KR101589905B1 - 액상 견운모 용액 및 이것을 이용한 세슘 제거방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 액상 견운모 용액을 제조하는 방법 및 이것을 이용한 방사성 세슘 이온의 제거 방법을 제공한다. 본 발명은 견운모를 미세하게 분쇄하여 체진동기를 이용하여 분리한 다음, 300 ~ 600 메쉬 크기로 수집하여 미립자 견운모를 준비하는 제 1단계와; 상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 물 200 내지 400 중량부를 투입하고, pH 8 ~ pH 12 의 범위로 조정하고, 60℃ ~ 90℃의 고온으로 혼련시킴으로써, 알칼리 수용액과 견운모 입자들과 상기 견운모 입자들로부터 용출된 미네랄 성분들이 서로 공존하는 알칼리수용액 혼합물을 형성하는 제 2단계와; 상기 알칼리수용액 혼합물을 혼련시키는 혼합과정을 정지하고, 상기 알칼리수용액 혼합물로부터 알칼리 수용액과 침전된 견운모 입자를 분리하여 1차로 제거하고, 알칼리 수용액 중에 혼합되어 있고 「미리 설정된 크기」이상의 크기를 가지고 있는 견운모 입자를 제거함으로써, 액상 견운모 용액을 얻는 제 3단계; 를 포함하고 있다. 본 발명은 상기 액상 견운모 용액을 이용하여 미량의 세슘 이온을 효율적으로 흡착 제거할 수 있다.
Description
본 발명은 액상 견운모를 이용한 세슘의 제거방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 통상적인 견운모를 액상으로 처리한 액상 견운모 혼합물을 얻고, 상기 액상 견운모를 이용하여, 미량으로 혼합되어 있거나 오염되어 있는 방사성 오염물질로서 인체에 치명적인 영향을 미칠 수 있는 방사성 세슘 이온을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있는 액상 견운모 용액 및 이를 이용한 방사성 세슘의 제거 방법에 관한 것이다.
오늘날 과학기술의 발달에 의한 산업화는 도시화를 기반으로 하여 물질적 풍요를 가져 왔고, 인간 삶의 질을 논의하는 수준에까지 이르게 되었다. 그러나, 산업화 도시화는 그 반대로 각종 산업폐기물의 발생과 자연환경의 파괴를 수반해 왔고, 인간의 삶을 황폐화시키는 여러 가지 원인 중의 하나로 지목되어 오고 있다.
오늘날 산업화 도시화는 대량의 전기를 필요로 하고 있고, 이를 위한 원자력 산업의 발달을 가져왔다. 원자력 산업은 이산화탄소로 대변되는 화학연료를 사용하지 않으면서도 대량의 열에너지를 얻을 수 있으므로 가장 이상적인 에너지 공급원으로 칭송을 받아 왔다.
그러나, 최근에 들어서서 원자력 산업은 필연적으로 방사성 물질을 발생하고 있고, 이러한 방사성 물질은 인체에 치명적인 방사선을 장시간에 걸쳐서 발생시키고 있는 것이어서, 그 관리 및 사후 처리에 관한 관심이 증대되고 있다. 원자력 산업에서 우려하고 있는 여러가지 오염물질 중에서도 최근에 가장 주목을 받고 있는 물질의 중의 하나는 세슘(Cs)이다.
원래 자연계에 존재하는 세슘은 비교적 희귀한 금속으로, 인체에 유해한 방사선을 방출하지 않는다. 세슘은 원자의 질량수에 따라 3가지로 분류되고 있다. 자연계에 존재하는 세슘-133(질량수 133)과, 원자력발전소 또는 핵분열시 방출되는 세슘-135(질량수 135) 및 세슘-137(질량수 137)이 그것이다. 후자의 세슘-135 및 세슘-137은 원자력발전소에서 우라늄이나 플루토늄을 중성자로 핵분열시킬 때 필연적으로 발생되고 있으며, 인체에 유해한 방사능을 가진 물질로 알려져 있다.
원자력 발전소 등에서 발생되는 세슘-135는 방사능의 반감기가 대략 230만년으로 알려져 있어서, 실제로 시간당 나오는 방사선의 양이 적으므로, 인체에 미치는 영향이 미미한 것으로 알려져 있다. 이에 반하여, 상기 세슘-137은 방사능의 반감기가 대략 30년 정도인 것으로 알려져 있어서, 실제로 시간당 방출되는 방사선의 양이 많아서 인체에 노출될 경우, 치명적인 질병을 가져올 우려가 있는 것으로 보고되고 있다. 또한, 우라늄 등을 핵분열시 스트론튬(Sr)의 경우에도 인체에 유해한 방사성 물질로 알려져 있고, 그의 반감기는 대략 28.9년으로 알려져 있다. 이들이 원자력 발전소 등에서 핵분열을 일으킬 경우, 핵분열 생성물 중에서 세슘-135 약 6.9%, 세슘-137 약 6.3%, 그리고 스트론튬 4.5% 의 비율을 차지하고 있는 것으로 알려져 있다.
최근 원자력 발전소의 방사성 물질에 대한 관심은 그동안 안전한 것으로 알려져 있던 원자력 발전소의 예상치 못한 사고로 인한 것이다. 이는 구소련의 체르노빌 사고를 통하여 막연히 여겨져 왔던 상황들이, 최근에 일본 후쿠시마 원자력 발전소의 사고를 통하여 우리들의 주변에서 발생되고 있는 현실적인 문제로 부닥치게 되었고, 방사능 오염물질에 의한 어류 및 농산물의 오염을 통한 식탁의 먹거리의 문제로 까지 확장되어지고 있다.
일본 후쿠시마 원자력 발전소 사고와 관련되어 자주 언급되는 물질이 세슘(Cs)의 오염 문제이다. 세슘(Cs)의 위험성은 주로 핵분열 생성물인 세슘-137에 의한 방사능 위험이다. 방사성 물질에 속하는 세슘-137은 이온이 되거나 화합물을 만들어도 계속적으로 방사선을 방출하게 되므로, 이를 완전히 제거하는 것이 무엇보다 중요하다. 다른 방사성 물질에 노출되었을 때와 마찬가지로, 세슘-137의 방사선에 노출되면 암에 걸릴 위험성이 커진다.
방사성 물질인 Cs-137과 Cs-135가 수용액으로 존재할 경우, 환경을 파괴할 뿐만 아니라 인간의 건강에까지 큰 영향을 미칠 수 있다. 더구나 세슘 이온들은 화학적으로 칼륨 이온과 비슷하기 때문에 육상이나 수중 생물들과 쉽게 결합할 수 있는 특성이 있다. 지하수나 어류 또는 패류 등을 통해 세슘 이온이 인간의 몸속에 축적될 경우 신체의 조직을 파괴할 수 있으며, 심할 경우 갑상선암을 유발시킬 수 있다. 특히, 최근에 방사능물질에 대한 관심이 증가하면서 세슘(Cs)을 효과적이고 효율적으로 제거하여야 하는 요구가 증대되고 있다.
세슘(Cs)을 제거하기 위해 지금까지 침전법, 액체-액체 추출법, 유기이온 교환체를 이용한 이온교환법 및 크로마토그래피법 등과 같은 방법들이 개발되어 왔다. 이러한 방법들 중에서 이온교환법이 적용의 간편함, 효율성, 그리고 선택성 등 많은 장점이 있어 최근에 많은 주목을 받고 있다.
그러나 이온교환법으로 개발된 방법은 고가의 유기 합성 이온교환수지를 사용하므로 상기 이온교환수지의 잦은 교체와 기계적 강도의 저하로 유지관리로 비용이 증대되며, 세슘 제거 처리를 대량으로 하기 위해 이온교환설비의 크기를 증대시켜야 하는 문제점이 있다.
한편, 산업폐수 중의 중금속 오염 물질을 제거하기 위한 방법으로, 제올라이트, 티탄산나트륨(Sodium titanate), 실리코티타네이트(silicotitanates), 금속 산화물 등과 같은 무기물질을 이용한 방법이 있다. 상기 무기물질은 열적 안정성과 내구성이 우수한 장점이 있지만 세슘의 제거에는 효과적이지 못한 단점이 있다.
방사성 폐기물 또는 방사성 폐액에서 세슘을 제거하는 방법으로서는, 대한민국 특허공보 제1993-11451호 "무기이온교환물질에 의한 세슘과 스트론튬의 흡착과 고화체 제조방법" 및 대한민국 등록특허 제10-1068523호 "방사성 폐액으로부터 코발트 및 세슘을 제거하는 방법"을 예시할 수 있다.
대한민국 특허공보 제1993-11451호에서는 무기이온교환물질의 특성을 이용하여 세슘과 스트론튬을 흡착시키는 방법을 제공하고 있는데, 상기 스트론튬을 흡착시키기 위하여 첫번째 흡착층에서는 흡착능이 우수한 티타늄옥사이드를, 두번째 흡착층에서는 저농도에서 흡착능이 우수한 제올라이트 A를 충전하고, 세슘을 흡착시키기 위하여 몰덴나이트를 충전하여 사용하는 방식을 보여주고 있다. 그러나, 이 방식은 세슘과 스트론튬을 모두 흡착시키기 위하여 서로 다른 이온교환능을 가진 물질을 사용하고 있고, 더구나 그 흡착성능이 어느 정도로 유용한 것인지의 여부를 객관적으로 확인할 수 있는 근거 데이터를 전혀 제시하지 않고 있다.
한편, 대한민국 등록특허 제10-1068523호의 경우에는, 방사성 폐액 중에 존재하는 코발트 성분과 세슘 성분을 동시에 제거하기 위하여, 코발트 성분에 대해서는 알칼리 침전처리를 행하는 반면에, 세슘 성분에 대해서는 이온교환에 의한 흡착제거 방식을 적용하고 있다.
그러나, 위에 언급되어 있는 방법들은 모두 고농도로 오염되어 있는 산업폐기물 중에서 고농도의 오염물질을 흡착 또는 여과하는 기술에 관한 것이고, 원자력발전소에서 방출된 오염물질이 대기 또는 지하수를 통하여 2차 감염되거나 3차 감염되는 경우와 같이, 매우 미량으로 오염되어 있는 방사성 물질을 제거하는 기술에 대해서는 이를 전혀 언급하고 있지 못한 실정이다.
실제로, 오늘날 일반인들이 우려하는 상황은 어떠한 원인과 어떠한 과정을 거쳐서 이르게 되었든 상관이 없이, 대기중에, 또는 지하수와 강물과 같은 먹는 물 중에, 또는 야채와 같은 먹거리 중에 미량이나마 방사성물질로 오염되어 있는 물질이 존재하게 되었을 경우, 그러한 미량의 오염물질을 간단한 방식으로나마 흡착하여 제거할 수 있는 방법이 존재하느냐의 여부라고 하겠다.
본 발명은, 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원자력발전소 등에서 방출되어 대기 또는 지하수를 통하여 2차 오염될 수 있는 미량의 세슘(Cs) 이온을 효과적으로 흡착하여 제거할 수 있는 액상 견운모 혼합물을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 상기 액상 견운모 혼합물을 이용하여 방사성 물질인 세슘의 흡착제거 방법을 제공하는데 2차적인 목적이 있다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 견운모를 미세하게 분쇄하여 체진동기를 이용하여 분리한 다음, 300 ~ 600 메쉬 크기로 수집하여 미립자 견운모를 준비하는 제 1단계와; 상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 물 200 내지 400 중량부를 투입하고, pH 8 ~ pH 12 의 범위로 조정하고, 60℃ ~ 90℃의 고온으로 혼련시켜서, 알칼리 수용액과 견운모 입자들과 상기 견운모 입자들로부터 용출된 미네랄 성분들이 서로 공존하는 알칼리수용액 혼합물을 형성하는 제 2단계와; 상기 알칼리수용액 혼합물을 혼련시키는 혼합과정을 정지하고, 상기 알칼리수용액 혼합물로부터 알칼리 수용액과 침전된 견운모 입자를 분리하여 1차로 제거하고, 알칼리 수용액 중에 혼합되어 있고 「미리 설정된 크기」이상의 크기를 가지고 있는 견운모 입자를 제거함으로써, 액상 견운모 용액을 얻는 제 3단계; 를 포함하고 있다.
본 발명은 위와 같은 각 단계를 거쳐서 미량의 세슘 이온이 오염된 물체로부터 세슘을 흡착하여 제거할 수 있는 액상 견운모 용액을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 액상 견운모 용액을 제조한 다음, 상기 액상 견운모 용액을 방사성 세슘이 미량으로 오염된 물질에 접촉시켜서, 상기 오염물질로부터 상기 방사성 세슘을 흡착 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 액상 견운모 용액을 이용할 경우, 미량으로 존재하는 세슘이온을 효과적으로 흡착제거할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액을 이용할 경우, 우리의 일상 생활환경에서 초래될지도 모르는 미량의 세슘이온을 간단한 방식으로 흡착 제거할 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액을 다양한 분야에서 적용함으로써, 방사성 세슘의 폐해로부터 자유롭게 대처할 수 있는 기회를 맞이할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적인 수치를 참조하여 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 실시예에 소개된 수치들은 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 기술사상이 이에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변형이 가능함을 미리 밝혀둔다.
1). 미립자 견운모의 준비단계:
본 발명은 견운모를 미세하게 분쇄하여 체진동기를 이용하여 분리한 다음, 300 ~ 600 메쉬 크기로 수집하여 미립자 견운모를 준비하는 제 1단계를 포함하고 있다.
본 발명은 원자력 발전소 또는 핵 반응 과정에서 필연적으로 발생되는 Cs(I) 이온을 흡착 제거하기 위하여, 액상 견운모 용액을 사용하고 있다. 상기 액상 견운모 용액은 미립자 상태의 견운모를 주원료로 사용한다. 견운모는 가소성(plasticity), 건조강도(drying strength), 생강도(green strength) 등이 높아서 여태까지 요업분야에 주로 이용되어 왔으며, 도료, 전기절연체, 활마제, 화장품 등 다양한 분야에서도 이용되어 왔다. 그러나, 원자력발전소 또는 핵 실험실 등에서 발생되고 있는 폐액 또는 폐수 중의 세슘 물질을 흡착 제거하기 위해 사용된 적은 없었다. 또한, 폐수 중의 오염물질을 제거하기 위한 흡착제로서 견운모가 일부 사용되기도 하였지만, 이는 수많은 무기물질 중의 하나로서 다른 무기물 등과 혼합된 형태로 사용된 것일 뿐, 단독 물질로 사용된 사실은 아직껏 발견된 바 없다.
본 발명은 통상적인 견운모를 미세하게 분쇄하여 사용한다. 미세하게 분쇄함으로써, 그 표면적을 더욱 확장할 수 있기 때문이다. 분쇄된 견운모는 체진동기를 이용하여 분리하고, 대략 300 ~ 600 메쉬 크기로 수집하는 것이 바람직하다. 견운모는 대략 이산화규소(SiO2) 58 ~ 63%, 산화알루미늄(Al2O3) 8 ~ 12%, 산화칼슘 8 ~ 10%, 산화마그네슘(MgO) 2 ~ 3%, 산화제이철(Fe2O3) 1 ~ 2%, 산화칼슘(CaO) 0.1 ~0.5%, 산화나트륨(Na2O) 0.1 ~ 0.5% 및 기타 물 분자로 이루어져 있으며, 칼륨원자를 정점으로 하여 이를 받치는 산소원자와 이를 기저로 한 알루미늄, 규소 및 기타 금속과 수소 등의 원자가 결합하여 극히 안정된 결정구조를 이루고, 이러한 결정구조에서 산소 및 칼륨 원자가 불규칙적으로 치환된 구조를 이루고 있는 것으로 알려져 있다.
2). 미립자 견운모의 수용액 중에서의 활성화단계:
본 발명은 상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 물 200 내지 400 중량부를 투입하고, pH 8 ~ pH 12 의 범위로 조정하고, 60℃ ~ 90℃의 고온으로 혼련시켜서, 알칼리 수용액과 견운모 입자들과 상기 견운모 입자들로부터 용출된 미네랄 성분들이 서로 공존하는 알칼리수용액 혼합물을 형성하는 제 2단계를 포함하고 있다.
본 발명은 상기 미립자 견운모를 물에 투입하고 알칼리성 환경하에서 처리한다. 이는 상기 견운모를 이용하여 세슘 이온을 제거하되, 우리들의 생활환경에서 가장 일반적으로 사용되고 있는 물을 용매로 이용함으로써, 본 발명을 인체에 무해한 수용액의 형태로 만들고, 다른 어느 분야에서도 자유롭게 적용할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명은 상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 용매로서 물 200 내지 400 중량부를 투입하고 혼련한다. 상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 물 200 중량부 이하로 투입할 경우 견운모의 함유량이 많은 장점이 있지만 투입량에 비하여 세슘의 흡착 능력이 상승되지 않는 경향을 보이고, 물 400 중량부 이상을 투입할 경우 액상 견운모로서 세슘 이온의 흡착능력이 약하게 되므로, 바람직스럽지 못하다.
본 발명은 물에 상기 견운모 미립자를 투입하되, 알칼리 수용액으로 만들어 주는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액은 투입된 물에 알칼리성 물질을 혼합하여 제조되어진다. 상기 알칼리성 물질은 수용액에서 수산이온(OH-)을 발생시키는 물질이면 특별히 제한을 받지 않지만, 그 중에서도 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 사용하는 것이 좋다. 상기 수산화나트륨을 사용할 경우엔, 물에 용해되는 과정에서 수산이온과 나트륨이온으로 해리되어지고, 그 과정에서 용해열이 발생하게 된다. 이러한 용해열은 혼합물의 수온을 상승시키게 되므로, 그만큼 외부에서 열에너지를 공급할 필요가 없는 부수적인 잇점을 가지게 된다. 또한, 저온에 비하여 고온에서 견운모 입자로부터 더 많은 미네랄 성분들을 용출시키게 되므로, 고온에서 작업을 진행하는 것이 여러 관점에서 유리한 측면이 있다.
본 발명은 상기 수용액을 pH 8 ~ pH 12 의 범위로 조정할 경우에 더 좋은 결과를 얻을 수 있다. 그 이유는 상기 수용액을 알칼리성 수용액으로 전환시켜 줄 경우, 상기 견운모 미립자가 판상 구조하에서 판상 내부의 각종 미네랄 성분들을 수용액으로 잘 용출시키고, 상기 견운모 미립자들의 세슘 이온에 대한 흡착 성능을 더욱 향상시켜줄 수 있기 때문이다. 상기 수용액이 pH 8 이하일 경우에는 상기 견운모 미립자의 활성화 성능이 약화되어지는 반면에, 상기 수용액이 pH 12 이상일 경우에는 수용액이 강알칼리성을 가지게 되어 바람직스럽지 못하다. 본 발명은 수용액을 미리 알칼리성분으로 전환시킨 후에 상기 견운모 미립자를 투입할 수도 있고, 상기 견운모 미립자를 투입한 다음에 알칼리 용액으로 전환시켜 작업을 진행할 수도 있다.
본 발명은 상기 알칼리 수용액을 고온으로 처리한 상태에서 상기 견운모 미립자를 처리하는 것이 좋다. 상기 알칼리 수용액은 60 ℃ 내지 90 ℃의 범위에서 상기 견운모 미립자를 혼련시킨다. 상기 알칼리 수용액의 온도가 60 ℃ 이하일 경우에는 견운모로부터 각종 미네랄 성분의 용출이 충분하지 않은 반면에, 상기 알칼리 수용액의 온도가 90 ℃ 이상일 경우에는 견운모로부터 각종 미네랄 성분의 용출량은 상승하지만, 수용액을 고온으로 가열하는데 따른 에너지를 다량 투입해야 하므로 경제적인 측면에서 바람직스럽지 못하다.
본 발명은 상기 알칼리 수용액과 상기 견운모 미립자를 대략 2시간 내지 5시간 정도 서서히 혼련하면서 교반시키고, 그 과정에서 상기 견운모 미립자의 판상 구조로부터 각종 미네랄 성분들이 수용액으로 용출되어지도록 유도한다. 이와 같은 혼련 과정은 소정의 용기에 물과 견운모 미립자를 투입하고 반응시키는 회분식으로 진행될 수도 있고, 소정의 용기에 물과 견운모 미립자를 계속적으로 투입하면서 진행하는 연속식으로 진행될 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 알칼리 수용액 중에서 상기 견운모 미립자를 고온에서 혼련시킬 경우, 견운모 미립자의 판상 구조에서 많은 미네랄 성분들이 용출되어지게 되는데, 이에 관한 사항을 설명하면 아래와 같다.
물에 상기 알칼리성 물질을 혼합하면, 수산이온(OH-)이 생성되어지고, 상기 수산이온은 규산염인 견운모의 판상구조의 층간에 침투하여 그곳에 함유된 칼륨, 칼슘 및 나트륨과 같은 알칼리 금속원소 및 알칼리 토금속원소와 반응하여 금속원소의 용출을 촉진하게 된다.
이를 좀더 상세하게 설명하면, 규산염 광물은 일반적으로 Si-O 단위 구조를 기본으로 하고, 그 연결방식에 따라 쇄상(chain), 환상(ring), 판상(sheet), 망상(network) 구조를 이루게 되며, 상기 Si-O 기본단위의 구조 사이에 전기적 중성을 유지하기 위해 금속 양이온 물질들이 삽입되어 있는 것이다. 상기 금속 양이온 물질들은 수용성 염을 형성할 수 있지만, 견운모의 판상 구조 내부에 치밀하게 박혀 있는 것이어서, 일반적인 수용액 중에서는 쉽게 용출될 수 없다. 그러나, 본 발명은 상기 수용액을 알칼리용액으로 전환시켜 수산이온(OH-)을 다량 보유하고 있으므로, 상기 수산이온(OH-)이 견운모의 판상 구조와 판상 구조의 간극을 통하여 침투할 수 있게 되고, 그로 인하여 상기 금속 양이온 물질들이 수산이온과 반응하여 수용액으로 용출될 수 있는 것이다.
본 발명은 이와 같은 제반 과정들을 통하여 알칼리 수용액과 견운모 입자들과 상기 견운모 입자들로부터 용출된 미네랄 성분들이 서로 공존하는 알칼리수용액 혼합물을 형성하게 되는 것이다.
3). 액상 견운모 용액으로 수득하는 마무리단계:
본 발명은 상기 알칼리수용액 혼합물을 혼련시키는 혼합과정을 정지하고, 상기 알칼리수용액 혼합물로부터 알칼리 수용액과 침전된 견운모 입자를 분리하여 1차로 제거하고, 알칼리 수용액 중에 혼합되어 있고 「미리 설정된 크기」이상의 크기를 가지고 있는 견운모 입자를 제거함으로써, 액상 견운모 용액을 얻는 제 3단계; 를 포함하고 있다.
본 발명은 알칼리 수용액 중에서 견운모 미립자를 고온에서 혼련하게 되면, 상기 견운모 미립자의 판상 구조에 변형을 가져오고 그 내부에 존재하는 각종 미네랄 성분들이 알칼리 수용액으로 용출되어 나오게 된다. 알칼리 수용액 중에 용출된 미네랄 성분들은 대표적으로 칼륨, 칼슘, 나트륨 등이고, 이러한 미네랄 성분들은 알칼리 수용액 중에 존재하게 된다.
본 발명은 상기 제 2단계를 마친 이후, 혼련과정을 멈추고, 알칼리 수용액 중에서 무거운 견운모 미립자들이 용기의 바닥에 침전되어지도록 한다. 바닥에 침전된 견운모 미립자들을 수거하여 제거하거나, 바닥에 침전된 견운모 미립자들을 가만 둔 채, 용기 중의 견운모 미립자들과 상등액을 분리시킨다. 상기 견운모 미립자들과 상등액을 분리시키는 방식은 특별히 제한되지 않는다.
본 발명은 1차 분리된 상등액을 취하고, 여과기에 투입하여 상기 알칼리 수용액 중에 혼합되어 있는 견운모 입자들을 2차로 제거한다. 상기 알칼리 수용액 중에는 전단계에서 침전되지 않고 물속에 떠 있는 견운모 미립자들이 남아 있는데, 그러한 미립자들 중에서 「미리 설정된 크기」 이상을 갖는 견운모 입자를 여과하여 제거한다. 여과하는 방식은 특별히 제한되지 않으며, 통상적인 여과기 및 여과방법을 통하여 수행될 수 있다. 상기 「미리 설정된 크기」는 상기 견운모 미립자의 크기가 10 ㎛ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하기로는 100 ㎛ 이상이다.
본 발명은 상기 알칼리 수용액 중에서 상기 견운모 미립자를 2차로 다시 제거하게 되는데, 이는 최종적으로 수득되는 액상 견운모 용액 중에 견운모 입자가 잔존함으로 인하여, 액상 용액의 사용 용도에 불필요한 제한을 받지 않도록 하기 위한 것이다. 따라서, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액의 최종 용도에 따라, 상기 여과기 및 여과방식이 결정될 수 있고, 여과 과정을 통하여 제거될 수 있는 견운모 미립자의 크기가 결정될 수 있다. 본 발명은 이와 같이 최종적인 용도에 적합한 액상 견운모를 제조하기 위하여 여과되어져야 할 견운모 입자의 크기를 「미리 설정된 크기」로 표현한 것이다.
본 발명은 우리들의 일상생활을 영위하는 생활환경 중에서 방사성 세슘 이온이 오염되었을 경우, 그러한 방사성 세슘 이온을 흡착하여 제거하기 위한 액상 견운모 용액을 제조하는데 대표적인 실시의 예를 가지고 있다. 상기 방사성 세슘 이온의 흡착 제거를 위하여, 상기 여과기를 통한 2차적인 견운모 미립자는 「미리 설정된 크기」를 100 ㎛ 이상으로 설정해두는 것이 바람직하다. 만약, 사용 목적상 상기 견운모의 함량을 더욱 낮추어야 할 경우, 상기 「미리 설정된 크기」는 10 ㎛ 이상으로 설정해두는 것이 바람직하다. 이러한 견운모 미립자의 크기는 최종적인 용도 및 사용 분야에 따라 각각 다르게 결정될 수 있다.
본 발명은 이와 같은 과정을 거쳐서 완성된 액상 견운모 용액을 취하여 각각의 용도에 적합하게 사용할 수 있다. 예컨대, 상기 액상 견운모 용액을 더욱 여과처리한 다음, 최종적인 액상 견운모 용액을 탈취 목적으로 분무하여 사용하거나, 상기 액상 견운모 용액을 세슘 이온으로 오염된 폐수에 혼합하여 상기 폐수 중에 존재하는 세슘 이온을 흡착하여 제거하는데 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 위와 같은 과정을 거쳐서 완성된 액상 견운모 용액을 제조한 다음, 상기 액상 견운모 용액을 방사성 세슘이 10 ppm 이하로 오염된 물질에 접촉시켜서 상기 오염된 물질로부터 상기 방사성 세슘을 흡착 제거하는 것이 바람직하다. 상기 오염물질에 상기 액상 견운모 용액을 접촉시키는 방법은 다양하게 수행될 수 있다. 상기 액상 견운모 용액은 기본적으로 수용액의 형태이므로, 오염된 물질의 표면에 접촉시켜서 상기 방사성 세슘을 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상기 액상 견운모 용액을 이용하여 물티슈를 제조하는데 사용할 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들면 상기 물티슈를 제조하는 과정에서 상기 액상 견운모 용액에 물티슈를 침적시키거나, 상기 물티슈에 상기 액상 견운모 용액을 스며들게 하거나, 상기 물티슈에 상기 액상 견운모 용액을 일부 또는 전부 포함하도록 처리하는 것을 예시할 수 있다. 상기 물티슈에 상기 액상 견운모 용액을 처리하여 제공할 경우, 액상 견운모 용액으로 처리된 물티슈는 사용자가 식당이나 호텔의 라운지와 같은 장소에서 손이나 손등을 문질러서 오염된 물질을 씻어내는 과정에서 혹시나 오염되어 있을지도 모르는 미세한 양의 세슘 이온을 흡착하여 제거할 수 있는 가능성을 훨씬 높여준다고 할 것이다.
이하, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액을 이용한 세슘의 흡착제거 제조방법을 구체적인 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다.
[ 제조 실시예 1 ]
시중에서 견운모를 구입하여 분쇄하고, 체진동기를 이용하여 견운모를 미세한 입자로 분리하고, 그 중에서 300 내지 400 mesh 크기의 견운모를 수집하여 준비하였다. 별도로 준비한 혼합 용기에 상기 견운모 2 kg과 물 5 kg을 칭량하여 투입하고, 이어서 98% 순도의 수산화나트륨 용액을 투입하여, 전체적으로 pH 10의 알칼리 수용액을 만들었다.
상기 혼합 용기의 내부를 서서히 교반하여 혼련하면서 외부에서 열을 공급하였고, 상기 혼합용기 내부의 수용액의 온도를 80℃로 승온시키고, 2시간 동안 교반을 계속하였다. 이후, 교반작업을 정지시키고, 2시간을 정치시킨 후에, 바닥에 침전물이 가라앉은 것을 확인하였다. 상기 혼합용기를 기울여 상등수 용액을 바닥에 가라앉은 침전물과 분리하고, 다시 상기 상등수 용액을 별도의 여과기를 통과시켜서 여과하고, 그 여액을 액상 견운모 용액으로 수득하였다.
[ 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 1 (10 ppm) ]
별도의 100 mL의 플라스틱 통에 10 ppm의 CsCl(Kanto Chemicals, Japan) 용액을 100 mL 넣고, 그곳에 0.1 M HNO3(덕산정밀화학, 한국)와 0.1 M NaOH(덕산정밀화학, 한국)를 사용하여 pH 8.3으로 조정한 폐수를 만들어 준비하였다. 이러한 작업을 반복하여 동일한 농도의 폐수를 2개 더 만들어 준비하였다.
[ 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 2 (1 ppm) ]
상기 준비 실시예 1에 의한 세슘 폐수 용액 10 mL 와 상기 제조 실시예 1에 의한 액상 견운모 용액 90 mL 를 서로 혼합하여, 전체적으로 세슘 이온 1 ppm의 폐수 용액을 만들었다. 상기 세슘 이온 1 ppm의 폐수 용액 100 mL를 상기 100 mL의 플라스틱 통에 넣고 준비하였다.
[ 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 3 (0.1 ppm) ]
상기 준비 실시예 2에 의한 세슘 이온 1 ppm의 폐수 용액 10 mL 와 상기 제조 실시예 1에 의한 액상 견운모 용액 90 mL 를 서로 혼합하여, 전체적으로 세슘 이온 0.1 ppm의 폐수 용액을 만들었다. 상기 세슘 이온 0.1 ppm의 폐수 용액 100 mL를 상기 100 mL의 플라스틱 통에 넣고 준비하였다.
[ 실험결과{1}: 1 ppm 세슘(Cs) 폐수의 흡착제거 실험결과 ]
상기 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 1에 의하여 전체적으로 세슘 이온이 1 ppm 함유되어 있는 폐수 혼합물을 만들었다.
상기 폐수 혼합물 용액을 진탕기를 사용하여 실온에서 24 시간 동안 교반하여 혼련과정을 거쳤다.
혼련과정을 거쳐서 흡착이 완료된 용액에 대하여 최종 산성도를 측정하였더니, pH 8.09로 확인되었다. pH 측정을 마친 용액을 0.45 ㎛ 멤브레인 필터로 필터링한 후, ICP-MS(DRC-11 perkim Elmer)를 사용하여 상기 용액 중에 잔류하는 세슘 이온의 농도를 측정하였다. 이와 같은 과정을 5회 반복하였다.
실험결과, 본 발명의 액상 견운모 용액을 사용하였을 경우, 초기 세슘 이온 농도는 약 1.27539 mg/L 이었는데 반하여, 최종 세슘 이온이 농도는 약 0.25497 mg/L 인 것으로 확인되었다. 이를 통하여 살펴볼 때, 세슘의 흡착제거율은 약 80.00% 이었음을 알 수 있었다.
[ 실험결과{2}: 0.1 ppm 세슘(Cs) 폐수의 흡착제거 실험결과 ]
상기 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 2에 의하여 전체적으로 세슘 이온이 0.1 ppm 함유되어 있는 폐수 혼합물을 만들었다.
상기 폐수 혼합물 용액을 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 교반하여 혼련과정을 거쳤다.
상기 혼련과정을 마친 이후, 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 최종 산성도를 측정하였더니, pH 8.05로 확인되었고, 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 상기 세슘 이온의 농도를 측정하였다. 이와 같은 과정을 5회 반복하였다.
실험결과, 본 발명의 액상 견운모 용액을 사용하였을 경우, 초기 세슘 이온 농도는 약 0.10280 mg/L 이었는데 반하여, 최종 세슘 이온이 농도는 약 0.01555 mg/L 인 것으로 확인되었다. 이를 통하여 살펴볼 때, 세슘의 흡착제거율은 약 84.87% 이었음을 알 수 있었다.
[ 실험결과{3}: 0.01 ppm 세슘(Cs) 폐수의 흡착제거 실험결과 ]
상기 세슘(Cs) 폐수의 준비 실시예 3에 의하여 전체적으로 세슘 이온이 0.01 ppm 함유되어 있는 폐수 혼합물을 만들었다.
상기 폐수 혼합물 용액을 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 교반하여 혼련과정을 거쳤다.
상기 혼련과정을 마친 이후, 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 최종 산성도를 측정하였더니, pH 8.03로 확인되었고, 상기 실험결과{1}과 동일한 방식으로 상기 세슘 이온의 농도를 측정하였다. 이와 같은 과정을 5회 반복하였다.
실험결과, 본 발명의 액상 견운모 용액을 사용하였을 경우, 초기 세슘 이온 농도는 약 0.01004 mg/L 이었는데 반하여, 최종 세슘 이온이 농도는 약 0.00178 mg/L 인 것으로 확인되었다. 이를 통하여 살펴볼 때, 세슘의 흡착제거율은 약 82.28% 이었음을 알 수 있었다.
상기 실험결과를 살펴보면, 세슘 이온이 1 ppm 이하로 미량 포함되어 있을 경우, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액을 사용할 경우, 최초 오염농도에 비하여 80 % 이상의 흡착 제거 효과가 있는 것으로 확인되었다.
이러한 실험결과에 의할 경우, 산업체 또는 원자력 발전소와 같이 대량의 또는 고농도의 세슘 이온이 오염된 환경이 아니고, 저농도의 오염 지역에서, 본 발명에 의한 액상 견운모 용액은 거의 모든 분야에서 적용되거나 활용될 수 있을 것으로 추정되어진다. 특히, 농산물이나 수산물 또는 축산물 분야에서 그 활용의 범위가 구체화될 것으로 예상되어진다.
이상에서 본 발명에 의한 액상 견운모 용액 및 이를 이용한 방사성 세슘 이온의 흡착 제거방법을 구체적으로 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 바람직한 실시양태를 기재한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 그 범위가 결정되어지고 한정되어진다.
또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.
Claims (6)
- 견운모를 미세하게 분쇄하여 체진동기를 이용하여 분리한 다음, 300 ~ 600 메쉬 크기로 수집하여 미립자 견운모를 준비하는 제 1단계와;
상기 미립자 견운모 100 중량부에 대해 물 200 내지 400 중량부를 투입하고, pH 8 ~ pH 12 의 범위로 조정하고, 60℃ ~ 90℃의 고온으로 혼련시킴으로써, 알칼리 수용액과 견운모 입자들과 상기 견운모 입자들로부터 용출된 미네랄 성분들이 서로 공존하는 알칼리수용액 혼합물을 형성하는 제 2단계와;
상기 알칼리수용액 혼합물을 혼련시키는 혼합과정을 정지하고, 상기 알칼리수용액 혼합물로부터 알칼리 수용액과 침전된 견운모 입자를 분리하여 1차로 제거하고, 상기 알칼리 수용액 중에 혼합되어 있는 견운모 입자를 여과하여 제거함으로써, 액상 견운모 용액을 얻는 제 3단계; 를
포함한 방사성 세슘 이온의 흡착제거용 액상 견운모 용액을 제조하고,
상기 액상 견운모 용액을 방사성 세슘이 10 ppm 이하로 오염된 물질에 접촉시켜서 상기 오염된 물질로부터 상기 방사성 세슘을 흡착 제거하기 위하여, 상기 액상 견운모 용액을 이용하여 물티슈를 제조하되, 상기 물티슈를 이용하여 손이나 손등에 오염되어 있을지도 모르는 세슘 이온을 흡착 제거하는 것을 특징으로 하는 액상 견운모 용액을 이용한 방사성 세슘 이온의 제거 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 알칼리수용액 혼합물은 투입된 물에 알칼리성 물질을 혼합하여 수산이온(OH-)을 발생시키는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 이용하여 형성된 것을 특징으로 하는 액상 견운모 용액을 이용한 방사성 세슘 이온의 제거 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 수산화나트륨은 상기 물에 용해되는 과정에서 수산이온과 나트륨이온으로 해리되어지고, 그 과정에서 용해열이 발생하게 되고, 상기 용해열은 상기 알칼리수용액 혼합물의 수온을 상승시켜서 상기 미립자 견운모로부터 더 많은 미네랄 성분들을 용출시키게 되는 것을 특징으로 하는 액상 견운모 용액을 이용한 방사성 세슘 이온의 제거 방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200092080A (ko) | 2019-01-24 | 2020-08-03 | 주식회사 대양환경기술 | 키틴을 이용한 세슘 흡착용 조성물의 제조방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100623993B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2006-09-13 | 엠씨이 코리아 주식회사 | 녹조 및 이끼 제거용 수처리제의 제조방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950013404B1 (ko) | 1991-11-15 | 1995-11-08 | 미쯔비시덴끼 가부시끼가이샤 | 부호전송장치 |
| KR20090003581A (ko) * | 2007-07-03 | 2009-01-12 | (주)삼경광업 | 액상비료 및 그 제조방법 |
| KR101068523B1 (ko) | 2009-09-01 | 2011-09-30 | 한국수력원자력 주식회사 | 방사성 폐액으로부터 코발트 및 세슘을 제거하는 방법 |
| KR101337391B1 (ko) * | 2012-01-17 | 2013-12-06 | 주식회사 삼경엠에스엠 | 세리사이트가 함유된 비료를 이용하여 사과, 배 또는 감귤을 재배하는 방법 |
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100623993B1 (ko) * | 2006-04-11 | 2006-09-13 | 엠씨이 코리아 주식회사 | 녹조 및 이끼 제거용 수처리제의 제조방법 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Jong-Oh Kim 외 2인, Chem. Eng. Res. Desig. 92권, 368-374쪽* |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200092080A (ko) | 2019-01-24 | 2020-08-03 | 주식회사 대양환경기술 | 키틴을 이용한 세슘 흡착용 조성물의 제조방법 |
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