KR101782241B1 - 세슘 흡착용 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법에서, 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드는 프러시안 블루(Prussian blue) 및 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 복합체를 포함하되, 상기 그래핀 옥사이드는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)과 수소 결합하여 서로 연결되고, 상기 폴리비닐 알코올은 붕소에 의해 가교 결합 된다.

Description

세슘 흡착용 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법{HYDROGEL BEAD FOR ADSORPTIN OF CESIUM AND MANUFACTURING METHOD OF THE HYDROGEL BEAD}
본 발명은 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세슘 흡착용 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 사용하고 있는 에너지의 대다수가 원자력 발전을 통해 생성되고 있으며, 그에 따라 다량의 방사성 액체 폐기물이 발생되고 있다. 방사성 액체 폐기물은 원자력 발전 과정에서 발생하는 액체 폐기물로, 방사성 요오드, 방사성 세슘, 방사성 스트론튬, 방사성 세륨 등의 극히 위험한 방사성 동위 원소를 포함하는 핵분열 생성물 및 활성 원소를 포함한다.
그 중 방사성 세슘은 상온 부근에서 액상을 나타내는 금속의 하나로, 긴 반감기를 가지며, 특히 세슘 137은 30년의 긴 반감기를 나타낸다. 뿐만 아니라, 세슘 137은 높은 에너지의 방사선을 방출하고, 물에 대한 용해성이 크다. 방사성 세슘은 호흡이나 피부로부터 인체에 흡수되기 쉽고, 흡수될 경우 거의 전신에 균일하게 분산되어 신체의 거의 모든 부분에 심각한 손상을 일으킬 수 있다. 때문에, 방사성 세슘을 처리, 제거하는 것은 매우 중요하다.
방사성 세슘을 처리하기 위한 기술로는 여러 방법들이 이용되고 있으나, 그 중에서도 흡착을 이용한 방사성 세슘 처리 방법은 공정이 용이하고, 낮은 온도에서도 조작이 가능한 장점이 있다. 다양한 방사성 세슘 흡착제에 대한 연구가 이뤄지고 있으나, 보다 높은 방사성 세슘에 대한 선택성 및 흡착성을 갖는 흡착제에 대한 연구, 개발이 더 필요한 실정이다.
본 발명의 일 목적은 방사성 세슘을 흡착할 수 있는 히드로젤 비드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 방사성 세슘을 흡착할 수 있는 히드로젤 비드의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 목적을 위한 세슘 흡착용 히드로젤 비드는 프러시안 블루(Prussian blue) 및 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 복합체를 포함하되, 상기 그래핀 옥사이드는 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)과 수소 결합하여 서로 연결되고, 상기 폴리비닐 알코올은 붕소에 의해 가교 결합 된다.
일 실시예에서, 상기 복합체는 알지네이트(alginate) 및 칼슘(calcium)에 의해 비드화 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복합체는 펙틴(pectin)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적을 위한 세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법은 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드를 혼합하여 복합체를 형성하는 단계, 상기 복합체 및 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계, 및 상기 혼합 용액을 칼슘 포화 붕산 용액에 주입하여 비드를 형성하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 복합체를 형성하는 단계에서, 펙틴을 함께 혼합할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 비드를 형성하는 단계에서, 상기 혼합 용액을 실린지, 튜브, 바늘, 또는 깔때기 중 어느 하나를 통해 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액에 주입하여, 히드로젤 비드의 크기를 조절할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복합체를 형성하는 단계 전에, 상기 프러시안 블루를 준비하는 단계를 더 포함하고, 상기 프러시안 블루를 준비하는 단계는 철 염화물 및 헥사사이아노철(Ⅱ)산칼륨(potassium hexacyanoferrate(Ⅱ), K4[Fe(CN)6])을 반응시켜, 반응물을 형성하는 단계, 및 상기 반응물의 상등액을 제거하고, 침전물을 세척한 후 건조시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복합체를 형성하는 단계 전에, 상기 그래핀 옥사이드를 준비하는 단계를 더 포함하고, 상기 그래핀 옥사이드를 준비하는 단계는 강산 및 산화제로 그래파이트를 산화시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 혼합 용액을 제조하는 단계 전에, 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 준비하는 단계를 더 포함하고, 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 준비하는 단계는 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트(sodium alginate)를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트 혼합 중량비를 조절하여 히드로젤 비드의 밀도를 제어할 수 있다.
본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드 및 이의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 히드로젤 비드는 프러시안 블루를 포함하는 그래핀 옥사이드 복합체를 포함하는 구조를 가지고 있으며, 방사성 액체 페기물 용액 내의 방사성 세슘과 선택적으로 반응하여 방사성 세슘을 흡착할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 히드로젤 비드는 넓은 비표면적을 가지고 있어, 우수한 방사성 세슘 흡착 특성을 나타낼 수 있으며, 따라서 방사성 액체 폐기물 내의 방사성 세슘을 고효율적으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드의 방사성 세슘 흡착 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드는 프러시안 블루(Prussian blue) 및 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 복합체를 포함한다.
그래핀 옥사이드는 그래핀이 산화된 형태로, 그래핀은 흑연의 한 층, 즉 탄소 원자로 이루어져 있으며 원자 1개의 두께로 이루어진 얇은 막이다. 그래핀 옥사이드는 그래파이트(graphite)를 강산 및 산화제로 처리하여 형성할 수 있다. 그래파이트는 탄소들이 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 흑연으로, 그래파이트를 강산 및 산화제로 처리하면, 물 분자가 그래파이트 층과 층 사이로 삽입되고 그래파이트 층과 층이 박리되어, 그래핀 옥사이드를 형성할 수 있다. 그래핀 옥사이드는 표면에 수산기(hydroxyl group), 에폭시기(epoxy group), 가장 자리에 카르복실기(carboxyl group)와 결합한 형태로 존재하며, 넓은 비표면적 및 강한 기계적 강도를 나타낸다. 또한, 높은 친수성을 나타내며 그래핀과 달리 물 등 용매에 잘 분산되고, 결합한 물체의 종류와 밀도에 따라 다양한 특성을 가진다.
프러시안 블루는 베를린 블루, 밀로리 블루, 칼리 블루, 감청이라고도 한다. 프러시안 블루는 헥사시아노철(Ⅱ)산철(Ⅲ)칼륨(KFe[Fe(CN)6])이 주성분으로, 방사성을 갖는 세슘에 대한 선택성을 나타낸다.
프러시안 블루는 그래핀 옥사이드 표면에 형성되어 상기 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드 복합체를 형성할 수 있으며, 상기 복합체는 상기 프러시안 블루를 포함하는 그래핀 옥사이드와 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)이 수소 결합하여 상기 복합체의 층과 층이 연결되고, 상기 폴리비닐 알코올이 붕산과의 가교결합을 통해 막을 형성하여 히드로젤을 형성한다. 또한, 상기 히드로젤 비드는 상기 복합체가 알지네이트(alginate) 및 칼슘(calcium)에 의해 비드화 된 것일 수 있다.
본 발명의 히드로젤 비드는 넓은 비표면적을 나타내는 그래핀 옥사이드가 우수한 세슘 선택성을 나타내는 프러시안 블루를 포함하고 있어, 우수한 세슘 선택성을 나타내며, 효과적으로 방사성 액체 폐기물 내의 방사성 세슘을 흡착할 수 있다.
또한, 상기 복합체는 펙틴(pectin)을 더 포함할 수 있다.
펙틴은 식물체에 널리 분포되어 있는 콜로이드성의 다당류로, 일반적으로 적당한 조건에서 당과 산에 의해 겔화하는 특성을 나타내므로, 상기 히드로젤 비드의 겔화를 증진시킬 수 있다.
또한, 펙틴은 본 발명의 복합체에서 상기 그래핀 옥사이드의 사이의 층간 간격을 늘려 공간을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 이로 인해, 상기 그래핀 옥사이드가 더 많은 프러시안 블루를 포함할 수 있도록 할 수 있으며, 따라서 상기 복합체는 상기 프러시안 블루를 더 많이 포함할 수 있어, 결과적으로 상기 히드로젤 비드의 세슘 흡착성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 세슘 흡착용 히드로젤 비드를 제조하기 위해, 먼저 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드를 혼합한다(단계 S110).
상기 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드를 혼합하여, 상기 그래핀 옥사이드 표면에 상기 프러시안 블루가 형성된 복합체(GO-PB 복합체)를 형성할 수 있다. 이때, 펙틴을 함께 혼합하여 복합체를 형성할 수 있다. 펙틴을 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드와 함께 혼합하는 경우, 그래핀 옥사이드가 더 많은 프러시안 블루를 포함하는 복합체를 형성할 수 있다. 상기 복합체는 상기에서 설명한 것과 실질적으로 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 프러시안 블루는 철 염화물 및 헥사사이아노철(Ⅱ)산칼륨(potassium hexacyanoferrate(Ⅱ), K4[Fe(CN)6])을 반응시킨 후, 반응물의 상등액을 제거하고 침전물을 세척한 후, 건조시켜 제조할 수 있다. 이때 철 염화물은 3가 염화철일 수 있다.
또한, 상기 그래핀 옥사이드는 강산 및 산화제로 그래파이트를 산화시켜 제조할 수 있다. 일례로, 상기 강산으로 질산(KNO3) 및 황산(H2SO4)을 이용하고, 상기 산화제로 과망간산칼륨(KMnO4) 및 질산나트륨(NaNO3)을 이용하여, 그래파이트를 산화시켜 상기 그래핀 옥사이드를 제조할 수 있다.
그 다음, 상기 복합체 및 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 혼합한다(단계 S120).
상기 복합체 및 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 혼합하여, 상기 복합체가 폴리비닐 알코올과 수소 결합하여 상기 복합체의 층과 층이 연결된 구조를 나타낼 수 있다.
상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액은 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트를 혼합하여 제조할 수 있다. 이때, 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트의 혼합 중량비에 따라, 상기 히드로젤 비드의 밀도, 즉 단단한 정도를 조절할 수 있다. 일례로, 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트를 2:1의 중량비로 혼합할 수 있다.
그 후, 상기 혼합 용액을 칼슘 포화 붕산 용액에 주입한다(단계 S130).
상기 혼합 용액을 칼슘 포화 붕산 용액에 주입하면, 상기 폴리비닐 알코올이 붕산에 의해 가교 결합되어 막을 형성함으로서 히드로젤을 형성하고, 상기 혼합 용액의 알지네이트 및 칼슘이 반응하여 비드화함으로서, 상기 복합체를 포함하는 히드로젤 비드를 형성할 수 있다.
이때, 상기 혼합 용액을 실린지, 튜브, 바늘, 깔때기 등의 다양한 주입 장치를 통해 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액에 주입하여, 히드로젤 비드의 크기를 조절할 수 있다.
이하에서는, 보다 구체적인 실시예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드를 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드를 제조하기 위해, 먼저, 그래핀 옥사이드를 제조하였다.
그래핀 옥사이드는 0℃에서 1 g의 그래파이트와 1 g의 질산나트륨(sodium nitrate, NaNO3)을 46 mL의 황산 용액(H2SO4)에 넣고 4시간동안 교반 시킨 후, 6 g의 과망간산칼륨(KMnO4)를 넣고 완전히 녹을 때까지 천천히 넣으면서 교반 시켰다. 그 다음, 비커를 꺼내어 35℃에서 이틀간 교반하였다. 90 mL 증류수에 생성물을 천천히 주입시킨 후, 다시 200 ml 증류수에 분산시켰다. 산화가 덜 된 KMnO4의 산화를 위해서 과산화수소(H2O2)를 거품이 더 이상 발생하지 않을 때까지 넣어준 후, 불순물 제거를 위해 원심분리기를 이용하여 15000 rpm에서 원심분리하였다. 그 다음, 상등액의 pH가 중성이 될 때까지 여러 번 증류수 세척하여 제조하였다.
상기 제조한 그래핀 옥사이드의 물리적 특성을 확인하기 위해, XPS, FT-IR, Raman 스펙트럼을 진행하였다. 그 결과, C-O, -COOH, C-OH 등의 작용기를 가진 산화물임을 확인하였고, 따라서, 그래핀 옥사이드를 제조하였음을 확인하였다.
그 다음, 증류수 100 mL에 0.05 M 3가 염화철(FeCl3)과 0.04 M의 헥사사이아노철(Ⅱ)산칼륨(potassium hexacyanoferrate(Ⅱ), K4[Fe(CN)6])를 각각 교반한 다음, 교반된 FeCl3용액에 K4[Fe(CN)6]을 천천히 떨어뜨려주었다. 충분한 반응시간을 위해, 하루 밤 동안 상온에서 준비 시킨 후, 청색이 없어질 때까지 원심분리기를 이용하여, 수십회 세척하였다. 그 후, 상등액을 제거하고, 침전물만 분리하였다. 침전물을 50℃ 오븐에서 하루 동안 건조 시켜, 프러시안 블루를 제조하였다.
그 후, 증류수 50 mL에 폴리비닐 알코올과 소듐 알지네이트을 중량비 2:1 비율로 준비하여, 100도의 오일 배드에 넣고 교반시켜, 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액(이하, PVA-alginate 용액)을 제조하였다.
상기 제조한 그래핀 옥사이드, 프러시안 블루, 및 PVA-alginate 용액을 이용하여, 본 발명의 실시예 1에 따른 히드로젤 비드를 제조하였다.
먼저, 상기 제조한 그래핀 옥사이드 0.05 g을 20 mL 증류수에 초음파를 이용해 충분히 분산시킨 후, 상기 제조한 프러시안 블루 파우더 0.3 g을 넣고 교반시켜, 그래핀 옥사이드-프러시안 블루 복합체(이하, GO-PB 복합체)를 형성하였다. 그 다음, GO-PB 복합체를 상기 제조한 PVA-alginate 용액과 함께 교반시켜 준 후, 3% 칼슘 클로라이드(CaCl2) 포화된 붕산(boric acid) 용액에 실린지를 이용하여 주입시켜, 본 발명의 실시예 1에 따른 히드로젤 비드(이하, 히드로젤 비드 1)를 제조하였다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 히드로젤 비드 1을 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 히드로젤 비드 1을 확대한 사진이다.
도 3 및 도 4을 도 1과 함께 참조하면, 상기 제조한 히드로젤 비드 1은 구형을 나타내고 있다. 이는 상기 도 1에서 설명한 바와 같이, 그래핀 옥사이드 표면에 프러시안 블루가 형성되어 GO-PB 복합체를 형성하고, 상기 GO-PB 복합체와 폴리비닐 알코올이 수소 결합하여 상기 GO-PB 복합체와 GO-PB 복합체 사이를 연결함을 나타낸다. 또한, 상기 폴리비닐 알코올은 붕산에 의한 가교결합을 통해 막을 형성하여 히드로젤을 형성하고, 상기 복합체는 알지네이트 및 칼슘에 의해 비드화되어, 히드로젤 비드 1이 형성되었음을 의미한다.
히드로젤 비드 1의 방사성 세슘 흡착 특성을 확인하였다. 히드로젤 비드 1의 방사성 세슘의 흡착 특성은 방사성 모의폐액(CsNO3) 및 고정상 반응기를 이용하여 동적 용량(dynamic capacity)평가와 파과곡선 흡착량(breakthrough adsorption capacity)을 이용하여 확인하였다.
높이 8cm와 직경 1.5cm를 갖는 고정상 반응기에 세슘 흡착제로서 히드로젤 비드 1을 넣고, 1 mM의 농도로 제조한 방사성 모의폐액(CsNO3)을 상온에서 0.83 mL/min 유량으로 흘려주었다. 진행되는 시간 간격으로 칼럼의 유출수 1 mL를 0.2 ㎛ 실린지 필터를 이용하여 채취하였다. 채취된 샘플은 유도결합플라즈마 발광광도계(ICP, Optima 2100 DV, PerkinElmer, USA)를 이용하여 세슘 농도를 분석하였다. 그 결과를 표 1 및 도 5에 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히드로젤 비드의 방사성 세슘 흡착 특성을 설명하기 위한 도면이다.
초기세슘농도 (mM) 유량 (mL/min) 흡착제 양 (g) 최대 흡착량 (mg/g)
1 0.83 0.35 166.32
3 0.83 0.35 238.76
5 0.83 0.35 361.71
10 0.83 0.35 445.71
도 5를 표 1과 함께 참조하면, 상기 히드로젤 비드 1은 높은 세슘 흡착량을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 세슘의 초기 농도가 1 mM일 때, 상기 고정상 반응기에서 히드로젤 비드 1에 의해 흡착된 세슘의 최대흡착량(qmax)은 166.32 mg/g이고, 세슘의 초기 농도가 10 mM일 때의 히드로젤 비드 1의 세슘 최대흡착량은 445.71 mg/g이며, 상기 고정상 반응기에서 세슘의 초기 농도가 점차 증가할수록 상기 히드로젤 비드 1의 세슘 최대흡착량이 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이것은 상기 히드로젤 비드 1이 세슘의 농도 증가에 비례하여 보다 많은 세슘을 흡착할 수 있고, 우수한 세슘 흡착 특성을 나타냄을 의미한다.
따라서, 본 발명의 히드로젤 비드는 방사성 세슘과 선택적으로 반응하여 흡착할 수 있으며, 우수한 방사성 세슘의 흡착 특성을 나타냄을 확인할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 시트 표면에 프러시안 블루(Prussian blue)가 위치하는, 그래핀 옥사이드-프러시안 블루 복합체들을 포함하되,
    하나의 복합체가 다른 복합체와, 표면적이 증가되고 세슘 흡착률이 향상되는 복합체-복합체 층상 구조를 형성하도록, 상기 복합체들의 상기 그래핀 옥사이드들이 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol, PVA)과 수소 결합하여 서로 연결되고,
    상기 폴리비닐 알코올은 붕소에 의해 가교 결합된,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드.
  2. 제1항에 있어서,
    알지네이트(alginate) 및 칼슘(calcium)에 의해 비드화 된 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드.
  3. 제1항에 있어서,
    펙틴(pectin)을 더 포함하고,
    상기 펙틴은 복합체-복합체 층상 구조 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드.
  4. 프러시안 블루 및 그래핀 옥사이드를 혼합하여, 그래핀 옥사이드 표면에 프러시안 블루가 위치하는, 그래핀 옥사이드-프러시안 블루 복합체를 형성하는 단계;
    상기 복합체 및 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 혼합하여 혼합 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 혼합 용액을 칼슘 포화 붕산 용액에 주입하여 비드를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 혼합 용액을 제조하는 단계에서,
    복합체들의 그래핀 옥사이드들이 폴리비닐 알코올과 수소 결합을 통해 서로 연결되어, 표면적이 증가되고 세슘 흡착률이 향상되는 복합체-복합체 층상 구조가 형성되고,
    상기 비드를 형성하는 단계에서,
    상기 폴리비닐 알코올은 붕소에 의해 가교 결합되는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복합체를 형성하는 단계에서, 펙틴을 함께 혼합하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비드를 형성하는 단계에서,
    상기 혼합 용액을 실린지, 튜브, 바늘, 또는 깔때기 중 어느 하나를 통해 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액에 주입하여, 히드로젤 비드의 크기를 조절하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복합체를 형성하는 단계 전에, 상기 프러시안 블루를 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 프러시안 블루를 준비하는 단계는
    철 염화물 및 헥사사이아노철(Ⅱ)산칼륨(potassium hexacyanoferrate(Ⅱ), K4[Fe(CN)6])을 반응시켜, 반응물을 형성하는 단계; 및
    상기 반응물의 상등액을 제거하고, 침전물을 세척한 후 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복합체를 형성하는 단계 전에, 상기 그래핀 옥사이드를 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 그래핀 옥사이드를 준비하는 단계는
    강산 및 산화제로 그래파이트(graphite)를 산화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 혼합 용액을 제조하는 단계 전에, 상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 준비하는 단계를 더 포함하고,
    상기 폴리비닐 알코올-알지네이트 용액을 준비하는 단계는
    폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트(sodium alginate)를 혼합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 폴리비닐 알코올 및 소듐 알지네이트 혼합 중량비를 조절하여 히드로젤 비드의 밀도를 제어하는 것을 특징으로 하는,
    세슘 흡착용 히드로젤 비드의 제조 방법.

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