개념 한 쪽
폐기물의 화학적 처리에는 흡착·추출·환원·침전 등 다양한 방법이 쓰인다는 점을 정리한다. 활성탄 흡착은 표면 흡착을 이용하고, 용매추출은 비수용성 용매로 오염물을 분리하며, 석회기초법은 석회와 포졸란을 섞어 고형화·안정화를 구현한다고 설명한다.
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출제기준 단원 「응집·침전 기술」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 활성탄 흡착 특성 판단 | 1 | 흡착에 유리한 물질의 성질을 고르기 |
| 용매추출 적용대상 및 용매 조건 | 1 | 용매추출의 대상 특성과 용매의 조건을 식별하기 |
| 포졸란·석회기초법 구성물질 식별 | 1 | 포졸란에 해당하는 물질을 골라내기 |
활성탄 흡착은 활성탄 표면의 다공성에 오염물질이 붙는 원리를 활용하는 처리법이다. 흡착이 잘 일어나려면 오염물질이 분자량이 크고 극성이 낮으며 수중 용해도가 낮아야 한다는 점을 핵심으로 삼는다. 물에 잘 녹는 물질은 물과의 친화력이 크므로 활성탄에 잘 흡착되지 않는다는 원리를 기억한다.
용매추출은 물과 섞이지 않는 유기계 용매를 사용해 오염물질을 선택적으로 용매 쪽으로 이동시킨 뒤 분리하는 방법이다. 중요한 조건은 대상 물질에 대한 용해력과 선택성(분배계수)이 크고, 용매가 물과 비혼화성이며 점도가 낮아 혼합과 층분리가 용이해야 한다는 점이다. 생분해가 어렵거나 활성탄으로 처리하기에 농도가 높은 물질, 저휘발성 물질이 용매추출의 전형적 대상이라는 사실을 기억한다.
중금속의 처리에서는 대상 금속의 산화상태와 특성에 따라 표준 처리법이 정해진다. 예컨대 6가 크롬은 환원시켜 3가로 만들고 알칼리 조건에서 수산화물로 침전시켜 제거하는 '환원 → 알칼리 침전' 공정이 표준 처리법이라는 점을 강조한다.
석회기초법과 포졸란 관련 처리는 석회와 반응해 경화하는 미분말을 이용한 고형화·안정화 공정에 해당한다. 포졸란 물질은 고로슬래그·플라이애시·시멘트 킬른 더스트 등으로, 모래와 같은 비활성 골재는 포졸란이 아니며 석회와 반응해 굳는 성분의 실질 활성은 비정질 규산(SiO2)이라는 점을 구분한다. 포틀랜드 시멘트의 주성분은 CaO가 가장 많고 SiO2가 그 다음이라는 점을 연관해서 기억한다.
흡수 문제의 계산 예를 통해 배가스 조성과 제거율을 역산하는 방법을 보여준다. 기준을 100 mol로 잡고 배가스에 CO2 30 mol, NH3 70 mol이 유입된다고 가정한다. 산 용액은 NH3만 흡수해 배가스의 최종 조성이 NH3/(NH3+CO2)=0.4일 때 잔류 NH3를 x라 하면 x/(x+30)=0.4이므로 x=20 mol이다. 따라서 제거된 NH3는 70−20=50 mol이므로 제거율은 50/70×100≈71.4%가 된다.
유해폐기물을 물리화학적으로 처리하기위한 방법중 활성탄 흡착에 관한 설명으로 틀린 것은?
정답 ③ · 활성탄 흡착에 관한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 활성탄 흡착은 분자량이 크고 극성이 낮으며 수중 용해도가 낮은 화학물질일수록 잘 이루어지는 경향이 있다.
활성탄 흡착은 분자량이 크고, 극성이 낮으며, 용해도가 낮은 물질일수록 잘 된다.
유해폐기물 처리방법중 용매추출방법으로 적용할 수 있는 폐기물의 특성과 가장 거리가 먼 것은?
정답 ② · 용매추출방법으로 처리하기에 적합하지 않은 폐기물 특성을 고르는 문제이다. 용매추출은 오염물질이 추출용매에 선택적으로 잘 이행하는, 즉 높은 분배계수를 가지는 물질일 때 경제적으로 적용 가능하다.
용매추출은 추출용매에 대한 선택성(분배)이 높은 물질에 적합하고 낮으면 부적합하다.
석회기초법은 석회와 함께 미세한 포졸란(Pozzloan)물질을 폐기물과 섞는 방법이다. 이 처리에서 가장 일반적으로 쓰이는 포졸란물질이 아닌 것은?
정답 ② · 석회기초법에 쓰이는 포졸란 물질이 아닌 것을 고르는 문제이다. 포졸란 물질은 석회와 반응하여 경화하는 미세한 분말로, 석회기초법에서는 슬래그, 플라이애시, 시멘트 킬른 더스트가 가장 일반적으로 사용된다.
석회기초법의 포졸란 물질은 슬래그·플라이애시·킬른더스트이고, 비활성인 모래(sand)는 제외된다.
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