KR102075339B1 - 방사성 핵종 제거용 조성물 및 이를 이용한 방사성 핵종의 제거방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는 방사성 핵종 제거용 조성물 및 이를 이용한 방사성 핵종의 제거방법에 관한 것이다.

Description

방사성 핵종 제거용 조성물 및 이를 이용한 방사성 핵종의 제거방법{COMPOSITION OF REMOVING RADIONUCLIDE AND METHOD FOR REMOVING RADIONUCLIDE USING THE SAME}
본 발명은 방사성 핵종 제거용 조성물 및 이를 이용한 방사성 핵종의 제거방법에 관한 것이다.
방사성 핵종들은 원자력 분야뿐 아니라 다양한 연구 및 산업현장에서 사용되고 있다. 따라서, 방사성 핵종들을 다루는 시설, 특히 원자력 시설에서는 필연적으로, 콘크리트, 시멘트, 페인트, 금속 등의 표면들이 방사성 핵종으로 오염된다. 한편, 체리노빌 및 후쿠시마 원전 사고시 많은 양의 방사성 핵종들이 환경으로 유출되었으며, 사람들이 살고 있는 거주지에 있는 다양한 건물 및 도로와 같은 수많은 시설들의 표면이 방사성 핵종으로 오염되었다. 따라서 다양한 오염표면에 존재하는 방사성 핵종을 경제적이고 효과적으로 제거하는 제염기술 개발이 활발히 연구되고 있다.
이중, 고압수를 이용한 오염 표면으로부터 방사성 핵종을 제거하는 방법이 많이 적용되었으나, 환경에 따라 35~90%의 낮은 제거효율을 보여주었으며, 고압수가 사용 후 방사성 핵종으로 오염되어 대량의 오염수가 발생되는 문제점이 있다. 따라서, 고압수를 이용한 세척 방법의 낮은 제거효율을 향상시키기 위해 오염 표면에 존재하는 방사성 핵종 과의 이온교환을 이용하는 이온 세척(예컨대, 암모늄염)을 이용한 세척 방법이 시도되었으나, 대량의 오염수가 발생하는 문제점이 여전히 존재한다.
한편, 오염 표면으로부터 방사성 핵종을 제거하는 방법 중, 대량의 오염수가 발생하지 않는 방법으로 Decongel과 같은 스트리퍼블(strippable) 코팅제를 이용한 경우, 70~90%의 우수한 방사성 핵종 제거 효율을 보여주었으나, 두 가지의 단점을 가지고 있다. 첫번째로 코팅제 자체의 구성성분인 킬레이터 및 용매로 인체에 유해한 물질을 사용하고 있고, 두번째로 코팅제의 용매 건조에 대략 24시간 이상이 필요하기 때문에, 제염 효율성이 크게 저하되는 문제점이 있다.
그밖에, SDF, UDF와 같은 폼(foam)을 이용하거나, Supergel을 이용한 경우, 처리 후 오염 표면 내 잔여물을 제거하는 과정에서 대량의 2차 폐액이 발생한다(구체적으로, EPA 보고서에 의하면, EAI superGel의 경우 방사성 폐기물 양 = 5~10 L/m2; SDF, UDF의 방사성 폐기물의 양 = 40 L/m2).
또한, Decongel과 같은 스트리퍼블(strippable) 코팅제 및 Supergel을 이용한 경우, 오염 표면 적용시 Applied with paint brush, Applied by trowel (paint scraper)을 사용해야 하기 때문에, 오염 표면에 도포되는데 불편함이 있다.
따라서, 2차 폐액의 발생량이 현저히 적으면서도, 오염 표면에 도포가 용이한 제염기술의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
최근 본 발명자들은 2차 폐액 발생량이 적으며, 오염 표면으로부터 방사성 핵종을 제거하기 위해, 알지네이트 기반의 흡착제/하이드로겔을 성공적으로 개발한 바 있으나, 이 역시 두 가지의 단점을 가지고 있다. 첫번째로 알지네이트 기반의 흡착제/하이드로겔로 가교 결합시키기 위해서는 칼슘 이온이 필수적으로 첨가되어야 하며, 두번째로 흡착제/하이드로겔을 사용한 후 가교 결합을 붕괴시키기 위해서는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)라는 유해한 첨가제가 필수적으로 사용되어야 하는 단점을 가지고 있다.
한국공개특허 제10-1658475호(2016. 09. 12.)
본 발명은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는 방사성 핵종 제거용 조성물 등을 제공하고자 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는 방사성 핵종 제거용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 구현 예로, (a) 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액을 준비하는 단계; (b) 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 함유하는 제2 용액을 준비하는 단계; 및 (c) 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 각각 분사 또는 도포한 후, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 서로 가교 결합시켜 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 제1 용액 또는 상기 제2 용액에 방사성 핵종 제거용 흡착제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는바, 이를 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 적용하면, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 가역적으로 서로 가교 결합되어 하이드로겔을 형성할 수 있다. 상기 하이드로겔은 오염 표면 상에 존재하는 방사성 핵종을 용해시킨 다음, 이를 상기 하이드로겔 내부로 이동 및 봉입시켜 다양한 방사성 핵종을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 점탄성 특성으로 인하여 오염 표면으로부터 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가진다.
또한, 유해한 첨가제의 사용 없이도, 상기 하이드로겔의 가교 결합을 붕괴시킬 수 있기 때문에, 이후, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 필터 또는 원심분리기를 통해 쉽게 분리 및 회수될 수 있고, 남아 있는 용액은 일반폐기물로 처리하거나 재활용할 수 있는 이점을 가지는바, 최종 유기 방사성폐기물의 발생양을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제로 자성 흡착제를 도입하는 경우, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 방사성 핵종을 흡착한 후, 제1 및 제2 고분자와는 별도로, 외부 자석을 통해 자성 분리 및 회수될 수 있으므로, 필터나 원심분리기와 같은 별도의 외부 장비 필요 없이도 오염 현장에서 쉽게 자성흡착제를 회수할 수 있다. 특히, 남아 있는 용액을 오염 현장에서 재활용할 수 있다.
또한, 상기 제2 고분자가 카르복실기 또는 카르보닐기를 작용기로 포함하는 경우, 이러한 작용기는 양전하를 띈 다양한 방사성 핵종(예: 세슘, 코발트, 스트론튬 등)을 추가로 흡착할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 카르복실기 작용기는 1가, 2가 또는 3가 이온(Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등)과의 추가 가교 결합(구체적으로, 킬레이팅 결합)이 가능하여, 이중 가교 결합을 통해 우수한 점탄성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 하이드로겔을 오염 표면으로부터 제거하기 전 또는 후에 1가, 2가 또는 3가 이온 용액을 분사해주면, 오염 표면으로부터 더욱 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가진다.
본 발명에 따르면, 방사성 핵종으로 오염된 원자력 시설의 다양한 오염 표면뿐만 아니라 중대 사고시 방사성 핵종으로 광범위하게 오염된 주거지역 내 도로, 건물 표면 등을 복원하는데 효율적으로 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 오염 표면으로부터 방사성 핵종을 제거하는 방법을 보여주는 모식도이다.
도 2는 실시예 1에서 사용된 프러시안 블루가 코팅된 자성흡착제의 (a) TEM 사진(스케일: 500 nm), (b) XRD 패턴 그래프(붉은색: Fe3O4, 파란색: 프러시안 블루) 및 (c) 진동형시료자력계(vibrating sample magnetometer)를 사용하여 측정된 자화곡선 그래프이다.
도 3(a)는 실시예 1에서 제조한 보론산기가 도입된 알지네이트 기반 제2 고분자의 합성과정을 보여주는 그림(a-1); 및 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액 및 실시예 1에서 제조한 보론산기가 도입된 알지네이트 기반 제2 고분자 및 방사성 세슘 제거용 흡착제를 함유하는 제2 용액을 혼합한 경우, 두 고분자가 서로 가교 결합(borate-ester 결합)하여 하이드로겔을 형성하고, 이의 내부에 방사성 세슘 제거용 흡착제가 물리적으로 봉입되는 모습을 보여주는 그림(a-2)이고, 도 3(b)는 실시예 1에서 제조한 보론산기가 도입된 알지네이트 기반 제2 고분자(a-1)를 NMR을 통해 분석한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4는 실시예 1에서 모의 오염 표면(페인트 및 시멘트)에 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔을 형성시키고, 3시간 경과 후, 이를 떼어내는 과정을 나타낸 사진이다.
도 5(a)는 실시예 1에서 떼어낸 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔을 증류수에 첨가한 수용액에, 외부 자석을 적용한 과정을 나타낸 사진이고, 도 5(b)는 외부 자석에 의해 자성 분리하기 전과 후의 수용액에서 방사능을 측정한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따라 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔의 유변학적 특성을 파악하기 위해, 제1 용액 내 제1 고분자 및 방사성 세슘 제거용 흡착제의 함량과 제2 용액 내 제2 고분자의 함량을 조절한 다음, 제1 용액 및 제2 용액을 혼합한 후, 약 120분 동안 처리 및 건조함으로써 하이드로겔을 형성시켰고, 이의 각주파수(angular frequency)별 저장 모듈러스(storage modulus, G') 및 손실 모듈러스(loss modulus, G")를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 2에서 제조한 보론산기가 도입된 폴리숙신이미드 기반 제2 고분자의 합성과정을 보여주는 그림이다.
도 8은 실시예 3에서 제조한 보론산기가 도입된 폴리메틸비닐에터-알트-말레산 무수물 기반 제2 고분자의 합성과정을 보여주는 그림이다.
도 9는 실시예 4에서 제조한 보론산기가 도입된 폴리아크릴아마이드 기반 제2 고분자의 합성과정을 보여주는 그림이다.
본 발명자들은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액을 준비하고, 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 함유하는 제2 용액을 준비하여, 이들을 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 각각 분사 또는 도포함으로써, 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 형성시킬 수 있어, 방사성 핵종을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
방사성 핵종 제거용 조성물
본 발명은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는 방사성 핵종 제거용 조성물을 제공한다.
먼저, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 포함하는 것으로, 상기 하이드록시기는 음이온 상태의 보론산기와 탈수 축합 반응을 할 수 있는 작용기에 해당한다.
구체적으로, 상기 제1 고분자는 하이드록시기를 포함하는 것으로, 상기 하이드록시기는 후술하는 제2 고분자 내 보론산기와 탈수 축합 반응을 통해 가교 결합(borate-ester 결합)할 수 있는 작용기에 해당한다. 구체적으로, 상기 하이드록시기는 폴리비닐알코올, 아라비아검, 구아검, 로커스트빈검 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하고, 폴리비닐알코올인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 그밖에, 상기 제1 고분자는 디올(diol)기를 포함하거나, 카테콜(catechol)기를 포함하거나, 살리실수산화옥심산(Salicylhydroxamic acid)기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 고분자는 상기 방사성 핵종 제거용 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 내지 20 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 제1 고분자의 함량이 상기 범위를 유지함으로써, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 효과적으로 서로 가교 결합시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 포함하는 것으로, 구체적으로, 상기 보론산기는 제2 고분자 말단 또는 내부에 작용기로 도입될 수 있다. 상기 보론산기는 -B(OH)2를 의미하는 것으로, 상기 보론산기는 음이온 상태에서, 하이드록시기와 탈수 축합 반응을 통해 가교 결합(borate-ester 결합)을 할 수 있는 작용기에 해당한다.
구체적으로, 상기 보론산기를 음이온 상태로 유지시키기 위해서는, 이의 함량 및 pH를 제어할 필요가 있다. 이때, pH는 5 내지 12인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 pH의 범위는 제2 고분자의 종류에 따라 조절될 수 있다.
또한, 상기 제2 고분자는 다양한 작용기가 있는 골격을 포함할 수 있는데 한 예로, 카르복실기 또는 카르보닐기가 골격에 포함된 경우, 상기 카르복실기 또는 카르보닐기는 음이온 상태에서 양전하를 띈 방사성 핵종을 추가로 흡착할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 카르복실기는 1가, 2가 또는 3가 이온(Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등)과의 추가 가교 결합(구체적으로, 킬레이팅 결합)이 가능하여, 이중 가교 결합을 통해 우수한 점탄성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 제2 고분자의 골격에 카르복실기가 포함된 예로서는, 알지네이트, 폴리숙신이미드, 폴리메틸비닐에터-알트-말레산무수물 및 폴리아크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 제2 고분자의 구체적인 종류에 따라, 하이드로겔의 스웰링비(swelling ratio) 및 고분자 용액의 분사시 용이점이 달라질 수 있다. 예컨대, 상기 제2 고분자의 골격에 카르복실기가 많을수록 하이드로겔의 스웰링비(swelling ratio)가 향상되기 때문에, 그만큼 물을 흡수할 수 있는 능력이 향상되므로 방사성 핵종과 이온교환 가능한 이온교환체를 더 많이 첨가할 수 있는 이점을 가진다. 뿐만 아니라, 고분자 용액의 분사가 용이해지는 이점을 가진다. 따라서, 상기 제2 고분자로 벌키(bulky)하고 점도가 높은 알지네이트를 사용하는 경우에 비해, 폴리숙신이미드, 폴리메틸비닐에터-알트-말레산무수물 및 폴리아크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 경우, 스웰링비(swelling ratio) 및 고분자 용액의 분사시 용이점 측면에서 유리하다.
특히, 상기 제2 고분자 골격에 둘 이상의 카르복실기가 인접하여 포함된 경우에는 1가, 2가 또는 3가 이온(Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등)과의 더욱 안정적인 추가 가교 결합(구체적으로, 킬레이팅 결합)이 가능한 이점을 가진다. 이때, 상기 제2 고분자를 함유하는 제2 용액의 pH는 8 내지 11 로 유지하여, 보론산기를 음이온 상태로 유지시킬 수 있다.
이때, 상기 제2 고분자의 골격에 카르보닐기가 포함된 예로서는, 폴리아크릴아마이드, N,N-디메틸아크릴아마이드 및 폴리비닐피놀리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 상기 제2 고분자를 함유하는 제2 용액의 pH는 5 내지 7 로 유지하여, 보론산기를 음이온 상태로 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 제2 고분자는 상기 방사성 핵종 제거용 조성물 100 중량부에 대하여, 1 중량부 내지 20 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 제2 고분자의 함량이 상기 범위를 유지함으로써, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 효과적으로 서로 가교 결합시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함한다.
상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 방사성 핵종의 제거성능을 증대시키기 위한 것으로, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 공지된 것이면, 어느 것이나 적용가능하다. 특히, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제로 방사성 핵종에 대한 분배 계수가 우수한 것을 사용함으로써, 방사성 핵종 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 방사성 세슘 제거용 흡착제로 금속 이온-페로시아나이드, 제올라이트(zeolite), 테트라페닐보레이트(tetraphenylborate), 암모늄 포스포몰리브데이트(ammonium phosphomolybdate) 등을 사용할 수 있고, 방사성 스트론튬 제거용 흡착제로 수산화철(ferrous hydroxide), 칼슘 또는 철 포스페이트(calcium or iron phosphate), 칼슘 카보네이트(calcium carbonate), 수산화인회석(hydroxyapatite), 망가니즈 다이옥사이드(manganese dioxide), 바륨 설페이트(barium sulphate) 등을 사용할 수 있다. 그밖에, Pu, Am, Cr-51, Mn-54, Co, Fe-59, Sb, Ru, Zr, Nb, Ce 등의 방사성 핵종을 제거하기 위한 다양한 흡착제를 사용할 수 있다.
또한, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 자성 흡착제를 포함할 수 있다. 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 통상적으로 필터 또는 원심분리기를 이용하여 분리 및 회수할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제로 자성 흡착제를 포함하게 되면, 필터나 원심분리기와 같은 별도의 외부 장비 필요 없이도 외부 자석을 적용하여 선택적으로 자성분리 및 회수하는 것 역시 가능하다.
또한, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 상기 방사성 핵종 제거용 조성물 100 중량부에 대하여, 0.1 중량부 내지 10 중량부인 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이때, 방사성 핵종 제거용 흡착제가 상기 함량 미만인 경우에는 방사성 핵종 제거 성능이 저하되는 문제점이 있고, 방사성 핵종 제거용 흡착제가 상기 함량을 초과하는 경우에는 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔 내 디올-보레이트(diol-borate) 가교 결합이 제대로 이루어지지 못하는 문제점이 있다.
선택적으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 상기 제2 고분자와 추가 가교 결합하기 위한 1가, 2가 또는 3가 이온을 포함할 수 있다.
상기 1가, 2가 또는 3가 이온은 상기 제2 고분자, 특히, 상기 제2 고분자 내 카르복실기와 추가 가교 결합 (구체적으로, 킬레이팅 결합)하기 위한 것으로, 우수한 점탄성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 1가, 2가 또는 3가 이온으로는 Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등이 있다.
선택적으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 방사성 핵종과 이온교환 가능한 이온교환체를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 이온교환체는 암모늄 이온, 칼륨 이온, 나트륨 이온, 루비듐 이온 또는 비방사성 핵종(세슘 등) 이온을 포함할 수 있다. 이러한 이온교환체는 오염 표면 상에 존재하는 방사성 핵종(세슘 등)과 추가로 이온교환함으로써 방사성 핵종 제거 성능을 더욱 향상시키기 위한 역할을 한다.
오염 표면으로부터 방사성 핵종의 제거방법
본 발명은 (a) 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액을 준비하는 단계; (b) 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 함유하는 제2 용액을 준비하는 단계; 및 (c) 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 각각 분사 또는 도포한 후, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 서로 가교 결합시켜 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 형성시키는 단계를 포함하고, 상기 제1 용액 또는 상기 제2 용액에 방사성 핵종 제거용 흡착제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 방사성 핵종의 제거방법을 제공한다.
(d-1) 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 물에 침지시킨 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시키거나, (d-2) 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 pH를 4 이하로 조절한 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시킬 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 방사성 핵종의 제거방법은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액을 준비하는 단계[(a) 단계]를 포함한다.
상기 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자에 대해서는 전술한바 있으므로, 중복 설명을 생략하기로 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종의 제거방법은 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 함유하는 제2 용액을 준비하는 단계[(b) 단계]를 포함한다.
상기 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자에 대해서는 전술한바 있으므로, 중복 설명을 생략하기로 한다.
상기 제1 용액 또는 상기 제2 용액은 방사성 핵종 제거용 흡착제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하고, 선택적으로, 방사성 핵종과 이온교환 가능한 이온교환체를 추가로 포함함으로써, 방사성 핵종 제거 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 방사성 핵종의 제거방법은 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 각각 분사 또는 도포한 후, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 서로 가교 결합시켜 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 형성시키는 단계[(c) 단계]를 포함한다.
상기 제1 용액 및 상기 제2 용액은 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 분사 또는 도포하기 전에는 서로 분리된 상태로 유지하다가, 분사 또는 도포를 통해 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 가역적으로 서로 가교 결합시킬 수 있다.
상기 가교 결합은 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자 간의 탈수 축합 반응을 통해 이루어질 수 있는데, 구체적으로, 상기 가교 결합은 상기 제1 고분자 내 하이드록시기 및 상기 제2 고분자 내 음이온 상태의 보론산기 간의 탈수 축합 반응을 통해 이루어질 수 있다. 상기 탈수 축합 반응은 보론산기가 음이온 상태를 유지할 수 있도록, pH 5 내지 pH 12 조건에서 수행되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 pH의 범위는 제2 고분자의 종류에 따라 조절될 수 있다.
상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 형성 후, 오염 표면으로부터 제거하기 전 또는 후에, 상기 제2 고분자와 추가 가교 결합하기 위한 1가, 2가 또는 3가 이온 용액을 추가로 분사할 수 있다. 이로써, 오염 표면으로부터 더욱 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 유해한 첨가제의 사용 없이도 재사용이 가능한 이점을 가진다.
상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔은 높은 점탄성을 가지는 것을 특징으로 하는데, 이의 100 rad/s에서 저장 모듈러스는 2,000Pa 내지 10,000Pa이고, 손실 모듈러스는 100Pa 내지 5,000Pa인 것이 바람직하고, 이의 100 rad/s에서 저장 모듈러스는 2,000Pa 내지 10,000Pa이고, 손실 모듈러스는 100Pa 내지 500Pa인 것이 더욱 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 따라서, 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔은 높은 저장 모듈러스(특히, 손실 모듈러스 대비)를 가지기 때문에 오염 표면으로부터 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가진다.
선택적으로, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 방사성 핵종의 제거방법은 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 물에 침지시킨 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시키는 단계[(d-1) 단계]를 추가로 포함할 수 있다.
혹은, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 방사성 핵종의 제거방법은 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 pH를 4 이하로 조절한 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시키는 단계[(d-2) 단계]를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 선택적 용해는 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자 간의 가교 결합을 붕괴시킴으로써 수행될 수 있는데, 상기 가교 결합은 가역적 반응으로서, 별도의 첨가제 없이 물을 과량 첨가함으로써 붕괴될 수 있는 이점을 가진다. 이때, 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔에 비해 3 배 이상, 바람직하게는, 5 배 내지 20 배의 물에 침지시키는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 혹은, 상기 가교 결합은 pH를 4 이하로 조절함으로써 붕괴될 수도 있다.
이후, 방사성 핵종이 흡착된 방사성 핵종 제거용 흡착제는 필터, 원심분리기 또는 외부 자석을 통해 분리 및 회수될 수 있다.
그 다음, 남아 있는 용액을 재사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 고분자로 카르복실기를 포함하는 골격을 포함하는 경우, 남아 있는 용액에 새로운 방사성 핵종 제거용 흡착제를 혼합하고 오염 표면 상에 다시 분사 또는 도포한 후, 1가, 2가 또는 3가 이온(Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등)을 첨가하면, 킬레이팅 결합에 의해 하이드로겔을 다시 형성할 수 있어 재사용이 가능하다. 특히, 상기 제2 고분자로 알지네이트 기반 제2 고분자를 사용하는 경우, 남아 있는 용액에 새로운 방사성 핵종 제거용 흡착제를 혼합하고 오염 표면 상에 분사 또는 도포한 후, Ca2 + 이온을 첨가하면, 알지네이트 및 Ca2 + 간의 가교 결합에 의해 하이드로겔을 다시 형성할 수 있어 재사용이 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 방사성 핵종 제거용 조성물은 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자; 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및 방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는바, 이를 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 적용하면, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자는 가역적으로 서로 가교 결합되어 하이드로겔을 형성할 수 있다. 상기 하이드로겔은 오염 표면 상에 존재하는 방사성 핵종을 용해시킨 다음, 이를 상기 하이드로겔 내부로 이동 및 봉입시켜 다양한 방사성 핵종을 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 점탄성 특성으로 인하여 오염 표면으로부터 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가진다.
또한, 유해한 첨가제의 사용 없이도, 상기 하이드로겔의 가교 결합을 붕괴시킬 수 있기 때문에, 이후, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 필터 또는 원심분리기를 통해 쉽게 분리 및 회수될 수 있고, 남아 있는 용액은 일반폐기물로 처리하거나 재활용할 수 있는 이점을 가지는바, 최종 유기 방사성폐기물의 발생양을 현저히 줄일 수 있다.
한편, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제로 자성 흡착제를 도입하는 경우, 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제는 방사성 핵종을 흡착한 후, 제1 및 제2 고분자와는 별도로, 외부 자석을 통해 자성 분리 및 회수될 수 있으므로, 필터나 원심분리기와 같은 별도의 외부 장비 필요 없이도 오염 현장에서 쉽게 자성흡착제를 회수할 수 있다. 특히, 남아 있는 용액을 오염 현장에서 재활용할 수 있다.
또한, 상기 제2 고분자가 카르복실기 또는 카르보닐기를 작용기로 포함하는 경우, 이러한 작용기는 양전하를 띈 다양한 방사성 핵종(예: 세슘, 코발트, 스트론튬 등)을 추가로 흡착할 수 있는 이점을 가질 수 있다. 뿐만 아니라, 이러한 카르복실기 작용기는 1가, 2가 또는 3가 이온(Ag+, Ca2 +, Fe2 +, Co2 +, Cu2 +, Fe3 + 등)과의 추가 가교 결합(구체적으로, 킬레이팅 결합)이 가능하여, 이중 가교 결합을 통해 우수한 점탄성 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 따라서, 상기 하이드로겔을 오염 표면으로부터 제거하기 전 또는 후에 1가, 2가 또는 3가 이온 용액을 분사해주면, 오염 표면으로부터 더욱 용이하게 벗겨낼 수 있는 이점을 가진다.
본 발명에 따르면, 방사성 핵종으로 오염된 원자력 시설의 다양한 오염 표면뿐만 아니라 중대 사고시 방사성 핵종으로 광범위하게 오염된 주거지역 내 도로, 건물 표면 등을 복원하는데 효율적으로 대처할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1
제1 고분자로서, 폴리비닐알코올 8 중량% 및 방사성 세슘 제거용 흡착제로서, 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제(도 2 참고) 0.5 중량%를 포함하는 수용액(제1 용액)을 준비하였다.
소듐 알지네이트(sodium alginate)(Sigma Aldrich社, 제품번호 180947)(점도 = 1% H2O 내 15~25 cP) 1g, 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카보디이미드 하이드로클로라이드(1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodimide Hydrochloride) 0.96g 및 3-아미노페닐보론산(3-aminophenylboronic acid) 0.39g을 물 100mL에 녹인 후, 24시간 동안 반응시켰다. 이후, 투석을 통해 미반응물을 제거하여 제2 고분자를 제조하였으며(도 3(a) 참고), 그 결과는 NMR을 통해 분석하였다(도 3(b) 참고). 도 3(b)에 나타난 바와 같이, 알지네이트 골격에 페닐보론산이 성공적으로 도입된 것으로 확인된다. 이를 2 중량%로 포함하는 수용액(제2 용액)(pH=8.5)를 준비하였다.
방사성 세슘에 의한 모의 오염 표면(페인트, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 시멘트) 상에 스프레이를 이용하여 제1 용액 및 제2 용액을 분사한 후, 일정 시간 동안 방치함으로써 자발적으로 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔을 형성시켰다.
그 다음, 모의 오염 표면으로부터 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔 3g을 떼어내었다. 이후, 잔여물을 제거함으로써 방사성 세슘을 제거하였다.
도 4는 모의 오염 표면(페인트 및 시멘트)에 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔을 형성시키고, 3시간 경과 후, 이를 떼어내는 과정을 나타낸 사진으로, 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔은 점탄성이 우수하여 모의 오염 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있는 것으로 확인된다.
그 다음, 모의 오염 표면으로부터 떼어내고, 비커 내에서 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔을 증류수 20g에 첨가하여 가교 결합을 붕괴시킴으로써 하이드로겔만을 선택적으로 용해시켰다. 그 다음, 외부 자석을 비커 외부 벽면에 위치시켜 방사성 세슘이 흡착되고, 프러시안 블루가 코팅된 흡착제 만을 선택적으로 자성분리시켰으며(도 5(a) 참고), 외부 자석에 의해 자성 분리하기 전과 후의 수용액에서 방사능을 측정한 결과는 도 5(b)에 나타내었다. 이때, 남은 용액을 희석시켜 제1 고분자 및 제2 고분자를 재사용하였다.
도 5(a)에 나타난 바와 같이, 증류수 첨가에 의해 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔 내 디올-보레이트(diol-borate) 가교 결합이 성공적으로 붕괴되어 하이드로겔이 용해되면서, 이의 내부에 존재하는 프루시안 블루가 코팅된 자성 흡착제는 수용액 쪽으로 서서히 방출되어, 수용액이 푸른색으로 변화하는 것으로 확인된다. 이후, 외부 자석의 도입에 의해 방사성 세슘을 흡착하고 있는 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제가 외부 자석이 위치한 쪽으로 분리되면서, 수용액이 다시 맑아지는 것으로 확인된다.
최종적으로, 오염 표면 상에 존재하는 방사성 세슘은 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제에 흡착되었으며, 이는 외부 자석에 의해 약 100% 회수되어 제거되었다. 이때, 최종 제거된 방사성 세슘 중 약 99.5% 이상(19.814B q/g 0.086 Bq/g)은 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제에 흡착된 것으로 확인되고(도 5(b)), 이러한 결과를 통해 수용액에 남아있는 방사성 세슘의 잔존량은 0.086 Bq/g이므로, 자체처분 기준인 0.1 Bq/g 이하에 해당하는 것으로 확인된다. 따라서, 제1 고분자 및 제2 고분자를 재사용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따라 방사성 세슘이 흡착된 하이드로겔의 유변학적 특성을 파악하기 위해, 제1 용액 내 제1 고분자 및 방사성 세슘 제거용 흡착제의 함량과 제2 용액 내 제2 고분자의 함량을 하기 표 1과 같이 조절한 다음, 제1 용액 및 제2 용액을 혼합한 후, 약 120분 동안 처리함으로써 하이드로겔을 형성시켰고, 이의 각주파수(angular frequency)별 저장 모듈러스(storage modulus, G') 및 손실 모듈러스(loss modulus, G")를 측정한 결과는 표 1 및 도 6(a)~(d)에 나타내었다.
제1 용액 제2 용액 저장 모듈러스 손실 모듈러스
제1 고분자의 함량 방사성 세슘 제거용 흡착제 제2 고분자의 함량
(a) 4 중량% 0 중량% 0.8 중량% 3935 1551
(b) 4 중량% 0.5 중량% 0.8 중량% 2607 932
(c) 4 중량% 0 중량% 1 중량% 3359 1299
(d) 4 중량% 0.5 중량% 1 중량% 2112 840
표 1 및 도 6(a)~(d)에 나타난 바와 같이, 제2 용액 내 제2 고분자의 함량이 작을수록, 저장 모듈러스 및 손실 모듈러스 값이 더 커지는 것으로 확인되는바, 우수한 점탄성 특성으로 인하여 방사성 세슘에 의한 모의 오염 표면으로부터 제거가 용이한 이점을 가진다. 다만, 제1 용액 내 방사성 세슘 제거용 흡착제를 포함하는 경우, 저장 모듈러스 및 손실 모듈러스 값은 감소하는 것으로 확인된다.
실시예 2
먼저, 폴리숙신이미드를 하기와 같은 방법으로 합성하였다: L-아스파트르산(L-aspartic acid) 40g을 술포란(sulfolane) 200 mL에 녹인 후, 여기에 인산(phosphoric acid) 15 mmol을 첨가한 다음, N2 분위기 하에 170에서 10시간 동안 교반하였다. 교반하는 동안 생성되는 물은 딘스타크 트랩(Dean-stark trap)을 이용해서 제거하였다. 그 다음, 과량의 메탄올(methanol)에 침전시켜 합성물을 수거하고, 물에 분산시켜 수용액의 pH가 중성이 될 때까지 침전 및 분산을 반복한 다음, 건조시켜 폴리숙신이미드를 최종적으로 합성하였다.
그 다음, 최종적으로 합성된 폴리숙신이미드(poly(succinimide)) 0.97g 및 3-아미노페닐보론산(3-aminophenylboronic acid) 0.4g을 디메틸설폭사이드 100mL에 녹인 후, 24시간 동안 반응시켰다. 이후, 투석을 통해 미반응물을 제거하여 제2 고분자를 제조하였다(도 7 참고). 이를 2 중량%로 포함하는 수용액(제2 용액)(pH 8.5)을 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사성 세슘을 제거하였다.
실시예 3
폴리메틸비닐에터-알트-말레산 무수물(poly(methylvinyl ether-alt-maleic anhydride))(Sigma Aldrich社, 제품번호 416320)(Mw=1,080,000) 1g 및 3-아미노페닐보론산(3-aminophenylboronic acid) 0.3g을 물 100mL에 녹인 후, 24시간 동안 반응시켰다. 이후, 투석을 통해 미반응물을 제거하여 제2 고분자를 제조하였다(도 8 참고). 이를 2 중량%로 포함하는 수용액(제2 용액) (pH 8.5)을 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사성 세슘을 제거하였다.
실시예 4
아크릴아마이드(acrylamide) 614 mg, 4-비닐페닐보론산(4-vinylphenylboronic acid) 142 mg 및 2,2'-아조비스이소부티로나이트릴(2,2'azobisisobutyronitrile) 10 mg을 N,N'-디메틸포름아마이드(N,N'-dimethylformamide) 6mL에 녹였다. 이후, 아르곤 가스 또는 질소 가스에 1시간 이상 퍼징(purging)한 후, 70에서 12시간 이상 교반하였다. 이후, 투석을 통해 미반응물을 제거하여 제2 고분자를 제조하였다(도 9 참고). 이를 2 중량%로 포함하는 수용액(제2 용액)(pH 10)을 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 방사성 세슘을 제거하였다.
실시예 5
아크릴아마이드(acrylamide) 대신 N,N-디메틸아크릴아마이드(N,N-dimethylacrylamide)를 사용하고, 제2 용액의 pH를 7.5로 준비한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 방사성 세슘을 제거하였다.
비교예 1
방사성 세슘에 의한 오염 표면(페인트, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 시멘트) 상에 스프레이를 이용하여 물을 분사하여 방사성 세슘을 제거하였다.
비교예 2
방사성 세슘에 의한 오염 표면(페인트, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 시멘트) 상에 스프레이를 이용하여 0.1M NH4Cl을 분사하여 방사성 세슘을 제거하였다.
비교예 3
제1 용액에서 방사성 세슘 제거용 흡착제로서, 등록특허 제10-1658475호의 실시예 1에 따라 제조된 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제 0.5 중량%를 배제한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 4
제1 용액에서 방사성 세슘 제거용 흡착제로서, 등록특허 제10-1658475호의 실시예 1에 따라 제조된 프러시안 블루가 코팅된 자성 흡착제 0.5 중량% 대신 0.1M NH4Cl을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하였다.
비교예 5
방사성 세슘에 의한 오염 표면(페인트, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 시멘트) 상에 시판 스트리퍼블(strippable) 코팅제로서, DeconGel 1101을 처리하여 방사성 세슘을 제거하였다.
실시예 1 및 비교예 1~4에 따라 모의 오염 표면(페인트, 알루미늄, 스테인레스 스틸 및 시멘트)에 도포된 방사성 세슘을 약 3시간 동안 처리 및 건조하여 제거한 결과, 방사성 세슘 제거 성능을 평가한 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
페인트 Ao(cpm) 8855 8960 8876 9081 8747
Af(cpm) 743 4187 3385 3378 2022
R 91.61% 53.27% 61.86% 62.80% 76.89%
알루미늄 Ao(cpm) 11604 10431 10557 11380 11414
Af(cpm) 342 1679 714 1030 567
R 97.05% 83.90% 93.24% 90.95% 95.03%
스테인레스
스틸		 Ao(cpm) 11278 11641 12318 11006 11599
Af(cpm) 674 3196 1417 1946 1064
R 94.03% 72.54% 88.50% 82.32% 90.83%
시멘트 Ao(cpm) 2911 2770 4205 3051 2815
Af(cpm) 1824 2263 3226 2427 1924
R 37.34% 18.32% 23.3% 20.46% 31.67%
* R=(A0-Af)/Ao × 100(Ao= 방사성 세슘 제거 전 모의 오염 표면의 방사성 세슘 농도, Af= 방사성 세슘 제거 후 모의 오염 표면의 방사성 세슘 농도)
표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1에 따라 모의 오염 표면(페인트 및 시멘트)에 도포된 방사성 세슘을 제거한 결과, 비교예 1~4에 비해, 방사성 세슘 제거 성능(R)이 월등히 우수한 것으로 확인된다. 뿐만 아니라, 비교예 1~2와 달리 대량의 오염수를 발생시키지 않는 이점을 가진다. 한편, 비교예 3~4의 경우 어느 정도 방사성 세슘 제거가 이루어지는 것으로 확인되는데, 이는 제2 고분자 내 카르복실기가 음이온 상태에서, 양전하를 띈 방사성 세슘을 일부 흡착한 결과로 볼 수 있다.
실시예 1 및 비교예 5에 따라 모의 오염 표면(페인트 및 시멘트)에 도포된 방사성 세슘을 약 24시간 동안 처리 및 건조하여 제거한 결과, 방사성 세슘 제거 성능을 평가한 결과는 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 1 비교예 5
시간 3시간 24시간 3시간 24시간
페인트 Ao(cpm) 8855 - - 9135
Af(cpm) 743 - - 1761
R 91.61% - - 80.79%
DF 11.92 - - 5.19
시멘트 Ao(cpm) 2911 3067 - 2738
Af(cpm) 1824 1432 - 2111
R 37.34% 53.30% - 22.89%
DF 1.60 2.14 - 1.30
* R=(A0-Af)/Ao × 100
* DF=A0/Af
(Ao= 방사성 세슘 제거 전 모의 오염 표면의 방사성 세슘 농도, Af= 방사성 세슘 제거 후 모의 오염 표면의 방사성 세슘 농도)
표 3에 나타난 바와 같이, 비교예 5의 경우 처리 시간이 24시간 이라도, 실시예 1과 같이 처리 시간이 24시간인 경우뿐만 아니라 3시간인 경우에 비해서도, 방사성 세슘 제거 성능(R) 및 제염 계수(DF)가 모두 실시예 1에 비해 낮은 것으로 확인된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (14)

  1. 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자;
    보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자; 및
    방사성 핵종 제거용 흡착제를 포함하는 방사성 핵종 제거용 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고분자는 폴리비닐알코올, 아라비아검, 구아검, 로커스트빈검 및 이들의 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자는 카르복실기 또는 카르보닐기를 포함하는 골격을 포함하는, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 골격은 알지네이트, 폴리숙신이미드, 폴리메틸비닐에터-알트-말레산무수물, 폴리아크릴산, 폴리아크릴아마이드, 폴리(N,N-디메틸아크릴아마이드) 및 폴리비닐피놀리돈으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 방사성 핵종 제거용 조성물 100 중량부에 대하여, 상기 제1 고분자 3 중량부 내지 10 중량부, 상기 제2 고분자 1 중량부 내지 5 중량부 및 상기 방사성 핵종 제거용 흡착제 0.1 중량부 내지 1 중량부를 포함하는, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 고분자와 추가 가교 결합하기 위한 1가, 2가 또는 3가 이온을 추가로 포함하는, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    방사성 핵종과 이온교환 가능한 이온교환체를 추가로 포함하는, 방사성 핵종 제거용 조성물.
  8. (a) 하이드록시기를 포함하는 제1 고분자를 함유하는 제1 용액을 준비하는 단계;
    (b) 보론산(boronic acid)기가 작용기로 도입된 제2 고분자를 함유하는 제2 용액을 준비하는 단계; 및
    (c) 방사성 핵종에 의한 오염 표면 상에 상기 제1 용액 및 상기 제2 용액을 각각 분사 또는 도포한 후, 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자를 서로 가교 결합시켜 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 형성시키는 단계를 포함하고,
    상기 제1 용액 또는 상기 제2 용액에 방사성 핵종 제거용 흡착제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는
    방사성 핵종의 제거방법.
  9. 제8항에 있어서,
    (d-1) 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔을 물에 침지시킨 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시키는 단계를 추가로 포함하는, 방사성 핵종의 제거방법.
  10. 제8항에 있어서,
    (d-2) 상기 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 pH를 4 이하로 조절한 후, 하이드로겔만을 선택적으로 용해시키는 단계를 추가로 포함하는, 방사성 핵종의 제거방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 형성 후, 상기 제2 고분자와 추가 가교 결합하기 위한 1가, 2가 또는 3가 이온 용액을 추가로 분사하는, 방사성 핵종의 제거방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 가교 결합은 상기 제1 고분자 및 상기 제2 고분자 간의 탈수 축합 반응을 통해 이루어지는, 방사성 핵종의 제거방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 탈수 축합 반응은 pH 5 내지 pH 12 조건에서 수행되는, 방사성 핵종의 제거방법.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 방사성 핵종이 흡착된 하이드로겔의 100 rad/s에서 저장 모듈러스는 2,000Pa 내지 10,000Pa이고, 손실 모듈러스는 100Pa 내지 5,000Pa인, 방사성 핵종의 제거방법.
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