KR101964639B1 - 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세유체시스템을 이용하여 방사성 물질을 제거하는 입자를 제조하는 방볍에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법은, 철이온과 고분자물질을 포함하는 용액을 준비하는 단계와, 상기 용액이 이동하는 분산상채널 및 상기 분산상채널과 교차하고 오일이 이동하는 연속상채널을 포함하는 미세유체 시스템을 이용하여 상기 철이온과 상기 고분자물질의 에멀젼을 형성하는 단계와, 상기 에멀젼의 철이온을 환원시켜, 자성을 갖는 자성입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법{Manufacturing method of particles removing radioactive material}
본 발명은 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법에 관한 것으로, 미세유체 시스템을 이용하여 에멀젼을 형성하고, 에멀젼에서 자성입자를 형성한 후, 자성입자에 방사성 물질을 습착시키는 프러시안 블루를 합성하는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법에 관한 것이다.
2011년 3월에 발생한 일본 대지진으로 인하여 원자력 발전소가 파괴되어 많은 양의 요오드, 세슘 등이 해수 및 지하수에서 높은 농도로 발견되었다. 이러한 방사능 오염은 인간 및 육상에서 서식하는 동식물에게 직접적인 피해를 줄 수 있으며, 또한 토양을 관통하여 흐르는 지하수를 오염시켜 해양 환경 및 대기 환경 등 환경 전체에 악영향을 줄 수 있으므로, 특별한 처리가 요구된다
일반적으로 방사능 오염을 처리하는 방법은, 방사능 오염도를 측정한 후, 측정된 방사능 오염도에 따라 방사능 오염 물질을 방사성 폐기물 처리장으로 이송하여 장기간 동안 보관하거나 또는 방사성 핵종을 제거하는 것이다.
또한, 방사성 핵종 폐수의 경우 매우 낮은 농도의 방사성 물질을 함유하고 있는 경우에도 방사성 폐기물로 간주되어 매우 까다로운 관리 및 처리절차를 요구한다.
상기 방사성 핵종 폐수 등의 액상 방사능 폐기물 처리방법으로서, 기존의 기술로는 증발법, 막여과법, 이온교환법 등이 사용되고 있다. 그러나, 증발법은 모든 수분을 증발시키고 남은 폐기물을 모두 처리하여야 하는 단점이 있고, 막여과법 및 이온교환법은 비선택적 처리법으로 방사성 핵종과 함께 존재하는 나트륨, 칼슘, 철 등의 비방사성 염을 동시에 제거하여야 하며 이들 비방사성 염에 비해 핵종 물질의 농도가 매우 낮으므로 비방사성 물질을 제거하는데 많은 비용이 소요되어 경제적 효율성이 떨어지는 단점이 있다.
공개특허공보 제10-2005-0120312호
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.
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.
따라서, 본 발명의 목적은 방사성 오염수에 잔류하는 방사능 물질인 세슘을 제거하는 입자를 제조하는 방볍을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법은, 철이온과 고분자물질을 포함하는 용액을 준비하는 단계와, 상기 용액이 이동하는 분산상채널 및 상기 분산상채널과 교차하고 오일이 이동하는 연속상채널을 포함하는 미세유체 시스템을 이용하여 상기 철이온과 상기 고분자물질의 에멀젼을 형성하는 단계와, 상기 에멀젼의 철이온을 환원시켜, 자성을 갖는 자성입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자성입자를 형성한 후, 상기 자성입자에 프러시안 블루(prussian blue)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 프러시안 블루를 형성하는 단계는, 상기 자성입자와 페로시아나이드(ferrocyanide)를 반응시는 것을 포함할 수 있다.
상기 페로시아나이드로는 K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6], Na4[Fe(CN)6], K5[Fe(CN)6], (NH3)4[Fe(CN)6] 중 어느 하나이다.
상기 자성입자는 환원된 상기 철이온과 상기 고분자물질이 크로스링크된다.
상기 철이온은 철화합물로 유도되되, 상기 철화합물은 FeCl3, 철 아세틸아세톤(iron acetylacetonate), 철 펜타카보닐(Iron pentacarbonyl, Fe(CO)5, 철 쿠페론(iron cupferron)중 어느 하나이다.
상기 고분자 물질은 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나이다.
상기 철이온을 환원시키는 것은, 상기 에멀젼에 환원제를 투입하여 이루어진다.
상기 환원제는 에틸렌디아민(ethylenediamine), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 중 적어도 어느 하나이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자는, 상기 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법으로 제조될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 미세유체 시스템을 이용하여 입자의 크기 조절이 용이하고, 자성과 방사성 제거 특성을 동시에 갖는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법의 순서도이다.
도 2는 에멀젼을 형성하기 위한 미세유체 시스템을 나타낸 것이다.
도 3은 미세유체 시스템의 평면도를 나타낸 것이다.
도 4는 에멀젼에 의해 제조된 자성입자의 사진이다.
도 5는 제조된 입자의 자성을 측정한 것을 나타낸 것이다.
도 6은 자성입자에 프러시안 블루가 형성된 것을 확인할 수 있는 사진이다.
도 7은 수용액 상에서 방사성 물질을 제거하는 물질의 회수 방법을 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법의 순서도이고, 도 2는 에멀젼을 형성하기 위한 미세유체 시스템을 나타낸 것이고, 도 3은 미세유체 시스템의 평면도를 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시에에 따른 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법은, 철이온과 고분자물질을 포함하는 용액을 준비하는 단계와, 상기 용액이 이동하는 분산상태널 및 상기 분산상채널과 교차하고 오일이 이동하는 연속상채널을 포함하는 미세유체 시스템을 이용하여 상기 철이온과 상기 고분자물질의 에멀젼을 형성하는 단계와, 상기 에멀젼의 철이온을 환원시켜, 자성을 갖는 자성입자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
먼저, 자성을 갖고, 방사성 물질을 제거하는 특성을 갖는 입자를 제조하기 위하여, 철이온과 고분자물질을 포함하는 용액을 준비한다(S10).
철이온은 철화합물로 유도될 수 있다. 이러한 철화합물은 FeC13, 철 아세틸아세톤(iron acetylacetonate), 철 펜타카보닐(Iron pentacarbonyl, Fe(CO)5, 철 쿠페론(iron cuferron) 중 어느 하나일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 나열된 철화합물 중 어느 하나를 용매에 용해시키면, 철이온이 유도될 수 있다. 이러한 용매로는 증류수, 에탄올, 메탄올 등 극성 용매가 사용될 수 있고, 바람직하게는 증류수가 사용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 고분자 물질은 용매에서 분산성을 갖는 특성을 가질 수 있다. 고분자 물질은 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나일 수 있다. 고분자 물질은 상술한 용매에서 분산성을 가질 수 있는데, 이에 의해, 철이온과 고분자물질이 용매에 균일하게 분산된 형태가 될 수 있다. 용매가 증류수인 경우, 수용액상에 철이온과 고분자물질이 분산된 형태일 수 있다.
계속해서, 미세유체 시스템을 이용하여 철이온과 고분자물질의 에멀젼을 형성한다(S20).
도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 미세유체 시스템(10)은 분산상채널(11)과 상기 분산상(dispersed phase) 채널(11)과 교차하는 연속상(continuous phase) 채널(21)을 포함할 수 있다. 이때, 분산상채널(11)에는 상술한 용액이 이동하게 되고, 연속상채널(21)에는 오일이 이동하게 된다. 즉, 유상(oil phase)의 연속상으로 사용되는 오일이 채널 양쪽에서 수상(water phase)의 분산상인 수용성 유체를 집속함으로써 물-오일 에멀젼(water in oil emulsion)을 연속적으로 생성할 수 있다. 한편, 액적을 생성하기 위해서는 분산상 유체의 압력 혹은 유속을 매우 낮은 수준으로 유지시켜야 하는데, 이때 상대적으로 매우 높은 연속상(오일) 유체의 압력으로 인해, 분산상채널 입구 방향으로 유체가 역류하는 문제를 방지하는 것이 필요하다. 본 발명에서는 유체의 연속흐름의 압력을 0.1 내지 45psi의 범위로 조절하는 것이 필요하다. 이를 통해, 0.05 내지 300㎛ 수준의 마이크로 에멀젼을 형성할 수 있다.
철이온과 고분자물질을 포함하는 에멀젼 형성시, 상기 철이온과 고분자물질을 서로 뒤엉킨 고형분 형태로 오일상에 분산될 수 있다. 이때, 상기 고형분의 크기는 0.05 내지 300㎛ 수준으로 형성될 수 있다.
계속해서, 에멀젼 내의 철이온을 환원시켜 자성을 갖는 자성입자를 형성한다(S30).
상술한 바와 같이, 에멀젼 내에 철이온과 고분자물질이 뒤엉킨 고형분에 포함된 철이온을 환원시킨다. 즉, 에멀젼에 환원제를 투입하여, 상기 고형분에 있는 철이온을 환원시키는 것이다.
환원제는 에틸렌디아민(ethylenediamine), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
철이온이 환원제에 의해 환원됨과 동시에, 고분자물질과 철이온간의 가교반응이 유도될 수 있다. 가교반응에 의해 철-철이온-고분자물질이 상존하는 자성입자로 형성될 수 있다. 즉, 자성입자는 환원된 상기 철이온과 상기 고분자물질이 크로스링크된 상태로 존재할 수 있다. 자성입자는 자성을 갖게 되어, 자석을 대면 자성이 있는 쪽으로 이동할 수 있다. 이에 의해, 상기 자성입자가 수용액 상태에 존재하더라도, 자석에 의해 용이하게 분리해 낼 수 있게 된다.
계속해서, 자성입자를 형성한 후, 자성입자에 프러시안 블루(Prussian blue)를 형성한다. 프러시안 블루의 형성은 자성입자에 존재하는 철이온과 페로시아나이드(ferrocyanide)를 반응시켜 진행할 수 있다. 페로시아나이드로는 K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6], Na4[Fe(CN)6], K5[Fe(CN)6], (NH3)4[Fe(CN)6] 중 어느 하나가 사용될 수 있다.
페로시아나이드를 에멀젼에 투입한 후, 교반하여, 자성입자에 존재하는 철이온과 페로시아나이드 간의 반응을 유도하여, 자성입자에 프러시안 블루(Prussian blue)를 합성할 수 있다. 이에 의해, 자성을 갖고, 방사성 물질인 세슘에 선택적 반응을 하는 프러시안 블루를 포함하는 방사성 물질을 제거하는 입자가 완성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예로 제조된 방사성 물질을 제거하는 입자는 먼저, 세슘과 선택적으로 반응하는 프러시안 블루를 포함하고 있어, 프러시안 블루가 방사성 오염수 내에 잔류하는 세슘을 흡착시킬 수 있다. 이에 의해, 상기 오염수 내의 세슘이 제거될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예로 제조된 방사성 물질을 제거하는 입자는, 자성을 가지고 있어, 오염수 내에 상기 입자가 분산되더라도, 자기장을 인가하면, 자성에 의해 특정방향으로 정렬될 수 있다. 이러한 특성에 의해, 오염수 내에 분산되더라도, 비교적 용이하게 입자를 수거할 수 있게 된다. 정리하면, 본 발명의 실시예에 의한 방사성 물질을 제거하는 입자는 프러시안 블루를 포함하고 있어 세슘 제거에 용이하고, 자성을 가지고 있어, 수용액 상에서 비교적 용이하게 분리할 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
제조예: 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조
분산상 유체를 제조하기 위하여, 폴리비닐알코올 5g, FeCl3 3g을 증류수 100ml에 투입하고, 상온에서 용해시켜 분산상 유체에서 사용될 용액을 제조하였다. FeCl3가 용해되며, 상기 용액상에 철이온이 유도되었다. 연속상 유체로는 ABILEM90(Degussa) 계면활성제를 3wt% 섞은 미네랄 오일(mineral oil, ACROS)을 사용하였다.
도 2 및 3의 미세유체시스템을 이용하여 폴리비닐알코올과 철이온이 포함된 에멀젼을 형성하였다. 에멀젼 형성시, 분산상 유체는 1.95psi의 압력으로 이동하도록 하였고, 연속상 유체는 20psi의 압력으로 이동하도록 하였다. 에멀젼 형성시 폴리비닐알코올과 철이온이 고형화된 입자형태로 오일상에 분산될 수 있다.
철이온을 환원시키기 위하여 환원제로 에틸렌디아민(ethylenediamine) 10ml와, 에딜렌디아민 및 에탄올의 혼합 10ml를 준비하였다. 준비된 환원제를 에멀젼에 투입하였다. 투입 후, 상온에서, magnetic stirrer bar를 이용하여 500rpm으로 2시간 동안 교반하여 철이온의 환원방응을 진행하였다. 철이온의 환원에 의해, 철-철이온-폴리비닐알코올로 이루어진 자성입자가 형성되었다. 도 4를 참조하면, 제조된 자성입자를 확인할 수 있다. 한편 생성된 자성입자가 자성을 갖는지 확인하였다. 도 5를 참조하면, 제조된 자성입자에 자석을 대면, 자석이 있는 쪽으로 제조된 자성입자가 정렬하는 것을 확인할 수 있었다.
제조된 자성입자를 석출하고, 이를 세척하고 건조하였다. 건조된 자성입자 1g을 증류수 100ml에 녹인 다음 K3[Fe(CN)6] 및 K4[Fe(CN)6] 각각을 0.25M이 되게 첨가한 뒤, 20~30°C에서 magnetic stirrer bar를 이용하여 500rpm으로 3시간 동안 교반시켜, 자성입자에 프러시안 블루가 형성되도록 반응을 진행하였다. 도 6을 참조하면, 자성입자에 프러시안 블루가 형성된 것을 확인할 수 있었다. 반응을 진행한 후, 과량의 물을 첨가한 후 자기장(magnetic field)을 이용하여 자성을 갖는 방사성 물질을 제거하는 입자를 회수하였다. 이에 의해, 자성입자 표면에 페로시아나이드가 결합된 방사성 세슘 제거용 입자를 제조하였다.
실험예: 방사성 물질의 제거 효과
상기 제조예에서 제조한 자성을 갖는 방사성 물질을 제거하는 입자를 이용하여, 물속에 함유된 방사성 세슘을 하기와 같은 방법으로 제거하였다.
제조예에서 제조한 입자를 0.1~2mg/mL가 되게 방사성 세슘이 녹아 있는 수용액에 첨가하여 5시간 동안 쉐이킹(shaking)시켜 수용액 중의 방사성 세슘이 입자에 흡착되도록 하였다. 그 후 자기장(magnetic field)을 이용하여 상기 입자를 회수함으로써 수용액 중의 방사성 세슘을 제거하였다. 상기 제조된 입자로 방사성 세슘을 제거하기 전후의 방사성 세슘 용액의 방사능 수치(activity Bq/g)는 감마핵종분석기(고순도게르마늄검출기)를 이용하여 측정하였다.
상기 제조된 입자를 이용하여 수용액 중의 방사성 세슘을 제거한 후 자기장을 이용하여 입자를 회수하는 것을 도 7에 나타내었다. 도7은 본 제조예에서 제조된 입자를 이용하여 수용액 중의 방사선 세슘을 제거하기 전의 사진(도 7 좌측)과, 수용액 중의 세슘을 제거하는 것을 나타낸 사진(도 7 우측)이다. 한편, 상기 제조된 입자의 방사성 세슘 제거 결과를 표 1에 나타내었다.
입자의 농도 방사성 세슘 흡착 전 용액에 첨가된
NaCl의 농도
방사성 세슘 흡착 후 용액에 첨가된
NaCl의 농도
흡착전의
방사성 세슘
Activity
(Bq/g)
흡착후의
방사성 세슘
Activity
(Bq/g)
제거효율
(%)
0.1mg/mL 0 0 14.48 <0.351 >97.6%
1mg/mL 0 0 17.75 <0.353 >98.0%
2mg/mL 0 0 16.98 <0.303 >98.2%
1mg/mL 0.1mol/L 0.1mol/L 16.93 <0.328 >98.1%
*상기 표 1에서 제거효율(%)은 1-(흡착후 activity/흡착전 activity)x 100으로 측정한 것이다.
상기 표 1의 결과로부터 본 발명에 의해 제조된 자성을 갖는 방사성 물질을 제거하는 입자는 수용액 중의 방사성 세슘을 흡수 제거할 수 있음을 알 수 있으며, 또한 방사성 세슘 흡착 전후의 용액에서 NaCl의 농도가 변화가 없을 것으로 볼 때, 수용액 중에서 방사성 세슘 만을 선택적으로 흡수하여 제거할 수 있음을 알 수 있었다.
이상 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 철이온과 고분자물질을 포함하는 용액을 준비하는 단계;
    상기 용액이 이동하는 분산상채널 및 상기 분산상채널과 교차하고 오일이 이동하는 연속상채널을 포함하는 미세유체 시스템을 이용하여 상기 철이온과 상기 고분자물질의 에멀젼을 형성하는 단계;
    상기 에멀젼의 철이온을 환원시켜, 자성을 갖는 자성입자를 형성하는 단계를 포함하는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 자성입자를 형성한 후,
    상기 자성입자에 프러시안 블루(prussian blue)를 형성하는 단계를 더 포함하는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 프러시안 블루를 형성하는 단계는,
    상기 자성입자와 페로시아나이드(ferrocyanide)를 반응시키는 것을 포함하는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 페로시아나이드로는 K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6], Na4[Fe(CN)6], K5[Fe(CN)6], (NH3)4[Fe(CN)6] 중 어느 하나인 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 자성입자는 환원된 상기 철이온과 상기 고분자물질이 크로스링크된 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 철이온은 철화합물로 유도되되,
    상기 철화합물은 FeCl3, 철 아세틸아세톤(iron acetylacetonate), 철 펜타카보닐(Iron pentacarbonyl, Fe(CO)5, 철 쿠페론(iron cupferron)중 어느 하나인 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 고분자 물질은 폴리비닐알코올(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC), 폴리디메틸실록세인(polydimethylsiloxane) 중 어느 하나인 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 철이온을 환원시키는 것은, 상기 에멀젼에 환원제를 투입하여 이루어지는 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 환원제는 에틸렌디아민(ethylenediamine), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH) 중 적어도 어느 하나인 방사성 물질을 제거하는 입자의 제조방법.
  10. 제1 항 내지 제 8항중 어느 한 항에 의해 제조된 방사성 물질을 제거하는 입자.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102145541B1 (ko) * 2019-11-27 2020-08-18 한국화학연구원 프러시안 블루 입자를 포함하는 섬유 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유 복합체
KR102211750B1 (ko) * 2020-01-20 2021-02-03 엔스펙트라 주식회사 자성 흡착제 및 이를 이용한 방사성 세슘 처리 방법
US11598887B2 (en) 2020-03-30 2023-03-07 Korea Atomic Energy Research Institute Method for measuring radioactivity of radioactive waste

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050120312A (ko) 2004-06-18 2005-12-22 한국원자력연구소 세슘 및 스트론튬 이온에 대한 선택적 이온교환체의재생방법
KR100889862B1 (ko) * 2007-07-12 2009-03-24 광주과학기술원 타겟 포획 방법과 타겟 포획을 위한 미세 유체 채널시스템 및 타겟 분석 방법
JP2014077720A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 陽イオン吸着剤粒子およびその製造方法
JP2015024387A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 三菱製紙株式会社 磁性吸着剤およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050120312A (ko) 2004-06-18 2005-12-22 한국원자력연구소 세슘 및 스트론튬 이온에 대한 선택적 이온교환체의재생방법
KR100889862B1 (ko) * 2007-07-12 2009-03-24 광주과학기술원 타겟 포획 방법과 타겟 포획을 위한 미세 유체 채널시스템 및 타겟 분석 방법
JP2014077720A (ja) * 2012-10-11 2014-05-01 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 陽イオン吸着剤粒子およびその製造方法
JP2015024387A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 三菱製紙株式会社 磁性吸着剤およびその製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102145541B1 (ko) * 2019-11-27 2020-08-18 한국화학연구원 프러시안 블루 입자를 포함하는 섬유 복합체의 제조방법 및 이로부터 제조된 섬유 복합체
KR102211750B1 (ko) * 2020-01-20 2021-02-03 엔스펙트라 주식회사 자성 흡착제 및 이를 이용한 방사성 세슘 처리 방법
US11598887B2 (en) 2020-03-30 2023-03-07 Korea Atomic Energy Research Institute Method for measuring radioactivity of radioactive waste

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