열가소성 수지를 이용한 유해 폐기물의 고형화에 관한 연구

차 례 고형화의 개념 고형화 처리목적과 효과 유해폐기물 고형화 방법 고형화 방법의 종류 각각의 장단점 비교 후 적용가능성 모색 열가소성 수지법 적용을 위한 실험 (물리•화학적 특성 시험 및 용출 시험) 결과 및 결론 도출

고형화의 개념 안정화 - 유해폐기물 중 유해물질을 분해하거나 무 해화하여 독성을 제거하는 공정 고형화 - 고화제를 유독물질에 첨가하여 고형물질 을 형성시키는 공정

고형화 처리목적과 효과 유해폐기물의 고형화 처리목적 - 환경오염방지, 유해폐기물의 취급개선 유해폐기물의 고형화 효과 1) 취급 용이 2) 용출 표면적 축소 3) 용해도 감소 4) 재활용 가능

유해폐기물의 고형화 방법 고화재료 특성에 따라 : 유기성, 무기성 유기성 고형화 1) 요소,포름알데히드 등을 사용하여 방사성 폐기물을 안정화에 일부 적용 2) 사업장 폐기물의 고형화에도 적용 3) 유기성 고화제와 폐기물과의 융화가 곤란 4) 환경요인에 의해 장기적인 안정성 침해 5) 유기성 고화체 내에 오염물이 포획

유해폐기물의 고형화 방법 무기성 고형화 1) 시멘트성 물질 이용, 화학반응 유발시켜 무독화,불용성화 시킴 2) 안전매립 유도 3) 고화재료는 천연, 인위가공 물질이므로 안전 4) 경우에 따라 폐기물을 고화제로 사용 5) 수분함유 폐기물 적합, 중금속에 안정

고형화 기술 특성 비교

고형화 방법의 종류 시멘트 고형화 - 포틀란드 시멘트와 무기폐기물을 혼합, 양생하여 고형화 하는 방법 포졸란법 - 규소를 다량 함유하는 물질을 석회 수화 반응으로 고형화 하는 방법 * 수화반응이란? 물이 반응물질과 결합하는 반응

고형화 방법의 종류 열가소성 수지법 - 열가소성 유기고화제를 이용하여 주로 건조 폐기물과 혼합하여 고화제의 용융점 까지 가열 후 실온으로 냉각시켜 단일체 로 고형화 하는 방법

장•단점 비교 고형화 방법 장점 단점 시멘트 고형화와 포졸란법 1)고화제(시멘트, 석회)의 가격 저렴 2)처리 과정이 간단 3) 수분 함유 폐기 물의 처리에 적합 유기화합물 함유시 1)시멘트의 수화반응을 방해 2)오랜 시간 후 내구성 감소 ->고형화 처리에 제약

장•단점 비교 고형화 방법 장점 단점 열가소성 수지법 폐기물 입자를 개별 적으로 캡슐화 -> 다양한 형태의 폐기물과 반응가능 2) 고형화 기간이 짧음 3) 고화체의 부피, 질량 이 상대적으로 낮아 고 형화 후 취급이 용이 수분 함유 폐기물 의 경우 1) 건조과정 필요 2) 열에너지의 공 급이 필요 3) 수지의 가격이 상대적으로 비쌈

열가소성 수지법의 적용 가능성 회수되지 못한 대부분의 폐합성수지가 매립이나 소각등에 의해 처리되고 있는 점을 감안할 때 폐합성수지를 고화제로 활용할 경우 폐기물의 처리나 경제적인 측면에서 바람직하다고 판단 열가소성 합성수지를 유해폐기물과 혼합, 용융하여 고화체의 물리적 특성시험과 용 출시험을 통해 고화제로서의 적용 가능성 모색

유해폐기물을 플라스틱으로 고형화 하는 기술 개발 유해폐기물을 플라스틱으로 고형화 하는 기술 개발 미국 부룩헤이븐국립연구소 범용 폴리에틸렌을 사용해 블럭상태로 폐기물을 가둬 넣는것 마이크로 캡슐법 – 용해된 수지 중에 유해 폐기물을 떨어뜨린 후 이를 냉각시켜 굳힘 적용 – 방사성 물질, 독성화학물질 처리 선박 안정 중량물

실험 목적 폐기물 시료와 합성수지의 고화체에 대한 적절한 혼합비를 도출하고 고형화 의 효과를 검토하기 위함

실험 재료 (폐기물 시료와 합성수지 선정) 폐기물 시료 – 유해폐기물로 분류될 가능성이 큰 폐기물로 중금속 함량이 높아 용출시험 시 용출경향이 뚜렷한 폐기물 -> 중금속 산화물, 중금속 수산화물 합성수지 – 생산량과 함께 폐기물 발생이 증가추세에 있는 열가소성 수지 -> 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리 프로필렌(PP), 폴리수티렌(PS)

실험 방법 (물리•화학적 특성 시험) 시편은 일정질량의 합성수지를 가열 용기에 넣고 합성수지에 따라 가열판에서 190~230℃로 용융시킨 후 폐기물 시료를 질량비로 20, 30, 40, 50, 60, 70%가 되도록 첨가하여 균일하게 혼합 혼합물은 시편 제작용 몰드에 옮겨 50㎏/㎠로 가압하여 시편 내부의 공극을 줄인 후 냉각시켜 제작하여 직경 4㎝, 길이 8~12㎝로 함

실험 방법 (물리•화학적 특성 시험) 고화체로 제작된 시편의 밀도는 질량과 부피를 측정하여 g/㎤로 나타냈고 압축강도는 폴리머 시멘트 모르타르의 강도시험방법에 준하여 만능재료시험기를 사용하여 일축압축 강도를 측정

실험 방법 (용출 시험) 용출시험용 pellet은 물리적 특성시험의 시편과 같은 방법으로 혼합하여 바닥이 4㎜구경으로 뚫린 몰드에 옮겨 압출, 냉각시킨 후 절단하여 폐기물 용출시험법의 시료 규격인 5㎜이하로 제조 용출특성은 폐기물 용출시험법에 따라 염산 용액을 사용하여 용출용매를 pH 6으로하여 항온 진탕기에서 200rpm으로 6시간 용출하여 여과한 후 항목별 시험방법에 따라 원자흡광광도계로 농도를 분석

폐기물 시료의 물리•화학적특성

합성수지 고화체의 겉보기 밀도

합성수지 고화체의 겉보기 밀도

일축 압축강도 시험

일축 압축강도 시험

고화체의 용출특성

고화체의 용출특성

결과 합성수지 고화체의 겉보기 밀도 폐기물 시료의 혼합비율이 증가할수록 점차 증가하는 경향을 나타내며 특성에 따라 밀도의 증가율도 변화하였다

결과 일축 압축강도 시험 합성수지 자체의 압축강도보다는 다소 낮 으나, 폐기물 시료의 혼합비가 증가되어 도 압축강도의 변화는 크지 않았고, PS이 가장 높은 압축강도를 보였다

결과 고화체의 용출특성 폐기물 시료의 혼합비율이 증가함에 따라 중금속의 용출농도는 증가했으나 카드뮴을 제외하고는 용출기준 농도보다 낮았고, PS가 고형화 효과가 높았다

결론 용출시험을 제작시편을 대상으로 할 경우 중금속의 용출농도는 현격히 낮아질 것으 로 예상되어 열가소성 수지의 고형화는 충 분한 가능성이 있는 방법으로 판단