• Transport behavior of a surfactant tracer(CPC) with Langmuir type adsorption isotherm on NAPL-water interface in a homogeneous porous medium
  • NAPL-물 계면에서 Langmuir형 흡착특성을 보이는 계면추적자(CPC)의 다공성 균질매질내 유동특성
  • 김헌기;문희수;이상훈;
  • 한림대학교 환경학과;연세대학교 지구시스템과학과;가톨릭대학교 생명과학부;
Abstract
It has been known that nonlinear characteristics of sorption affect the transport behavior of water soluble pollutants in soils. However detailed experimental studies have not been performed to verify the effect of non-linearity of adsorption isotherm on transport of chemicals in porous media. In this research, the distortion of breakthrough curves of a cationic surfactant (cetylpyridinium chloride, CPC) in a engineered stainless steel column packed with glass beads were investigated. Glass beads with about 110 $\mu\textrm{m}$diameter coated with a thin n-decane film were used as the media providing the sorption surface for CPC. The CPC adsorption isotherm on the surface of n-decane from aqueous solution was a typical Langmuir type. The breakthrough curve of CPC using step Input showed a late breakthrough on the front side and early breakthrough on the back side accordance to the shape of the isotherm. The retardation factor of CPC was found to be a strong function of the input concentration, which also a manifestation of the non-linearity of the isotherm. The retardation factors for the CPC with step input agreed with those of pulse input that the maximum concentrations are controlled to be the same as the step input concentrations. This results support the validity of the unproven field practices of using hydrogeotracers with non-linear adsorption isotherms to determine the hydrogeological parameters, e.g., NAPL saturation, air-water or NAPL-water interfacial areas.

피흡착체에 대하여 곡선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체가 토양내 수용액상에서 이동할 때 직선형 흡착등온곡선을 가지는 흡착체와 다른 유동특성을 보인다는 사실은 널리 알려져 있다. 그러나 실험적으로 이와 같은 특성이 정밀하게 연구된 바는 그리 많지 않으며 특히 NAPLS(Non-Aqueous Phase Liquids)로서 오염된 지역의 NAPLs의 양과 미시적인 분포를 알아내기 위하여 사용되는 수리지질학적 추적자 기법에 대하여는 거의 실험된 바가 없다. 본 연구는 NAPL과 수용액간의 비계면적을 측정하기 위하여 사용되는 양이온계 계면활성제 (계면추적자), cetylpyridinium chloride (CPC)가 미세한 유리구슬로 충진된 스테인레스 컬럼내부를 통과하며 보이는 파과특성을 분석하였다. 유리구슬의 평균직경은 110$\mu\textrm{m}$였으며, 구슬의 표면은 n-decane의 얇은 막으로서 도포되어 있다. CPC는 유동하며 n-decane과 수용액의 계면에 흡착하게 되며, 실험결과 전형적인 Langmuir type의 흡착 특성을 보이는 것으로 나타났다. 앞부분과 뒷부분의 파과곡선은 각기 현저히 다른 양상을 보이며 이는 흡착등온곡선의 비직선적인 성격때문인 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 풀이된다. 또한 CPC의 지체상수는 CPC의 농도와 밀접한 함수관계가 있는 것으로 밝혀졌다. 컬럼에 투입되는 CPC가 pulse input일 때의 지체상수는 pulse input의 파과곡선상 나타나는 최대농도를 input농도로서 사용한 step input시의 지체상수와 일치하였다. 이 결과는 수리지질학적 특성치를 알아내기 위하여 최근 들어 활발히 개발되고 있는 추적자 기법을 적용하는데 있어서 일반적으로 통용되는 가정을 실험적으로 증명하였다는 데 그 의의가 있다. 결과 BMI가 높을수록, WHR과 피부두겹두께가 높아 복부지방과 피하지방이 많으며 혈압이 높은 것으로 나타났다. 그러나 비만한 노인에게서 반드시 에너지 섭취량이 높은 것은 아니었으므로, 노인 비만의 문제는 단순히 식품 섭취량에서 원인을 찾기보다는 노화로 인한 대사적인 문제와 생활 양식에 의한 영향이 클 것으로 추정된다. 그러므로 BMI가 높은 노인들에게 부족되고 있는 영양소에 대한 연구가 이루어져야 할 것이다. 특히 비타민 A, E B 복합체는 노인성 질병과 관련하여 그 기능이 규명되어야 할 영양소이다. 이는 항산화효소의 증가에 의한 지질 과산화물 생성삼소와 PGE$_2$및 TXA$_2$등의 유의적인 감소가 유선암세포의 증식을 억제하는 인자로 작용할 수 있는 가능성을 시사하였다. 또한 지방산 투여 에 따른 과산화물 생성과 항산화 시스템이 유선암 세포에서는 상호기전적으로 작용하지 않았으나 이는 농도와 배양시간에 따른 CLA의 항암효과가 in vivo 실험에서 재검증 할 필요가 있음을 시사한다. 또한 장시간의 세포배양 실험시 PGE$_2$는 반감기가 짧고 다른 대사물로 쉽게 전환되는 불안전한 물질이므로 새로운 측정방법의 개발이 필요하겠다. 더욱이 CLA에 의한 항암효과가 정확히 어떤 기전에 의한 것인지 보다 깊이 있는 연구가 필요하지만 본 연구에서 얻은 에이코사노이드 대사의 변화 등은 유선암 예방 연구에 기초적인 자료가 될 것으로 생각된다.들어가 면서 점차 감소하여 대조군과 유사한 양상을 나타내었으나, 전체적으로 대조군보다 높은 수치를 나타내었다. 반면에 5, 10 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1}$의 농도에 노출된 세포는 초기에 매우 낮은 탄소동화율을 보였으며, 5 $\mu\textrm{g}$ L$^{-1

Keywords: NAPLs;tracer;nonlinear isotherm;breakthrough curves;NAPL;column study;

Keywords: 흡착등온곡선;파과곡선;추적자;컬럼실험;

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  • 2001; 6(2): 3-13

    Published on Jun 1, 2001