Experimental studies were conducted to identify the active agents for reductive dechlorination of TCE in cement/Fe(II) systems focusing on cement components such as CaO, $Fe_2O_3$, and $Al_2O_3$. A hematite that was used to simulate an $Fe_2O_3$ component in cement was found to have degradation efficiencies (k = 0.641 $day^{-1}$) equivalent to that of cement/Fe(II) systems in the presence of CaO/Fe(II), only when it contained an aluminum impurity$(Al_2O_3)$. When the effect of $Al_2O_3$ content of hematite/CaO/$Al_2O_3$/Fe(II) system was tested, the mole ratio of $Al_2O_3$ to CaO affected the rate of TCE degradation with an optimum ratio around 1 : 10 that resulted in a rate constant of 0.895 $day^{-1}$. In the SEM images of hematite/CaO/$Al_2O_3$/Fe(II) systems, acicular crystals were also found that were also observed in cement/Fe(II) systems. Thus it was suspected that these crystals were reactive reductants and that they might be goethite or ettringite that are known to have acicular structures. An EDS element map analysis revealed that these crystals were not goethite crystals. A subsequent experiment that tested reactivities of compounds formed during the ettringite synthesis showed that ettringite and minerals associated with ettringite formation are not reactive reductants. These observations conclude that a mineral containing CaO and $Al_2O_3$ with a acicular structure could be a major reactive reductant of cement/Fe(II) systems.

본 연구는 시멘트 구성성분 중 CaO, $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$를 중심으로 하여 시멘트/Fe(II) 시스템에서 TCE의 환원성 탈염소화에 관여하는 유효반응성분을 규명하기 위하여 수행되었다. $Al_2O_3$를 함유하는 것으로 밝혀진 hematite($Fe_2O_3$)를 포함하는 hematite/CaO/Fe(II) 시스템에서 시멘트/Fe(II) 시스템과 유사한 TCE 분해능이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. Hematite/CaO/$Al_2O_3$/Fe(II) 시스템에서 $Al_2O_3$의 첨가량의 영향을 알아보는 실험을 수행한 결과 $Al_2O_3$:CaO의 비율이 1:10을 유지한 시스템에서 최고의 분해능(k = 0.895 $day^{-1}$)을 보이는 것으로 보아 1 : 10이 최적의 반응비율인 것을 알 수 있었다. SEM 분석 결과 시멘트/Fe(II) 시스템에서 나타났던 막대결정을 hematite/CaO/$Al_2O_3$/Fe(II) 시스템에서도 관찰할 수 있었다. 이러한 막대결정을 TCE 분해의 유효성분으로 추정하고 막대나 침상 결정으로 알려진 goethite와 ettringite를 유효성분 후보군으로 판단하였다. EDS element map을 살펴본 결과, 막대 결정은 Ca를 주성분으로 하고 있었기 때문에 Fe 성분을 다량 함유하고 있는 goethite를 배제하였다. 추가적으로 시멘트 수화반응 중 ettringite가 생성되는 과정을 재연한 실험 결과, ettringite가 생성되는 반응 중 혹은 생성 후에도 TCE 분해능이 발현되지 않았다. 이러한 결과를 바탕으로 하여 시멘트/Fe(II) 시스템의 유효반응성분은 CaO와 $Al_2O_3$를 주성분으로 하는 막대모양의 결정일 것으로 판단된다.

Keywords: Reductive dechlorination;Hematite;Calcium oxide(CaO);Aluminium oxide($Al_2O_3$;);TCE;Acicular crystal;

Keywords: 환원성 탈염소화;막대결정;