개념 한 쪽
유해폐기물 처리에서 활성탄 흡착, 용매추출, 석회기초법의 포졸란 적용 등은 재활용 제품의 품질과 안전을 좌우하므로 각 방법의 원리와 적용 조건을 정확히 이해한다.
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출제기준 단원 「재활용 제품의 품질기준 파악」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 활성탄 흡착 특성 판별 | 1 | 물질의 극성·용해도·분자량으로 흡착 적합성 가리기 |
| 용매추출 적합성 판별 | 1 | 대상 물질의 분배성·용매 특성으로 적용 여부 판단하기 |
| 포졸란 재료 식별 | 1 | 석회기초법에서 포졸란이 아닌 재료 골라내기 |
활성탄 흡착은 활성탄 표면의 다공성 구조에 오염물질이 물리적으로 붙어 제거한다. 흡착이 잘 일어나려면 대상 물질이 분자량이 크고 비극성(저극성)이며 수중 용해도가 낮아야 한다. 반대로 물에 잘 녹는 친수성·극성 물질은 물과의 친화력 때문에 활성탄에 잘 흡착되지 않아 제거가 어렵다.
용매추출은 대상 오염물질을 물과 섞이지 않는 유기 용매로 선택적으로 옮겨 분리한다. 유효한 적용 조건은 오염물이 추출용매에 대해 높은 선택성(높은 분배계수)을 보이는 경우이며, 용매는 물과 비혼화성이면서 점도가 낮아 혼합과 상분리가 용이하다. 따라서 생분해가 곤란하거나 활성탄 처리가 부적합한 고농도·저휘발성 물질이 용매추출의 전형적 대상이 된다.
석회기초법에서 사용하는 포졸란은 석회와 반응하여 경화하는 미세 분말성 물질을 뜻한다. 대표적인 포졸란 물질로는 고로슬래그(slag), 플라이애시(fly ash), 시멘트 킬른 더스트(cement-kiln dust)가 있으며, 모래(sand)와 같은 비활성 골재는 포졸란이 아니므로 석회와 반응해 굳지 않는다. 포졸란의 활성 성분은 비정질 규산(SiO2)이므로 포졸란 자체의 실질적 활성은 규산 성분에 기인한다.
처리법을 선택할 때는 각 방법의 한계와 적용 대상을 구별한다. 활성탄은 소수성 유기물에 유효하나 극성 알코올류는 처리하기 어렵다. 용매추출은 용매 선택성 및 경제성(필요 용매량)에 따라 실용성이 달라지며, 용매의 점도가 높으면 혼합·분리가 어렵다. 석회기초법은 석회와 포졸란의 반응을 이용한 고형화·안정화가 목적이므로 포졸란의 종류를 정확히 구분한다.
활성탄 관련 문항에서는 '흡착 잘 되는 조건'을 묻는 보기가 자주 나오므로 '크고·무극성·용해도 낮음'을 떠올려 판단한다. 예를 들어 보기 중 알콜류(극성·친수성)가 있으면 활성탄 흡착으로 처리하기 어려운 물질로 고르면 정답이 된다.
용매추출 관련 문항에서는 용매의 성질과 대상 물질의 분배 특성을 확인한다. 용매는 물과 섞이지 않고 점도가 낮아야 하므로 '점도 높음'을 제시하면 오답으로 소거하고, 선택성이 낮은 물질은 용매추출 부적합으로 판단한다.
석회기초법과 포졸란 관련 문항에서는 포졸란의 정의(석회와 반응해 경화)와 대표 물질을 기준으로 판별한다. 모래와 같은 비활성 물질은 포졸란이 아니므로 포졸란이 아닌 것 고르기 유형에서는 모래를 정답으로 선택한다.
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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