택적으로 고효율을 보이고 있고, 이온이 존재하는 해수보다는 증류수의 경우가 높은 효율을 보이고 있다. 미그네타이트의 흡착메커니즘은 정전기적 인력에 의한 것으로 판단되고, 마그헤마이트의 경우는 정전기적 인력과 함께 흡착능을 향상시키는 구조적 특정과 표면상태의 특성으로 설명되어진다. 수조실험에서는 흡착이 이루어진 후 자석에 의한 회수는 100%에 가까운 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 두 흡착제와 사석에 의한 유화제 제거방법이 실제 해상에서 적용되었을 때 유화제를 짧은 시간 내에 고효율로 처리할 수 있는 효과적인 방법임을 시사한다.

Dispersants, which are used to break water-in-oil emulsions and to remediate oil-spills, are another water pollutants. In this study, magnetic separation technology was applied to remove dispersants from the sea. Magnetite and maghemite were used as magnetic sorbents and SDDBS, an anionic surfactant and Triton X-100, a nonionic surfactant, were employed as dispersants. Batch experiments were undertaken to study the sorption capacity and sorption equilibrium, and water-bath experiments were conducted to simulate the real situation and to describe the recovery of magnetic particles by the permanent magnet or electromagnet. Maghemite has rather constant removal efficiency for dispersants, regardless of surfactant species. On the other hand, removal efficiency by magnetite is higher for anionic surfactant than maghemite and is higher in distilled water than in seawater which contains more ions. The sorption of dispersants to magnetite is explained by electrostatic attraction and that of maghemite is described not only by electrostatic attraction, but also by structural characteristics that provide high sorption ability and surface condition. Water bath experimental results showed that recovery efficiency of magnetic particle after sorption for dispersants is nearly 100%. It is suggested that this magnetic separation technology is an effective way of dispersant removal because of short operating time, high sorption capacity, and high recovery efficiency of sorbents.