KR102104719B1 - Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof - Google Patents
Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR102104719B1 KR102104719B1 KR1020180079652A KR20180079652A KR102104719B1 KR 102104719 B1 KR102104719 B1 KR 102104719B1 KR 1020180079652 A KR1020180079652 A KR 1020180079652A KR 20180079652 A KR20180079652 A KR 20180079652A KR 102104719 B1 KR102104719 B1 KR 102104719B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- exchange resin
- cation exchange
- ions
- cesium
- polydopamine
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
-
- 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
- B01J39/00—Cation exchange; Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/08—Use of material as cation exchangers; Treatment of material for improving the cation exchange properties
- B01J39/16—Organic material
- B01J39/18—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
- C08J3/126—Polymer particles coated by polymer, e.g. core shell structures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/12—Powdering or granulating
- C08J3/128—Polymer particles coated by inorganic and non-macromolecular organic compounds
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 양이온교환수지 표면에 프러시안 블루층이 형성됨으로써 세슘이온의 흡착 제거제로 사용가능한 프러시안 블루를 함유하는 세슘이온 교환수지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 폴리도파민으로 코팅된 양이온 교환수지 표면에 프러시안 블루층을 형성시키거나, 또는 표면에 프러시안 블루층을 형성시킨 양이온 교환수지를 폴리도파민 코팅을 수행하는 세슘이온 교환수지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cesium ion exchange resin containing a prussian blue that can be used as an adsorbent and removal agent for cesium ions by forming a prussian blue layer on the surface of the cation exchange resin and a method for manufacturing the same. More specifically, a cation exchange resin formed by forming a prussian blue layer on the surface of a cation exchange resin coated with polydopamine, or a cation exchange resin formed by forming a prussian blue layer on the surface, and cesium ion exchange resin performing polydopamine coating, and It relates to a manufacturing method.
Description
본 발명은 양이온 교환수지 표면에 프러시안 블루를 합성시킨 후, 상기 프러시안 블루가 합성된 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민으로 코팅하거나, 또는 폴리도파민으로 코팅된 양이온교환수지 표면에 프러시안 블루를 합성시켜 제조된 세슘 흡착 및 제거용 세슘이온 교환수지 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention, after synthesizing prussian blue on the surface of the cation exchange resin, the surface of the cation exchange resin synthesized with the prussian blue is coated with polydopamine, or the surface of the cation exchange resin coated with polydopamine is coated with prussian blue. A cesium ion exchange resin for adsorption and removal of cesium prepared by synthesis, and a method for manufacturing the same.
2011년, 일본 후쿠시마에 있는 제 1 원자력 발전소 사고가 발생함에 따라 아이오딘(iodine), 스트론튬(strontium), 세슘(Cesium) 등의 많은 양의 방사성 물질들이 대기와 물을 통해 방출되어 자연계에 많은 영향을 미치고 있다. 그 중 세슘-137은 주 핵분열 생성물로서 30년이란 긴 반감기를 가지고 있고, 상기 세슘-137이 붕괴됨에 따라 강한 감마선을 방출한다는 특징을 갖는다. 이러한 세슘-137은 수용성 물질로서 물에 녹아 여러 경로를 통하여 인체 내로 유입되며, 인체 내로 들어온 세슘은 근육 등의 조직에 모여 유해한 감마선을 방출하면서 인체에 해를 입히게 된다. 따라서 세슘을 제거하기 위하여 많은 연구들이 진행되고 있다. In 2011, as the first nuclear power plant accident in Fukushima, Japan, a large amount of radioactive substances, such as iodine, strontium, and cesium, were released through the atmosphere and water, greatly affecting the natural world. Is going crazy. Among them, cesium-137 is a major fission product, and has a long half-life of 30 years, and has a characteristic of emitting strong gamma rays as the cesium-137 collapses. The cesium-137 is a water-soluble substance that dissolves in water and enters the human body through various routes, and the cesium that has entered the human body gathers in tissues such as muscles and releases harmful gamma rays, thereby harming the human body. Therefore, many studies have been conducted to remove cesium.
수중에 존재하는 세슘 이온(Cs+) 등의 방사성 물질들을 제거하기 위한 방법으로 흡착법이 널리 사용된다. 흡착을 통한 세슘 이온을 제거할 수 있는 물질로서 프러시안 블루(Prussian Blue, 이하 PB)가 많이 알려져 있다. 상기 PB는 도 1의 (a)와 같이 금속과 유기물의 결합을 통해 이루어진 면심입방 구조를 갖는 물질로서, 다공성의 결정 격자 구조를 이용하여 작은 분자 또는 이온의 흡착이 가능하다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 PB의 격자 내부에 존재하는 칼륨 이온과의 세슘 이온 간의 이온교환을 통하여 상기 세슘 이온이 PB 격자내로 들어가게 되가면서 흡착이 진행된다. 즉, 상기 PB의 격자 크기가 세슘 이온의 흡착에 적합하여 세슘에 대한 선택성이 있는 것으로 알려져 있다. 그러나 상기 PB는 작은 나노단위의 크기를 갖기 때문에 현장에서 사용 후의 처리 및 회수에 있어 어려움을 겪는다. Adsorption is widely used as a method for removing radioactive substances such as cesium ions (Cs + ) present in water. Prussian Blue (hereinafter referred to as PB) is widely known as a substance capable of removing cesium ions through adsorption. The PB is a material having a face-centered cubic structure formed through a combination of a metal and an organic material, as shown in FIG. That is, as illustrated in FIG. 1, adsorption proceeds as the cesium ions enter the PB lattice through ion exchange between potassium ions and potassium ions present in the lattice of the PB. That is, it is known that the lattice size of the PB is suitable for adsorption of cesium ions, and thus has selectivity for cesium. However, since the PB has a small nano-sized size, it has difficulties in treatment and recovery after use in the field.
본 발명과 관련된 종래기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0105392호(2015. 09. 16.)에는 해수를 포함한 물로부터 세슘 및 스트론튬 등의 방사성 핵종에 대해 선택적인 흡착성을 갖는 무정형 및 결정질 티타노실리케이트가 개시되어 있다. As a related art related to the present invention, Korean Patent Application Publication No. 10-2015-0105392 (2015. 09. 16.) includes amorphous and crystalline materials having selective adsorption properties to radionuclides such as cesium and strontium from water including seawater. Titanosilicate has been disclosed.
또한 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0120312호(2005. 12. 22.)에는 세슘 및 스트론튬 이온에 선택적으로 작용하는 이온교환체의 재생방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 선택적으로 흡착하여 포화된 이온교환수지를 산화와 환원에 의해 재생함으로써 오염된 토양을 화학제 용액을 사용하여 제염함에 의해 발생되는 2차 폐기물의 양을 획기적으로 감소시키는 방법에 관한 것이다.In addition, Korean Patent Application Publication No. 10-2005-0120312 (December 22, 2005) relates to a method for regenerating an ion exchanger selectively acting on cesium and strontium ions, specifically, selectively adsorbed and saturated ions It relates to a method of dramatically reducing the amount of secondary waste generated by decontaminating contaminated soil with a chemical solution by regenerating the exchange resin by oxidation and reduction.
그런데 상기 종래기술은 여전히 미립자 형태로서 세슘이온의 흡착시 용출되거나, 사용 후의 처리 및 회수에 있어 어려움이 있어, 흡착제 확산 및 축적에 따른 2차 환경오염 문제점이 있었다. 또한 세슘 및 스트론튬 이온을 흡착한 이온교환체의 재생시 과다한 처리 비용을 필요로 하며, 방사성 폐액이나 수중에 저농도로 분포된 세슘을 선택적, 고효율로 흡착하는 데는 한계가 있다.However, the prior art still elutes upon adsorption of cesium ions in the form of particulates, or there is a difficulty in treatment and recovery after use, and there is a secondary environmental pollution problem due to diffusion and accumulation of adsorbents. In addition, excessive treatment cost is required when regenerating an ion exchanger adsorbing cesium and strontium ions, and there is a limit in adsorbing cesium distributed in a low concentration in radioactive waste liquid or water with high efficiency.
따라서 세슘 이온의 흡착시 PB가 수중으로 용출되는 문제가 없으며, 사용 후의 처리 및 회수가 용이하고, 수중에 저농도로 분포된 세슘 이온을 고효율로 흡착할 수 있는 이온교환수지가 요구되고 있는 실정이다. Therefore, there is no problem that PB is eluted into water upon adsorption of cesium ions, and ion exchange resins that are easy to treat and recover after use and can adsorb cesium ions distributed at low concentrations in water with high efficiency are required.
본 발명의 목적은 세슘 이온에 대한 선택적인 이온교환을 할 수 있는 양이온 교환수지로서, 상기 양이온 교환수지의 표면에 고분자 코팅을 통하여 세슘이온 흡착 시 수중에서 PB 입자가 용출되어 응집되는 현상을 방지하고, 높은 구조 안정성을 가져 다양한 수중 환경에서의 사용이 가능한 세슘이온 교환수지 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is a cation exchange resin capable of selective ion exchange for cesium ions, and prevents a phenomenon in which PB particles are eluted and aggregated in water when adsorbing cesium ions through a polymer coating on the surface of the cation exchange resin, , To provide a cesium ion exchange resin that can be used in various aquatic environments with high structural stability and a method for manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 세슘이온 교환수지는 양이온 교환수지; 폴리도파민층; 및 프러시안 블루층;을 포함하는 것이 바람직하다. 특히 상기 프러시안 블루층은 상기 양이온 교환수지의 상부에 위치하며, 상기 폴리도파민층은 상기 프러시안 블루층의 상부에 구비될 수 있다. 또한 본 발명의 세슘이온 교환수지에서 상기 폴리도파민층은 상기 양이온 교환수지의 상부에 위치하며, 상기 프러시안 블루층은 상기 폴리도파민층의 상부에 구비될 수 있다. The cesium ion exchange resin of the present invention for achieving the above object is a cation exchange resin; Polydopamine layer; And a Prussian blue layer. In particular, the Prussian blue layer is located on the cation exchange resin, and the polydopamine layer may be provided on the Prussian blue layer. In addition, in the cesium ion exchange resin of the present invention, the polydopamine layer is located on the cation exchange resin, and the prussian blue layer may be provided on the polydopamine layer.
그리고 본 발명의 세슘이온 교환수지의 제조방법은 양이온 교환수지를 준비하는 단계; 상기 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지하여 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계; 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지하여 상기 양이온 교환수지의 표면에 프러시안 블루층을 형성하는 단계; 상기 표면에 상기 프러시안 블루층이 형성된 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민으로 코팅시키는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 본 발명의 세슘이온 교환수지의 제조방법은 양이온 교환수지를 준비하는 단계; 상기 양이온 교환수지를 폴리도파민으로 코팅시키는 단계; 상기 폴리도파민으로 코팅된 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계; 상기 표면에 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 프러시안 블루층을 형성하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다. And the method of manufacturing a cesium ion exchange resin of the present invention comprises the steps of preparing a cation exchange resin; Introducing iron (III) ions into the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in an aqueous solution of iron (III) ions; Forming a prussian blue layer on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin into which iron (III) ions are introduced in an aqueous ferrocyanic acid solution; It is preferable to include; coating the surface of the cation exchange resin having the Prussian blue layer on the surface with polydopamine. In addition, the method for producing a cesium ion exchange resin of the present invention comprises the steps of preparing a cation exchange resin; Coating the cation exchange resin with polydopamine; Introducing iron (III) ions into the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin coated with the polydopamine in an aqueous solution of iron (III) ions; It is preferable to include; immersing a cation exchange resin in which iron (III) ions are introduced on the surface in an aqueous ferrocyanic acid solution to form a prussian blue layer on the surface of the cation exchange resin.
본 발명에 따른 세슘이온 교환수지는 그 표면에 PB를 도입함에 따라 세슘 이온과의 이온교환을 증대시켜 양이온 교환수지의 단위 중량당 세슘 이온의 흡착량을 극대화할 수 있는 장점을 가진다. 또한 상기 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민을 이용하여 코팅함으로써, 상기 양이온 교환수지로부터의 PB 탈착 및 용출을 방지하여 수중의 재오염을 방지할 수 있다. 또한 양이온 교환수지의 세슘이온의 흡착 효율성을 증대시키고 pH에 대한 안정성을 부여할 수 있다. The cesium ion exchange resin according to the present invention has an advantage of maximizing the adsorption amount of cesium ions per unit weight of the cation exchange resin by increasing ion exchange with cesium ions by introducing PB on its surface. In addition, by coating the surface of the cation exchange resin with polydopamine, PB desorption and elution from the cation exchange resin can be prevented to prevent recontamination in water. In addition, it is possible to increase the adsorption efficiency of cesium ions in the cation exchange resin and impart stability to the pH.
도 1은 프러시안 블루의 결정입자(a) 및 세슘 이온의 흡착 과정(b)을 나타내는 모식도이며,
도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세슘이온 교환수지의 제조방법에 대한 모식도이다.1 is a schematic diagram showing the adsorption process (b) of Prussian blue crystal particles (a) and cesium ions,
2 and 3 is a schematic diagram for a method of manufacturing a cesium ion exchange resin according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's intention or precedent. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
앞에서 살핀 바와 같이, 양이온 교환수지 표면에 도입된 PB는 수용액상에서 세슘이온의 흡착을 위해 사용할 때 이온교환수지 표면으로부터 PB가 용출될 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 폴리도파민을 바인더 물질로 사용하여 양이온 교환수지에 PB의 결합을 공고하게 함으로써 상기 문제점을 해결한 것이다. As previously described, when PB introduced to the surface of a cation exchange resin is used for adsorption of cesium ions in an aqueous solution, there may be a problem that PB is eluted from the surface of the ion exchange resin. Therefore, the present invention solves the above problem by consolidating the binding of PB to the cation exchange resin by using polydopamine as a binder material to solve the above problems.
폴리도파민(polydopamine)은 접착 단백질과 유사한 분자구조를 갖는 물질로서 모든 물질에 코팅이 가능할 뿐만 아니라 생체 적합성을 갖고 있는 특징을 가지고 있다. 또한, 카테콜 (catechol)이라는 그룹이 존재하여 금속이온과 결합이 가능하고, 이를 이용하여 물질의 표면 개질을 쉽게 수행하는 장점을 가진다. Polydopamine (polydopamine) is a material having a molecular structure similar to that of an adhesive protein, and it is possible to coat all materials and has biocompatibility. In addition, there is a group called catechol, which is capable of binding with metal ions, and has the advantage of easily performing the surface modification of the material by using this.
본 발명은 폴리도파민의 뛰어난 접착성 성질을 이용하여 양이온 교환수지에 코팅함으로써 PB의 용출 문제를 해결하여 주변 환경에 대한 안정성이 부여된 효율적인 세슘 흡착 및 제거가 가능한 세슘이온 교환수지에 관한 것이다. The present invention relates to a cesium ion exchange resin capable of efficient cesium adsorption and removal provided with stability to the surrounding environment by solving the elution problem of PB by coating on a cation exchange resin using the excellent adhesive properties of polydopamine.
즉, 본 발명은 세슘 이온을 흡착하는 PB가 양이온 교환수지의 표면에 도입됨으로써 상기 양이온 교환수지로부터의 PB의 탈착 및 용출을 방지하여 수중의 재오염을 방지하고, 세슘 이온의 흡착 효율성을 증대시킬 수 있는 세슘이온 교환수지를 제공한다.That is, the present invention prevents re-contamination in water by preventing PB desorption and elution from the cation exchange resin by introducing PB adsorbing cesium ions onto the surface of the cation exchange resin, thereby increasing the adsorption efficiency of cesium ions. A cesium ion exchange resin is provided.
이하, 본 발명에 따른 세슘이온 교환수지 및 그 제조 방법에 대하여 첨부된 도면에 의거하여 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 프러시안 블루의 결정입자(a) 및 세슘 이온의 흡착 과정(b)을 나타내는 모식도이며, 도 2와 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 세슘이온 교환수지의 제조방법에 대한 모식도이다.Hereinafter, the cesium ion exchange resin according to the present invention and its manufacturing method will be described in detail based on the accompanying drawings. Figure 1 attached to the present invention is a schematic diagram showing the adsorption process (b) of Prussian blue crystal particles (a) and cesium ions, and FIGS. 2 and 3 are views of a cesium ion exchange resin according to an embodiment of the present invention. It is a schematic diagram of the manufacturing method.
본 발명의 일실시예에 따른 세슘이온 교환수지는 양이온 교환수지에 존재하는 존재하는 술폰산(-SO3H)에 PB를 합성하거나 또는 양이온 교환수지의 표면에 코팅된 폴리도파민의 카테콜 부분에 철(Ⅲ) 이온을 도입하고, 상기 철(Ⅲ) 이온이 도입된 부분에서 PB를 합성함으로써 제조될 수 있다. The cesium ion exchange resin according to an embodiment of the present invention synthesizes PB in sulfonic acid (-SO 3 H) present in the cation exchange resin, or irons in the catechol portion of polydopamine coated on the surface of the cation exchange resin. It can be prepared by introducing (III) ions and synthesizing PB at the portion where the iron (III) ions are introduced.
이때 상기 세슘이온 교환수지에 합성되는 PB는 철(Ⅲ) 이온 (Fe3 +) 이 페로시안산으로부터 제공되는 사이아노 그룹 (-CN)과 접촉함에 따라 철(Ⅲ) 이온과 철(Ⅱ) 이온 (Fe2+)이 각각 사이아노 그룹의 질소(N) 및 탄소(C)에 결합함으로써, 도 1과 같이 구조식 KFe4[Fe2+(CN)6]3ㆍxH2O 기반의 면심입방 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.At this time, the PB synthesized in the cesium ion exchange resin is iron (III) ions and iron (II) ions as iron (III) ions (Fe 3 + ) come into contact with the cyano group (-CN) provided from ferrocyanic acid. (Fe 2+ ) is bonded to nitrogen (N) and carbon (C) of the cyano group, respectively, as shown in FIG. 1, and the structural formula KFe 4 [Fe 2+ (CN) 6 ] 3 ㆍ xH 2 O-based face-centered cubic structure It is characterized by having.
상기 세슘이온 교환수지에 도입된 PB는 격자 내 존재하는 칼륨 이온(K+)과 제거하고자 하는 세슘 이온(Cs+)이 서로 이온교환되면서 상기 세슘 이온에 대한 선택적인 흡착이 가능하다는 특징을 갖는다. The PB introduced into the cesium ion exchange resin is characterized in that selective adsorption of the cesium ions is possible as the potassium ions (K + ) present in the lattice and the cesium ions (Cs + ) to be removed are ion-exchanged with each other.
따라서 이러한 특성을 양이온 교환수지에 적용하여 세슘 이온에 대한 흡착 및 제거가 용이한 세슘이온 교환수지가 제조될 수 있다.Therefore, by applying these properties to a cation exchange resin, a cesium ion exchange resin that can easily adsorb and remove cesium ions can be produced.
또한, 이와 같이 제조된 세슘이온 교환수지는 표면에 폴리도파민을 코팅함으로써 현장 사용시에 PB의 용출을 억제함으로써, 상기 PB의 용출에 따른 콜로이드 형성을 예방하여 환경에 대한 안정성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다. In addition, the cesium ion exchange resin prepared in this way is coated with polydopamine on the surface to suppress the elution of PB during field use, thereby preventing colloid formation due to the elution of the PB, thereby improving the stability to the environment. Have
본 발명의 세슘이온 교환수지의 제조방법은 양이온 교환수지 표면에 PB의 합성과 폴리도파민 코팅 순서를 달리하여 두 가지의 제조방법을 제시한다. The method of manufacturing the cesium ion exchange resin of the present invention proposes two manufacturing methods by varying the order of PB synthesis and polydopamine coating on the surface of the cation exchange resin.
즉, 본 발명의 일실시예에 따른 세슘이온 교환수지의 제조방법(Ⅰ)은, 도 2와 같이 먼저 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지함으로써 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계(단계 Ⅰ-1);와, 상기 단계 Ⅰ-1에서 제조된 철(Ⅲ) 이온이 부착된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시킴으로써 상기 양이온 교환수지의 표면에 PB를 합성시키는 단계(단계 Ⅰ-2); 및 상기 단계 Ⅰ-2에서 제조된 표면에 상기 PB가 합성된 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민으로 코팅시키는 단계 (단계 Ⅰ-3);를 포함하는 것을 특징으로 한다.That is, in the method (I) of preparing a cesium ion exchange resin according to an embodiment of the present invention, iron (III) is deposited on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in an aqueous solution of iron (III) ions as shown in FIG. Step of introducing ions (step I-1); and, by immersing the cation exchange resin with iron (III) ions prepared in step I-1 in a solution of ferrocyanic acid, PB is deposited on the surface of the cation exchange resin. Synthesizing (Step I-2); And coating the surface of the cation exchange resin synthesized with the PB on the surface prepared in step I-2 with polydopamine (step I-3).
상기 단계 Ⅰ-1은 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계로서, PB가 상기 양이온 교환수지 표면에 합셩될 수 있도록 준비하는 단계이다. 즉, 상기 단계 Ⅰ-1은 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지함으로써 상기 양이온 교환수지에 존재하는 술폰산(-SO3H)에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계이다.The step I-1 is a step of introducing iron (III) ions to the surface of the cation exchange resin, and is a step of preparing PB to be combined with the surface of the cation exchange resin. That is, in step I-1, iron (III) is added to sulfonic acid (-SO 3 H) present in the cation exchange resin by immersion in an aqueous solution of iron (III) ions. This is the step of introducing ions.
또한 상기 단계 Ⅰ-2는 상기 단계 Ⅰ-1에서 철(Ⅲ) 이온이 부착된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시킴으로써 상기 양이온 교환수지의 표면에 PB를 합성시키는 단계이다. 상기 PB는 철(Ⅲ) 이온이 부착된 양이온 교환수지의 표면에서 상온에서 자발으로 합성이 진행된다. In addition, step I-2 is a step of synthesizing PB on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in which iron (III) ions are attached in step I-1 in an aqueous ferrocyanic acid solution. The PB is spontaneously synthesized at room temperature on the surface of the cation exchange resin to which iron (III) ions are attached.
그리고 단계 Ⅰ-3은 상기 단계 Ⅰ-2에서 제조된 표면에 PB가 합성된 양이온 교환수지를 폴리도파민으로 코팅함으로써 제조된 본 발명의 세슘이온 교환수지에 상기 PB의 내구성을 부여하는 단계이다. 상기 폴리도파민은 표면에 PB가 합성된 양이온 교환수지를 도파민 수용액에 침지함으로써 자가중합(self-polymerization)되어 폴리도파민을 코팅하게 된다. 상기 폴리도파민의 코팅단계는 도파민 수용액에 상기 표면에 PB가 합성된 양이온 교환수지를 침치함으로써 진행되며, 상기 도파민 수용액의 pH는 8 ~ 10인 것이 바람직하다. 상기 pH 8 ~ 10의 도파민 수용액에서 폴리도파민의 코팅속도가 가장 빠르므로 코팅시간을 단축할 수 있다. And step I-3 is a step of imparting the durability of the PB to the cesium ion exchange resin of the present invention prepared by coating the surface prepared in step I-2 with cation exchange resin synthesized with PB with polydopamine. The polydopamine is self-polymerized by immersing the cation exchange resin in which PB is synthesized on the surface in an aqueous dopamine solution to coat the polydopamine. The coating step of the polydopamine proceeds by immersing the cation exchange resin in which PB is synthesized on the surface of the dopamine aqueous solution, and the pH of the dopamine aqueous solution is preferably 8-10. Since the coating speed of polydopamine is the fastest in the aqueous solution of dopamine of pH 8 to 10, the coating time can be shortened.
상기 폴리도파민(polydopamine)은 분자구조가 홍합의 족사 단백질과 유사한 구조를 갖는 중합체로서, 상기 폴리도파민은 카테콜(catechol) 아민 계열의 유기화합물로 다양한 동물들의 중추신경계에서 발견되는 신경전달물질이다. 특히 상기 폴리도파민은 홍합을 수중에서 바위 등에 부착하는 족사 단백질과 유사한 특성을 갖는 것으로 알려져 있다.The polydopamine (polydopamine) is a polymer having a molecular structure similar to the mussel family protein, and the polydopamine is a catechol amine-based organic compound, a neurotransmitter found in the central nervous system of various animals. In particular, it is known that the polydopamine has properties similar to a family protein that attaches mussels to rocks and the like in water.
상기 중합된 폴리도파민은 킬레이트제로 작용하는 카테콜(catechol) 그룹을 갖는다. 상기 양이온 교환수지에 코팅된 폴리도파민에 존재하는 카테콜 그룹은 PB의 Fe3+ 또는 Fe2 +와 배위결합을 형성함으로써, 상기 PB를 견고하게 고정하게 된다. The polymerized polydopamine has a catechol group that acts as a chelating agent. By forming the Fe 3+ or Fe 2 + coordinate bonds with the catechol groups present in the poly dopamine coated on the cation-exchange resin is PB, is firmly fixed to the PB.
상기와 같이 표면에 PB가 합성된 양이온 교환수지를 폴리도파민으로 코팅함으로써, 상기 양이온 교환수지의 표면에 합성된 PB가 사용중 용출되는 문제를 해결함으로써 PB의 내구성을 부여할 수 있다. By coating the cation exchange resin synthesized with PB on the surface with polydopamine as described above, the durability of the PB can be imparted by solving the problem of dissolution of PB synthesized on the surface of the cation exchange resin during use.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따른 세슘 이온 교환수지의 제조방법(Ⅱ)은, 도 3과 같이 양이온 교환수지를 폴리도파민으로 코팅시키는 단계 (단계 Ⅱ-1); 상기 단계 Ⅱ-1에서 제조된 폴리도파민으로 코팅된 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계 (단계 Ⅱ-2); 및 상기 단계 Ⅱ-2에서 제조된 표면에 철(Ⅲ) 이온이 부착된 폴리도파민으로 코팅시킨 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 PB를 합성시키는 단계 (단계 Ⅱ-3);를 포함하는 것을 특징으로 한다. In addition, the method (II) of preparing a cesium ion exchange resin according to another embodiment of the present invention comprises the steps of coating a cation exchange resin with polydopamine as shown in FIG. 3 (step II-1); Introducing iron (III) ions to the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin coated with the polydopamine prepared in step II-1 in an iron (III) ion aqueous solution (step II-2); And synthesizing PB on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin coated with polydopamine with iron (III) ions attached to the surface prepared in step II-2 in a solution of ferrocyanic acid (step II- 3); is characterized by including.
상기 단계 Ⅱ-1은 양이온 교환수지에 폴리도파민을 코팅하는 단계이다. 상기 단계 Ⅱ-1은 상기 양이온 교환수지를 도파민 수용액에 침지함으로써 상기 양이온 교환수지의 표면에 폴리도파민을 코팅할 수 있다. 이를 통해 상기 양이온 교환수지에 대한 내구성을 부여할 수 있으며, 또한 이후의 공정에서 폴리도파민에 존재하는 카테콜에 의해 PB를 합성할 수 있다. 상기 단계 Ⅱ-1은 앞에서 살핀 바와 같이, 상기 도파민 수용액의 pH는 8 ~ 10인 것이 바람직하다. Step II-1 is a step of coating polydopamine on a cation exchange resin. In step II-1, a polydopamine may be coated on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in an aqueous dopamine solution. Through this, durability to the cation exchange resin can be imparted, and PB can be synthesized by catechol present in polydopamine in a subsequent process. As described above, in step II-1, the pH of the dopamine aqueous solution is preferably 8 to 10.
또한 상기 단계 Ⅱ-2는 상기 단계 Ⅱ-1에서 제조된 폴리도파민이 코팅된 양이온 교환수지의 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계이다. 즉, 상기 단계 Ⅱ-1에서 제조된 폴리도파민이 코팅된 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지함으로써 상기 양이온 교환수지의 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계이다. 상기 단계 Ⅱ-2는 상기와 같이 양이온 교환수지의 표면에 철(Ⅲ) 이온이 도입됨으로써 이후의 공정에서 PB가 합성될 수 있도록 준비하는 단계이다. 그리고 단계 Ⅱ-3은 상기 단계 2-2에서 제조된 표면에 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지에 PB가 합성되는 단계이다. 상기 단계 Ⅱ-3은 상기 단계 Ⅱ-2에서 제조된 표면에 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시킴으로써 상기 양이온 교환수지의 표면에 PB를 합성시키는 단계이다.In addition, step II-2 is a step of introducing iron (III) ions to the surface of the cation exchange resin coated with the polydopamine prepared in step II-1. That is, iron (III) on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin coated with the polydopamine prepared in step II-1 in an iron (III) ionic aqueous solution. This is the step of introducing ions. Step Ⅱ-2 is iron (III) on the surface of the cation exchange resin as described above. This is a step to prepare PB to be synthesized in a subsequent process by introducing ions. And step Ⅱ-3 is iron (III) on the surface prepared in step 2-2. PB is synthesized in the cation exchange resin into which ions are introduced. The step II-3 is iron (III) on the surface prepared in the step II-2. It is a step of synthesizing PB on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin into which the ions have been introduced in an aqueous ferrocyanic acid solution.
상기 세슘이온 교환수지의 두 가지 제조방법을 통해 본 발명의 세슘 이온의 흡착·제거가 가능한 폴리도파민이 코팅된 세슘이온 교환수지의 제조방법을 제공하게 된다. It is possible to adsorb and remove cesium ions of the present invention through two methods of manufacturing the cesium ion exchange resin. It provides a method for manufacturing a cesium ion exchange resin coated with polydopamine.
상기와 같은 방법으로 제조된 본 발명의 세슘이온 교환수지는 세슘 이온과의 이온교환을 증대시켜 양이온 교환수지의 단위 중량당 세슘 이온의 흡착량을 극대화할 수 있으며, 상기 양이온 교환수지로부터의 PB 탈착 및 용출을 방지하여 수중의 재오염을 방지할 수 있다. 또한 상기 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민을 이용하여 코팅함으로써, 또한 양이온 교환수지의 세슘이온의 흡착 효율성을 증대시키고 pH에 대한 안정성을 부여할 수 있다. The cesium ion exchange resin of the present invention prepared by the above method can maximize the adsorption amount of cesium ions per unit weight of the cation exchange resin by increasing ion exchange with cesium ions, and PB desorption from the cation exchange resin And preventing elution to prevent recontamination in water. In addition, by coating the surface of the cation exchange resin with polydopamine, it is also possible to increase the adsorption efficiency of cesium ions of the cation exchange resin and provide stability to pH.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 아래의 실시예는 예시적인 목적일 뿐, 본 발명의 범주 및 기술사상의 범위내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 또는 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. The following examples are for illustrative purposes only, and it is apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope and scope of the present invention, and it is obvious that such modifications or modifications fall within the scope of the appended claims. .
(( 제조예Manufacturing example 1) 세슘이온 교환수지의 제조방법(Ⅰ)에 의한 세슘이온 교환수지의 제조 1) Preparation of cesium ion exchange resin by the method (I) of the production of cesium ion exchange resin
(단계 Ⅰ-1)(Step Ⅰ-1)
1 g의 양이온 교환수지를 1 중량% 염화철(FeCl3) 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지의 술폰산기(-SO3H)에 철 이온을 도입하였다. 상기와 같이 철 이온이 도입된 양이온 교환수지를 증류수로 2-3번 수세하였다.1 g of cation exchange resin was immersed in 1 wt% aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) to introduce iron ions into the sulfonic acid group (-SO 3 H) of the cation exchange resin. As described above, the cation exchange resin into which iron ions were introduced was washed 2-3 times with distilled water.
(단계 Ⅰ-2)(Step I - 2)
상기 단계 Ⅰ-1에서 제조된 철 이온이 도입된 양이온 교환수지를 1 중량% 포타슘 헥사시아노퍼레이트(Ⅱ) 트리하이드레이트 (potassium hexacyanoferrate(Ⅱ) trihydrate) 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에서 PB를 합성하였다. The cation exchange resin introduced with the iron ions prepared in step I-1 was immersed in an aqueous solution of 1% by weight of potassium hexacyanoferrate (II) trihydrate to make PB on the surface of the cation exchange resin. Was synthesized.
(단계 Ⅰ-3)(Step Ⅰ-3)
상기 단계 Ⅰ-2에서 제조된 표면에 PB가 합성된 양이온 교환수지를 도파민 염산염 (dopamine hydrochloride) 0.04 g 이 용해된 10 mM Tris-HCl 완충액 20 mL에 첨가하고, 강하게 교반을 실시하였다. 상기 도파민 수용액의 pH는 8.5이며, 이때 상기 양이온 교환수지의 표면에서 폴리도파민이 자발적으로 중합되면서 코팅이 된다. 상기와 같인 제조된 세슘이온 교환수지는 증류수로 2-3번 수세하였다.To the surface prepared in step I-2, a cation exchange resin synthesized with PB was added to 20 mL of 10 mM Tris-HCl buffer in which 0.04 g of dopamine hydrochloride was dissolved, and vigorous stirring was performed. The pH of the aqueous dopamine solution is 8.5, and at this time, the polydopamine spontaneously polymerizes on the surface of the cation exchange resin to be coated. The cesium ion exchange resin prepared as above was washed 2-3 times with distilled water.
(( 제조예Manufacturing example 2) 세슘이온 교환수지의 제조방법(Ⅱ)에 의한 세슘이온 교환수지의 제조 2) Preparation of cesium ion exchange resin by the method of manufacturing cesium ion exchange resin (II)
(단계 Ⅱ-1)(Step II - 1)
1 g의 양이온 교환수지를 도파민 염산염 (dopamine hydrochloride) 0.04 g 이 용해된 10 mM Tris-HCl 완충액 20 mL에 첨가하고, 강하게 교반을 실시하였다. 이때 상기 도파민 수용액의 pH는 8.5이며, 상기와 같이 양이온 교환수지의 표면에 폴리도파민의 코팅을 실시하였다. 이후에 상기 양이온 교환수지를 증류수로 2-3번 수세하였다.1 g of cation exchange resin was added to 20 mL of 10 mM Tris-HCl buffer in which 0.04 g of dopamine hydrochloride was dissolved, and vigorous stirring was performed. At this time, the pH of the aqueous solution of dopamine was 8.5, and the surface of the cation exchange resin was coated with polydopamine as described above. Thereafter, the cation exchange resin was washed 2-3 times with distilled water.
(단계 Ⅱ-2)(Step II - 2)
상기 단계 Ⅱ-1에서 제조된 표면에 폴리도파민이 코팅된 양이온 교환수지를 1 중량% 염화철(FeCl3) 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지의 상부층에 존재하는 폴리도파민층의 카테콜 그룹에 철(Ⅲ) 이온을 도입한다. 상기와 같이 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지는 증류수로 2-3번 수세하였다.The cation exchange resin coated with polydopamine on the surface prepared in step Ⅱ-1 was immersed in a 1% by weight aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) and iron was added to the catechol group of the polydopamine layer present in the upper layer of the cation exchange resin ( Ⅲ) Introduce ions. As described above, the cation exchange resin into which iron (III) ions were introduced was washed 2-3 times with distilled water.
(단계 Ⅱ-3)(Step Ⅱ-3)
상기 단계 Ⅱ-2에서 제조된 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온교환수지를 1 중량% 포타슘 헥사시아노퍼레이트(Ⅱ) 트리하이드레이트 (potassium hexacyanoferrate(Ⅱ) trihydrate) 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에서 PB를 합성하였다. The cation exchange resin was immersed in an aqueous solution of 1% by weight of potassium hexacyanoferrate (II) trihydrate in which the iron (III) ion prepared in step II-2 was introduced. PB was synthesized on the surface.
(( 실시예Example 1) 수용액의 1) of aqueous solution 세슘 이온 농도에Cesium ion concentration 따른 세슘이온 교환수지의 세슘이온 제거 평가 Cesium ion removal evaluation of cesium ion exchange resin
본 발명의 세슘이온 교환수지의 세슘이온 농도에 따른 세슘이온 제거 성능 평가를 위하여 제조예 1 및 제조예 2에서 제조된 본 발명의 세슘이온 교환수지 40 mg 각각을 1, 10, 50 및 100 ppm의 농도를 갖는 세슘이온 수용액 20 mL에 각각에 분산하여 24 시간 동안 침지하였다. 이후 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(ICP-MS)를 이용하여 각각의 세슘이온 교환수지가 제거된 세슘이온 수용액의 여액으로부터 잔존하는 세슘이온의 함량을 측정하고 아래의 (식 1)에 의거하여 세슘이온 제거율을 계산하였다. 그 결과는 아래 표 1과 같다.For the evaluation of cesium ion removal performance according to the cesium ion concentration of the cesium ion exchange resin of the present invention, each of the 40 mg of cesium ion exchange resins of the present invention prepared in Preparation Example 1 and Preparation Example 2 was 1, 10, 50 and 100 ppm. Each was dispersed in 20 mL of a cesium ion aqueous solution having a concentration and immersed for 24 hours. Thereafter, the content of the remaining cesium ion was measured from the filtrate of the cesium ion aqueous solution from which each cesium ion exchange resin was removed using an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS), and the cesium ion removal rate was calculated according to the following equation (1). Was calculated. The results are shown in Table 1 below.
상기 (식 1)에서 C 0 는 세슘이온 수용액의 초기의 세슘이온의 함량이며, C t 는 24시간 이후 여액의 세슘이온을 함량을 가리킨다.In the above (Formula 1), C 0 is the content of the initial cesium ion in the aqueous cesium ion solution, and C t indicates the content of the cesium ion in the filtrate after 24 hours.
상기 표 1에서와 같이 제조예 1 및 제조예 2 모두 높은 세슘이온 제거율을 나타낸다. 특히 세슘이온의 초기농도가 10 ppm 이하에서는 90 % 이상의 제거율을 나타낸다. 또한 세슘이온의 초기농도가 100 ppm 이하인 경우에도 50 % 이상의 높은 세슘이온 제거율을 나타낸다. As shown in Table 1, both Preparation Example 1 and Preparation Example 2 show high cesium ion removal rates. Particularly, when the initial concentration of cesium ions is 10 ppm or less, the removal rate is 90% or more. In addition, even when the initial concentration of cesium ions is 100 ppm or less, it shows a high removal rate of cesium ions of 50% or more.
(( 실시예Example 2) 수용액의 pH에 따른 세슘이온 교환수지의 세슘이온 제거 평가 2) Evaluation of cesium ion removal of cesium ion exchange resin according to the pH of aqueous solution
본 발명의 세슘이온 교환수지에 대한 세슘이온 수용액의 pH 변화에 따른 세슘이온 제거성능을 평가하기 위하여 상기 제조예 1 및 제조예 2에서 각각 제조된 세슘이온 교환수지 40 mg 씩을 10 ppm의 세슘이온의 함량을 갖는 pH 2, 4, 7, 10의 세슘이온 수용액 (10 ppm) 20 mL 각각에 24시간 동안 침지하였다. 이후 유도 결합 플라즈마 질량 분석기(ICP-MS)를 이용하여 각각의 세슘이온 교환수지가 제거된 세슘이온 수용액의 여액으로부터 잔존하는 세슘이온의 함량을 측정하고 상기 (식 1)에 의거하여 세슘이온 제거율을 계산하였다. 그 결과는 아래 표 2와 같다.In order to evaluate the cesium ion removal performance according to the pH change of the cesium ion aqueous solution for the cesium ion exchange resin of the present invention, 40 mg of the cesium ion exchange resins prepared in Preparation Examples 1 and 2, respectively, of 10 ppm of cesium ions The contents were immersed in 20 mL of cesium ion aqueous solutions (10 ppm) at pH 2, 4, 7, 10 for 24 hours. Subsequently, the content of cesium ions remaining from the filtrate of the cesium ion aqueous solution from which each cesium ion exchange resin was removed was measured using an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS), and the cesium ion removal rate was calculated based on the above (Formula 1). It was calculated. The results are shown in Table 2 below.
(( 비교예Comparative example 1) 수용액의 pH에 따른 양이온 교환수지의 세슘이온 제거 평가 1) Evaluation of cesium ion removal of cation exchange resin according to pH of aqueous solution
양이온 교환수지에 대한 세슘이온 수용액의 pH 변화에 따른 세슘이온의 제거성능을 평가하기 위하여, 일반 양이온 교환수지 40 mg 씩을 10 ppm의 세슘이온의 함량을 갖는 pH 2, 4, 7, 10의 세슘이온 수용액 20 mL 각각에 24시간 동안 침지하였다. 이후 유도 결합 플라즈마 질량 분석기를 이용하여 양이온 교환수지가 분리된 세슘이온 수용액의 여액에 잔존하는 세슘이온의 함량을 측정하고 상기 (식 1)에 의거하여 세슘이온 제거율을 계산하였다. In order to evaluate the removal performance of cesium ions according to the change of the pH of the aqueous solution of cesium ions with respect to the cation exchange resin, cesium ions of pH 2, 4, 7, and 10 having a content of cesium ions of 10 ppm for each 40 mg of general cation exchange resin Each of 20 mL of aqueous solution was immersed for 24 hours. Thereafter, the content of cesium ions remaining in the filtrate of the cesium ion aqueous solution from which the cation exchange resin was separated was measured using an inductively coupled plasma mass spectrometer, and the cesium ion removal rate was calculated based on the above (Formula 1).
상기 표 1에서와 같이 제조예 1 및 제조예 2 모두 비교예 1보다 높은 세슘이온의 제거율을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 제조예 1과 제조예 2 경우 pH 4~10 구간에서 80% 이상의 높은 세슘이온의 제거율을 갖는 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 1, it can be seen that both Preparation Example 1 and Preparation Example 2 show a higher removal rate of cesium ions than Comparative Example 1. In addition, it can be seen that in the case of Production Example 1 and Production Example 2 according to an embodiment of the present invention, the removal rate of cesium ions is higher than 80% in a pH range of 4 to 10.
이상으로 본 발명의 일실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Although one embodiment of the present invention has been described above, it will be understood that the present invention is not limited to the forms mentioned in the above detailed description. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the present invention includes all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit of the invention as defined by the appended claims.
Claims (5)
상기 양이온 교환수지의 상부에 위치하는 프러시안 블루층; 및
상기 프러시안 블루층의 상부에 위치하는 폴리도파민층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세슘이온 교환수지.
Cation exchange resin;
A prussian blue layer located on the cation exchange resin; And
A cesium ion exchange resin comprising a; polydopamine layer located on top of the prussian blue layer.
상기 양이온 교환수지의 상부에 위치하는 폴리도파민층; 및
상기 폴리도파민층의 상부에 위치하는 프러시안 블루층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세슘이온 교환수지.
Cation exchange resin;
A polydopamine layer located on the cation exchange resin; And
Cesium ion exchange resin comprising a; prussian blue layer located on top of the polydopamine layer.
상기 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지하여 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계;
철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지하여 상기 양이온 교환수지의 표면에 프러시안 블루층을 형성하는 단계;
상기 표면에 상기 프러시안 블루층이 형성된 양이온 교환수지의 표면을 폴리도파민으로 코팅시키는 단계;
를 포함하는 세슘이온 교환수지의 제조방법.
Preparing a cation exchange resin;
Introducing iron (III) ions into the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in an aqueous solution of iron (III) ions;
Forming a prussian blue layer on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin into which iron (III) ions are introduced in an aqueous ferrocyanic acid solution;
Coating the surface of the cation exchange resin having the prussian blue layer on the surface with polydopamine;
Method for producing a cesium ion exchange resin comprising a.
상기 양이온 교환수지를 폴리도파민으로 코팅시키는 단계;
상기 폴리도파민으로 코팅된 양이온 교환수지를 철(Ⅲ) 이온 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 철(Ⅲ) 이온을 도입하는 단계;
상기 표면에 철(Ⅲ) 이온이 도입된 양이온 교환수지를 페로시안산 수용액에 침지시켜 상기 양이온 교환수지 표면에 프러시안 블루층을 형성하는 단계;
를 포함하는 세슘이온 교환수지의 제조방법.
Preparing a cation exchange resin;
Coating the cation exchange resin with polydopamine;
Introducing iron (III) ions into the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin coated with the polydopamine in an aqueous solution of iron (III) ions;
Forming a Prussian blue layer on the surface of the cation exchange resin by immersing the cation exchange resin in which iron (III) ions are introduced on the surface in an aqueous ferrocyanic acid solution;
Method for producing a cesium ion exchange resin comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180079652A KR102104719B1 (en) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180079652A KR102104719B1 (en) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200005974A KR20200005974A (en) | 2020-01-17 |
KR102104719B1 true KR102104719B1 (en) | 2020-04-24 |
Family
ID=69370131
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180079652A KR102104719B1 (en) | 2018-07-09 | 2018-07-09 | Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102104719B1 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013140031A (en) | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Kankyo Joka Kenkyusho:Kk | Decontamination method of radioactive liquid |
US20160318774A1 (en) * | 2012-08-29 | 2016-11-03 | Northwestern University | Water Detoxification by a Substrate-Bound Catecholamine Adsorbent |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101612403B1 (en) * | 2014-06-19 | 2016-04-27 | 주식회사 아모그린텍 | Nanofiber Composite Impregnating Prussian Blue for Adsorption of Radioactive Cs, Filter Materials and Decontamination Method of Radioactive Cs Using the Same |
-
2018
- 2018-07-09 KR KR1020180079652A patent/KR102104719B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013140031A (en) | 2011-12-28 | 2013-07-18 | Kankyo Joka Kenkyusho:Kk | Decontamination method of radioactive liquid |
US20160318774A1 (en) * | 2012-08-29 | 2016-11-03 | Northwestern University | Water Detoxification by a Substrate-Bound Catecholamine Adsorbent |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200005974A (en) | 2020-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2653551C2 (en) | Arrangement of magnetic particles intended to interact with substances in a solution or in a gas | |
Yoshida et al. | Recovery of direct dye and acid dye by adsorption on chitosan fiber–equilibria | |
CA1245944A (en) | Fixation of dissolved metal species with a complexing agent | |
KR101978499B1 (en) | A adsorbent based on hollow prussian blue magnetic nanoparticles for radioactive cesium, and method of manufacturing the same | |
JP3749941B2 (en) | Method for producing cesium separator | |
DE19581676B4 (en) | Immobilized branched polyalkyleneimines, methods of preparation and use | |
EP0118493B1 (en) | Fixation of anionic materials with a complexing agent | |
JP2002506979A (en) | Adsorbent for radionuclides | |
CN101007260A (en) | Method for producing adsorbent, adsorbent and adsorption apparatus | |
KR102104719B1 (en) | Cesium ion exchange resin and manufacturing method thereof | |
JPS55132633A (en) | Adsorbent for arsenic | |
KR102537077B1 (en) | Layer-by-layer assembly of Prussian blue modified mesoporous silica nanofiber and manufacturing method thereof | |
KR101276116B1 (en) | Soil flushing method using water soluble aminoclay | |
KR102204227B1 (en) | Prussian blue immobilized porous polymer resin for removal of cesium ion and manufacturing method thereof | |
JPS6025540A (en) | Humic acid type adsorbent | |
KR101969709B1 (en) | Polymer gel-Prussian blue complex and its manufacturing method | |
KR102143640B1 (en) | Method for preparing cesium- absorbent having Prussian blue on the surface by reforming the surface of polymer containing hydroxyl group using acrylic acid | |
KR102205648B1 (en) | Silver coating particle for removing radioactive iodine and method for removing radioactive iodine using the same | |
JP2004298738A (en) | Boron-containing water treatment method | |
KR102232786B1 (en) | Process and device for removing iodine using gold particles | |
JPS6159177B2 (en) | ||
DE2629302A1 (en) | ADSORB COMPOSITION | |
KR101556367B1 (en) | Amine functionalized pumice-based adsorbent method for fabricating the same | |
JP7352055B2 (en) | Adsorbent for metalloid and method for removing metalloid elements | |
JPH01155947A (en) | Permission tannin-aldehyde-water or persimmon tannin-acid-water hydrated gel composition and method for adsorbing nuclear fuel element and organic matter containing iron using said composition |
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 | ||
GRNT | Written decision to grant |