KR101213053B1 - The Detection of Actinide metal ion - Google Patents

The Detection of Actinide metal ion Download PDF

Info

Publication number
KR101213053B1
KR101213053B1 KR1020100131892A KR20100131892A KR101213053B1 KR 101213053 B1 KR101213053 B1 KR 101213053B1 KR 1020100131892 A KR1020100131892 A KR 1020100131892A KR 20100131892 A KR20100131892 A KR 20100131892A KR 101213053 B1 KR101213053 B1 KR 101213053B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
actinide
metal ions
salicylic acid
detecting
acid derivative
Prior art date
Application number
KR1020100131892A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120070364A (en
Inventor
차완식
조혜륜
정의창
송규석
Original Assignee
한국수력원자력 주식회사
한국원자력연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국수력원자력 주식회사, 한국원자력연구원 filed Critical 한국수력원자력 주식회사
Priority to KR1020100131892A priority Critical patent/KR101213053B1/en
Publication of KR20120070364A publication Critical patent/KR20120070364A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101213053B1 publication Critical patent/KR101213053B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/20Metals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G01N21/314Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry with comparison of measurements at specific and non-specific wavelengths
    • G01N2021/3155Measuring in two spectral ranges, e.g. UV and visible

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

본 발명은 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하는 산소, 황 및 셀레늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 작용기를 1 이상 포함하는 유기 화합물 리간드를 반응시켜 착물 형성시 발생하는 흡광도를 측정하여 분석대상에 존재하는 악티나이드 금속 이온의 검출방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 분광 검출법은 소형-경량화(hand-held)된 현장 광학분석 장비를 구현할 때 유용하고, 광산 또는 폐기된 인공적인 방사성 물질인 의약 시료, 무기, 핵연료에서 유출된 우라늄을 비롯한 악티나이드 금속이온을 정량화하는데 유용하게 사용될 수 있다.
The present invention is analyzed by measuring the absorbance generated during complex formation by reacting an organic compound ligand comprising at least one functional group containing an element selected from the group consisting of oxygen, sulfur and selenium forming complexes with actinide-based metal ions A method for detecting actinide metal ions present in a subject.
The spectroscopic detection method according to the present invention is useful when implementing hand-held in situ optical analysis equipment, and actinide metals including uranium released from medical samples, weapons, and nuclear fuels, which are mine or discarded artificial radioactive materials. It can be usefully used to quantify ions.

Description

악티나이드 금속이온의 검출방법{The Detection of Actinide metal ion} The detection of actinide metal ion

본 발명은 악티나이드 금속이온의 검출방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for detecting actinide metal ions.

악티나이드 원소는 자연계에 미량으로 존재한다. 하지만, 원자력 발전에 관련된 에너지원 또는 부산물로써, 또는 유용한 화학/물리적 특성 또는 방사성을 갖는 물질로써 유용한 자원으로 인식되고 있기 때문에 현재 농축된 형태의 악티나이드 물질의 사용이 증가하고 있는 추세이다. 따라서, 이런 물질들이 자연환경이나 인문 환경에 노출되었을 경우, 그 영향에 대한 사회적 관심이 증가하고 있으며 이와 관련된 기초 연구의 중요성이 커지고 있다. Actinide elements are present in trace amounts in nature. However, the use of actinide in concentrated form is currently on the rise because it is recognized as a useful resource as an energy source or by-product related to nuclear power generation, or as a material having useful chemical / physical properties or radioactivity. Therefore, when these substances are exposed to the natural or human environment, social interest in their effects is increasing and the importance of basic research is increasing.

현재, 환경에 존재하는 악티나이드를 검출하고 농도를 정량하는 방법 및 환경 조건에 따른 악티나이드 화학구조의 변화를 추적할 수 있는 다양한 방법들이 개발되어있다. 특히, 처분된 사용후 핵연료를 구성하고 있는 화학종의 분해, 침출, 화학반응 및 이들이 지하수 흐름을 따라 지리적으로 이동하는 경로를 이해하기 위해 미량 (< μM)의 화학종을 검출할 수 있는 다양한 분석법이 개발되었는데, 대표적으로 레이져유도 형광분광법(laser-induced fluorescence spectroscopy), SERS 및 ICP-MS가 있다.Currently, various methods have been developed to detect actinides present in the environment and to quantify their concentrations, and to track changes in actinide chemical structure according to environmental conditions. In particular, various assays can detect traces (<μM) of species to understand the decomposition, leaching, chemical reactions, and the pathways of their migration along the groundwater stream, that make up the spent nuclear fuel. Have been developed, typically laser-induced fluorescence spectroscopy, SERS and ICP-MS.

레이져유도 형광분광법은, 형광성 물질에 레이져 광을 조사하였을 때 얻어지는 형광을 이용한 분석법으로, 여기광원으로서 레이져를 사용하므로 고감도의 뛰어난 공간분석능을 얻을 수 있는 분석법이다.The laser-induced fluorescence spectroscopy is an analysis method using fluorescence obtained when laser light is irradiated to a fluorescent material. Since the laser is used as an excitation light source, it is possible to obtain high spatial sensitivity with high sensitivity.

SERS는 라만 산란으로, 물질에 일정한 주파수의 빛을 조사한 경우, 분자 고유 진동이나 회전 에너지 또는 결정의 격자 진동 에너지만큼 달라진 주파수의 빛이 산란되는 현상을 말한다. 빛이 어떤 매질을 통과할 때 빛의 일부가 진행 방향에서 이탈해 다른 방향으로 진행하는 현상을 산란(scattering)이라고 하며, 산란된 빛은 원래의 에너지를 그대로 가지고 있기도 하지만 원래 빛의 에너지보다 작거나 많은 에너지를 가진 경우도 있다. 산란된 빛 중 원래의 에너지를 그대로 유지하면서 산란되는 과정을 레일리 산란(Rayleigh scattering), 에너지를 잃거나 얻으면서 산란되는 과정을 라만 산란이라고 하며, 이 산란광은 물질의 고유 특성임으로 분자의 분자 구조를 추론하는데 사용될 수 있는 분석법이다.SERS is Raman scattering, which means that when a material is irradiated with a constant frequency of light, light scattered at a frequency changed by the molecular natural vibration, rotational energy, or crystal lattice vibration energy. When light passes through a medium, part of the light deviates from its direction of propagation and travels in a different direction, called scattering. Scattered light retains its original energy but is less than or equal to the energy of the original light. Some have a lot of energy. Rayleigh scattering is the process of scattering while maintaining the original energy of the scattered light. The process of scattering while losing or gaining energy is called Raman scattering. An analysis method that can be used to infer.

또한, ICP-MS는 유도결합 플라스마 질량분석기로서, 아르곤 플라스마로 원소를 이온화시키고, 질량분석기로 이온을 분리하여 시료 중의 원소를 분석하는 데 사용되는 분석법이다.
In addition, ICP-MS is an inductively coupled plasma mass spectrometer, which is used to analyze elements in a sample by ionizing elements with argon plasma and separating ions with a mass spectrometer.

상기 분석법들은 존재하는 화학종에 대한 정보는 물론, 극미량의 악티나이드 물질의 농도에 대한 정보를 함께 제공한다는 장점이 있지만, 시료의 전처리, 상당한 기기의 규모 및 분석자의 숙련도를 요구하기 때문에 실시간으로 이루어지는 현장분석에는 적합하지 않은 단점이 존재한다. These methods have the advantage of providing information about the species present, as well as the concentration of trace amounts of actinide material, but are required in real time because they require sample pretreatment, significant instrument size, and analyst skill. There are disadvantages not suitable for field analysis.

따라서, 현장분석에 적합한 분석법, 즉, 분석장치의 소형/경량화가 용이하며, 최소한의 시료 전처리로 분석자가 신속하게 분석결과를 수집할 수 있는 방법의 개발이 필요한 실정이다.
Therefore, it is necessary to develop an analysis method suitable for field analysis, that is, a small / light weight of an analytical device, and a method for collecting analytical results quickly with minimal sample preparation.

흡광 분광법 (absorption spectroscopy)은 파장에 따라 빛이 시료를 포함하는 매질을 투과하는 정도를 측정하는 것을 바탕으로 한다. 또한 최근 기술의 발달로 상기 흡광 분광법을 수행할 수 있는 광섬유 광학 부품과 반도체 소자 검출기(광다이오드 집합체 또는 CCD)를 이용한 작고 경량화된 상용 기기가 널리 이용되고 있다. 그러므로, 흡광법을 이용하여 미량의 악티나이드 이온을 검출하는 방법은 신속한 현장 분석법의 대안이 될 수 있을 것이라 판단된다. Absorption spectroscopy is based on measuring the extent to which light transmits through the medium containing the sample, depending on the wavelength. In recent years, small and light commercial devices using optical fiber optical components and semiconductor device detectors (photodiode assemblies or CCDs) capable of performing the absorption spectroscopy have been widely used. Therefore, it is considered that the method of detecting trace amount of actinide ions using the absorption method may be an alternative to rapid in situ analysis.

또한, 흡광법의 검출한계(limit of detection)는 대상 이온 종의 흡광계수(molar absorptivity)에 의존한다. In addition, the limit of detection of the absorbance method depends on the molar absorptivity of the target ion species.

보통 유용한 파장영역에서 수용액 중 악티나이드 이온 자체의 흡광계수는 크지 않기 때문에 (< 수백 M-1cm-1) 전통적인 흡광법으로 그 검출한계는 μM 수준으로 알려져 있다.
Since the extinction coefficient of actinide ion itself in aqueous solution is not large (<several hundred M -1 cm -1 ) in the useful wavelength range, the detection limit is known to be μM level by the conventional absorption method.

도 1에 나타난 바와 같이, 카복실기를 갖는 리간드 중 살리실산만이 우라늄(U(VI)) 이온과 착물 반응 후 350 ~ 550 nm 파장 영역에서 현저한 흡광을 나타내고, 도 2에 나타난 바와 같이, 상기 살리실산과 유사한 구조를 가지는 황화합물인 티오살리실산(thiosalicylate)은 살리실산보다 넓은 파장 영역에서 흡광을 보이는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 1, only salicylic acid among the ligands having a carboxyl group shows significant absorption in the 350 to 550 nm wavelength region after complex reaction with uranium (U (VI)) ions, and as shown in FIG. 2, similar to the salicylic acid. It can be seen that thiosalicylate, a sulfur compound having a structure, exhibits absorption in a broader wavelength range than salicylic acid.

이에, 본 발명자는 착물의 상기와 같은 흡광 성질 및 우라늄의 형광을 이용한 심층적인 연구를 바탕으로 높은 흡광 성질을 갖는 악티나이드 금속 착물 형성 반응을 유도하고, 이를 악티나이드 금속 이온의 정량에 이용하는 방법을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors induce an actinide metal complex formation reaction having high light absorption properties based on the above-described light absorption properties of the complex and fluorescence of uranium, and use the method for quantifying actinide metal ions. Developed to complete the present invention.

본 발명의 목적은 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하는 산소, 황 및 셀레늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 작용기를 1 이상 포함하는 유기 화합물 리간드를 반응시켜 착물 형성시 발생하는 흡광도를 측정하여 분석대상에 존재하는 악티나이드 금속이온의 검출방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to measure the absorbance generated during complex formation by reacting an organic compound ligand comprising at least one functional group containing an element selected from the group consisting of oxygen, sulfur and selenium forming complexes with actinide-based metal ions It is to provide a method for detecting actinide metal ions present in the analysis target.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하는 산소, 황 및 셀레늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 작용기를 1 이상 포함하는 유기 화합물 리간드를 반응시켜 착물 형성시 발생하는 흡광도를 측정하여 분석대상에 존재하는 악티나이드 금속이온의 검출방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention is to form a complex by reacting an organic compound ligand containing at least one functional group containing an element selected from the group consisting of oxygen, sulfur and selenium to form a complex with actinide-based metal ions The present invention provides a method for detecting actinide metal ions present in analytes by measuring the absorbance generated.

본 발명에 따른 악티나이드 금속이온 분광 검출법은 소형-경량화(hand-held)된 현장 광학분석 장비를 구현할 때 유용하고, 광산 또는 폐기된 인공적인 방사성 물질인 의약 시료, 무기, 핵연료에서 유출된 우라늄을 비롯한 악티나이드 금속이온을 정량화하는데 유용하게 사용될 수 있다.
Actinide metal ion spectroscopy according to the present invention is useful when implementing hand-held in situ optical analysis equipment and extracts uranium from medicinal samples, weapons, and fuels, which are mine or discarded artificial radioactive materials. It can be usefully used to quantify actinide metal ions, including.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 우라늄-카복실산 착물의 흡광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 우라늄-티오살리실산 착물의 흡광 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우라늄-살리실산, 우라늄-티오살리실레이트 기가 고정된 PEI(SSal-PRI) 및 우라늄-티오살리실산과 셀레늄 화합물인 ebeselen의 혼합리간드 착물들의 검정 곡선을 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the absorption spectrum of the uranium-carboxylic acid complex according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows the absorption spectrum of the uranium-thiosalicylic acid complex according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 shows the calibration curve of the mixed ligand complexes of uranium-salicylic acid, uranium-thiosalicylate group PEI (SSal-PRI) and uranium-thiosalicylic acid and the selenium compound ebeselen according to an embodiment of the present invention .

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은, 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하는 산소, 황 및 셀레늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 작용기를 1 이상 포함하는 유기 화합물 리간드를 반응시켜 착물 형성시 발생하는 흡광도를 측정하여 분석대상에 존재하는 악티나이드 금속 이온의 검출방법을 제공한다.
The present invention is to measure the absorbance generated during complex formation by reacting an organic compound ligand comprising at least one functional group containing an element selected from the group consisting of oxygen, sulfur and selenium to form a complex with actinide-based metal ions Provided is a method for detecting actinide metal ions present in analyte.

상기 악티나이드 계열 금속이온은 악티늄(Ac), 토륨(Th), 프로탁티늄(Pa), 우라늄(U), 넵터늄(Np), 아메리슘(Am), 큐륨(Cm) 및 캘리포늄(Cf)으로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
The actinide-based metal ions are actinium (Ac), thorium (Th), protitanium (Pa), uranium (U), nepthenium (Np), americium (Am), curium (Cm), and californium (Cf) It may be selected from the group consisting of.

또한, 상기 유기 화합물 리간드는 하이드록시(-OH), 티올(-SH), 셀레놀(-SeH) 작용기를 가지는 것이 바람직하고, 상기 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기로부터 베타(β) 위치에 있는 탄소가 추가적으로 산소, 질소, 황 또는 셀레늄 원소가 공유결합되어 존재할 수 있다. In addition, the organic compound ligand preferably has a hydroxy (-OH), thiol (-SH), selenol (-SeH) functional group, and is located at the beta (β) position from the hydroxy, thiol or selenol functional group. Carbon may additionally be present with oxygen, nitrogen, sulfur or selenium elements covalently bonded.

상기 하이드록시, 티올, 셀레놀기를 가지는 유기 화합물은 금속 이온과 착물 결합 형성시 참여하게 되고, 기존 분자의 흡광띠를 이동시키게 하는 요인이 된다. 따라서, 착물 형성 과정에 일어나는 흡광변화를 측정하여 금속이온의 정량에 이용하는 것이 가능하다. 또한, 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 350 nm 이상의 넓은 파장 영역에서 하이드록시기를 가지는 살리실산 및 티올기를 가지는 티오살리실산 화합물의 자체 흡광이 작기 때문에 배경신호(background signal)가 작아 검출한계를 낮출 수 있다. The organic compound having the hydroxy, thiol, and selenol groups participates in the formation of complex bonds with metal ions, which causes the absorption band of the existing molecules to shift. Therefore, it is possible to measure the absorbance change occurring in the complex formation process and use it for quantification of metal ions. In addition, as shown in FIGS. 1 and 2, in the wide wavelength region of 350 nm or more, since the self-absorption of the salicylic acid compound having a hydroxy group and the thiosalicylic acid compound having a thiol group is small, the background signal is small and the detection limit can be lowered. have.

추가적으로 산소, 질소, 황 또는 셀레늄 원소를 포함하여 공유결합되어 존재하면 흡광도가 높아져 미량의 유기 화합물 리간드로도 흡광도 측정이 가능한 장점이 있다.
In addition, the presence of covalent bonds including oxygen, nitrogen, sulfur or selenium elements increases the absorbance, so that the absorbance can be measured even with a trace amount of the organic compound ligand.

상기 유기 화합물 리간드는 상기 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기가 다중 공액결합(conjugate bonds)에 참여하는 원소인 탄소, 질소, 산소 또는 황에 결합된 다중 공액 결합 화합물인 방향족 화합물 리간드이고, 상기 다중 공액결합을 포함하는 유기 화합물 리간드의 경우 104~105 M-1cm-1의 높은 흡광계수를 가질 수 있다. 바람직한 다중 공액 결합 화합물인 방향족 화합물은 페닐, 벤질, 나프틸, 안트라세닐, 퀴닐, 피리딜, 피리미디닐(pyrimidinyl), 피릴(pyrrolic), 푸라닐, 티오페닐(thiophenyl), 이미다졸릭, 옥사졸릭, 인돌릭, 인데닐, 푸리닐(purinyl), 퀴놀리닐, 아데닐, 구아닐, 시토실, 우라실, 티미닐(thyminyl) 유도체 등이 있다.
The organic compound ligand is an aromatic compound ligand, which is a multiconjugated compound in which the hydroxy, thiol or selenol functional group is an element that participates in multiple conjugate bonds, carbon, nitrogen, oxygen or sulfur, and the multiconjugated compound. In the case of an organic compound ligand including a bond, it may have a high extinction coefficient of 10 4 to 10 5 M −1 cm −1 . Aromatic compounds which are preferred multiconjugated binding compounds are phenyl, benzyl, naphthyl, anthracenyl, quinyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyrrolic, furanyl, thiophenyl, imidazolic, oxa Zolik, indolic, indenyl, purinyl, quinolinyl, adenyl, guanyl, cytosyl, uracil, thyminyl derivatives and the like.

상기 유기 화합물 리간드는 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하기 위해 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있다. The organic compound ligand may be used alone or in combination to form a complex with actinide-based metal ions.

또한, 상기 유기 화합물 리간드는 악티나이드 계열 금속이온의 검출과정에서 일어나는 산화-환원 반응을 포함하는 다양한 화학반응을 통해 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기를 생성할 수 있는 중간체 화합물을 모두 포함할 수 있다.
In addition, the organic compound ligand may include all intermediate compounds capable of generating hydroxy, thiol or selenol functional groups through various chemical reactions including oxidation-reduction reactions occurring in the process of detecting actinide-based metal ions. .

나아가, 상기 유기 화합물 리간드는 단분자체, 또는 올리고머 또는 고분자와 결합된 올리고머체 또는 고분자체일 수 있고 이는 무기물인 카본, 석영, 실리카, 유리, 금 또는 은의 표면에 화학적으로 부착된 고분자 또는 입자성 고분자로 구성된 지지체 표면에 부착된 형태로 사용할 수 있다.
Furthermore, the organic compound ligand may be a monomolecular body or an oligomer body or a polymer body combined with an oligomer or a polymer, which is a polymer or particulate polymer chemically attached to the surface of inorganic carbon, quartz, silica, glass, gold or silver. It can be used in the form attached to the support surface consisting of.

또한, 상기 고분자체는 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴산, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리우레탄 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성 고분자; 셀룰로스 및 덱스트란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 천연 고분자; 또는 펩타이드 분자 및 단백질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 생화학적 고분자인 것이 바람직하다.
In addition, the polymer is a synthetic polymer selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyacrylic acid, polystyrene, polycarbonate and polyurethane; Natural polymers selected from the group consisting of cellulose and dextran; Or a biochemical polymer selected from the group consisting of peptide molecules and proteins.

본 발명에 따른, 악티나이드 금속 이온의 검출방법은 악티나이드 계열 금속이온과 상기 유기 화합물 리간드 간에 착물을 형성할 때 생기는 흡광 변화를 측정하여 분석 대상에 포함되어 있는 악티나이드 계열 금속이온을 정량적으로 분석하는 방법이다. The method for detecting actinide metal ions according to the present invention quantitatively analyzes actinide-based metal ions included in the analyte by measuring an absorption change generated when complexes are formed between actinide-based metal ions and the organic compound ligand. That's how.

상기 금속이온 검출은 자외선, 가시광선 또는 적외선 영역에서의 흡광분광법, 리퀴드-코어 웨이브가이드(liquid-core waveguide)를 이용한 흡광분광법, 옵토드(optode)를 이용한 분광법, 광음향분광법, 형광분광법 또는 분광전기화학적 방법을 이용하여 수행할 수 있고, 자외선-가시광선 흡광분석법(UV-Vis absorption spectroscopy)을 이용하는 것이 바람직하다.
The metal ion detection may include absorption spectroscopy in the ultraviolet, visible or infrared region, absorption spectroscopy using a liquid-core waveguide, spectroscopy using an optode, optoacoustic spectroscopy, fluorescence spectroscopy or spectroscopy. It can be carried out using an electrochemical method, it is preferred to use UV-Vis absorption spectroscopy.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

<< 실시예Example 1>  1> 단분자Single molecule 리간드를Ligand 사용한 흡광도 측정 Absorbance Measurement Used

먼저 살리실산 모용액 10 mM(pH 4.5, 0.1 M NaClO4)을 준비하였다. 우라늄 (U(VI)) 모용액 2 mM(pH 3.5, 0.1 M NaClO4)로부터 얻은 일련의 우라늄 표준용액을 제조하였다. 상기에서 제조한 살리실산 모용액과 우라늄 표준용액을 1:1로 섞은 후 50 mM의 NaOH 및 50 mM의 HClO4 용액을 사용하여 최종 pH를 4.5로 조정하였다. 상기 혼합용액을 1-cm 분광셀에 넣은 후 pH가 4.5인 0.1 M NaClO4 용액의 흡광도를 바탕값으로 하는 착물 용액의 흡광도를 측정하였다. First, salicylic acid mother solution 10 mM (pH 4.5, 0.1 M NaClO 4 ) was prepared. A series of uranium standards was prepared from uranium (U (VI)) mother solution 2 mM (pH 3.5, 0.1 M NaClO 4 ). The salicylic acid mother solution prepared above and the uranium standard solution were mixed 1: 1, and the final pH was adjusted to 4.5 using 50 mM NaOH and 50 mM HClO 4 solution. After the mixed solution was placed in a 1-cm spectrocell, the absorbance of the complex solution based on the absorbance of a 0.1 M NaClO 4 solution having a pH of 4.5 was measured.

표준 용액을 사용하여 혼합용액을 만들고 흡광도를 측정하는 과정을 반복하여 얻은 검정곡선을 하기 표 1 및 도 3에 나타내었다.
The calibration curve obtained by repeating the process of making a mixed solution using the standard solution and measuring the absorbance is shown in Table 1 and FIG. 3.

우라늄 이온 농도(μM)Uranium Ion Concentration (μM) 상대 흡광도 (380 nm)Relative absorbance (380 nm) 00 00 13.313.3 0.01330.0133 26.726.7 0.02750.0275 53.353.3 0.05270.0527 8080 0.08070.0807 107107 0.10320.1032 133133 0.11870.1187

상기 표 1 및 도 3에서 나타난 바와 같이, 우라늄과 살리실산의 착물 형성을 이용한 우라늄 이온 검정 곡선에 따르면 우라늄 이온 농도가 증가할수록 흡광도 또한 증가하는 정비례 관계인 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 1 and Figure 3, according to the uranium ion calibration curve using the complex formation of uranium and salicylic acid, it can be seen that the absorbance also increases as the uranium ion concentration increases.

<< 실시예Example 2> 황을 함유한 고분자  2> sulfur containing polymer 리간드를Ligand 사용한 흡광도 측정 Absorbance Measurement Used

4-브로모티오살리실산을 폴리에틸렌이민(PEI)의 아민기에 결합시켜 티오살리실레이트 기가 고정된 PEI(SSal-PRI)를 제조하였다. 1 mg/mL의 SSal-PEI(pH 5, 0.1 M NaClO4) 모용액을 준비하였다. 2 mM의 우라늄 모용액(pH 3.5, 0.1 M NaClO4)으로부터 얻은 일련의 우라늄 표준용액을 제조하였다. 상기 SSal-PEI 모용액과 우라늄 모용액을 1:1로 섞은 후 50 mM NaOH 및 50 mM의 HClO4 용액을 사용하여 최종 pH를 5로 조정하였다. 상기 혼합용액을 1-cm 분광셀에 넣은 후 pH 5의 0.1 M NaClO4 용액의 흡광도를 바탕값으로 하는 착물 용액의 흡광도를 측정하였다.4-Bromothiosalicylic acid was bound to the amine group of polyethyleneimine (PEI) to prepare PEI (SSal-PRI) to which thiosalicylate groups were immobilized. A 1 mg / mL SSal-PEI (pH 5, 0.1 M NaClO 4 ) mother solution was prepared. A series of uranium standards was prepared from 2 mM uranium mother solution (pH 3.5, 0.1 M NaClO 4 ). The SSal-PEI stock solution and uranium stock solution were mixed 1: 1, and the final pH was adjusted to 5 using 50 mM NaOH and 50 mM HClO 4 solution. After the mixed solution was placed in a 1-cm spectrocell, the absorbance of the complex solution based on the absorbance of the 0.1 M NaClO 4 solution at pH 5 was measured.

상기 과정을 반복하여 얻은 검정곡선을 표 2 및 도 3에 나타내었다.
The calibration curve obtained by repeating the above process is shown in Table 2 and FIG.

우라늄 이온 농도(μM)Uranium Ion Concentration (μM) 상대 흡광도 (400 nm)Relative absorbance (400 nm) 00 00 2020 0.04880.0488 4040 0.09070.0907 6060 0.12690.1269 8080 0.16820.1682 100100 0.20960.2096 120120 0.24170.2417

상기 표 2 및 도 3에서 나타난 바와 같이, 우라늄과 티오살리실레이트 기가 고정된 PEI(SSal-PRI)의 착물 형성을 이용한 우라늄 이온 검정 곡선에 따르면 우라늄 이온 농도가 증가할수록 흡광도 또한 증가하는 정비례 관계인 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 2 and Figure 3, according to the uranium ion calibration curve using complex formation of PEI (SSal-PRI) in which uranium and thiosalicylate groups are fixed, the absorbance also increases as uranium ion concentration increases. You can check it.

<< 실시예Example 3>  3> 혼합리간드를Mixed ligands 사용한 흡광도 측정 Absorbance Measurement Used

10 mM의 티오살리실산(pH 5, 0.1 M NaClO4) 모용액과 셀레늄 화합물인 엡셀렌(ebselen, 50 mM in DMSO) 모용액을 혼합하여 리간드 용액을 준비하였다(티오살리실산 5 mM, ebselen 1 mM). 2 mM의 우라늄 모용액(pH 3.5, 0.1 M NaClO4)으로부터 얻은 일련의 우라늄 표준 용액을 제조하였다. 상기 티오살리실산과 셀레늄 화합물의 혼합 용액과 우라늄 모용액을 1:1로 섞은 후 50 mM의 NaOH 및 50 mM의 HClO4 용액을 사용하여 최종 pH를 5로 조정하였다. 상기 혼합용액을 1-cm 분광셀에 넣은 후 pH 5의 0.1 M NaClO4 용액의 흡광도를 바탕값으로 하는 착물 용액의 흡광도를 측정하였다.A ligand solution was prepared by mixing 10 mM thiosalicylic acid (pH 5, 0.1 M NaClO 4 ) mother solution with a selenium compound, ebselen (50 mM in DMSO), (5 mM thiosalicylic acid, ebselen 1 mM). . A series of uranium standard solutions were prepared from 2 mM uranium mother solution (pH 3.5, 0.1 M NaClO 4 ). The thiosalicylic acid and selenium compound mixed solution and uranium mother solution were mixed 1: 1, and the final pH was adjusted to 5 using 50 mM NaOH and 50 mM HClO 4 solution. After the mixed solution was placed in a 1-cm spectrocell, the absorbance of the complex solution based on the absorbance of the 0.1 M NaClO 4 solution at pH 5 was measured.

상기 과정을 반복하여 얻은 검정곡선을 표 3 및 도 3에 나타내었다.
The calibration curve obtained by repeating the above process is shown in Table 3 and FIG.

우라늄 이온 농도(μM)Uranium Ion Concentration (μM) 상대 흡광도 (410 nm)Relative absorbance (410 nm) 00 00 2020 0.01830.0183 4040 0.03850.0385 6060 0.06270.0627 8080 0.08070.0807 100100 0.10320.1032 120120 0.12870.1287

상기 표 3 및 도 3에서 나타난 바와 같이, 우라늄과, 티오살리실산과 셀레늄 화합물인 엡셀렌의 혼합 리간드와의 착물 형성을 이용한 우라늄 이온 검정 곡선에 따르면 우라늄 이온 농도가 증가할수록 흡광도 또한 증가하는 정비례 관계인 것을 확인할 수 있다.
As shown in Table 3 and Figure 3, according to the uranium ion calibration curve using the complex formation of uranium with a mixed ligand of thiosalicylic acid and a selenium compound, the selenium compound, the absorbance also increases as the uranium ion concentration increases. You can check it.

Claims (14)

악티나이드 계열 금속이온,
상기 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성할 수 있으며, 산소, 황 및 셀레늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 원소를 포함하는 작용기를 1 이상 포함하는 살리실산 유도체를 반응시켜 착물 형성시 발생하는 흡광도를 측정하여 분석대상에 존재하는 악티나이드 금속이온을 검출하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
Actinide series metal ions,
Complexes can be formed with the actinide-based metal ions, and the absorbances generated during the formation of the complexes by reacting salicylic acid derivatives containing at least one functional group containing an element selected from the group consisting of oxygen, sulfur and selenium are analyzed. A method for detecting actinide metal ions, which detects actinide metal ions present in a subject.
제1항에 있어서, 상기 악티나이드 계열 금속이온은 악티늄(Ac), 토륨(Th), 프로탁티늄(Pa), 우라늄(U), 넵터늄(Np), 아메리슘(Am), 큐륨(Cm) 및 캘리포늄(C f)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 1, wherein the actinide-based metal ions are actinium (Ac), thorium (Th), protaxinium (Pa), uranium (U), Nepternium (Np), Americium (Am), Curium (Cm) And californium (C f) is selected from the group consisting of actinide metal ion detection method.
제1항에 있어서, 상기 살리실산 유도체의 작용기는 하이드록시(-OH), 티올(-SH), 또는 셀레놀(-SeH)인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 1, wherein the functional group of the salicylic acid derivative is hydroxy (-OH), thiol (-SH), or selenol (-SeH).
제3항에 있어서, 상기 살리실산 유도체는 상기 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기로부터 베타(β)위치에 있는 탄소에 추가적으로 산소, 질소, 황 또는 셀레늄 원소가 공유결합되어 존재할 수 있는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
4. The acti of claim 3, wherein the salicylic acid derivative may be covalently present with an oxygen, nitrogen, sulfur or selenium element in addition to the carbon at the beta (β) position from the hydroxy, thiol or selenol functional group. Method for detecting nit metal ions.
제3항에 있어서, 상기 살리실산 유도체는 상기 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기가 다중 공액결합(conjugate bonds)에 참여하는 원소인 탄소, 질소, 산소 또는 황에 결합된 다중 공액 결합 화합물인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
4. The salicylic acid derivative according to claim 3, wherein the salicylic acid derivative is a multiconjugated compound in which the hydroxy, thiol or selenol functional group is bonded to carbon, nitrogen, oxygen or sulfur which is an element participating in multiple conjugate bonds. A method for detecting actinide metal ions.
제5항에 있어서, 상기 다중 공액 결합 화합물인 방향족 화합물은 페닐, 벤질, 나프틸, 안트라세닐, 퀴닐, 피리딜, 피리미디닐(pyrimidinyl), 피롤릭(pyrrolic), 푸라닐, 티오페닐(thiophenyl), 이미다졸릭, 옥사졸릭, 인돌릭, 인데닐, 푸리닐(purinyl), 퀴놀리닐, 아데닐, 구아닐, 시토실, 우라실 또는 티미닐(thyminyl) 유도체인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 5, wherein the aromatic compound is a conjugated compound is phenyl, benzyl, naphthyl, anthracenyl, quinyl, pyridyl, pyrimidinyl, pyrrolic, furanyl, thiophenyl ), Imidazolic, oxazolic, indolic, indenyl, purinyl, quinolinyl, adenyl, guanyl, cytosyl, uracil or thyminyl derivatives Method of detecting ions.
제3항에 있어서, 상기 살리실산 유도체는 악티나이드 계열 금속이온과 착물을 형성하기 위해 단독으로 또는 혼합하여 사용되는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 3, wherein the salicylic acid derivative is used alone or in combination to form a complex with an actinide-based metal ion.
제3항에 있어서, 악티나이드 계열 금속이온의 검출과정에서 일어나는 산화-환원 반응을 포함하는 화학반응을 통해 하이드록시, 티올 또는 셀레놀 작용기를 생성할 수 있는 중간체 화합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 3, further comprising an intermediate compound capable of generating hydroxy, thiol or selenol functional groups through a chemical reaction including an oxidation-reduction reaction occurring during the detection of actinide-based metal ions. Method for detecting actinide metal ions.
제1항에 있어서, 상기 살리실산 유도체는 단분자체, 또는 올리고머 또는 고분자와 결합된 올리고머체 또는 고분자체인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 1, wherein the salicylic acid derivative is a monomolecular body, or an oligomer body or a polymer body combined with an oligomer or a polymer.
제1항에 있어서, 상기 살리실산 유도체는 무기물인 카본, 석영, 실리카, 유리, 금 또는 은의 표면에 화학적으로 부착된 고분자 또는 입자성 고분자로 구성된 지지체 표면에 결합된 형태인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The actinide metal according to claim 1, wherein the salicylic acid derivative is bound to a support surface composed of a polymer or a particulate polymer chemically attached to a surface of inorganic carbon, quartz, silica, glass, gold or silver. Method of detecting ions.
제9항에 있어서, 상기 고분자체는 폴리에틸렌이민, 폴리아크릴산, 폴리스티렌, 폴리카보네이트 및 폴리우레탄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 합성 고분자; 셀룰로스 및 덱스트란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 천연 고분자; 또는 펩타이드 분자 및 단백질로 이루어지는 군으로부터 선택되는 생화학적 고분자인 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 9, wherein the polymer is a synthetic polymer selected from the group consisting of polyethyleneimine, polyacrylic acid, polystyrene, polycarbonate and polyurethane; Natural polymers selected from the group consisting of cellulose and dextran; Or a biochemical polymer selected from the group consisting of peptide molecules and proteins.
제1항에 있어서, 상기 검출방법은 악티나이드 계열 금속이온과 상기 살리실산 유도체 간 착물 형성시 흡광 변화를 측정하여 분석 대상에 포함되어 있는 악티나이드 계열 금속이온을 정량적으로 분석하는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The actinide of claim 1, wherein the detection method measures quantitative analysis of actinide-based metal ions included in an analyte by measuring an absorption change when complexes between actinide-based metal ions and the salicylic acid derivative are formed. Method of detecting metal ions.
제1항에 있어서, 상기 악티나이드 계열 금속이온의 검출은 자외선, 가시광선 또는 적외선 영역에서의 흡광분광법, 리퀴드-코어 웨이브가이드(liquid-core waveguide)를 이용한 흡광 분광법, 옵토드(optode)를 이용한 분광법, 광음향분광법, 형광분광법 또는 분광전기화학적 방법을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.
The method of claim 1, wherein the actinide-based metal ion is detected by absorption spectroscopy in the ultraviolet, visible or infrared region, absorption spectroscopy using a liquid-core waveguide, and an optode. A method for detecting actinide metal ions, characterized in that it is carried out using spectroscopy, photoacoustic spectroscopy, fluorescence spectroscopy or spectroelectrochemical methods.
제13항에 있어서, 상기 악티나이드 계열 금속이온의 검출은 자외선-가시광선 흡광분석법(uv-vis absorption spectroscopy)을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 악티나이드 금속이온의 검출방법.




The method of claim 13, wherein the actinide-based metal ion is detected using ultraviolet-vis absorption spectroscopy.




KR1020100131892A 2010-12-21 2010-12-21 The Detection of Actinide metal ion KR101213053B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100131892A KR101213053B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 The Detection of Actinide metal ion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100131892A KR101213053B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 The Detection of Actinide metal ion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120070364A KR20120070364A (en) 2012-06-29
KR101213053B1 true KR101213053B1 (en) 2012-12-18

Family

ID=46688237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100131892A KR101213053B1 (en) 2010-12-21 2010-12-21 The Detection of Actinide metal ion

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101213053B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101390738B1 (en) * 2012-09-20 2014-04-30 한국원자력연구원 Uranium Analysis Using Luminescence Enhancing Oxidants and Oxidant Composition
CN106823862A (en) * 2017-03-05 2017-06-13 河北工业大学 A kind of dry-forming method of microporous polyurethane film

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814521A (en) 1995-10-06 1998-09-29 Bayer Corporation Metal ion determination by sandwich aggregation assay

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5814521A (en) 1995-10-06 1998-09-29 Bayer Corporation Metal ion determination by sandwich aggregation assay

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120070364A (en) 2012-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Water pollutants p-cresol detection based on Au-ZnO nanoparticles modified tapered optical fiber
Wing Fen et al. Surface plasmon resonance spectroscopy as an alternative for sensing heavy metal ions: A review
Hanf et al. Fiber-enhanced Raman multigas spectroscopy: a versatile tool for environmental gas sensing and breath analysis
Yang et al. Ultrasensitive SERS detection of TNT by imprinting molecular recognition using a new type of stable substrate
Yan et al. Fiber enhanced Raman spectroscopic analysis as a novel method for diagnosis and monitoring of diseases related to hyperbilirubinemia and hyperbiliverdinemia
Han et al. Determination of chromium (VI) by surface plasmon field-enhanced resonance light scattering
Yue et al. Reusable silicon-based SERS chip for ratiometric analysis of fluoride ion in aqueous solutions
CN107064084B (en) Microminiature laser fluorescence spectrometer and spectrum detection method
Iri et al. Optical detection of microplastics in water
Eid et al. Surface enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRA) as a green analytical chemistry approach: coating of recycled aluminum TLC sheets with citrate capped silver nanoparticles for chemometric quantitative analysis of ternary mixtures as a green alternative to the traditional methods
Ma et al. Highly sensitive SERS probe for mercury (II) using cyclodextrin-protected silver nanoparticles functionalized with methimazole
Shokoufi et al. Laser induced-thermal lens spectrometry in combination with dispersive liquid–liquid microextraction for trace analysis
Yousefinejad et al. Simultaneous spectrophotometric determination of paracetamol and para‐aminophenol in pharmaceutical dosage forms using two novel multivariate standard addition methods based on net analyte signal and rank annihilation factor analysis
KR101213053B1 (en) The Detection of Actinide metal ion
Niazi Spectrophotometric simultaneous determination of uranium and thorium using partial least squares regression and orthogonal signal correction
CN106053414A (en) Water body heavy metal online detection method and device based on fluorescence quenching
Das et al. A study of light induced surface reactions of sildenafil citrate on hybrid AgCl/Ag nanoparticle dimers by surface enhanced Raman scattering and pulse radiolysis techniques
Gu et al. Determination of technetium and its speciation by surface-enhanced Raman spectroscopy
Mamykin et al. Femtosecond laser nano-structuring for surface plasmon resonance-based detection of uranium
Shaviv et al. Direct monitoring of soil and water nitrate by FTIR based FEWS or membrane systems
Mahendra et al. Investigation of a fibre optic copper sensor based on immobilised α-benzoinoxime (cupron)
Jung et al. Uranium determination in groundwater using laser spectroscopy
Hannachi Photothermal lens spectrometry: Experimental optimization and direct quantification of permanganate in water
Yun et al. Determination of bismuth in pharmaceutical products using phosphoric acid as molecular probe by resonance light scattering
Aligholizadeh et al. Liquid-phase surface enhanced Raman spectroscopic detection of nerve agent motifs using gold nanostars

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160928

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181002

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191209

Year of fee payment: 8