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개질유황폴리머바인더를 이용한 유해폐기물 고형화/안정화의 적용과

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고화체에 대한 폐기물 공정 시험방법의 붕해 시험을 수행하여 고화/안정화 효과를 평가하였다. 이러한 결과를 통해 제안된 방법이 중금속을 함유한 유해 ASR/ISW 소각재의 고화/안정화에 적용될 수 있음을 확인하였다.

연구배경 및 목적

이러한 산업부산물의 지속가능한 처리와 함께 재활용을 위한 친환경 건축자재로 활용하는 방법과 재활용률을 높이는 연구가 필요하다. 이를 통해 유해폐기물을 단순한 고형화/안정화 처리가 아닌 친환경 건축자재로 활용하는 것을 평가하고자 하였다.

연구내용

유해 중금속과 티이머의 물리적, 화학적 메커니즘을 분석했습니다. 3장에서는 유해폐기물 소각폐기물(ASR/ISW)의 황고분자 바인더의 응고/안정화 방법을 적용하여 중금속의 용출특성을 평가하고 염기성 응고의 가능성을 제시하였다.

개질유황

  • 유황(Sulfur)의 특성
  • 유황의 발생량
  • 개질 유황의 특성
  • 유황폴리머바인더(Sulfur Polymer Binder, SPB)의 적용

변성유황은 기존 유황의 문제점을 개선하여 산이나 염기를 많이 사용하는 화학공장의 바닥재나 콘크리트 배관 등에 적용됩니다. 이에 기존 유황콘크리트의 단점인 내수성을 개선하기 위한 다양한 공법이 개발되고 있다.

Table 2.1 Allotropies of sulfur and their characteristics at different temperature (고정, 2013)
Table 2.1 Allotropies of sulfur and their characteristics at different temperature (고정, 2013)

유해폐기물의 발생과 특성

유해폐기물(지정폐기물)의 발생현황

폐기물은 한국의 폐기물관리법(환경부, 2018)에 따른 생활폐기물, 산업폐기물, 건설폐기물, 지정폐기물과 자원보존 및 재생에 관한 법률(RCRA)에 따른 고형폐기물 및 유해폐기물로 구분됩니다. (EPA, 2017) 미국. 각기 다른. 한국의 지정폐기물과 미국의 유해폐기물은 유사한 특성을 갖고 있으며 부식성, 독성, 인화성, 반응성이 매우 높습니다. 따라서 액체, 고체 및 반고체 폐기물에는 인간의 건강이나 해당 폐기물이 위치한 생태 환경에 유해하거나 잠재적으로 유해한 성분이 포함되어 있습니다. 자원.

폐자동차의 발생과 처리공정

Automobile Shredder Residue (ASR)의 발생과 특성

이와 같이 ASR은 자동차의 종류, 내부부품의 다양성, 폐차의 처리과정에 따라 그 성질이 다르며, 일반적으로 플라스틱, 고무, 섬유 등 상당량의 유기성분으로 구성되어 있다(환경부) , 2010). 유기성분으로 구성되어 에너지원으로 활용도가 높지만, ASR에 함유된 염소 때문에 연소를 통한 에너지 회수가 불가능합니다. 현재 처리중이다(Osecheon et al., 2008).

Table 2.5 The composition of general ASR (이찬희, 2001; 이동석, 2006)
Table 2.5 The composition of general ASR (이찬희, 2001; 이동석, 2006)

유해폐기물의 고형화(Solidification)

유약 기술. 1) 시멘트 기반 공정. 시멘트의 수화반응에는 많은 양의 물이 필요하므로 물과 시멘트의 혼합비를 물/시멘트비라고 한다.

Table 2.6 Chemical composition of pozzolan (정호영, 2008)
Table 2.6 Chemical composition of pozzolan (정호영, 2008)

서론

3장 유해 폐기물(ASR/ISW) 연소 잔류물*의 중금속 고정을 위한 티머 응고의 새로운 합성 및 응용. 따라서 ASR 소각장에서 발생하는 잔재물을 폐기하거나 사용할 때에는 중금속 응집·안정화 처리가 필요하다.

재료 및 방법

  • ASR/ISW 소각 잔재물 시료의 특성
  • Thiomer의 제조
  • 중금속 고형화/안정화 과정
  • 중금속 용출 평가
  • 중금속 고형화 메커니즘 분석

조성물의 균질성 정도를 모니터링하였다. ICP-OES를 이용하여 용출액의 중금속 농도를 측정하였습니다.

Table 3.1 Main inorganic chemical composition of ASR materials (wt%) used
Table 3.1 Main inorganic chemical composition of ASR materials (wt%) used

결과 및 고찰

ASR/ISW 소각 잔재물 특성

표 3.5-7은 ASR/ISW 연소잔사물을 티이머로 응집처리하기 전과 후의 용출시험 결과 중금속 농도를 나타낸 것이다. 티머는 응고 매트릭스 역할을 하며 중금속의 용출을 억제합니다.

Table 3.4 Total heavy metal concentrations in the ASR/ISW thermal residue (mg/kg)
Table 3.4 Total heavy metal concentrations in the ASR/ISW thermal residue (mg/kg)

중금속 고형화 메커니즘

이러한 티머 응집과정에서 생성된 새로운 골재는 내부에 일정량의 중금속이 고정되어 있음을 의미한다. 결과적으로, 티이머는 ASR/ISW 연소 잔류물에서 중금속을 응고시키는 데 효과적입니다.

Fig. 3.2 FE-SEM images of ASR bottom and fly ash before and after Thiomer solidification (Run-4) illustrating how Thiomer binds, coats and penetrate deep and in between the aggregates at different compositions
Fig. 3.2 FE-SEM images of ASR bottom and fly ash before and after Thiomer solidification (Run-4) illustrating how Thiomer binds, coats and penetrate deep and in between the aggregates at different compositions

결론

Immobilization of lead compounds in fly ash by mixing with asphalt, sulfur and sodium hydroxide. Solidification/stabilization of ASR fly ash using thiomer material: Optimization of compressive strength and leaching of heavy metals.

Fig. S3.1 Thiomer (a) normal photograph, (b) SEM-EDX microstructure and (c) elemental spectrum
Fig. S3.1 Thiomer (a) normal photograph, (b) SEM-EDX microstructure and (c) elemental spectrum

서론

싸이오머는 중금속 용출 및 압축강도 측면에서 기존 시멘트 경화기술의 대안으로 활용될 수 있다. 일반 포틀랜드 시멘트의 특성을 개선한 황 고분자 결합제는 염분 및 산성 환경에 대한 저항성이 우수한 건축자재로 활용될 수 있다(Mohamed and Gamal, 2009).

재료 및 방법

Thiomer, ASR 비산재, 모래의 특성화 실험

고형화/안정화 실험 및 최적화 방법

압축 강도 및 중금속 용출 측면에서 포괄적인 반응 표면 최적화 분석도 추가되었습니다. 생성된 D-최적 혼합 설계에는 최소 6개의 모델 점, 4개의 적합성 평가, 4개의 반복 실험으로 구성된 총 14개의 실험이 포함됩니다(보충 데이터).

중금속 용출 실험

티머를 경화시킨 후 압축시험기(JI-108A, JEIL Precision, Korea)를 이용하여 압축강도를 측정하였다. 또한, ICP-OES를 이용하여 중금속 용출 전후의 중금속 농도를 측정하였다.

결과 및 고찰

  • Thiomer, ASR 비산재와 모래의 특성
  • Thiomer를 이용한 ASR 비산재의 고형화/안정화를 위한 수학적 모델링 · ·57
  • 반응분석
  • 최적화 및 모델 검증
  • 연구결과 비교

또한 티머와 모래 사이의 상호작용으로 인해 티머 황은 모래 입자 표면에 쉽게 부착될 수 있습니다(McBee et al., 1981). 또한, 싸이오머는 응결시간 측면에서 경화 후 하루 만에 포틀랜드 시멘트의 최고 압축강도를 능가하는 결과를 확인할 수 있었다.

Fig. 4.1 FE-SEM image of (a) Thiomer, (b) sand, (c) ASR fly ash and (d) Thiomer solidification and EDS images of (e) Thiomer, (f) sand, (g) ASR fly ash and (h) Thiomer solidification
Fig. 4.1 FE-SEM image of (a) Thiomer, (b) sand, (c) ASR fly ash and (d) Thiomer solidification and EDS images of (e) Thiomer, (f) sand, (g) ASR fly ash and (h) Thiomer solidification

결론

티머 응고형 ASR 비산회는 포틀랜드 시멘트보다 최소 1.8배 낮은 수준에서 중금속을 효과적으로 고정할 수 있습니다. 이러한 결과를 토대로 티오머는 단시간에 높은 압축강도를 발현하고 ASR 플라이애쉬 중의 중금속을 효과적으로 응고/안정화시키는 점에서 우수한 결합재로 판단된다.

Fig. S4.1 Normal plot of residuals for (a) compressive strength and heavy metal leaching of (b) Pb, (c) Cr, (d) Cd, (e) Cu, (f) Fe, (g) Ni, and (h) Zn in Thiomer solidification
Fig. S4.1 Normal plot of residuals for (a) compressive strength and heavy metal leaching of (b) Pb, (c) Cr, (d) Cd, (e) Cu, (f) Fe, (g) Ni, and (h) Zn in Thiomer solidification

서론

제5장 황고분자 바인더 및 중금속 응고 메커니즘. 본 연구의 목적은 티이머를 바인더로 사용하는 중금속 산화물/화합물의 응고과정의 물리적, 화학적 반응 메커니즘을 규명하는 것이다.

재료 및 방법

유황폴리머바인더. 중금속 산화물 및 화합물의 고형화 실험

이 연소재에는 중금속 이외에도 많은 물질이 존재하기 때문에 다양한 중금속과 티오머의 메커니즘을 명확하게 규명하는 것은 쉽지 않습니다. 또한, 중금속은 염화물, 화합물 등 다양한 형태로 존재하기 때문에 다양한 중금속에 대한 티이머의 응집/안정화 메커니즘을 규명하는 것이 필요하다.

Table 5.1 Types and characteristics of heavy metal compounds studied
Table 5.1 Types and characteristics of heavy metal compounds studied

중금속 고형화의 물리․화학적 메커니즘 규명을 위한 분석

결과 및 고찰

X-ray diffraction 특성

Cd와 S가 반응하여 CdS의 황 화합물을 형성하는 동안, 티머의 응고 과정에서 중금속이 안정화될 수 있다고 믿어집니다. 토머를 이용한 중금속 물질의 응고공정은 물리적/화학적 반응으로 인해 응고/안정화 효율을 높일 수 있습니다.

Fig. 5.2 X-ray diffraction patterns of (a) Thiomer, CdO, mixture of Thiomer and CdO before and after solidification, (a’) same as (a) with scale change for individual peak identification, (b) Thiomer, Cu 2 O, mixture of Th
Fig. 5.2 X-ray diffraction patterns of (a) Thiomer, CdO, mixture of Thiomer and CdO before and after solidification, (a’) same as (a) with scale change for individual peak identification, (b) Thiomer, Cu 2 O, mixture of Th

FE-SEM/EDS 특성

DSC-TGA 특성

이러한 결과는 티머 응고/안정화 공정의 저온 범위(약 140°C)에서 중금속 물질과 티머 사이의 화학 반응이 일어나지 않는 물리적 반응 캡슐화 공정으로 평가됩니다. 140℃의 티이머 응고 과정에서 처리 후 예상되는 결과는 모든 중금속의 깁스 자유 에너지 값이 ΔG>0이었으며 이는 비자발적인 반응이었습니다.

Fig. 5.9 DSC-TGA results of Thiomer after solidification (a) CdO, (b) Cd(NO 3 ) 2 ․4H 2 O, (c) Cu 2 O, (d) CuCl, (e) Pb 2 O, and (f) PbCl 2
Fig. 5.9 DSC-TGA results of Thiomer after solidification (a) CdO, (b) Cd(NO 3 ) 2 ․4H 2 O, (c) Cu 2 O, (d) CuCl, (e) Pb 2 O, and (f) PbCl 2

결론

해성평가, 충남대학교 석사논문. 특수 고형화제를 이용한 유해 폐기물의 고화 및 재활용에 관한 연구, 수원대학교 석사학위 논문.

Gambar

Table 2.2 Domestic sulfur production in the year 2011 ( 광산물 수급현황 , 2011)
Fig. 2.3 Chemical composition of sulfur polymer according to DCPD ratios (Averill et al., 2011)
Fig. 2.4 Chemical composition of sulfur polymer according to 140 ℃ holding times (Blight, L
Fig. 2.5 Manufacturing process of the sulfur polymer binder and the subsequent processed product (차수원 외, 2011)
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Referensi

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Garis besar

유해폐기물의 발생과 특성 유해폐기물의 고형화(Solidification) 서론 ASR/ISW 소각 잔재물 특성 결론 Thiomer, ASR 비산재와 모래의 특성 Thiomer를 이용한 ASR 비산재의 고형화/안정화를 위한 수학적 모델링 · ·57 결론 DSC-TGA 특성 결론

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