KR101688305B1 - 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법 - Google Patents

방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101688305B1
KR101688305B1 KR1020150015067A KR20150015067A KR101688305B1 KR 101688305 B1 KR101688305 B1 KR 101688305B1 KR 1020150015067 A KR1020150015067 A KR 1020150015067A KR 20150015067 A KR20150015067 A KR 20150015067A KR 101688305 B1 KR101688305 B1 KR 101688305B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microalgae
hematococcus
radionuclide
culturing
rti
Prior art date
Application number
KR1020150015067A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160094027A (ko
Inventor
이승엽
이근영
이주은
정광환
이건아
구하라
이상효
Original Assignee
서강대학교산학협력단
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 서강대학교산학협력단 filed Critical 서강대학교산학협력단
Priority to KR1020150015067A priority Critical patent/KR101688305B1/ko
Priority to PCT/KR2016/000884 priority patent/WO2016122207A1/ko
Priority to JP2017540251A priority patent/JP6464442B2/ja
Publication of KR20160094027A publication Critical patent/KR20160094027A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101688305B1 publication Critical patent/KR101688305B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 방사성 핵종과 반응하여 방사성 핵종을 제거하는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 포함하여, 친환경적으로 용이하게 방사성 핵종을 효율적으로 제거할 수 있는 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법에 대한 것이다.

Description

방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법{Composition and method for removing radionuclide}
본 발명은 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 방사성 핵종과 반응하여 방사성 핵종을 제거하는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 포함하여, 친환경적으로 용이하게 방사성 핵종을 효율적으로 제거할 수 있는 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법에 대한 것이다.
발전분야, 의학분야, 산업분야 등 여러 분야에서 원자력 이용이 증가함에 따라, 방사성 폐기물의 양이 증가하여 환경적 및 사회적으로 많은 문제를 일으키고 있다. 저준위 방사선 폐기물이라고 하더라도 인체 및 환경에 극히 유해하므로, 폐기시 적절한 처리가 요구된다. 따라서, 상기 방사성 폐기물(폐액)로 인한 환경오염의 문제를 해결하기 위해, 대표적으로 아래 논문문헌 및 특허문헌처럼 방사성 폐기물을 이온교환수지를 이용하여 처리하고 있다.
<논문문헌>
이남경, "이온교환수지를 이용한 방사성 핵종 제거 평가", 학위논문(석사)- 경북대학교 대학원 : 환경공학과 환경공학전공 2011. 2
<특허문헌>
특허공개공보 제10-1987-0011631호(1987. 12. 24. 공개) "부동성 방사성 폐기물용 이온 교환수지의 제조방법"
하지만, 이온교환수지를 이용하여 방사성 폐기물 처리시, 이온교환수지는 선택성이 낮아 방사성 폐액에 일반 화학성분(calcium, magnesium 등)이 다량 함유된 경우는 수명이 짧아 효과적이지 못하며, 폐이온교환수지는 고형화할 때 팽윤 등의 문제로 고화체의 건전성이 낮은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,
본 발명은 방사능 유출과 오염에 대해 효율적이고 친환경적인 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세조류(예컨대, 헤마토코쿠스 플루비아리스)를 이용하여 방사성 핵종을 제거하므로, 친환경적으로 용이하게 방사성 핵종을 제거할 수 있는 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 미세조류(예컨대, 헤마토코구스 플루비아리스)의 배양 조건과 반응 조건을 조절하여, 방사성 핵종의 제거효율을 향상시킬 수 있는 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 앞서 본 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 가진 실시예에 의해 구현된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물은 방사성 핵종과 반응하여 방사성 핵종을 제거하는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는 헤마토코쿠스 플루비아리스인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 방사성 핵종은 세슘(Cesium-137) 또는 스트론튬(Strontium-90)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 방사성 핵종과 헤마토코쿠스 속 미세조류의 반응은 pH 7.1 내지 9의 조건에서 행하여지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 조성물은 방사성 핵종을 80 내지 90%를 제거하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 헤마토코쿠스 미세조류는 증식 및 성숙된 헤마토코쿠스 미세조류가 사용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는 팔멜라 상태까지 세포 분열하도록 배양하여 증식되며, 이후 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 배양하여 성숙되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류를 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라 상태까지 40 내지 60μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 12 내지 16시간의 광주기와 8 내지 12시간의 암주기로 배양하여 증식시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 조성물에 있어서 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류가 증식된 이후, 배지를 제거하고 세척한 후 2 내지 4mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후 Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 40 내지 80시간 배양하여 1차 성숙시키고, 이후에 Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 8 내지 12일 동안 배양하여 2차 성숙시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법은 헤마토코쿠스 속 미세조류를 방사성 핵종과 반응시켜 방사성 핵종을 제거하는 반응단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는 헤마토코쿠스 플루비아리스인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 방사성 핵종은 세슘(Cesium-137) 또는 스트론튬(Strontium-90)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 반응단계는 pH 7.1 내지 9의 조건에서 행하여지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에서 방사성 핵종은 80 내지 90%가 제거되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법은 미세조류를 증식 및 성숙시키는 배양단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 배양단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포 분열하여 증식되도록 배양하는 증식단계와, 상기 증식단계 후에 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 배양하는 성숙단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 증식단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라 상태까지 40 내지 60μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 12 내지 16시간의 광주기와 8 내지 12시간의 암주기로 배양하여 행하여지는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 제거방법에 있어서 상기 성숙단계는 상기 증식단계 후에 배지를 제거하고 세척한 후 2 내지 4mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후 Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 40 내지 80시간 배양하는 제1성숙단계와, 상기 제1성숙단계 후에 Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 8 내지 12일 동안 배양하는 제2성숙단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 앞서 본 실시예에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 방사능 유출과 오염에 대해 효율적이고 친환경적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 미세조류(예컨대, 헤마토코쿠스 플루비아리스)를 이용하여 방사성 핵종을 제거하므로, 친환경적으로 용이하게 방사성 핵종을 제거할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 미세조류(예컨대, 헤마토코구스 플루비아리스)의 배양 조건과 반응 조건을 조절하여, 방사성 핵종의 제거효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 증식 전의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지.
도 2는 Green Cell 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지.
도 3은 Induction 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지.
도 4는 Stationary 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지.
도 5는 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 배양조건에 따른 방사성 핵종 제거율을 나타내는 그래프.
도 6은 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 반응조건(담수와 해수)에 따른 방사성 핵종 제거율을 나타내는 그래프.
도 7은 반응 전 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 SEM이미지(b는 a보다 10배 확대한 이미지임).
도 8은 반응 전 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 EDS(성분분석) 결과를 나타내는 도표.
도 9는 방사성 핵종과 반응 후 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 SEM이미지.
도 10은 방사성 핵종과 반응 후 미세조류(헤마토코쿠스 플루비아리스)의 EDS(성분분석) 결과를 나타내는 도표.
이하에서는 본 발명에 따른 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 기술자가 이해하는 당해 용어의 일반적 의미와 동일하고 만약 본 명세서에 사용된 용어의 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대해 상세한 설명은 생략한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물에 대한 것으로, 상기 조성물은 미세조류와 완충용액 등을 포함하며, 7.1 내지 9.0의 pH를 가진다. 상기 조성물에 의해 다양한 방사성 핵종의 제거가 가능하며, 일 예로 세슘(Cesium-137), 스트론튬(Strontium-90)의 제거가 가능하다.
상기 미세조류는 방사성 핵종과 반응(방사성 핵종을 흡착)하여, 방사성 핵종을 제거하는 구성으로, 바람직하게는 헤마토코쿠스(Haematococcus pluvialis) 속의 종이 사용되며, 더욱 바람직하게는 헤마토코쿠스 플루비아리스(Haematococcus pluvialis)가 사용된다. 상기 헤마토코쿠스 속의 종은 헤마토코쿠스 카펜시스(Haematococcus capensis), 헤마토코쿠스 카로셀루스(Haematococcus carocellus), 헤마토코쿠스 드로에바켄시스(Haematococcus droebakensis), 헤마토코쿠스 라쿠스트리스(Haematococcus lacustris), 헤마토코쿠스 무로룸(Haematococcus murorum), 헤마토코쿠스 플루비아리스(Haematococcus pluvialis), 헤마토코쿠스 써마리스(Haematococcus thermalis), 헤마토코쿠스 짐바브웨인시스(Haematococcus zimbabwiensis), 헤마토코쿠스 옵투시스피너스(Haematococcus obtusispinus), 헤마토코쿠스 인시그니스(Haematococcus insignis), 헤마토코쿠스 트런카티스피너스(Haematococcus truncatispinus), 헤마토코쿠스 살리누스(Haematococcus salinus), 헤마토코쿠스 산귀네우스(Haematococcus sanguineus), 헤마토코쿠스 알마니(Haematococcus allmanii) 및 헤마토코쿠스 브엣스크리(Haematococcus buetschlii)로 구성된 군으로부터 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 헤마토코쿠스 속의 종의 일 예인 헤마토코쿠스 플루비아리스는 다양한 방사성 핵종에 대하여 강한 생존력을 가지고 우수한 방사성 핵종 제거능력을 가진다. 제거 가능한 방사성 핵종은 세슘(Cesium-137), 스트론튬(Strontium-90), 우라늄(Uranium-238), 바륨(Barium-133), 카드뮴(Cadmium-109), 코발트(Cobalt-57), 코발트(Cobalt-60), 유로퓸(Europium-152), 망간(Manganese-54), 나트륨(Sodium-22), 아연(Zinc-22), 테크네튬(Technetium-99m), 탈륨(Thallium-204), 폴로늄(Polonium-210), 아메리슘(Americium-241) 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 상기 미세조류(예컨대, 헤마토코쿠스 플루비아리스)는 방사성 핵종과 반응하기 전에 배양조건을 달리하여 증식 및 성숙 과정을 거치는데, 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기 완충용액은 일 예로 NaHCO3 완충용액, NaHCO3, NaNO3 및 NaCl을 포함하는 완충용액 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 완충용액은 다양한 영양염류를 배제한 순수한 기본 완충용액만으로 구성되는 것이 바람직한데, 이는 과도한 영양물질 및 기타 이온들이 존재할 경우에 미세조류에 의한 방사성 핵종의 흡착 및 흡수를 해석하는데 변수가 될 수 있고, 완충용액 내 다양한 원소와의 반응을 통해 방사성 핵종의 자체 침전이 발생할 수 있기 때문에 불필요한 성분은 배제한다. 상기 완충용액의 조성에 따라 상기 미세조류와 방사성 핵종은 담수와 해수 조건에 반응하는 것이 가능한데, 담수 조건에서 미세조류와 방사성 핵종이 반응하는 것이 바람직하며 이에 대해서는 하기에서 자세히 설명하기로 한다.
상기와 같은 조성물(미세조류)을 이용하여 방사성 핵종을 제거하는 방법을 이하에서 설명하기로 한다.
상기 방사성 핵종의 제거방법은 미세조류를 증식 및 성숙시키는 배양단계와, 상기 배양단계에서 배양된 미세조류를 일정 조건하에서 방사성 핵종과 반응(방사선 핵종을 미세조류의 세포벽에 접촉시켜 미세조류가 방사선 핵종을 흡착)시키는 반응단계 등을 포함한다. 이하에서는 헤마토코쿠스 속의 미세조류를 예로 들어 설명하기로 한다.
상기 배양단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 증식 및 성숙시키는 단계로, 헤마토코쿠스 속 미세조류의 세포 분열이 일어나 증식되도록 일정 조건하에서 배양하는 증식단계와, 상기 증식단계 후에 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 일정 조건하에서 배양하는 성숙단계를 포함한다.
상기 증식단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포 분열하여 증식되도록 일정 조건하에서 배양하는 단계로, 예컨대, 헤마토코쿠스 속 미세조류를 BG11(또는 3NBBM) 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라(palmella) 상태까지 40 내지 60μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 12 내지 16시간의 광주기와 8 내지 12시간의 암주기로 배양하여 행하여진다. 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는 성장 단계에서 세포의 운동성 정도에 따라 운동형 형태와 비운동형 형태를 가지며, 상기 운동형 형태는 8 내지 50㎛의 세포 범위의 서양배 모양 형태를 가지고, 팔멜라(palmella) 상태로 불리는 비운동형 형태는 구형의 원형질이 긴밀하게 접착된 palmella membrane내에 덥혀져 있고 flagella를 제외한 세포 구조는 운동형의 형태와 동일하게 남아 있게 된다. 상기 증식단계를 거치는 동안 헤마토코쿠스 속 미세조류는 세포 분열하여 증식하고 운동형 형태에서 비운동형 형태(팔멜라 상태)로 변화하는데, 증식단계 전, 후의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지를 나타내는 도 1 및 2를 대비하여 이를 확인할 수 있다. 증식단계 후에 헤마토코쿠스 플루비아리스를 위상차 현미경으로 촬영시 도 2에 도시된 바와 같이, 녹색의 이미지가 촬영되고 일정 정도의 운동성을 가지게 됨을 알 수 있는데, 이하에서는 상기 증식단계를 거친 헤마토코쿠스 속 미세조류는 Green Cell 상태에 있다고 칭하기로 한다.
상기 성숙단계는 상기 증식단계 후에 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 일정 조건하에서 배양하는 단계로, 예컨대, 상기 증식단계 후에 배지를 제거하고 세척한 후, 2 내지 4mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후, Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 40 내지 80시간 배양하는 제1성숙단계와, 상기 제1성숙단계 후에 Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 8 내지 12일 동안 배양하는 제2성숙단계를 포함한다. 상기 제1성숙단계를 거치는 동안 세포분열은 점차 감소하고 세포는 성장하여 세포벽이 두꺼워지고 내부에 물질을 축적하고 운동성이 눈에 띄게 감소하게 되는데, 제1성숙단계 전, 후의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지를 나타내는 도 2 및 3을 대비하여 이를 확인할 수 있다. 상기 제1성숙단계 후에 헤마토코쿠스 플루비아리스를 위상차 현미경으로 촬영시 도 3에 도시된 바와 같이, 갈색의 이미지가 촬영되게 된다. 상기 제2성숙단계를 거치는 동안 세포분열을 멈추고 세포는 성장하여 세포벽은 최대로 두꺼워지고 내부에 물질을 빽빽하게 축적하며 거의 운동성을 가지게 않게 되는데, 제2성숙단계 전, 후의 헤마토코쿠스 플루비아리스의 위상차 현미경 이미지를 나타내는 도 3 및 4를 대비하여 이를 확인할 수 있다. 상기 제2성숙단계 후에 헤마토코쿠스 플루비아리스를 위상차 현미경으로 촬영시 도 4에 도시된 바와 같이, 적색의 이미지가 촬영되게 된다. 상기 제2성숙단계에서는 세포분열을 멈추고 세포가 최대로 성장하여 내부에 빽빽하게 물질을 축적하므로, 이하에서는 상기 제2성숙단계를 거친 헤마토코쿠스 속 미세조류는 정지기(Stationary) 상태에 있다고 칭하기로 한다. 또한, 상기 제1성숙단계는 상기 증식단계를 통해 증식한 세포가 상기 제2성숙단계를 통해 세포분열을 멈추고 최대로 세포 성장이 일어나도록 하기 위한 중간 단계에 해당하므로, 이하에서는 상기 제1성숙단계를 거친 헤마토코쿠스 속 미세조류는 유도기(Induction) 상태에 있다고 칭하기로 한다.
상기 반응단계는 배양단계에서 배양된 미세조류를 일정 조건하에서 방사성 핵종과 반응(방사선 핵종을 미세조류의 세포벽에 접촉시켜 미세조류가 방사선 핵종을 흡착)시켜 방사성 핵종을 제거하는 단계이다. 상기 반응단계는 pH 7.1 내지 9.0의 조건에서 완충용액 내에 미세조류와 방사성 핵종이 반응하여 미세조류가 방사성 핵종을 흡착하여 방사성 핵종을 제거하게 된다.
이하, 실시예를 통해서 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 헤마토코쿠스 플루비아리스의 증식 및 성숙 과정 유도
1) 헤마토코쿠스 플루비아리스(Culture Collection Alga and Protozoa사의 CCAP34/7 제품)를 BG11(또는 3NBBM) 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라(palmella) 상태까지 48.58μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 14시간의 광주기와 10시간의 암주기로 배양하였다(Green cell 상태).
2) 이후, 배지를 제거하고 세척한 후, 3mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후, Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 60시간 배양하였다(Induciton 상태).
3) 이후, Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 10일 동안 배양하였다(Stationary 상태).
<실시예 2> 헤마토코쿠스 플루비라이스의 증식 및 성숙 과정에 따른 상태의 확인
1) 증식 전의 헤마토코쿠스 플루비아리스(CCAP34/7 제품 상태), Green Cell 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스, Induction 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스, Stationary 상태의 헤마토코쿠스 플루비아리스를 각각 위상차 현미경으로 촬영하여, 그 결과를 도 1 내지 4에 나타내었다.
2) 도 1 및 2를 대비하면, 증식단계를 거치는 동안 헤마토코쿠스 속 미세조류는 세포 분열하여 증식하고 팔멜라 상태로 변화하며 일정 정도의 운동성을 가짐을 알 수 있다. 도 2 및 3을 대비하면, 상기 제1성숙단계를 거치는 동안 세포분열은 점차 감소하고 세포는 성장하여 세포벽이 두꺼워지며 내부에 물질을 축적하고 운동성이 눈에 띄게 감소함을 알 수 있다. 도 3 및 4를 대비하면, 상기 제2성숙단계를 거치는 동안 세포분열을 멈추고 세포는 성장하여 세포벽은 최대로 두꺼워지며 내부에 물질을 빽빽하게 축적하고 거의 운동성을 가지게 않게 됨을 알 수 있다.
<실시예 3> 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물(시료)의 준비
1) 실시예 1의 1)에서 배양된 헤마토코쿠스 플루비아리스를 이온이 최소화된 버퍼용액(3mM NaHCO3 용액)으로 3번 이상 세척하고 영양염류를 제거한 버퍼용액(3mM NaHCO3 용액)에 보관하고, 보관된 미세조류를 분주하여 헤마토사이토미터를 이용하여 세포수를 측정한 후 미세조류를 10분 1 혹은 100분의 1로 희석하여 조성물(시료 1)을 준비하였다.
2) 실시예 2의 1)의 제조방법에서 실시예 1의 2)에서 배양된 헤마토코쿠스 플루비아리스를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 동일하게 하여 조성물(시료 2)을 준비하였다.
3) 실시예 2의 1)의 제조방법에서 실시예 1의 3)에서 배양된 헤마토코쿠스 플루비아리스를 사용한 것을 제외하고는 다른 조건을 동일하게 하여 조성물(시료 3을 준비하였다.
<실시예 4> 방사성 핵종의 제거효율 평가
1) 한국원자력 연구원에서 방사성 핵종(3.7×102Bq/ml 방사성 세슘(Cesium-137))의 주입이 완료된 원심튜브 각각에 주사기를 이용하여 시료 1(107cells/ml 농도), 시료 1(105cells/ml 농도), 시료 2(105cells/ml 농도), 시료 3(105cells/ml 농도)을 주입하여 반응용액을 형성하였다. 이후, 원심튜브를 인큐베이터에 넣고 25℃, 150rpm, 24시간 광조건의 항온상태를 유지시켰다.
2) 이후, 일정 시간 간격으로 원심튜브에서 반응용액을 채취하여, MCA(Multi channel analyzer)를 이용한 γ-선 분석을 통해 미세조류 흡착율(제거율)을 측정하여 도 5에 표기하였다.
3) 도 5를 보면, 시료 3(105cells/ml 농도)의 경우 3일 내 80%이상의 방사성 핵종이 제거되고, 6일 내 90%이상의 방사성 핵종이 제거됨을 알 수 있어, 특정 배양 조건(Stationary 상태)을 가진 헤마토코쿠스 플루비아리스는 방사성 핵종에 대하여 강한 생존력뿐 아니라 우수한 방사성 핵종 제거 능력을 가짐을 알 수 있다.
<실시예 5> 담수와 해수에 따른 방사성 핵종의 제거효율 평가
1) 시료 3의 제조과정에서 버퍼용액으로 3mM NaHCO3 용액(담수의 조성에 해당) 대신에 해수(일반적인 바닷물)를 사용하고, 다른 조건을 동일하게 하여 시료 4를 준비하였다.
2) 실시예 3의 1)의 반응조건과 동일하게 시료 3과 4를 방사선 핵종과 반응시킨 후, 일정 시간 간격으로 원심튜브에서 반응용액을 채취하여, MCA(Multi channel analyzer)를 이용한 γ-선 분석을 통해 미세조류 흡착율(제거율)을 측정하여 도 6에 표기하였다.
3) 도 6을 보면, 시료 3(담수조건)이 시료 4(해수조건)보다 방사성 핵종 제거효율이 월등히 높음을 알 수 있어, 같은 농도의 헤마토코쿠스 플루비아리스를 사용하여도 해수에서 담수보다 방사성 핵종 제거효율을 높일 수 있음을 알 수 있다.
<실시예 6> 헤마토코쿠스 플루비아리스의 세포 개별 크기, 응집 형태 확인 및 성분분석
1) 시료 3에 대하여, 주사전자현미경(SEC, SNE-4500M) 분석을 실시하여 도 7에 나타내고, EDS 성분분석을 실시하여 도 8에 나타내었다.
2) 실시예 3의 1)의 반응조건과 동일하게 시료 3을 방사선 핵종과 반응시킨 후, 반응용액을 4000rpm(10분)으로 원심분리하여 고액을 분리하고, 가라앉은 침전물을 동결건조하여 상온(대략 25℃)에서 보관한 후, 주사전자현미경(SEC, SNE-4500M) 분석을 실시하여 도 9에 나타내고, EDS 성분분석을 실시하여 도 10에 나타내었다.
3) 도 7을 보면 헤마토코쿠스 플루비아리스는 세포 표면적이 넓어 방사성 핵종 흡착 및 흡수가 용이하며 응집된 형태로의 거동이 실제 방사성 핵종이 위치하는 지역의 오염원 처리와 수거에 용이할 것으로 판단되며, 도 7과 도 9(방사선 핵종이 흡착된 상태의 이미지 확인)를 대비하고 도 8과 10(화학분석을 통해 방사선 핵종(Cs) 흡수된 상태를 확인)을 대비하면 헤마토코쿠스 플루비아리스에 방사성 핵종이 흡착되었음을 알 수 있다.
이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일 실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (18)

  1. 방사성 핵종과 반응하여 방사성 핵종을 제거하는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 포함하며,
    상기 헤마토코쿠스 미세조류는 증식 및 성숙된 헤마토코쿠스 미세조류가 사용되고,
    상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는 팔멜라 상태까지 세포 분열하도록 배양하여 증식되며, 이후 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 배양하여 성숙되며,
    상기 헤마토코쿠스 속 미세조류를 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라 상태까지 40 내지 60μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 12 내지 16시간의 광주기와 8 내지 12시간의 암주기로 배양하여 증식시키는 것을 특징으로 하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는
    헤마토코쿠스 플루비아리스인 것을 특징으로 하는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방사성 핵종은
    세슘(Cesium-137) 또는 스트론튬(Strontium-90)인 것을 특징으로 하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방사성 핵종과 헤마토코쿠스 속 미세조류의 반응은 pH 7.1 내지 9의 조건에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 조성물은
    방사성 핵종을 80 내지 90%를 제거하는 것을 특징으로 하는 조성물.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 헤마토코쿠스 속 미세조류가 증식된 이후, 배지를 제거하고 세척한 후 2 내지 4mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후 Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 40 내지 80시간 배양하여 1차 성숙시키고, 이후에 Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 8 내지 12일 동안 배양하여 2차 성숙시키는 것을 특징으로 하는 조성물.
  10. 헤마토코쿠스 속 미세조류를 증식 및 성숙시키는 배양단계와, 상기 배양단계 후 헤마토코쿠스 속 미세조류를 방사성 핵종과 반응시켜 방사성 핵종을 제거하는 반응단계를 포함하며,
    상기 배양단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포 분열하여 증식되도록 배양하는 증식단계와, 상기 증식단계 후에 헤마토코쿠스 속 미세조류가 세포분열을 멈추고 세포가 성장하여 세포 내부에 물질을 축적하도록 배양하는 성숙단계를 포함하고,
    상기 증식단계는 헤마토코쿠스 속 미세조류를 배지를 이용하여 상온에서 팔멜라 상태까지 40 내지 60μmolm-2s-1 강도의 형광등 조건에서 12 내지 16시간의 광주기와 8 내지 12시간의 암주기로 배양하여 행하여지는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 헤마토코쿠스 속 미세조류는
    헤마토코쿠스 플루비아리스인 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 방사성 핵종은
    세슘(Cesium-137) 또는 스트론튬(Strontium-90)인 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 반응단계는 pH 7.1 내지 9의 조건에서 행하여지는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 방사성 핵종의 제거방법에서
    방사성 핵종은 80 내지 90%가 제거되는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제10항에 있어서, 상기 성숙단계는
    상기 증식단계 후에 배지를 제거하고 세척한 후 2 내지 4mM NaHCO3 용액으로 교체 미세 후 Red LED Lights에서 146-151.14μmolm-2s-1 강도로 40 내지 80시간 배양하는 제1성숙단계와, 상기 제1성숙단계 후에 Blue LED Lights에서 12-15μmolm-2s-1 강도로 8 내지 12일 동안 배양하는 제2성숙단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법.
KR1020150015067A 2015-01-30 2015-01-30 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법 KR101688305B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150015067A KR101688305B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법
PCT/KR2016/000884 WO2016122207A1 (ko) 2015-01-30 2016-01-27 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법
JP2017540251A JP6464442B2 (ja) 2015-01-30 2016-01-27 放射性核種を除去するための方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150015067A KR101688305B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160094027A KR20160094027A (ko) 2016-08-09
KR101688305B1 true KR101688305B1 (ko) 2016-12-20

Family

ID=56543745

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150015067A KR101688305B1 (ko) 2015-01-30 2015-01-30 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP6464442B2 (ko)
KR (1) KR101688305B1 (ko)
WO (1) WO2016122207A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014006051A (ja) * 2012-06-21 2014-01-16 Univ Of Tsukuba 放射性同位元素の除去剤および除去方法
US20150004674A1 (en) 2013-07-01 2015-01-01 Sogang University Research Foundation Method for removing radionuclides using microalgae

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2698350B1 (fr) * 1992-11-23 1994-12-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif d'épuration d'un effluent liquide chargé en polluants et procédé d'épuration de cet effluent.
JP4247409B2 (ja) * 2004-04-28 2009-04-02 独立行政法人放射線医学総合研究所 微生物を用いた放射性物質の除去方法及び除去組成物
FR2956408B1 (fr) * 2010-02-12 2014-10-17 Commissariat Energie Atomique Nouvelle algue radioresistante du genre coccomyxa
KR101384454B1 (ko) * 2012-02-14 2014-05-07 전남대학교산학협력단 스트론튬 고정 방법 및 이를 위한 조성물

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014006051A (ja) * 2012-06-21 2014-01-16 Univ Of Tsukuba 放射性同位元素の除去剤および除去方法
US20150004674A1 (en) 2013-07-01 2015-01-01 Sogang University Research Foundation Method for removing radionuclides using microalgae

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Seung Yeop Lee 외 8인, Bioresource Technology 172권(2014) 449-452쪽*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160094027A (ko) 2016-08-09
JP2018511035A (ja) 2018-04-19
JP6464442B2 (ja) 2019-02-06
WO2016122207A1 (ko) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112029813B (zh) 一种评价城市垃圾焚烧飞灰浸出毒性的方法
US20150004674A1 (en) Method for removing radionuclides using microalgae
CN102505011A (zh) 一种用于污染物降解的微生物固定化包埋方法及专用装置
Wang et al. Phytoremediation potential of Saccharina japonica and Sargassum horneri (Phaeophyceae): biosorption study of strontium
KR20170123044A (ko) 미세조류를 함유한 담체를 이용하여 방사성 물질을 제거하기 위한 복합 반투과막 시스템
KR101688305B1 (ko) 방사성 핵종을 제거하기 위한 조성물 및 방법
CN111763656A (zh) 脂肪来源间充质干细胞临床级提纯分离、培养扩增和冻存方法
CN104148029A (zh) 一种重金属离子生物吸附剂的制备及其使用方法
JP2014113082A (ja) 液面上での微細藻類の培養方法において、液面上の微細藻類から種藻を採取し、別の培養容器で培養を行う方法
Randrianarison et al. Microalgae plant (Chlorella sp.) for wastewater treatment and energy production
CN103755036B (zh) 利用微生物吸附处理137Cs放射性废液的方法
JP2013226063A (ja) 微細藻類の培養方法、該培養方法により液面上に形成されたバイオフィルム、該バイオフィルムから得られるバイオマス及びオイル、該バイオフィルムの回収方法、並びにバイオマス燃料の製造方法
CN116875532A (zh) 一种基于肠道类器官的环境污染物毒性检测方法
CN102745818A (zh) 一种利用活性微藻去除废水中低浓度镉离子的方法
CN108277256B (zh) 一种表征微生物自愈合混凝土中细菌生存状况的方法
CN114032191A (zh) 一种污泥回收利用方法及生物净水颗粒
CN108226400A (zh) 一种生物活性炭滤池运行评估方法
CN109781970B (zh) 一种评估微囊藻毒素在真实水环境下毒性的方法
KR102387620B1 (ko) 방사성 폐수 내의 우라늄 오염물질에 대한 생체흡착능력을 가지는 파라클로레라 속 aa1 균주 및 이의 용도
JP6280661B1 (ja) 芽胞形成細菌による廃水処理装置、及び廃水処理方法
CN102154153A (zh) 一种富集铯的微生物及其应用
CN110950437A (zh) 一种利用琼脂包埋保存的微藻处理氮磷废水的方法
Rinanti et al. Increasing Effectiveness of Heavy Metal Sorption by Biosorbent Microalgae Beads
CN106244512B (zh) 一种高活性微囊藻休眠体藻泥的制备方法
CN117004962A (zh) 一种通过氯化钠废水制备盐酸及氢氧化钠的方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right