KR20180094578A - Adsorbent of radioactive cesium and removal method of radioactive cesium and organic pollutant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방사성 세슘 흡착제 및 이를 이용한 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radioactive cesium adsorbent and a method for removing radioactive cesium and organic pollutants using the same.
프러시안 블루(Prussian Blue)(또는 페로시아나이드)는 매우 오래 전부터 염료로 사용되어 온 물질로서, IAEA 또는 FDA는 프러시안 블루가 137Cs에 대한 흡착율이 매우 높은데다가, 독성이 없기 때문에, 프러시안블루를 섭취함으로써 체내 137Cs을 제거할 수 있다고 보고했다. 이와 같이 프러시안 블루를 방사성 세슘 흡착제로 사용하는 것은 오래 전부터 알려졌고, 관련 기술은 프러시안 블루를 어떤 담체에 담지하느냐에 따라 달라진다. 최근 자성나노입자에 프러시안 블루를 결합한 흡착제를 이용하여 137Cs을 회수하는 기술이 개발되었고, 나노섬유에 프러시안 블루를 담지하여 137Cs을 흡착하는 기술이 개발되었다. 이들 기술은 프러시안 블루를 어떻게 담지하고, 어떤 형태로 제조하느냐에 따라 좌우된다. Prussian blue (or ferrocyanide) is a material that has been used as a dye for a very long time, and IAEA or FDA has a very high adsorption rate for Prussian Blue to 137 Cs and is not toxic, It has been reported that ingestion of blue can remove 137 Cs in the body. Thus, the use of Prussian blue as a radioactive cesium sorbent has long been known, and the technology involved depends on which carriers contain Prussian blue. Recently, a technique to recover 137 Cs using an adsorbent that combines Prussian blue with magnetic nanoparticles has been developed, and a technique for adsorbing 137 Cs by supporting Prussian blue on nanofibers has been developed. These technologies depend on how Prussian blue is carried and how it is manufactured.
즉, 현재까지의 프러시안 블루 관련 기술은 1) 담지 기술, 2) 담체 종류, 3) 이를 이용한 137Cs 흡착 및 회수에 초점을 맞췄을 뿐, 137Cs에 흡착된 프러시안 블루의 활용에 대한 연구는 없었다. To date, Prussian blue technology has been focused on 1) supporting technology, 2) carrier type, 3) adsorption and recovery of 137 Cs using this, and the use of Prussian blue adsorbed on 137 Cs .
한편, 광촉매 기술로는 광촉매가 빛을 흡수하여 하이드록시 라디칼과 같은 강력한 산화제를 발생시킴으로써 다양한 난분해성 유기오염물질을 광분해시키는 기술이 있다. 이때, 사용가능한 광촉매는 TiO2, ZnO, WO3, SnO2와 같은 반도체 산화물이 있다. On the other hand, in the photocatalyst technology, there is a technique in which a photocatalyst absorbs light to generate a strong oxidizing agent such as a hydroxy radical, thereby photodissociating various non-degradable organic pollutants. At this time, usable photocatalysts include semiconductor oxides such as TiO 2 , ZnO, WO 3 and SnO 2 .
본 발명은 방사성 세슘을 1차적으로 제거한 후, 유기오염물질을 2차적으로 제거하기 위한 것으로, 광촉매 입자; 및 상기 입자 상에 코팅된 프러시안 블루(Prussian Blue)를 포함하는 방사성 세슘 흡착제 등을 제공하고자 한다.The present invention relates to a method for removing organic contaminants after primary removal of radioactive cesium, comprising the steps of: And a radioactive cesium adsorbent including Prussian Blue coated on the particles.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 광촉매 입자; 및 상기 입자 상에 코팅된 프러시안 블루(Prussian Blue)를 포함하는 방사성 세슘 흡착제를 제공한다.The present invention relates to a photocatalyst particle; And a radioactive cesium sorbent comprising Prussian Blue coated on the particles.
본 발명의 일 구현 예로, (a) 상기 방사성 세슘 흡착제를 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 방사성 세슘 흡착제를 이용하여 방사성 세슘을 흡착시키는 단계; 및 (c) 상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 이용하여 유기오염물질을 광분해시키는 단계를 포함하는 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법을 제공한다.In one embodiment of the present invention, there is provided a process for preparing a radioactive cesium adsorbent comprising: (a) preparing the radioactive cesium adsorbent; (b) adsorbing radioactive cesium using the prepared radioactive cesium adsorbent; And (c) photodecomposing an organic contaminant using emission UV emitted from the radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium adsorbent.
본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 광촉매 입자 상에 화학 반응을 통하여 프러시안 블루(Prussian Blue)가 높은 효율로 잘 담지된 것을 특징으로 하는바, 방사성 세슘을 높은 선택도 및 높은 흡착 효율로 신속하게 흡착 및 제거할 수 있으므로, 원자력발전소 운영 및 해체 작업에서 발생하는 방사성오염폐수에 존재하는 방사성 세슘 제거에 탁월할 뿐만 아니라, 원자력발전소 사고시 주변의 지하수 또는 해수의 유입에 따른 지속적인 방사성오염폐수 발생에 비상 대응 일환으로도 바람직하게 적용될 수 있다.The radioactive cesium adsorbent according to the present invention is characterized in that prussian blue is well supported at high efficiency through chemical reaction on the photocatalyst particles, and thus the radioactive cesium is adsorbed rapidly with high selectivity and high adsorption efficiency It is not only excellent in removing radioactive cesium present in radioactive contaminated wastewater generated from the operation and dismantling of nuclear power plants, but also provides emergency response to the occurrence of continuous radioactive contaminated wastewater due to the inflow of groundwater or seawater around the nuclear power plant accident It can be preferably applied as a part.
또한, 상기 방사성 세슘 흡착제가 방사성 세슘에 흡착된 후, 이로부터 방출되는 방출 UV를 통해 광촉매 입자를 활성화시킴으로써, 활성화된 광촉매 입자가 유기오염물질을 광분해시켜 제거할 수 있으므로, 별도의 광원이 필요없는 이점을 가진다.Further, since the activated photocatalyst particles can be removed by photo-decomposing the organic contaminants by activating the photocatalyst particles through the emitted UV emitted therefrom after the radioactive cesium adsorbent is adsorbed on the radioactive cesium, there is no need for a separate light source .
따라서, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제를 이용하면, 방사성 세슘을 1차적으로 제거한 후, 유기오염물질을 2차적으로 제거할 수 있어, 상기 방사성 세슘 흡착제를 컬럼에 적용하는 경우, 상기 방사성오염폐수에 방사성 세슘과 함께 존재하는 유기오염물질로 인한 상기 컬럼의 막힘 현상을 방지할 수 있으므로, 상기 컬럼을 유지 보수하지 않고 장시간 사용할 수 있는 이점을 가지는바, 특히, 다수개의 컬럼을 가지는 연속처리식 공정에 유리하다.Therefore, when the radioactive cesium adsorbent according to the present invention is used, the radioactive cesium can be primarily removed and then the organic contaminants can be removed secondarily. When the radioactive cesium adsorbent is applied to the column, It is possible to prevent clogging of the column due to organic pollutants present together with radioactive cesium, so that it is advantageous that the column can be used for a long time without maintenance. Particularly, in a continuous treatment process having a plurality of columns It is advantageous.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제를 적용한 연속처리식 공정을 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조방법을 개략적으로 나타낸 그림이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1~3에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조에 있어, UV 조사전 혼합 용액(a), 30분 UV 조사후 혼합 용액(b), 60분 UV 조사후 혼합 용액(c) 및 90분 UV 조사후 혼합 용액(d)을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제에 대한 XRD 분석 결과(a)를 보여주는 그래프이고, TEM 및 EDS 분석 결과(b)를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제의 초순수 및 해수 내 137Cs 제거율을 보여주는 그래프이다.
도 6은 137Cs 표준용액을 섬광용액 없이 액체섬광계수기로 측정한 스펙트럼 결과를 보여주는 그래프(a)와, 액체섬광계수기의 광전자증배관의 재질에 따라 흡수할 수 있는 광자의 파장대를 보여주는 그래프(b)이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제가 137Cs을 흡착한 후, AO7을 광분해시켜 제거한 결과를 보여주는 사진이다. FIG. 1 is a schematic view illustrating a continuous process using a radioactive cesium adsorbent according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
2 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a radioactive cesium adsorbent according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the relationship between the amount of the mixed solution (c) and the amount of the mixed solution (c) after the UV irradiation for 30 minutes and the irradiation of UV for 60 minutes in the production of the radioactive cesium adsorbent according to Examples 1 to 3 of the present invention, ) And a mixed solution (d) after 90 minutes UV irradiation.
4 is a graph showing the XRD analysis results (a) of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1 of the present invention, and the TEM and EDS analysis results (b).
5 is a graph showing removal rates of 137 Cs in ultrapure water and seawater of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1 of the present invention.
FIG. 6 is a graph (a) showing spectral results obtained by measuring a 137 Cs standard solution with a liquid scintillation counter without a scintillation solution, and a graph showing the wavelength band of a photon that can be absorbed according to the material of a photomultiplier tube of a liquid scintillation counter )to be.
FIG. 7 is a photograph showing the result of removal of AO7 by photo-decomposing after the adsorption of 137 Cs by the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1 of the present invention. FIG.
본 발명자들은 프러시안 블루를 이용한 방사성 세슘 흡착제에 대해서 연구하던 중, 프러시안 블루의 담체로서 광촉매의 일종인 TiO2 입자를 채용하는 경우, 프러시안 블루를 높은 효율로 담지시킨 후 효과적으로 방사성 세슘을 1차적으로 제거시킬 수 있음을 확인한 후, 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 통해 TiO2 입자를 활성화시킴으로써 유기오염물질을 광분해시켜 2차적으로 제거시킬 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다. The present inventors have been studying a radioactive cesium adsorbent using Prussian blue. When TiO 2 particles, which are a kind of photocatalyst, are used as a carrier of Prussian blue, they are supposed to carry Prussian blue with high efficiency, It is confirmed that the organic contaminants can be secondly removed by photo-decomposing the organic contaminants by activating the TiO 2 particles through the emitted UV emitted from the radioactive cesium adsorbent adsorbed with the radioactive cesium, .
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
방사성 세슘 흡착제Radioactive cesium sorbent
본 발명은 광촉매 입자; 및 상기 입자 상에 코팅된 프러시안 블루(Prussian Blue)를 포함하는 방사성 세슘 흡착제에 관한 것이다.The present invention relates to a photocatalyst particle; And a radioactive cesium sorbent comprising Prussian Blue coated on the particles.
즉, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 광촉매 입자; 및 상기 입자 상에 코팅된 프러시안 블루를 포함하는 것으로, 광촉매 입자 상에 프러시안 블루가 높은 효율로 잘 담지된 것을 특징으로 한다. That is, the radioactive cesium adsorbent according to the present invention comprises a photocatalyst particle; And prussian blue coated on the particles, characterized in that prussian blue is well supported on the photocatalyst particles with high efficiency.
먼저, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 광촉매 입자를 포함하는데, 상기 광촉매 입자는 프러시안 블루를 잘 담지하기 위한 담체로서 역할을 한다. 종래 프러시안 블루를 담지하기 위한 담체로서, 자성나노입자 또는 나노섬유를 활용한 연구는 있었으나, 광촉매 입자를 활용한 연구는 전무하였다.First, the radioactive cesium adsorbent according to the present invention includes a photocatalyst particle, which serves as a carrier for firmly supporting prussian blue. Conventionally, there have been studies using magnetic nanoparticles or nanofibers as a carrier for supporting Prussian blue, but there have been no studies using photocatalyst particles.
구체적으로, 상기 광촉매 입자는 분말 형태일 수 있고, 5 nm 내지 100 nm의 직경을 가지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.Specifically, the photocatalyst particles may be in powder form, and preferably have a diameter of 5 nm to 100 nm, but are not limited thereto.
또한, 상기 광촉매 입자는 TiO2, ZnO, WO3 및 SnO2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 입자일 수 있고, 그중에서도 TiO2가 유기오염물질의 광분해 효율이 가장 우수한바, 상기 광촉매 입자로 TiO2 입자를 사용하는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The photocatalyst particles may be particles containing at least one selected from the group consisting of TiO 2 , ZnO, WO 3, and SnO 2. Among them, TiO 2 has the best photodegradation efficiency of organic pollutants. TiO 2 Particles are most preferably used, but are not limited thereto.
이때, 상기 TiO2 입자는 광촉매로서 역할을 하는 것으로, 띠간격이 3.0~3.2 eV이다. 상기 TiO2 입자는 상기 방사성 세슘 흡착제가 방사성 세슘에 흡착된 후, 이로부터 방출되는 방출 UV를 통해 활성화됨으로써, 유기오염물질을 광분해시킬 수 있다. 즉, TiO2 광촉매의 띠간격은 3.0-3.2 eV이므로, 이 띠간격을 극복하기 위해서는 자외선 영역의 빛이 필요하다. 따라서, 종래에는 광촉매 활성을 위해 태양광원 등 별도의 광원이 필요하였다. 그러나, 태양광선은 대부분 가시광 영역이며, 자외선 영역은 5 % 미만에 불과한바, 태양광선을 이용하는 경우 에너지를 효과적으로 이용할 수 없다는 문제점이 있다.At this time, the TiO 2 particles serve as a photocatalyst and have a band gap of 3.0 to 3.2 eV. The TiO 2 particles can be activated through the emission UV emitted from the radioactive cesium adsorbent after being adsorbed on the radioactive cesium, thereby photodecomposing the organic contaminants. That is, since the band gap of the TiO 2 photocatalyst is 3.0-3.2 eV, in order to overcome this band gap, light in the ultraviolet region is required. Therefore, conventionally, a separate light source such as a solar light source is required for photocatalytic activity. However, the sunlight is mostly in the visible light region and the ultraviolet region is less than 5%, so that there is a problem that the energy can not be effectively used when the sunlight is used.
본 발명은 상기 광촉매 입자를 활성화시키기 위해서 태양광원 등 별도의 광원을 사용하지 않고, 상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 이용하는 것을 특징으로 한다. 이때, 방출 UV의 파장 범위는 광촉매 입자를 활성화시킬 수 있는 범위를 포함하여야 하고, 광촉매 입자 중 TiO2 입자의 띠간격이 3.0~3.2 eV인 점을 미루어보건대, 이를 극복하기 위해서는 UV 파장 범위가 바람직하고, 380~420nm의 파장 범위인 것이 보다 바람직하고, 390~410nm의 파장 범위인 것이 보다 더 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The present invention is characterized in that the emission UV emitted from the radioactive cesium adsorbent to which the radioactive cesium is adsorbed is used without using a separate light source such as a solar light source in order to activate the photocatalytic particles. In this case, the wavelength range of the emitted UV should include a range capable of activating the photocatalyst particles, and the band gap of the TiO 2 particles in the photocatalyst particles is 3.0 to 3.2 eV. In order to overcome this problem, , More preferably a wavelength range of 380 to 420 nm, and still more preferably a wavelength range of 390 to 410 nm, but is not limited thereto.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 프러시안 블루를 포함하는데, 상기 프러시안 블루는 화학 반응을 통하여 광촉매 입자 상에 코팅 또는 담지된 것으로, 상기 프러시안 블루는 결정 형태로 존재할 수 있다. Next, the radioactive cesium adsorbent according to the present invention includes prussian blue, which is coated or supported on photocatalyst particles through a chemical reaction, and the prussian blue may exist in a crystalline form.
본 명세서 내 "프러시안 블루"라 함은 페로시안화철의 수화물을 말하는 것으로, Fe7(CN)18(H2O)x의 화학식으로 표기될 수 있으며, 짙은 파란색을 나타낸다. 이때, 프러시안 블루는 페로시안화 염(페로시안화 나트륨, 페로시안화 칼륨, 페로시안화 암모늄 등) 용액에 염화철을 가하여 제조될 수 있고, 킬레이터제 중의 하나로, 방사성 원소 중 하나인 137Cs에 오염되었을 때 응급약품으로 쓰일 수 있고, 프러시안 블루를 투여하면 137Cs의 생물학적 반감기를 110일에서 30일로 단축시킬 수 있다.In the present specification, "prussian blue" refers to a hydrate of iron ferrocyanide, which can be represented by the chemical formula of Fe 7 (CN) 18 (H 2 O) x and shows a dark blue color. At this time, prussian blue can be prepared by adding iron chloride to ferrocyanide (sodium ferrocyanide, potassium ferrocyanide, ammonium ferrocyanide) solution, and when one of the chelating agents, one of the radioactive elements, is contaminated with 137 Cs It can be used as an emergency medicine, and Prussian blue can reduce the biological half-life of 137 Cs from 110 days to 30 days.
상기 프러시안 블루는 다양한 방사성 물질 중 방사성 세슘에 대한 선택도가 높을 뿐만 아니라, 방사성 세슘에 대한 흡착율(제거율)이 우수하다. The Prussian blue has high selectivity for radioactive cesium among various radioactive materials, and is excellent in adsorption rate (removal rate) to radioactive cesium.
상기 프러시안 블루가 광촉매 입자 상에 효과적으로 코팅 또는 담지되기 위해서는, 광촉매 입자 및 프러시안 블루 전구체를 포함하는 혼합 용액에 UV 램프 등을 이용하여 UV를 조사하는 것과 같이, 광촉매 입자가 UV를 흡수하고 이에 따라 생성되는 전자의 환원력을 이용할 수 있는 화학 반응을 수행하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 혼합 용액에 조사된 UV 총조사량은 300~5000mJ/㎠인 것이 높은 담지 효율을 고려하건대 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In order for the Prussian blue to be effectively coated or supported on the photocatalyst particles, it is preferable that the photocatalyst particles absorb UV and the UV absorbs the UV light by irradiating the mixed solution containing the photocatalyst particles and the Prussian blue precursor with a UV lamp or the like. It is preferable to perform a chemical reaction that utilizes the reducing power of the electrons generated according to the present invention, but the present invention is not limited thereto. At this time, the UV total irradiation amount irradiated to the mixed solution is preferably in the range of 300 to 5000 mJ /
구체적으로, 상기 입자 대비, 상기 프러시안 블루의 함량은 5 중량% 내지 30 중량%인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 프러시안 블루의 함량이 너무 낮은 경우에는 방사성 세슘의 효과적인 흡착 및 제거가 이루어지지 않는 문제점이 있고, 상기 프러시안 블루의 함량이 너무 높은 경우에는 광촉매 입자 상에 효과적인 코팅 또는 담지가 어려운 문제점이 있다. Specifically, the content of Prussian blue relative to the particles is preferably 5 wt% to 30 wt%, but is not limited thereto. At this time, when the content of Prussian blue is too low, there is a problem that the adsorption and removal of the radioactive cesium are not effectively performed. When the content of Prussian blue is too high, it is difficult to effectively coat or support the photocatalyst particles .
본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 방사성 세슘을 흡착 및 제거하기 위한 것으로, 초순수 또는 해수에 포함된 방사성 세슘을 흡착 및 제거하기 위한 것일 수 있다. 이때, 방사성 세슘 및 용매로서 초순수 또는 해수를 포함하는 용액은 원자력발전소 운영 및 해체 작업에서 발생하는 방사성오염폐수이거나, 원자력발전소 사고시 주변의 지하수 또는 해수의 유입에 따라 지속적으로 발생하는 방사성오염폐수일 수 있다.The radioactive cesium adsorbent according to the present invention is for adsorbing and removing radioactive cesium and may be one for adsorbing and removing radioactive cesium contained in ultrapure water or seawater. In this case, the solution containing radioactive cesium and the ultrapure water or seawater as a solvent may be a radioactive contaminated wastewater generated from the operation and dismantling of the nuclear power plant, or a radioactive contaminated wastewater continuously generated when the surrounding groundwater or seawater flows in the event of a nuclear power plant accident have.
상기 방사성 세슘 흡착제는 해수에 포함된 방사성 세슘 보다, 초순수에 포함된 방사성 세슘을 보다 높은 제거율로 제거할 수 있다. 이는, 초순수의 경우 해수에 비해 이온 강도가 상대적으로 낮기 때문에, 낮은 이온 강도로 인하여 방사성 세슘의 제거율을 높일 수 있는 것이다. 따라서, 상기 방사성 세슘이 상기 방사성 세슘 흡착제에 의해 효과적으로 제거되기 위해서는, 상기 방사성 세슘은 이온 강도가 상대적으로 낮은 용매, 바람직하게 0.7M 이하의 NaCl을 함유하는 용매(예컨대, 해수)에 포함되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. The radioactive cesium adsorbent can remove radioactive cesium contained in ultrapure water at a higher removal rate than radioactive cesium contained in seawater. This is because, in case of ultrapure water, the ionic strength is relatively low as compared with seawater, so that the removal rate of radioactive cesium can be increased due to the low ionic strength. Therefore, in order for the radioactive cesium to be effectively removed by the radioactive cesium adsorbent, it is preferable that the radioactive cesium is contained in a solvent having a relatively low ionic strength, preferably a solvent containing 0.7 M or less of NaCl (for example, seawater) But is not limited thereto.
또한, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 방사성 세슘에 흡착된 후, 유기오염물질을 추가로 광분해 및 제거시키기 위한 것일 수 있다. 즉, 상기 방사성 세슘 흡착제가 방사성 세슘에 흡착된 후, 여기서 방출되는 방출 UV를 이용하여 광촉매 입자를 활성화시킴으로써, 활성화된 광촉매 입자가 유기오염물질을 광분해시켜 제거할 수 있다. 따라서, 태양광원 등 별도의 광원이 필요없는 이점을 가진다.In addition, the radioactive cesium adsorbent according to the present invention may be one for adsorbing radioactive cesium and then further photodecomposing and removing organic contaminants. That is, after the radioactive cesium adsorbent is adsorbed on the radioactive cesium, the activated photocatalyst particles can be photolyzed by removing the organic contaminants by activating the photocatalyst particles using the emitted UV emitted therefrom. Therefore, there is an advantage that a separate light source such as a solar light source is not required.
상기 유기오염물질은 상기 용액(예컨대, 방사성오염폐수)에 방사성 세슘과 함께 존재할 수 있고, 구체적으로, 상기 유기오염물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(Acid Orange 7)을 포함할 수 있다: The organic contaminant may be present in the solution (for example, radioactive contaminated wastewater) together with radioactive cesium. Specifically, the organic contaminant may include a compound represented by the following formula (1) (Acid Orange 7)
[화학식 1][Chemical Formula 1]
또한, 상기 방사성 세슘 흡착제는 광촉매 입자의 형태에 따라 파우더, 비드, 섬유 또는 멤브레인 형태와 같이 다양한 형태로 제작될 수 있고, 특히, 상기 방사성 세슘 흡착제가 섬유 또는 멤브레인 형태로 제작되는 경우, 방사성 세슘을 흡착 및 제거한 후, 용이하게 회수할 수 있는 이점을 가진다. In addition, the above-mentioned radioactive cesium adsorbent may be manufactured in various forms such as powder, bead, fiber or membrane depending on the form of the photocatalyst particles. Particularly, when the radioactive cesium adsorbent is formed into a fiber or a membrane, It has an advantage that it can be easily recovered after adsorption and removal.
한편, 상기 방사성 세슘 흡착제는 회분식 공정 또는 연속처리식 공정에 모두 적용가능한데, 상기 방사성 세슘 흡착제는 방사성 세슘을 1차적으로 제거한 후, 유기오염물질을 2차적으로 제거할 수 있어, 상기 방사성 세슘 흡착제를 컬럼에 적용하는 경우, 상기 방사성오염폐수에 방사성 세슘과 함께 존재하는 유기오염물질로 인한 상기 컬럼의 막힘 현상을 방지할 수 있으므로, 상기 컬럼을 유지 보수하지 않고 장시간 사용할 수 있는 이점을 가지는바, 특히, 다수개의 컬럼을 가지는 연속처리식 공정에 유리하다.Meanwhile, the above-mentioned radioactive cesium adsorbent can be applied to both the batch process and the continuous treatment process. The radioactive cesium adsorbent can remove the organic contaminants after the radioactive cesium is primarily removed, It is possible to prevent clogging of the column due to organic contaminants existing together with radioactive cesium in the radioactive contaminated wastewater. Therefore, the column can be used for a long time without maintenance, and in particular, , Which is advantageous for a continuous process process having a plurality of columns.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제를 적용한 연속처리식 공정을 개략적으로 나타낸 그림이다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a continuous process using a radioactive cesium adsorbent according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제는 다수개의 칼럼으로 구성된 연속처리식 공정에 적용될 수 있는데, 방사성오염폐수(방사성 세슘 및 유기오염물질 포함)를 펌핑하여 연속처리식 공정에 투입하고, 투입된 방사성오염폐수가 다수개의 칼럼을 차례로 통과하면서, 방사성오염폐수 등에 존재하는 높은 농도의 방사성 세슘을 1차적으로 제거하면서, 상기 방사성오염폐수에 방사성 세슘과 함께 존재하는 유기오염물질을 2차적으로 제거할 수 있다. 이로써, 장시간 사용가능한 이점을 가지는바 경제적인 이점이 있다.As shown in FIG. 1, the radioactive cesium adsorbent according to one embodiment of the present invention can be applied to a continuous treatment process composed of a plurality of columns, in which radioactive contaminated wastewater (including radioactive cesium and organic pollutants) And the radioactive contaminated wastewater is passed through a plurality of columns one after another to sequentially remove a high concentration of radioactive cesium existing in the radioactive contaminated wastewater and to remove the organic contamination The material can be removed secondarily. Thereby, there is an economical advantage in that it has an advantage that it can be used for a long time.
구체적으로, 방사성오염폐수는 다수개의 칼럼을 연속적으로 통과할 수 있고, 특정 칼럼이 유지 보수되는 경우에는 다른 컬럼으로 우회하여 처리할 수도 있다. 이때, 각 컬럼은 파우더, 비드, 섬유 또는 멤브레인 형태의 방사성 세슘 흡착제로 형성될 수 있다. Specifically, the radioactive contaminated wastewater can pass through a plurality of columns continuously and, if a particular column is maintained, it can also be bypassed to another column. At this time, each column may be formed of a radioactive cesium adsorbent in the form of powder, bead, fiber or membrane.
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법Methods for removing radioactive cesium and organic contaminants
본 발명은 (a) 상기 방사성 세슘 흡착제를 제조하는 단계; (b) 상기 제조된 방사성 세슘 흡착제를 이용하여 방사성 세슘을 흡착시키는 단계; 및 (c) 상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 이용하여 유기오염물질을 광분해시키는 단계를 포함하는 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법을 제공한다. 이로써, 방사성 세슘 및 유기오염물질을 함께 포함하는 용액(예컨대, 방사성오염폐수)을 처리함에 있어서, 방사성 세슘을 1차적으로 제거한 후, 유기오염물질을 2차적으로 제거할 수 있다.(A) preparing the radioactive cesium adsorbent; (b) adsorbing radioactive cesium using the prepared radioactive cesium adsorbent; And (c) photodecomposing an organic contaminant using emission UV emitted from the radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium adsorbent. Thus, in the treatment of a solution containing both radioactive cesium and organic pollutants (for example, radioactive contaminated wastewater), the radioactive cesium can be primarily removed and then the organic contaminants can be removed secondarily.
먼저, 본 발명에 따른 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법은 상기 방사성 세슘 흡착제를 제조하는 단계[(a) 단계]를 포함한다. First, the method for removing radioactive cesium and organic contaminants according to the present invention includes a step (a) of preparing the radioactive cesium adsorbent.
구체적으로, 상기 (a) 단계는 (a-1) 광촉매 입자를 포함하는 용액 및 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액을 혼합하는 단계; (a-2) 상기 혼합 용액에 UV를 조사하는 단계; 및 (a-3) 상기 UV 조사된 혼합 용액을 여과 및 건조하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 화학 반응을 수행함으로써, 광촉매 입자가 UV를 흡수하고 이에 따라 생성되는 전자의 환원력을 이용할 수 있는바, 상기 프러시안 블루를 광촉매 입자 상에 효과적으로 코팅 또는 담지시킬 수 있다.Specifically, the step (a) includes the steps of: (a-1) mixing a solution containing a photocatalyst particle and a solution containing a prussian blue precursor; (a-2) irradiating the mixed solution with UV light; And (a-3) filtering and drying the UV-irradiated mixed solution. By performing such a chemical reaction, the photocatalyst particles can absorb UV and utilize the reducing power of electrons generated thereby, thereby effectively coating or supporting the prussian blue on the photocatalyst particles.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조방법을 개략적으로 나타낸 그림이다.2 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a radioactive cesium adsorbent according to an embodiment of the present invention.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 방사성 세슘 흡착제는 TiO2 입자를 포함하는 용액 및 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액을 혼합한 다음, 상기 혼합 용액에 UV를 조사한 후, 여과 및 건조하여 제조된다. As shown in FIG. 2, the radioactive cesium adsorbent according to an embodiment of the present invention may be prepared by mixing a solution containing TiO 2 particles and a solution containing Prussian blue precursor, irradiating the mixed solution with UV, And drying.
보다 구체적으로, (a-1) 단계와 관련하여, 광촉매 입자를 포함하는 용액은 광촉매 입자를 0.1 중량% 내지 5 중량% 포함할 수 있고, 용매로는 염산, 황산 등 강산을 사용함으로써, 상기 용액의 pH를 0.5 내지 2로 유지시키는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 광촉매 입자는 강산성 용액 내에서 안정된 상태로 존재할 수 있다. 또한, 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액은 프러시안 블루 전구체로 페로시안화 염을 포함할 수 있고, 예컨대, 페로시안화 염은 페로시안화 나트륨, 페로시안화 칼륨, 페로시안화 암모늄일 수 있다. 그밖에 염화 칼륨 등을 포함할 수 있다. More specifically, with respect to the step (a-1), the solution containing the photocatalyst particles may contain 0.1 wt% to 5 wt% of the photocatalyst particles. By using a strong acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid as the solvent, Is maintained at 0.5 to 2, but is not limited thereto. At this time, the photocatalyst particles can exist in a stable state in the strongly acidic solution. In addition, the solution comprising Prussian blue precursor may comprise a perchlorinated salt as Prussian blue precursor, for example, the ferrocyanide salt may be sodium ferrocyanide, potassium ferrocyanide, ammonium ferrocyanide. Potassium chloride, and the like.
상기 광촉매 입자를 포함하는 용액 및 상기 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액은 10℃ 내지 50℃에서 10분 내지 1시간 동안 교반함으로써 혼합될 수 있다.The solution containing the photocatalyst particles and the solution containing the prussian blue precursor may be mixed by stirring at 10 캜 to 50 캜 for 10 minutes to 1 hour.
(a-2) 단계와 관련하여, 상기 광촉매 입자를 포함하는 용액 및 상기 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액을 혼합한 혼합 용액에 UV를 조사하는데, 이로써, 프러시안 블루가 화학 반응을 통하여 광촉매 입자 상에 코팅 또는 담지될 수 있다. 상기 UV 조사는 10분 내지 100분 동안 수행되는 것이고, 상기 혼합 용액에 조사된 UV 총조사량은 높은 담지 효율 측면을 고려하면 300~5000mJ/㎠인 것이 바람직하고, 1000~3000mJ/㎠ 인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. In relation to step (a-2), UV is irradiated to a mixed solution obtained by mixing a solution containing the photocatalyst particles and a solution containing the Prussian blue precursor, whereby Prussian blue is irradiated with a photocatalyst particle Or the like. The UV irradiation is performed for 10 minutes to 100 minutes, and the UV total irradiation amount irradiated to the mixed solution is preferably 300 to 5000 mJ /
(a-3) 단계와 관련하여, 상기 UV 조사된 혼합 용액을 여과 및 건조, 예컨대, 50℃ 내지 100℃에서 10시간 내지 30시간 동안 건조함으로써, 광촉매 입자 상에 코팅 또는 담지된 프러시안 블루가 결정 형태를 가질 수 있다. With respect to step (a-3), the UV-irradiated mixed solution is filtered and dried, for example, by drying at 50 to 100 DEG C for 10 to 30 hours to obtain Prussian blue Crystal form.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법은 상기 제조된 방사성 세슘 흡착제를 이용하여 방사성 세슘을 흡착시키는 단계[(b) 단계]를 포함한다.Next, the method for removing radioactive cesium and organic contaminants according to the present invention includes a step (b) of adsorbing radioactive cesium using the prepared radioactive cesium adsorbent.
이때, 상기 방사성 세슘의 제거율은 방사성 세슘 흡착제 40mg을 방사성 세슘이 1000Bq/L 포함된 용액에 넣어 1시간 동안 흡착 및 제거하는 경우, 방사성 세슘 제거율은 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 90% 이상일 수 있다: The removal rate of the radioactive cesium is 40% or more, preferably 80% or more, more preferably 70% or more when 40 mg of the radioactive cesium adsorbent is adsorbed and removed in a solution containing 1000 Bq / L of radioactive cesium for 1 hour It can be more than 90%:
방사성 세슘 제거율(%)= (흡착 전 방사성 세슘의 농도-흡착 후 방사성 세슘의 농도/흡착 전 방사성 세슘의 농도)×100.Radioactive cesium removal rate (%) = (concentration of radioactive cesium prior to adsorption - concentration of radioactive cesium after adsorption / concentration of radioactive cesium before adsorption) × 100.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법은 상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 이용하여 유기오염물질을 광분해시키는 단계[(c) 단계]를 포함한다. Next, the method for removing radioactive cesium and organic contaminants according to the present invention includes a step (c) of photodecomposing an organic contaminant using emission UV emitted from the radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium adsorbent.
상기 유기오염물질은 방사성 세슘을 포함하는 용액(예컨대, 방사성오염폐수)에 방사성 세슘과 함께 존재할 수 있고, 구체적으로, 상기 유기오염물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물(Acid Orange 7)을 포함할 수 있다: The organic contaminant may be present in a solution containing radioactive cesium (for example, radioactive contaminated wastewater) together with radioactive cesium. Specifically, the organic contaminant may include a compound represented by the following formula (1) (Acid Orange 7) Can:
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제는 베타선, 감마선 등을 방출시키고, 이로부터 방출 UV를 방출시키게 된다. 상기 방출 UV는 광촉매 입자를 활성화시킴으로써, 활성화된 광촉매 입자가 유기오염물질을 광분해시켜 제거할 수 있다. The radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium adsorbent emits beta rays, gamma rays, and the like and emits the emitted UV rays therefrom. By activating the photocatalyst particles, the activated photocatalyst particles can remove photocatalytic degradation of organic contaminants.
구체적으로, 상기 방출 UV의 파장 범위는 광촉매 입자를 활성화시킬 수 있는 범위를 포함하는 것이 바람직하고, 380 nm 내지 420 nm인 것이 보다 바람직하고, 390 nm 내지 410 nm인 것이 보다 더 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. Specifically, the wavelength range of the emission UV preferably includes a range capable of activating the photocatalyst particles, more preferably from 380 nm to 420 nm, still more preferably from 390 nm to 410 nm, It does not.
상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 액체섬광계수기로 검출한 결과에 따르면, 상기 방출 UV의 파장 범위는 380nm 내지 420nm, 바람직하게 390nm 내지 410nm인 것으로 확인된다. 본 발명에서는 액체섬광계수기의 광전자증배관 재질로, 390~410nm 파장대에서 상대적인 광전 음극 응답(Relative Photocathode Response) 값이 가장 큰 Bialkali 재질을 채용하였다. According to the result of detection of the emission UV emitted from the radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium adsorbent by the liquid scintillation counter, the wavelength range of the emission UV is confirmed to be 380 nm to 420 nm, preferably 390 nm to 410 nm. In the present invention, the Bialkali material having the largest relative photocathode response value at a wavelength range of 390 to 410 nm was used as a photomultiplier tube material of a liquid scintillation counter.
따라서, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제는 광촉매 입자 상에 화학 반응을 통하여 프러시안 블루(Prussian Blue)가 높은 효율로 잘 담지된 것을 특징으로 하는바, 방사성 세슘을 높은 선택도 및 높은 흡착 효율로 신속하게 흡착 및 제거할 수 있으므로, 원자력발전소 운영 및 해체 작업에서 발생하는 방사성오염폐수에 존재하는 방사성 세슘 제거에 탁월할 뿐만 아니라, 원자력발전소 사고시 주변의 지하수 또는 해수의 유입에 따른 지속적인 방사성오염폐수 발생에 비상 대응 일환으로도 바람직하게 적용될 수 있다.Therefore, the radioactive cesium adsorbent according to the present invention is characterized in that prussian blue is well supported with high efficiency through chemical reaction on the photocatalyst particles, and the radioactive cesium is adsorbed in a high speed It is not only excellent in the removal of radioactive cesium present in the radioactive contaminated wastewater generated from the operation and decommissioning of the nuclear power plant, but also in the case of the continuous generation of the radioactive contaminated wastewater due to the inflow of groundwater or seawater around the nuclear power plant accident It can be preferably applied as an emergency response.
또한, 상기 방사성 세슘 흡착제가 방사성 세슘에 흡착된 후, 이로부터 방출되는 방출 UV를 통해 광촉매 입자를 활성화시킴으로써, 활성화된 광촉매 입자가 유기오염물질을 광분해시켜 제거할 수 있으므로, 별도의 광원이 필요없는 이점을 가진다.Further, since the activated photocatalyst particles can be removed by photo-decomposing the organic contaminants by activating the photocatalyst particles through the emitted UV emitted therefrom after the radioactive cesium adsorbent is adsorbed on the radioactive cesium, there is no need for a separate light source .
따라서, 본 발명에 따른 방사성 세슘 흡착제를 이용하면, 방사성 세슘을 1차적으로 제거한 후, 유기오염물질을 2차적으로 제거할 수 있어, 상기 방사성 세슘 흡착제를 컬럼에 적용하는 경우, 상기 방사성오염폐수에 방사성 세슘과 함께 존재하는 유기오염물질로 인한 상기 컬럼의 막힘 현상을 방지할 수 있으므로, 상기 컬럼을 유지 보수하지 않고 장시간 사용할 수 있는 이점을 가지는바, 특히, 다수개의 컬럼을 가지는 연속처리식 공정에 유리하다.Therefore, when the radioactive cesium adsorbent according to the present invention is used, the radioactive cesium can be primarily removed and then the organic contaminants can be removed secondarily. When the radioactive cesium adsorbent is applied to the column, It is possible to prevent clogging of the column due to organic pollutants present together with radioactive cesium, so that it is advantageous that the column can be used for a long time without maintenance. Particularly, in a continuous treatment process having a plurality of columns It is advantageous.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided only for the purpose of easier understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following examples.
[[ 실시예Example ]]
실시예Example 1 One
TiO2 분말 0.5 중량%를 포함하는 0.1M 염산 수용액과 0.1M 염화칼륨 및 1 mM 페로시안화칼륨(K4Fe(CN)6) 수용액을 준비한 후, 상온에서 30분 동안 서로 교반하여 혼합하였다. 이러한 혼합 용액에 UV를 30분 동안 조사한 다음(UV 총 조사량 = 1000mJ/㎠)(도 3(b) 참조), 이를 여과 및 세척한 후, 80℃ 오븐에서 24시간 동안 건조하여 방사성 세슘 흡착제를 제조하였다(도 2 참조). 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution containing 0.5 wt% TiO 2 powder, 0.1 M potassium chloride and 1 mM potassium ferrocyanide (K 4 Fe (CN) 6 ) aqueous solution were prepared and mixed with stirring at room temperature for 30 minutes. This mixed solution was irradiated with UV for 30 minutes (UV total irradiation amount = 1000 mJ / cm 2) (see FIG. 3 (b)) and then filtered and washed and then dried in an oven at 80 ° C. for 24 hours to prepare a radioactive cesium adsorbent (See Fig. 2).
도 3(b)는 실시예 1에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조에 있어, UV 조사된 혼합 용액을 보여주는 사진으로, 이때, 도 3(a)의 UV 조사전 혼합 용액과 달리, UV 조사된 혼합 용액은 짙은 파란색을 띄는바 TiO2 분말 상에 프러시안 블루(Prussian Blue)가 잘 담지된 것으로 확인된다. FIG. 3 (b) is a photograph showing the UV-irradiated mixed solution in the production of the radioactive cesium adsorbent according to Example 1. At this time, unlike the UV-mixed premixed solution of FIG. 3 (a) It is confirmed that prussian blue is well supported on the TiO 2 powder with a dark blue color.
이때, 제조된 방사성 세슘 흡착제에 대한 XRD 분석 결과는 도 4(a)에 나타내었고, TEM 및 EDS 분석 결과는 도 4(b)에 나타내었다. The XRD analysis results of the prepared radioactive cesium adsorbent are shown in FIG. 4 (a), and the TEM and EDS analysis results are shown in FIG. 4 (b).
도 4(a)는 실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제의 XRD 분석 결과를 보여주는 그래프로서, 프러시안 블루(Prussian Blue) 결정이 잘 생성된 것으로 확인된다. 또한, 도 4(b)는 실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제의 TEM 및 EDS 분석 결과를 보여주는 사진으로서, TiO2 분말 상에 프러시안 블루(Prussian Blue)가 균일하게 담지된 것으로 확인된다.FIG. 4 (a) is a graph showing XRD analysis results of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1, and it is confirmed that Prussian Blue crystals are well formed. 4 (b) is a photograph showing TEM and EDS analysis results of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1. It is confirmed that prussian blue is uniformly supported on the TiO 2 powder.
실시예Example 2 2
UV를 60분 동안 조사한 다음(UV 총 조사량 = 2000mJ/㎠) (도 3(c) 참조), 이를 여과, 세척 및 건조하여 방사성 세슘 흡착제를 제조하였다. The UV was irradiated for 60 minutes (UV total dose = 2000 mJ / cm 2) (see FIG. 3 (c)), which was then filtered, washed and dried to produce a radioactive cesium sorbent.
도 3(c)는 실시예 2에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조에 있어, UV 조사된 혼합 용액을 보여주는 사진으로, 이때, 도 3(a)의 UV 조사전 혼합 용액과 달리, UV 조사된 혼합 용액은 짙은 파란색을 띄는바 TiO2 분말 상에 프러시안 블루(Prussian Blue)가 잘 담지된 것으로 확인된다.FIG. 3 (c) is a photograph showing a UV-irradiated mixed solution in the production of the radioactive cesium adsorbent according to Example 2. At this time, unlike the UV-mixed pre-mixed solution shown in FIG. 3 The dark blue bar TiO 2 Prussian Blue was found to be well supported on the powder.
실시예Example 3 3
UV를 90분 동안 조사한 다음(UV 총 조사량 = 3000mJ/㎠)(도 3(d) 참조), 이를 여과, 세척 및 건조하여 방사성 세슘 흡착제를 제조하였다. The UV was irradiated for 90 minutes (UV total dose = 3000 mJ / cm 2) (see FIG. 3 (d)), which was then filtered, washed and dried to produce a radioactive cesium sorbent.
도 3(d)는 실시예 3에 따른 방사성 세슘 흡착제의 제조에 있어, UV 조사된 혼합 용액을 보여주는 사진으로, 이때, 이때, 도 3(a)의 UV 조사전 혼합 용액과 달리, UV 조사된 혼합 용액은 짙은 파란색을 띄는바 TiO2 분말 상에 프러시안 블루(Prussian Blue)가 잘 담지된 것으로 확인된다.FIG. 3 (d) is a photograph showing a UV-irradiated mixed solution in the production of the radioactive cesium adsorbent according to Example 3. At this time, unlike the UV mixture premix solution of FIG. 3 (a) The mixed solution was dark blue, and it was confirmed that prussian blue was well supported on the TiO 2 powder.
실험예Experimental Example 1 One
실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제 40mg을 137Cs가 1000Bq/L 포함된 초순수에 넣어 회분식 공정에 따라 각각 10분, 20분 및 1시간 동안 137Cs를 흡착 및 제거하였고, 그 결과는 도 5에 나타내었다.40 mg of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1 was adsorbed and removed from 137 Cs for 10 minutes, 20 minutes and 1 hour by batch process in the ultra pure water containing 137 Cs and 1000 Bq / L, Respectively.
도 5에 나타난 바와 같이, 아래 식에 따른 137Cs 제거율이 모두 95% 이상인 것으로 확인된다:As shown in Fig. 5, it is confirmed that the removal rate of 137 Cs according to the following formula is all 95% or more:
137Cs 제거율(%)= (흡착 전 137Cs의 농도-흡착 후 137Cs의 농도/흡착 전 137Cs 의 농도)×100. 137 Cs removal rate (%) = (concentration of 137 Cs before adsorption - concentration of 137 Cs after adsorption / concentration of 137 Cs before adsorption) × 100.
한편, 액체섬광계수기는 방사성 핵종에서 발생하는 방사선과 섬광용액(Scintillation Cocktail)의 상호작용으로 방출되는 광자(Photon)를 광전자증배관에서 검출하여 방사능을 측정하는 장치로서, 137Cs 표준용액을 섬광용액 없이 액체섬광계수기 (Liquid Scintillation Counter)로 측정하였다(도 6(a) 참조). 도 6(a)에 나타난 액체섬광계수기 스펙트럼은 섬광용액 없이도 광전자증배관에서 검출되는 광자가 137Cs에서 방출되는 것임을 보여주고 있는바, 137Cs이 흡착된 방사성 세슘 흡착제는 390~410nm 파장의 방출 UV를 방출시키는 것으로 확인된다. Meanwhile, the liquid scintillation counter is a device for measuring the radioactivity by detecting a photon emitted from a radionuclide and a scintillation cocktail in a photomultiplier tube. The 137 cs standard solution is irradiated without a scintillation solution And measured with a liquid scintillation counter (see Fig. 6 (a)). The liquid scintillation counter spectrum shown in FIG. 6 (a) shows that the photons detected in the photomultiplier tube are emitted at 137 Cs without the scintillation solution, and the 137 Cs adsorbed radioactive cesium adsorbent exhibits emission wavelengths of 390 to 410 nm Lt; / RTI >
이때, 액체섬광계수기는 방사성 핵종에서 발생하는 방사선과 섬광용액의 상호작용으로 방출되는 광자(Photon)를 광전자증배관에서 검출하여 방사능을 측정하는 장치로서, 액체섬광계수기의 광전자증배관의 재질에 따라 흡수할 수 있는 광자의 파장대가 다르다(도 6(b) 참조). 본 발명에서 사용된 액체섬광계수기의 광전자증배관의 재질은 Bialkali 재질인 것으로, 도 6(b)에 나타난 바와 같이, Bialkali 재질은 상대적인 광전 음극 응답(Relative Photocathode Response) 값이 390~410nm 파장대에서 가장 큰 것으로 확인된다. At this time, the liquid scintillation counter is a device for measuring the radiation by detecting photons emitted by the interaction of the radiation generated from the radionuclide and the scintillation solution in the photomultiplier tube. The liquid scintillation counter measures the activity of the liquid scintillation counter The wavelength band of the photon that can be used is different (see Fig. 6 (b)). The material of the photomultiplier tube of the liquid scintillation counter used in the present invention is a Bialkali material. As shown in FIG. 6 (b), the Bialkali material has a relative photocathode response value of 390 to 410 nm It is confirmed to be large.
또한, 137Cs이 흡착된 방사성 세슘 흡착제를 대표적인 유기오염물질에 해당하는 AO(Acid Orange)7과 반응시켜 AO7을 광분해시킨 결과를 육안으로 관찰하였다(도 6 참조). In addition, the result of photolysis of AO7 by reacting 137 Cs-adsorbed radioactive cesium adsorbent with AO (Acid Orange) 7, which is a typical organic pollutant, was visually observed (see FIG. 6).
도 6에 나타난 바와 같이, AO7는 원래 오렌지색을 띄나(a) 사진), 137Cs이 흡착된 방사성 세슘 흡착제를 AO7과 반응시킨 결과 오렌지색이 사라짐(b) 사진)을 확인할 수 있었는바, 137Cs이 흡착된 방사성 세슘 흡착제가 AO7를 광분해시켜 제거한 것으로 확인된다. As shown in FIG. 6, AO7 is originally orange in color (a), and orange color disappears when a 137 Cs adsorbed radioactive cesium sorbent is reacted with AO7 (b)). As a result, 137 Cs It is confirmed that adsorbed radioactive cesium sorbent removes AO7 by photolysis.
실험예Experimental Example 2 2
실시예 1에서 제조된 방사성 세슘 흡착제 40mg을 137Cs가 1000Bq/L 포함된 해수에 넣어 회분식 공정에 따라 1시간 동안 137Cs을 흡착 및 제거하였고, 그 결과는 마찬가지로 도 5에 나타내었다.40 mg of the radioactive cesium adsorbent prepared in Example 1 was adsorbed and removed from 137 Cs in seawater containing 137 Cs and 1000 Bq / L for 1 hour according to the batch process, and the results are also shown in FIG.
도 5에 나타난 바와 같이, 아래 식에 따른 137Cs 제거율은 약 80%인 것으로 확인된다:As shown in Figure 5, the 137 Cs removal rate according to the following equation is found to be about 80%: < RTI ID = 0.0 >
137Cs 제거율(%)= (흡착 전 137Cs의 농도-흡착 후 137Cs의 농도/흡착 전 137Cs 의 농도)×100. 137 Cs removal rate (%) = (concentration of 137 Cs before adsorption - concentration of 137 Cs after adsorption / concentration of 137 Cs before adsorption) × 100.
즉, 해수는 초순수에 비해 이온 강도가 높으므로, 137Cs가 해수에 포함된 경우, 137Cs가 초순수에 포함된 경우에 비해 137Cs 제거율이 낮은 것으로 확인된다. That is, the sea water, since the ionic strength higher than that in pure water, when the 137 Cs is contained in sea water, and is confirmed to be low compared to the case where the removal rate 137 Cs 137 Cs contained in ultra-pure water.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (12)
상기 입자 상에 코팅된 프러시안 블루(Prussian Blue)를 포함하는
방사성 세슘 흡착제.
Photocatalyst particles; And
And a coating comprising Prussian Blue coated on the particle
Radioactive cesium sorbent.
상기 광촉매 입자는 TiO2, ZnO, WO3 및 SnO2로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 입자인
방사성 세슘 흡착제.
The method according to claim 1,
The photocatalyst particles are particles containing at least one selected from the group consisting of TiO 2 , ZnO, WO 3 and SnO 2
Radioactive cesium sorbent.
상기 입자 대비, 상기 프러시안 블루의 함량은 5 중량% 내지 30 중량%인
방사성 세슘 흡착제.
The method according to claim 1,
The content of Prussian blue relative to the particles is 5 wt% to 30 wt%
Radioactive cesium sorbent.
상기 방사성 세슘은 초순수 또는 해수에 포함된 것인
방사성 세슘 흡착제.
The method according to claim 1,
The radioactive cesium is contained in ultrapure water or seawater
Radioactive cesium sorbent.
상기 방사성 세슘 흡착제는 방사성 세슘에 흡착된 후, 유기오염물질을 추가로 광분해시키기 위한 것인
방사성 세슘 흡착제.
The method according to claim 1,
Wherein the radioactive cesium adsorbent is adsorbed on radioactive cesium and then for further photolysis of the organic contaminants
Radioactive cesium sorbent.
상기 유기오염물질은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는
방사성 세슘 흡착제:
[화학식 1]
6. The method of claim 5,
Wherein the organic contaminant comprises a compound represented by the following formula
Radioactive cesium adsorbent:
[Chemical Formula 1]
상기 방사성 세슘 흡착제는 파우더, 비드, 섬유 또는 멤브레인 형태로 제작되어, 회분식 공정 또는 연속처리식 공정에 적용되기 위한 것인
방사성 세슘 흡착제.
The method according to claim 1,
The radioactive cesium sorbent is made in the form of a powder, bead, fiber or membrane and is intended to be applied to a batch process or a continuous process process
Radioactive cesium sorbent.
(b) 상기 제조된 방사성 세슘 흡착제를 이용하여 방사성 세슘을 흡착시키는 단계; 및
(c) 상기 방사성 세슘이 흡착된 방사성 세슘 흡착제로부터 방출되는 방출 UV를 이용하여 유기오염물질을 광분해시키는 단계를 포함하는
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법.
(a) preparing a radioactive cesium adsorbent according to claim 1;
(b) adsorbing radioactive cesium using the prepared radioactive cesium adsorbent; And
(c) photodecomposing the organic contaminants using emission UV emitted from the radioactive cesium-adsorbed radioactive cesium sorbent
Method of removing radioactive cesium and organic contaminants.
상기 (a) 단계는
(a-1) 광촉매 입자를 포함하는 용액 및 프러시안 블루 전구체를 포함하는 용액을 혼합하는 단계;
(a-2) 상기 혼합 용액에 UV를 조사하는 단계; 및
(a-3) 상기 UV 조사된 혼합 용액을 여과 및 건조하는 단계를 포함하는
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법.
9. The method of claim 8,
The step (a)
(a-1) mixing a solution containing a photocatalyst particle and a solution containing a prussian blue precursor;
(a-2) irradiating the mixed solution with UV light; And
(a-3) filtering and drying the UV-irradiated mixed solution
Method of removing radioactive cesium and organic contaminants.
상기 (a-2)에서 UV 조사는 10분 내지 100분 동안 수행되는 것이고, 상기 혼합 용액에 조사된 UV 총조사량은 300 mJ/㎠ 내지 5000mJ/㎠인
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법.
10. The method of claim 9,
In (a-2), the UV irradiation is performed for 10 minutes to 100 minutes, and the UV total irradiation amount irradiated to the mixed solution is 300 mJ / cm2 to 5000 mJ /
Method of removing radioactive cesium and organic contaminants.
상기 (c) 단계에서 방출 UV의 파장 범위는 광촉매 입자를 활성화시킬 수 있는 범위를 포함하는
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법.
9. The method of claim 8,
The wavelength range of the emitted UV in the step (c) includes a range capable of activating the photocatalyst particles
Method of removing radioactive cesium and organic contaminants.
상기 방출 UV의 파장 범위는 380 nm 내지 420 nm를 포함하는
방사성 세슘 및 유기오염물질 제거방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the wavelength range of the emitted UV is from 380 nm to 420 nm
Method of removing radioactive cesium and organic contaminants.
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