KR102132484B1 - Absorbent of radioactive material and method of the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질의 흡착제에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 방사능 물질의 흡착제는, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자와, 상기 고분자가 분산된 용매를 포함할 수 있다.The present invention relates to an adsorbent for radioactive materials that adsorb deuterium and tritium water contained in radioactive contaminated water and purify the contaminated water. The adsorbent of the radioactive material according to the embodiment of the present invention may include a polymer containing a functional group for hydrogen bonding and a solvent in which the polymer is dispersed.

Description

방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법{Absorbent of radioactive material and method of the same}Absorbent of radioactive material and method of the same

본 발명은 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 강한 수소결합을 이루는 중수소수와 삼중수소수를 수소결합 관능기로 포획하는 방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adsorbent of a radioactive material that adsorbs deuterium and tritium water contained in radioactive contaminated water and purifies contaminated water, and a method for manufacturing the same, and hydrogen bonds deuterium and tritium water to form strong hydrogen bonds. The present invention relates to an adsorbent for radioactive substances captured by functional groups and a method for manufacturing the same.

수소(H)의 대표적인 동위원소로는, 원자량이 2이고 통상적으로 원소기호 D로 표시하는 중수소(듀테리움, Deuterium)과, 원자량이 3이고 통상적으로 원소기호 T로 표시하는 삼중수소(트리튬, Tritium)가 있다.Typical isotopes of hydrogen (H) include deuterium (Deuterium) having an atomic weight of 2 and usually denoted by the elemental symbol D, and tritium (tritium, Tritium) having an atomic weight of 3 and usually denoted by the elemental symbol T. ).

삼중수소수는 물 분자(H2O)를 구성하는 두 개의 수소 중 어느 하나 또는 두 개 모두 삼중수소로 치환된 물(HTO, T2O, DTO 등)을 말한다.Tritium water refers to water (HTO, T 2 O, DTO, etc.) substituted with tritium, either or both of the two hydrogens constituting the water molecule (H 2 O).

중수소와 달리 삼중수소는 베타선을 내는 방사성 동위원소이므로, 이를 포함하는 삼중수소수(tritiated water)는 방사선을 방출하는 방사성 물질이다.Unlike deuterium, tritium is a radioactive isotope that emits beta rays, so tritiated water containing it is a radioactive material that emits radiation.

우리나라 원자력 발전소 중, 특히 감속재 및 냉각재로 중수를 사용하는 가압 중수로형 원자로에서는 필연적으로 삼중수소수(tritiated water)가 발생한다. 또한, 우리나라 유일의 연구형 원자로인 하나로 시설도 원자로 반사체로 중수를 사용하기 때문에 삼중수소수가 발생하고 있다.Among the nuclear power plants in Korea, particularly in pressurized heavy water reactors that use heavy water as moderators and coolants, tritiated water inevitably occurs. In addition, because Hanaro facility, the only research reactor in Korea, uses heavy water as a reactor reflector, tritium water is generated.

삼중수소수가 공기 중으로 누출되면, 증발되어 공기중의 일반 물(경수, H2O) 증기와 쉽게 혼합되고, 이 상태의 공기를 사람이 호흡하면 인체에 매우 유해하다. 따라서, 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 제거할 필요가 있다.]When tritium water leaks into the air, it is evaporated and easily mixed with ordinary water (hard water, H 2 O) vapors in the air, and it is very harmful to the human body if a person breathes air in this state. Therefore, it is necessary to remove deuterium water and tritium water contained in contaminated water.]

등록특허공보 제10-1630160호Registered Patent Publication No. 10-1630160

종래에는 오염수에 포함된 삼중수소수를 제거하는 데 사용되는 공정으로 증류를 통한 분리, 전기분해 등이 있었다. 이러한 방식은 비효율적으로, 보단 용이한 방법으로 삼중수소수 등을 분리할 기술이 필요하였다.Conventionally, a process used to remove tritium water contained in contaminated water has been separated through distillation and electrolysis. This method was inefficient and needed a technique to separate tritium water and the like in an easier way.

따라서, 본 발명의 목적은 비교적 간단히 방사성 물질인 중수소수와 삼중수소수를 제거할 수 있는 방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an adsorbent for a radioactive material capable of removing deuterium water and tritium water, which are radioactive materials, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention, claims and drawings.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질의 흡착제는, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자와, 상기 고분자가 분산된 용매를 포함할 수 있다.The adsorbent of a radioactive material that adsorbs deuterium water and tritium water contained in radioactive contaminated water according to an embodiment of the present invention to achieve the above-described problem and purifies contaminated water includes a functional group that performs hydrogen bonding. And a solvent in which the polymer is dispersed.

상기 관능기는 상기 중수소수 및 삼중수소수와 수소결합을 할 수 있다.The functional group may hydrogen bond with the deuterium water and tritium water.

상기 수소결합에 의해, 중수소수 및 삼중수소수는 상기 고분자에 포획된다.By the hydrogen bond, deuterium water and tritium water are captured in the polymer.

상기 수소결합을 하는 상기 관능기는 -COOH, -OH, -NH2이다.The functional group for hydrogen bonding is -COOH, -OH, -NH 2 .

상기 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polytetraethylene glycol diacrylate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride) 및 폴리실록산(polysiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나이다.The polymer includes polyurethane, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyamide, polyacrylamide (polyacrylamide), polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polytetraethylene glycol diacrylate, polysulfone, polyphenylene oxide, poly It is any one selected from the group consisting of polycarbonate, polyester, polyvinylidene chloride and polysiloxane.

상기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-buranol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The solvent is 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methl-2-pyrrolidone; NMP), acetone (acetone), ethanol (ethanol), n-propanol (n-propanol), n-butanol (n-buranol) ), n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), dimethyl Dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene, xylene (xylene) xylene), and water (water).

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질 흡착제의 제조방법은, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자를 합성하는 단계와, 상기 고분자를 용매에 용해시켜 고분자용액을 형상하는 단계와, 상기 고분자용액을 가공하는 단계를 포함할 수 있다.A method of preparing a radioactive material adsorbent for adsorbing deuterium and tritium water contained in radioactive contaminated water according to another embodiment of the present invention for purifying contaminated water to achieve the problems to be solved is a hydrogen-bonded functional group It may include the step of synthesizing a polymer containing a, dissolving the polymer in a solvent to form a polymer solution, and processing the polymer solution.

상기 관능기는 상기 중수소수 및 삼중수소수와 수소결합을 한다.The functional group hydrogen bonds with the deuterium water and tritium water.

상기 수소결합에 의해, 상기 중수소수 및 삼중수소수는 상기 고분자에 포획된다.By the hydrogen bonding, the deuterium water and tritium water are captured in the polymer.

상기 수소결합을 하는 상기 관능기는 -COOH, -OH, -NH2이다.The functional group for hydrogen bonding is -COOH, -OH, -NH 2 .

상기 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polytetraethylene glycol diacrylate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride) 및 폴리실록산(polysiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나이다.The polymer includes polyurethane, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyamide, polyacrylamide (polyacrylamide), polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polytetraethylene glycol diacrylate, polysulfone, polyphenylene oxide, poly It is any one selected from the group consisting of polycarbonate, polyester, polyvinylidene chloride and polysiloxane.

상기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-buranol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나이다.The solvent is 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methl-2-pyrrolidone; NMP), acetone (acetone), ethanol (ethanol), n-propanol (n-propanol), n-butanol (n-buranol) ), n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), dimethyl Dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene, xylene (xylene) xylene), and water (water).

상기 고분자용액을 가공하는 단계는, 상기 고분자용액을 겔화시켜 상기 고분자가 포함된 하이드로겔을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of processing the polymer solution may include forming a hydrogel containing the polymer by gelling the polymer solution.

상기 고분자용액을 가공하는 단계는, 상기 고분자용액을 겔화시켜 상기 고분자가 포함된 비드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.The step of processing the polymer solution may include forming a bead containing the polymer by gelling the polymer solution.

본 발명은 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의할 경우 강한 수소결합을 이루는 중수소수와 삼중수소수를 수소결합 관능기로 포획하는 방사성 물질의 흡착제 및 이의 제조방법이 제공된다.The present invention relates to an adsorbent of a radioactive material that adsorbs deuterium and tritium water contained in radioactive contaminated water and purifies contaminated water, and a method for manufacturing the same, and in accordance with the present invention, deuterium water that forms strong hydrogen bonds An adsorbent for a radioactive material that captures tritium water as a hydrogen-bonding functional group, and a method for manufacturing the same are provided.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질의 흡착제를 이용하여 오염수에서 중수소수 및 삼중수소수를 분리해내는 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성 물질 흡착제의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
1 shows a process of separating deuterium water and tritium water from contaminated water using an adsorbent of a radioactive material according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart showing a method of manufacturing a radioactive material adsorbent according to another embodiment of the present invention.

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.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the holder of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims. Hereinafter, specific contents for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals refer to the same components regardless of the drawings, and "and/or" includes each and every combination of one or more of the mentioned items.

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.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” does not exclude the presence or addition of one or more other components other than the components mentioned.

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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings commonly understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. In addition, terms defined in the commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless specifically defined.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 방사능 물질의 흡착제 및 이의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, an adsorbent for a radioactive material and a method for manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사능 물질의 흡착제는 방사능 오염수에 포함된 중수소수와 삼중수소수를 흡착할 수 있으며, 이에 의해, 오염수 내의 방사능 물질인 중수소와 삼중수소를 제거하여, 오염수를 정화시킬 수 있다.The adsorbent of a radioactive material according to an embodiment of the present invention can adsorb deuterium water and tritium water contained in radioactive contaminated water, thereby removing deuterium and tritium, which are radioactive substances in the contaminated water, to contaminate water Can purify.

본 발명의 일 실시예에 따른 방사능 물질의 흡착제는 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자와 상기 고분자가 분산된 용매를 포함할 수 있다. 이때, 상기 흡착제는 하이드로겔 형태 또는 비드 형태로 형성될 수 있다. 하이드로겔로 형성될 경우, 분리막의 형태로 형성할 수 있다. The adsorbent of the radioactive material according to an embodiment of the present invention may include a polymer containing a functional group for hydrogen bonding and a solvent in which the polymer is dispersed. At this time, the adsorbent may be formed in a hydrogel form or a bead form. When formed as a hydrogel, it can be formed in the form of a separator.

한편, 수소결합을 하는 관능기는 예를 들어 카르복시기(-COOH), 히드록시기(-OH), 아민기(-NH2)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 수소결합을 할 수 있는 관능기이면 어느 것이든 될 수 있다.Meanwhile, the functional group that performs hydrogen bonding may be, for example, a carboxy group (-COOH), a hydroxyl group (-OH), an amine group (-NH 2 ), but is not limited thereto, and any functional group capable of hydrogen bonding Can be any

수소결합을 하는 관능기는 오염수 내의 중수소수 및 삼중수소수와 수소결합을 한다. 오염수 내의 물분자(H2O) 보다 중수소수 및 삼중수소수가 상기 관능기와 보다 강하게 수소결합을 형성할 수 있다. 이에, 중수소수 및 삼중수소수가 함유된 오염수와 상기 흡착제를 접촉시키는 경우, 상기 흡착제의 수소결합 관능기에 의해 중수소수 및 삼중수소수가 상기 관능기와 수소결합을 형성하고, 고분자에 중수소수 및 삼중수소수가 포획된다. 즉 중수소수 및 삼중수소수는 흡착제에 흡착된다. 이에 의해, 오염수 내에서 중수소수 및 삼중수소수가 제거될 수 있고, 오염수가 방사능 물질로부터 정화될 수 있다. The functional group that performs hydrogen bonding hydrogen bonds with deuterium water and tritium water in contaminated water. Deuterium water and tritium water may form stronger hydrogen bonds with the functional group than water molecules (H 2 O) in contaminated water. Thus, when contacting the adsorbent with contaminated water containing deuterium water and tritium water, deuterium water and tritium water form hydrogen bonds with the functional group by the hydrogen bonding functional group of the adsorbent, and deuterium water and tritium in the polymer. The number is captured. That is, deuterium water and tritium water are adsorbed by the adsorbent. Thereby, deuterium water and tritium water can be removed in the contaminated water, and the contaminated water can be purified from radioactive materials.

고분자는 수분산성 고분자인 것이 바람직하다. 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymathyl methacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polytetraethylene glycol diacrylate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride) 및 폴리실록산(polysiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다. It is preferable that the polymer is a water-dispersible polymer. Polymers are polyurethane (polyurethane), polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyamide, polyacrylamide ( polyacrylamide), polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polytetraethylene glycol diacrylate, polysulfone, polyphenylene oxide, polycarbonate It may be any one selected from the group consisting of (polycarbonate), polyester, polyvinylidene chloride and polysiloxane.

상기 고분자의 가지에 수소결합이 가능한 상기 관능기가 치환된 형태일 수 있다. 즉, 고분자의 주쇄에서 가지(branch)로 뻗은 말단에 수소결합이 가능한 상기 관능기가 위치할 수 있다. The functional group capable of hydrogen bonding to the branch of the polymer may be substituted. That is, the functional group capable of hydrogen bonding may be located at the terminal extending from the main chain of the polymer to the branch.

고분자는 용매에 분산되어 고분자용액으로 형성된다. 이후, 고분자용액을 가공하여 다공서의 하이드로겔이나 하이드로 비드로 형성된다. 즉, 흡착제는 최종적으로 다공성의 하이드로겔이나 하이드로 비드의 형태를 가질 수 있다. The polymer is dispersed in a solvent to form a polymer solution. After that, the polymer solution is processed to form a porous gel or hydrobead. That is, the adsorbent may have a porous hydrogel or hydrobead form.

이러한 용매는 상기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-butanol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The solvent is 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidone; NMP), acetone (acetone), ethanol (ethanol), n-propanol (n-propanol), n-butanol ( n-butanol, n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF) ), dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene , Xylene, and water (water) may be at least one selected from the group consisting of.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질의 흡착제를 이용하여 오염수에서 중수소수 및 삼중수소수를 분리해내는 과정을 나타낸 것이다. 도 1을 참조하여, 오염수에서 중수소수 및 삼중수소수를 분리해내는 과정을 설명하면 다음과 같다. 1 shows a process of separating deuterium water and tritium water from contaminated water using an adsorbent of a radioactive material according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 1, the process of separating deuterium water and tritium water from contaminated water will be described as follows.

본 발명의 실시예에 따른 방사성 물질의 흡착제(10)를 유리관에 채운다. 유리관(11)은 하방은 클램프로 개폐가 가능하고, 상방은 개방되어 있는 구조이다. 유리관(11)의 상방에서 오염수(1)를 흘려준다. 유리관(11)으로 유입되는 오염수(1)에는 물과 중수소수가 포함되어 있다. 유리관에 유입된 오염수(1)는 유리관(11) 내에 채워진 상기 흡착제(10)와 접촉하게 된다. 이때, 오염수(1)에 포함된 중수소수는 물에 비하여, 흡착제에 포함된 수소결합 관능기와 보다 강하게 수소결합을 이룬다. 즉, 관능기는 오염수에 함유된 물이 아닌 중수소수와 수소결합을 이루게 된다. The adsorbent 10 of the radioactive material according to the embodiment of the present invention is filled in a glass tube. The glass tube 11 has a structure in which the lower side can be opened and closed with a clamp, and the upper side is opened. Polluted water (1) flows from above the glass tube (11). The contaminated water 1 flowing into the glass tube 11 contains water and deuterium water. The contaminated water 1 introduced into the glass tube comes into contact with the adsorbent 10 filled in the glass tube 11. At this time, the deuterium water contained in the contaminated water (1) is stronger than the hydrogen bonding functional group contained in the adsorbent, compared to water to form a hydrogen bond. That is, the functional group forms hydrogen bonds with deuterium water, not water contained in contaminated water.

중수소수는 관능기와 수소결합을 이루게 됨으로써, 유리관(11) 밖으로 빠져나가지 못하고, 흡착제(10)에 포획되게 된다. 이때, 흡착제(10)와 수소결합을 이루지 않는 물은 유리관(11)의 하방으로 빠져나가게 된다. 이에 의해, 오염수(1)에서 중수소수가 분리되어, 오염수(1)가 정화될 수 있다. Deuterium water is formed by hydrogen bonding with the functional group, it does not escape out of the glass tube 11, and is captured by the adsorbent 10. At this time, water that does not form a hydrogen bond with the adsorbent 10 is discharged to the lower side of the glass tube (11). Thereby, deuterium water is separated from the polluted water 1, and the polluted water 1 can be purified.

본 발명에 의할 경우, 중수소수 및 삼중수소수를 분리함에 있어서, 별도의 증류단계나 전기분해 등을 수행하지 않더라도, 흡착제에 의해 비교적 용이하게 방사성 물질인 중수소수 및 삼중수소수를 분리할 수 있다.According to the present invention, in separating deuterium water and tritium water, even if a separate distillation step or electrolysis is not performed, deuterium water and tritium water, which are radioactive substances, can be separated relatively easily by an adsorbent. have.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하여, 오염수를 정화시키는 방사성 물질 흡착제의 제조방법을 설명한다. Next, a method of manufacturing a radioactive material adsorbent for adsorbing deuterium water and tritium water contained in radioactive polluted water according to another embodiment of the present invention to purify the polluted water will be described.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성 물질 흡착제의 제조방법을 나타낸 순서도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방사성 물질 흡착제의 제조방법은, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자를 합성하는 단계와, 상기 고분자를 용매에 용해시켜 고분자용액을 형상하는 단계와, 상기 고분자용액을 가공하는 단계를 포함할 수 있다. Figure 2 is a flow chart showing a method of manufacturing a radioactive material adsorbent according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, the method of manufacturing a radioactive material adsorbent according to another embodiment of the present invention, the step of synthesizing a polymer containing a hydrogen-bonding functional group, and dissolving the polymer in a solvent to form a polymer solution And, it may include the step of processing the polymer solution.

먼저, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자를 합성한다(S10). First, a polymer containing a functional group for hydrogen bonding is synthesized (S10).

고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide), 폴리비닐아세테이트(polyvinyl acetate), 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone), 폴리테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트(polytetraethylene glycol diacrylate), 폴리설폰(polysulfone), 폴리페닐렌옥사이드(polyphenylene oxide), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에스테르(polyester), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride) 및 폴리실록산(polysiloxane)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다. 고분자는 상기 나열된 고분자의 단량체를 이용하여 합성할 수 있다. 합성시에는 가교제가 사용될 수 있다.Polymers include polyurethane, polyacrylonitrile, polyacrylate, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polyamide, polyacrylamide ( polyacrylamide), polyvinyl acetate, polyvinylpyrrolidone, polytetraethylene glycol diacrylate, polysulfone, polyphenylene oxide, polycarbonate It may be any one selected from the group consisting of (polycarbonate), polyester, polyvinylidene chloride and polysiloxane. Polymers can be synthesized using the monomers of the polymers listed above. Crosslinking agents may be used in the synthesis.

이러한 가교제로는 글루타르알데하이드(glutaraldehyde), N,N'-메틸렌-비스-아크릴아미드(N,N'-metyhlene-bis-acrylamide, BIS), N,N,N',N'-테트라메틸 에틸렌디아민(N,N,N',N'-tetramethyl ethylene diamine), 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(ethylene glycol dimethacrylate), 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트(Pentaerythritol triacrylate)에서 선택되는 어느 하나 일 수 있다.Such crosslinking agents include glutaraldehyde, N,N'-methylene-bis-acrylamide (N,N'-metyhlene-bis-acrylamide, BIS), N,N,N',N'-tetramethyl ethylene Diamine (N,N,N',N'-tetramethyl ethylene diamine), ethylene glycol dimethacrylate (ethylene glycol dimethacrylate), may be any one selected from pentaerythritol triacrylate (Pentaerythritol triacrylate).

형성된 고분자의 가지(branch) 말단에는 수소결합이 가능한 관능기가 치환될 수 있다. 수소결합이 가능한 관능기는 에를 들어, 카르복시기(-COOH), 히드록시기(-OH), 아민기(-NH2)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 수소결합을 할 수 있는 관능기이면 어느 것이든 될 수 있다. 치환반응은 공지의 치환반응이 사용될 수 있으며, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. A functional group capable of hydrogen bonding may be substituted at the branch end of the formed polymer. The functional group capable of hydrogen bonding may be, for example, a carboxy group (-COOH), a hydroxyl group (-OH), an amine group (-NH 2 ), but is not limited thereto, and any functional group capable of hydrogen bonding may be used. Can be. As the substitution reaction, a known substitution reaction may be used, and detailed description thereof will be omitted.

계속해서, 수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자를 용매에 용해시켜 고분자용액을 형성한다. Subsequently, a polymer solution containing a functional group for hydrogen bonding is dissolved in a solvent to form a polymer solution.

용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methyl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-butanol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나이다. Solvents are 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methyl-2-pyrrolidone; NMP), acetone, ethanol, n-propanol, n-butanol , n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), dimethylacetic acid Dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene, xylene ), and at least one selected from the group consisting of water.

상기 고분자를 상기 나열된 용매 중 어느 하나에 용해시켜 고분자용액을 형성한다. 고분자용액은 20 내지 60℃의 온도분위기에서 1~5시간 정도 수행할 수 있다. The polymer is dissolved in any one of the solvents listed above to form a polymer solution. The polymer solution can be performed in a temperature atmosphere of 20 to 60°C for about 1 to 5 hours.

계속해서, 고분자용액을 가공하여, 다양한 형태의 흡착제를 형성한다(S30). Subsequently, the polymer solution is processed to form various types of adsorbents (S30).

고분자용액을 가공하는 첫 번째 방법으로, 고분자용액을 몰드에서 겔화시켜, 상기 고분자가 포함된 하이드로겔을 형성한다. 이때, 다공성 공극을 형성하기 위하여 공극형성물질을 몰드에 첨가하여 준다. 공극형성물질은 예를 들어 나트륨, 칼륨, 용해 가능한 고분자 비드를 사용할 수 있다.As a first method of processing a polymer solution, the polymer solution is gelled in a mold to form a hydrogel containing the polymer. At this time, the pore-forming material is added to the mold to form a porous pore. As the pore-forming material, for example, sodium, potassium, and soluble polymer beads may be used.

고분자용액의 겔화가 완료된 후, 공극형성물질을 제거한다. 이때, 하이드로겔에는 10 내지 300㎛의 공극이 다수개 형성될 수 있다. 또한, 몰드를 제거하여 다공성 하이드로겔의 형성을 완료한다. 다공성 하이드로겔은 일반적으로 하이드로겔의 내부에 공극을 부여함으로써 비표면적을 최대화할 수 있다. 하이드로겔은 제조방법에 따라 다양한 공극구조를 형성할 수가 있는데 공극의 유무, 크기, 형태에 따라 팽윤속도와 흡수성이 달라질 수 있다. After gelation of the polymer solution is completed, the pore-forming material is removed. At this time, a plurality of pores of 10 to 300㎛ may be formed in the hydrogel. In addition, the mold is removed to complete the formation of the porous hydrogel. Porous hydrogels can generally maximize the specific surface area by imparting voids to the interior of the hydrogel. Hydrogels can form a variety of pore structures depending on the manufacturing method. The swelling speed and absorbency may vary depending on the presence, size, and shape of the pores.

형성된 다공성 하이드로겔은 중수소수 및 삼중수소수의 분리막으로 가능할 수 있다. 다수의 공극은 중수소수 및 삼중수소수가 고분자와 접촉할 수 있는 면적을 확장시킬 수 있다. 이에 의해 다공성 하이드로겔 타입의 흡착제가 중수소수 및 삼중수소수를 포획하는 양을 증가시킬 수 있다. The porous hydrogel formed may be possible as a separation membrane of deuterium water and tritium water. Many pores can expand the area where deuterium and tritium water can contact the polymer. Thereby, the amount of the porous hydrogel-type adsorbent trapping deuterium water and tritium water can be increased.

고분자용액을 가공하는 두번째 방법으로, 고분자용액을 drop형태로 겔화시켜, 상기 고분자가 포함된 비드를 형성한다. 고분자용액을 실린지, 튜브, 바늘, 깔때기 등의 다양한 주입장치를 통해 고분자용액을 가공하여 하이드로겔의 비드를 형성한다. 이때, 주입장치의 직경 등을 조절하여, 비드의 크기를 조절할 수 있다. As a second method of processing the polymer solution, the polymer solution is gelled in a drop form to form beads containing the polymer. The polymer solution is processed through various injection devices such as syringes, tubes, needles, and funnels to form beads of hydrogel. At this time, the size of the beads can be adjusted by adjusting the diameter of the injection device.

비드에 의해, 고분자와 중수소수 및 삼중수소수가 접촉하는 면적이 확장되어, 하이드로겔 비드 타입의 흡착제가 중수소수 및 삼중수소수를 포획하는 양을 증가시킬 수 있다. By bead, the area of contact between the polymer and deuterium water and tritium water is extended, so that the amount of the hydrogel bead type adsorbent trapping deuterium water and tritium water can be increased.

본 발명의 실시예에 다른 방사성 물질의 흡착제는 상술한 바와 같이, 다공성 하이드로겔 또는 하이드로겔 비드 타입으로 형성될 수 있고, 이러한 형태는 흡착제와 방사성 물질인 중수소수 및 삼중수소수 간의 접촉면적을 늘려, 흡착제가 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하는 양을 증가시킬 수 있다. The adsorbent of another radioactive material in the embodiment of the present invention may be formed of a porous hydrogel or a hydrogel bead type, as described above, and this form increases the contact area between the adsorbent and the radioactive deuterium and tritium water. , It is possible to increase the amount of the adsorbent adsorbs deuterium water and tritium water.

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.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and may be manufactured in various different forms, and those skilled in the art to which the present invention pertains have technical spirit of the present invention. However, it will be understood that other specific forms may be practiced without changing essential features. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (14)

방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하며, 상기 오염수에 포함된 물과 수소결합을 이루지 않는, 상기 오염수를 정화시키는 방사성 물질의 흡착제에 있어서,
수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자; 및
상기 고분자가 분산된 용매를 포함하되,
상기 관능기는 상기 중수소수 및 삼중수소수와 수소결합을 하고,
상기 수소결합에 의해, 중수소수 및 삼중수소수는 상기 고분자에 포획되며,
상기 수소결합을 하는 상기 관능기는 -COOH, -NH2이고,
상기 관능기는 상기 고분자의 가지(branch) 말단에 위치하는 방사성 물질의 흡착제.
In the adsorbent of a radioactive material that adsorbs deuterium and tritium water contained in radioactive contaminated water, and does not hydrogen bond with water contained in the contaminated water, purifying the contaminated water,
A polymer containing a functional group that performs hydrogen bonding; And
The polymer includes a dispersed solvent,
The functional group hydrogen bonds with the deuterium water and tritium water,
By the hydrogen bond, deuterium water and tritium water are captured by the polymer,
The functional group for the hydrogen bond is -COOH, -NH 2 ,
The functional group is an adsorbent of a radioactive material located at the branch end of the polymer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나인 방사능 물질의 흡착제.
According to claim 1,
The polymer is any one selected from the group consisting of polyurethane (polyurethane), polyacrylate (polyacrylate), polyacrylic acid (polyacrylic acid), polyamide (polyamide), and polyacrylamide (polyacrylamide).
제1 항에 있어서,
상기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-buranol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 방사성 물질의 흡착제.
According to claim 1,
The solvent is 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methl-2-pyrrolidone; NMP), acetone (acetone), ethanol (ethanol), n-propanol (n-propanol), n-butanol (n-buranol) ), n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), dimethyl Dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene, xylene (xylene) xylene), and at least one selected from the group consisting of water.
방사능 오염수에 포함된 중수소수 및 삼중수소수를 흡착하며, 상기 오염수에 포함된 물과 수소결합을 이루지 않는, 상기 오염수를 정화시키는 방사성 물질 흡착제의 제조방법에 있어서,
수소결합을 하는 관능기를 포함하는 고분자를 합성하는 단계;
상기 고분자를 용매에 용해시켜 고분자용액을 형상하는 단계; 및
상기 고분자용액을 가공하는 단계를 포함하되,
상기 관능기는 상기 중수소수 및 삼중수소수와 수소결합을 하고,
상기 수소결합에 의해, 중수소수 및 삼중수소수는 상기 고분자에 포획되며,
상기 수소결합을 하는 상기 관능기는 -COOH, -NH2이고,
상기 관능기는 상기 고분자의 가지(branch) 말단에 위치하는 방사성 물질 흡착제의 제조방법.
In the method of producing a radioactive material adsorbent for adsorbing deuterium water and tritium water contained in radioactive contaminated water, and does not hydrogen bond with water contained in the contaminated water, purifying the contaminated water,
Synthesizing a polymer containing a hydrogen-bonding functional group;
Dissolving the polymer in a solvent to form a polymer solution; And
Comprising the step of processing the polymer solution,
The functional group hydrogen bonds with the deuterium water and tritium water,
By the hydrogen bond, deuterium water and tritium water are captured by the polymer,
The functional group for the hydrogen bond is -COOH, -NH 2 ,
The functional group is a method for producing a radioactive material adsorbent located at the branch end of the polymer.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제7 항에 있어서,
상기 고분자는 폴리우레탄(polyurethane), 폴리아크릴레이트(polyacrylate), 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리아미드(polyamide), 및 폴리아크릴아미드(polyacrylamide)으로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나인 방사능 물질의 흡착제의 제조방법.
The method of claim 7,
The polymer is a polyurethane (polyurethane), polyacrylate (polyacrylate), polyacrylic acid (polyacrylic acid), polyamide (polyamide), and polyacrylamide (polyacrylamide) selected from the group consisting of the adsorbent of the radioactive material Way.
제7 항에 있어서,
상기 용매는 1-메틸-2-피롤리돈(1-methl-2-pyrrolidone; NMP), 아세톤(acetone), 에탄올(ethanol), n-프로판올(n-propanol), n-부탄올(n-buranol), n-헥산(n-hexane), 사이클로헥산올(cyclohexanol), 아세트산(acetic acid), 에틸아세테이트(ethyl acetate), 디에틸에테르(diethyl ether), 디메틸포름아미드(dimethyl formamide; DMF), 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc), 다이옥산(dioxane), 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF), 디메틸술폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO), 시클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene), 톨루엔(toluene), 크실렌(xylene), 및 물(water)로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나인 방사성 물질의 흡착의 제조방법.
The method of claim 7,
The solvent is 1-methyl-2-pyrrolidone (1-methl-2-pyrrolidone; NMP), acetone (acetone), ethanol (ethanol), n-propanol (n-propanol), n-butanol (n-buranol) ), n-hexane, cyclohexanol, acetic acid, ethyl acetate, diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), dimethyl Dimethylacetamide (DMAc), dioxane, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), cyclohexane, benzene, toluene, xylene (xylene) xylene), and at least one selected from the group consisting of water.
제7 항에 있어서,
상기 고분자용액을 가공하는 단계는, 상기 고분자용액을 겔화시켜 상기 고분자가 포함된 하이드로겔을 형성하는 단계를 포함하는 방사성 물질 흡착제의 제조방법.
The method of claim 7,
The step of processing the polymer solution comprises the steps of gelling the polymer solution to form a hydrogel containing the polymer.
제7 항에 있어서,
상기 고분자용액을 가공하는 단계는, 상기 고분자용액을 겔화시켜 상기 고분자가 포함된 비드를 형성하는 단계를 포함하는 방사성 물질 흡착제의 제조방법.
The method of claim 7,
The step of processing the polymer solution, the method of manufacturing a radioactive material adsorbent comprising the step of forming a bead containing the polymer by gelling the polymer solution.
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