KR102461840B1 - a Manufacturing method of strontium adsorbent using hydroxyapatite surface modification and adsorbent thereof - Google Patents

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신영호
양희만
박찬우
윤인호
김일국
노창현
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Abstract

The present invention provides a manufacturing method of a strontium adsorbent and an adsorbent according thereto, wherein the manufacturing method comprises the steps of: (1) preparing amorphous hydroxyapatite nanoparticles having an unmodified interior; and (2) modifying a surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles by contacting a metal cation solution containing any one of sodium cations (Na^+), magnesium cations (Mg^(2+)), iron cations (Fe^(3+)), and barium cations (Ba^(2+)) with the amorphous hydroxyapatite nanoparticles. The strontium adsorbent can significantly improve strontium removal efficiency and economic feasibility.

Description

하이드록시아파타이트 표면개질을 이용한 스트론튬 흡착제의 제조방법 및 이에 따른 스트론튬 흡착제{a Manufacturing method of strontium adsorbent using hydroxyapatite surface modification and adsorbent thereof}TECHNICAL FIELD [0002] A manufacturing method of strontium adsorbent using hydroxyapatite surface modification and adsorbent thereof

본 발명은 스트론튬 흡착제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 경쟁이온이 존재하여도 스트론튬에 대한 제거 효율과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 스트론튬 흡착제의 제조방법 및 이에 따른 스트론튬 흡착제에 관한 것이다.The present invention relates to a strontium adsorbent, and more particularly, to a method for manufacturing a strontium adsorbent capable of greatly improving the removal efficiency and economic efficiency of strontium even in the presence of competing ions, and to a strontium adsorbent according thereto.

국내 원자력 발전소에서는 방사성 물질에 의하여 오염되어 제염이 필요한 방호복 및 모자 등의 의류가 발생하며, 이는 일정 수준 이상의 방사선이 검출되면 폐기 처분하고 그 외 방사선의 오염정도가 낮은 의류는 일반세탁기와 세탁 세제를 사용하여 제염하고 있다. 통상 한 발전소당 하루 평균 수톤(대략 5∼10톤)의 방사성 폐수가 발생하며, 특히 정비기간에는 평소의 10배 이상의 오염된 세탁물이 발생하며 이에 비례하는 세탁 폐수가 더 발생하고 있다. 이와 같이 방사성 물질에 오염된 건축물, 설비, 기계장치, 구조물 등은 단순히 매립하거나 소각하지 못하고 반드시 방사성 물질을 제거하는 제염 및 절단 등의 감용처리를 한 뒤 원자력법 및 환경법상의 규정에 따라 처리되어야 한다.In domestic nuclear power plants, clothing such as protective clothing and hats that need decontamination are generated due to contamination by radioactive substances. If radiation above a certain level is detected, they are discarded. used for decontamination. In general, an average of several tons (approximately 5 to 10 tons) of radioactive wastewater is generated per day per power plant. In particular, during the maintenance period, more than 10 times more contaminated laundry than usual is generated, and laundry wastewater is generated in proportion to this. Buildings, equipment, machinery, and structures contaminated with radioactive materials in this way cannot be simply buried or incinerated, but must be decontaminated and cut to remove radioactive materials, and then disposed of in accordance with the provisions of the Atomic Energy Act and the Environment Act. .

이 폐수는 증발처리법, 이온교환법, 흡착법 등으로 처리되고 있으며, 이 중 증발처리법은 방대한 양의 방사성 액체 폐기물을 처리하기 위해 많은 에너지 소모가 발생하는 단점이 있다. 또한, 이온교환수지와 필터를 사용하여 폐수 중의 방사성핵종을 제거하는 방법은 세탁비누로 인하여 이온교환수지와 필터의 효율이 떨어져 자주 교환하여야 하며, 단기간 사용 후 교환되는 이온교환 수지의 양이 증가하여 결국 이온교환수지 폐기물의 발생이 증가하고 있다.This wastewater is treated by evaporation, ion exchange, and adsorption, among which the evaporation method has a disadvantage in that it consumes a lot of energy to treat a vast amount of radioactive liquid waste. In addition, in the method of removing radionuclides in wastewater using an ion exchange resin and a filter, the efficiency of the ion exchange resin and the filter is low due to laundry soap, so they must be exchanged frequently. As a result, the generation of ion exchange resin waste is increasing.

이러한 이온교환수지법의 단점을 해결하기 위해, 방사성 핵종의 제거율이 높은 흡착제에 대한 연구가 진행되고 있으며, 이러한 노력의 일환으로 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH)를 이용하여 지표수 또는 지하수 중에 존재하는 중금속 또는 방사성 핵종 등에 대한 제거용 흡착제가 소개된 바 있다. 하이드록시아파타이트는 구조 내 칼슘 이온(Ca2+)이 액상 내 양이온과 교환되는 특성이 있는 것으로 알려진 광물이며, 폐수나 지하수와 같은 오염 수계로부터 금속이온을 제거하는 목적으로 널리 활용되고 있는 천연 흡착제(adsorbent)이다. 특히 칼슘 이온과 동일한 2가 양전하를 띠고 이온크기가 유사한 스트론튬 이온(Sr2+)의 제거에 효과적인 것으로 보고되었다.In order to solve the disadvantages of the ion exchange resin method, research on an adsorbent with a high removal rate of radionuclides is in progress. As part of this effort, hydroxyapatite (Ca 5 (PO 4 ) 3 OH) is used to Adsorbents for removing heavy metals or radionuclides present in surface water or groundwater have been introduced. Hydroxyapatite is a mineral known to have the property of exchanging calcium ions (Ca 2+ ) with cations in the liquid phase, and is a natural adsorbent ( adsorbent). In particular, it has been reported to be effective in removing strontium ions (Sr 2+ ) having the same divalent positive charge as calcium ions and having a similar ion size.

그러나, 종래 하이드록시아파타이트를 이용한 스트론튬을 제거하는 기술은 수계 내 다른 양이온이 존재하는 경우, 스트론튬 대신 다른 양이온이 하이드록시아파타이트에 흡착되기 때문에 목표로 하는 스트론튬 이온에 대한 제거 효율이 크게 감소할 수 있다. 결국 수계 내 다른 양이온이 존재하는 경우 대량의 하이드록시아파타이트가 요구될 뿐만 아니라, 경쟁하는 양이온의 종류 및 농도 등에 따른 흡착효율이 상이하기 때문에 추가적인 조치가 필요할 수 있어 경제성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.However, in the conventional technique for removing strontium using hydroxyapatite, when other cations are present in the aqueous system, other cations instead of strontium are adsorbed to hydroxyapatite, so the removal efficiency of the target strontium ion can be greatly reduced. . In the end, when other cations are present in the water system, not only a large amount of hydroxyapatite is required, but additional measures may be required because the adsorption efficiency is different depending on the type and concentration of competing cations, thereby lowering economic efficiency. .

따라서, 상술한 종래 하이드록시아파타이트를 이용한 스트론튬을 제거하는 방법에 대한 문제점을 개선함과 동시에 특히, 수계 내에서 스트론튬 제거용으로 하이드록시아파타이트를 사용하는 경우에도 경쟁이온이 존재와 상관없이 스트론튬의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 스트론튬 흡착제에 대한 개발이 시급한 실정이다.Therefore, while improving the problems of the conventional method for removing strontium using hydroxyapatite, especially when hydroxyapatite is used for removing strontium in an aqueous system, the removal of strontium regardless of the presence of competing ions There is an urgent need to develop a strontium adsorbent capable of improving the efficiency.

대한민국 공개번호 2011-0040389 (2011.07.26)Republic of Korea Publication No. 2011-0040389 (2011.07.26)

본 발명은 상술한 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로,The present invention has been devised to overcome the above problems,

본 발명의 첫번째 해결하려는 과제는 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하여 경쟁이온의 존재와 상관없이 스트론튬에 대한 제거 효율과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 스트론튬 흡착제의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.The first object of the present invention is to provide a method for manufacturing a strontium adsorbent capable of significantly improving the removal efficiency and economic efficiency of strontium regardless of the presence of competing ions by modifying the surface of amorphous hydroxyapatite nanoparticles. .

또한 본 발명의 두번째 해결하려는 과제는 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하여 경쟁이온의 존재와 상관없이 스트론튬에 대한 제거 효율과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 스트론튬 흡착제를 제공하는데 다른 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a strontium adsorbent capable of significantly improving the removal efficiency and economy of strontium regardless of the presence of competing ions by modifying the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles.

본 발명은 상술한 첫번째 과제를 해결하기 위하여 (1) 내부가 개질되지 않은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 단계 및 (2) 상기 비정형 하이드록시 아파타이트 나노입자에 나트륨 양이온(Na+), 마그네슘 양이온(Mg2+), 철 양이온(Fe3+), 바륨 양이온(Ba2+) 중 어느 하나를 포함하는 금속 양이온 용액을 접촉시켜 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 단계를 포함하는 스트론튬 흡착제의 제조방법을 제공한다. In order to solve the first problem described above, the present invention provides the steps of (1) preparing amorphous hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside, and (2) sodium cations (Na + ) and magnesium cations in the amorphous hydroxyapatite nanoparticles. (Mg 2+ ), iron cation (Fe 3+ ), barium cation (Ba 2+ ) Strontium comprising the step of modifying the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles by contacting a metal cation solution containing any one A method for preparing an adsorbent is provided.

본 발명의 일 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (1) 단계의 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 내부에 금속양이온을 포함하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.The method for manufacturing a strontium adsorbent according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the amorphous hydroxyapatite nanoparticles in step (1) do not contain metal cations therein.

본 발명의 다른 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (1) 단계는 pH 9 이상의 염기조건에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다.The method for preparing a strontium adsorbent according to another embodiment of the present invention may be characterized in that the step (1) is performed under a basic condition of pH 9 or higher.

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (1) 단계의 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 질화칼슘과 인산암모늄이 반응하여 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.The method for producing a strontium adsorbent according to another embodiment of the present invention may be characterized in that the amorphous hydroxyapatite nanoparticles in step (1) are formed by reacting calcium nitride and ammonium phosphate.

볼 발명의 일 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (2) 단계의 표면을 개질하는 단계는 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 칼슘의 일부가 금속 양이온으로 치환되고 상기 (2) 단계의 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자는 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.In the method for producing a strontium adsorbent according to an embodiment of the present invention, in the step of modifying the surface of step (2), a part of calcium in the amorphous hydroxyapatite nanoparticles is substituted with metal cations and the surface of step (2) The modified hydroxyapatite nanoparticles may be characterized in that the following relation 1 is satisfied.

[관계식 1][Relational Expression 1]

1.48 ≤

Figure 112021060734388-pat00001
≤ 1.56 1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00001
≤ 1.56

본 발명의 다른 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (2) 단계에서 금속 양이온은 마그네슘 양이온(Mg2+) 또는 철 양이온(Fe3+) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.In the method for manufacturing a strontium adsorbent according to another embodiment of the present invention, the metal cation in step (2) may be characterized in that at least one of a magnesium cation (Mg 2+ ) and an iron cation (Fe 3+ ).

본 발명의 또 다른 실시예에 의한 스트론튬 흡착제의 제조방법은 상기 (2) 단계에서 금속 양이온 용액의 농도는 0.05 M 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.In the method for preparing a strontium adsorbent according to another embodiment of the present invention, the concentration of the metal cation solution in step (2) may be 0.05 M or more.

또한, 본 발명은 상술한 두번째 과제를 해결하기 위하여 내부가 개질되지 않은 하이드록시 아파타이트 나노입자의 표면이 나트륨 양이온(Na+), 마그네슘 양이온(Mg2+), 철 양이온(Fe3+), 바륨 양이온(Ba2+) 중 적어도 하나 이상의 금속 양이온으로 일부 또는 전부 치환되어 표면이 개질된 스트론튬 흡착제를 제공한다.In addition, in order to solve the second object of the present invention, the surface of the hydroxyapatite nanoparticles whose interior is not modified is a sodium cation (Na + ), a magnesium cation (Mg 2+ ), an iron cation (Fe 3+ ), and barium. Cation (Ba 2+ ) Provided is a strontium adsorbent whose surface is modified by being partially or completely substituted with at least one metal cation.

본 발명의 일 실시예에 의한 스트론튬 흡착제는 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자가 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 할 수 있다.The strontium adsorbent according to an embodiment of the present invention may be characterized in that the surface-modified hydroxyapatite nanoparticles satisfy Relational Equation 1 below.

[관계식 1][Relational Expression 1]

1.48 ≤

Figure 112021060734388-pat00002
≤ 1.56 1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00002
≤ 1.56

본 발명의 다른 실시예에 의한 스트론튬 흡착제는 표면이 개질된 하이드록시 아파타이트 나노입자는 육방정계(hexagonal structure) 결정구조를 가지고, 금속 양이온은 마그네슘 양이온(Mg2+) 또는 철 양이온(Fe3+) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.In the strontium adsorbent according to another embodiment of the present invention, the surface-modified hydroxyapatite nanoparticles have a hexagonal structure, and the metal cation is a magnesium cation (Mg 2+ ) or an iron cation (Fe 3+ ) It may be characterized by any one or more of them.

본 발명에 따른 스트론튬 흡착제의 제조방법에 의하면 스트론튬에 대한 높은 제거율을 나타낼 수 있다.According to the manufacturing method of the strontium adsorbent according to the present invention, a high removal rate for strontium can be exhibited.

나아가 본 발명에 따른 스트론튬 흡착제의 제조방법에 의하면 경쟁이온의 존재에도 불구하고 스트론튬에 대한 흡착능력을 향상시킬 수 있어서 스트론튬 오염 수계에 대한 정화공정의 효율과 경제성을 동시에 제고할 수 있다. Furthermore, according to the method for manufacturing the strontium adsorbent according to the present invention, the adsorption capacity for strontium can be improved despite the presence of competing ions, thereby improving the efficiency and economic efficiency of the purification process for strontium-contaminated aqueous systems.

더 나아가 본 발명에 따른 스트론튬 흡착제의 제조방법에 의하여 제조된 흡착제는 하이드록시 아파타이트 나노입자의 표면만 개질하여 스트론튬의 제거 효율을 향상시킬 수 있어 공정 단순화에 크게 기여할 수 있다.Furthermore, the adsorbent prepared by the method for manufacturing the strontium adsorbent according to the present invention can improve the removal efficiency of strontium by modifying only the surface of the hydroxyapatite nanoparticles, thereby greatly contributing to process simplification.

도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 금속 양이온들의 흡착용량을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 따른 마그네슘 양이온의 농도에 따른 흡착용량을 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자의 X-선 회절(X-Ray Diffraction, XRD) 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 마그네슘 양이온으로 표면 개질 전 하이드록시아파타이트 나노입자의 흡착능력과 표면 개질 후 하이드록시아파타이트 나노입자의 흡착능력을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 마그네슘 양이온으로 표면 개질 한 하이드록시아파타이트 나노입자의 비방사성 및 방사성 스트론튬에 대한 제거율을 나타내는 그래프이다.
1 is a graph showing the adsorption capacity of metal cations according to an embodiment of the present invention.
2 is a graph showing the adsorption capacity according to the concentration of magnesium cations according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the results of X-ray diffraction (XRD) analysis of the surface-modified hydroxyapatite nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing the adsorption capacity of hydroxyapatite nanoparticles before surface modification with magnesium cations and the adsorption capacity of hydroxyapatite nanoparticles after surface modification.
5 is a graph showing the removal rates for non-radioactive and radioactive strontium of hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with magnesium cations according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

상술한 바와 같이, 하이드록시아파타이트의 우수한 흡착능력에도 불구하고 종래 하이드록시아파타이트를 이용한 스트론튬을 제거하는 기술은 수계 내 다른 양이온이 존재할 시 스트론튬 대신 다른 양이온이 하이드록시아파타이트에 흡착되기 때문에 스트론튬 이온에 대한 제거 효율이 크게 감소하는 문제점이 있었다. 따라서, 상술한 종래 하이드록시아파타이트를 이용한 스트론튬을 제거하는 방법에 대한 문제점을 개선함과 동시에 특히 수계 내에서 스트론튬 제거용으로 하이드록시아파타이트를 사용하는 경우에도 경쟁이온이 존재와 상관없이 스트론튬의 제거 효율을 향상시킬 수 있는 스트론튬 흡착제에 대한 개발이 시급한 실정이다.As described above, despite the excellent adsorption capacity of hydroxyapatite, the conventional technique for removing strontium using hydroxyapatite is effective against strontium ions because other cations are adsorbed to hydroxyapatite instead of strontium when other cations are present in the aqueous system. There was a problem that the removal efficiency was greatly reduced. Therefore, while improving the problems of the above-described conventional method for removing strontium using hydroxyapatite, especially when hydroxyapatite is used for strontium removal in an aqueous system, the removal efficiency of strontium regardless of the presence of competing ions There is an urgent need to develop a strontium adsorbent that can improve the

이에 본 발명은 (1) 내부가 개질되지 않은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 단계 및 (2) 상기 비정형 하이드록시 아파타이트 나노입자에 나트륨 양이온(Na+), 마그네슘 양이온(Mg2+), 철 양이온(Fe3+), 바륨 양이온(Ba2+) 중 어느 하나를 포함하는 금속 양이온 용액을 접촉시켜 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 단계를 포함하는 스트론튬 흡착제의 제조방법을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다.Accordingly, the present invention relates to the steps of (1) preparing amorphous hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside, and (2) adding sodium cations (Na + ), magnesium cations (Mg 2+ ), and iron to the amorphous hydroxyapatite nanoparticles. To provide a method for producing a strontium adsorbent comprising the step of modifying the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles by contacting a metal cation solution containing any one of cations (Fe 3+ ) and barium cations (Ba 2+ ) A solution to the above-mentioned problem was sought.

이를 통해 종래 하이드록시아파타이트를 이용한 흡착제의 문제점을 개선하고, 경쟁이온의 존재에도 불구하고 스트론튬에 대한 흡착능력을 향상시킬 수 있어서 스트론튬 정화공정의 효율과 경제성을 동시에 제고할 수 있다. Through this, the problems of the conventional adsorbent using hydroxyapatite can be improved, and the adsorption capacity for strontium can be improved despite the presence of competing ions, thereby improving the efficiency and economical efficiency of the strontium purification process.

본 발명의 (1) 단계는 내부가 개질되지 않은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 단계이다.Step (1) of the present invention is a step of preparing amorphous hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside.

하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)는 아파타이트계 물질 중 하나이며 용해성, 안정성, 저렴한 비용 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 하이드록시아파타이트의 구조는 양이온을 치환한 후 낮은 용해도와 높은 산화환원 조건을 유지하여 안정적인 양이온 제거 능력을 나타낸다. Hydroxyapatite is one of the apatite-based materials and has advantages such as solubility, stability, and low cost. The structure of such hydroxyapatite exhibits stable cation removal ability by maintaining low solubility and high redox conditions after cation substitution.

한편, 스트론튬(Strontium)은 원자번호 38번의 2족 알칼리 토금속 원소이다. 자연 상태의 스트론튬은 방사성 원소가 아니지만 우라늄과 플루토늄의 핵 분열에서 생성되는 동위원소 스트론튬-90은 대기권 핵 실험이나 원자력 발전소 사고 때 넓은 지역으로 퍼지면 체내로 들어올 경우 뼈에 축적되어 골수 암, 백혈병 등을 일으키는 위험 물질이다. 본 발명에서 스트론튬은 방사성 스트론튬으로 제한하지 않으나, 바람직하게는 방사성 스트론튬 제거를 위해 사용될 수 있다.On the other hand, strontium (Strontium) is a group 2 alkaline earth element with atomic number 38. Strontium in its natural state is not a radioactive element, but strontium-90, an isotope generated from nuclear fission of uranium and plutonium, spreads over a large area during an atmospheric nuclear test or a nuclear power plant accident. It is a hazardous substance that causes In the present invention, strontium is not limited to radioactive strontium, but may be preferably used to remove radioactive strontium.

이때 상기 하이드록시아파타이트는 자체 구조 속에 있는 칼슘(Ca)과 용액 내에 존재하는 다른 양이온 사이에 치환반응이 진행되어 이온교환 반응을 통해 스트론튬을 효율적으로 제거하는 것으로 알려져 있다. At this time, it is known that the hydroxyapatite undergoes a substitution reaction between calcium (Ca) in its own structure and other cations present in the solution to efficiently remove strontium through an ion exchange reaction.

이에 따라 본 발명에 따른 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 상술한 하이드록시아파타이트의 칼슘의 이온교환 반응을 이용함과 더불어, 내부가 개질되지 않은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 사용하여 경쟁이온 존재하에도 불구하고 스트론튬에 대한 높은 제거효율을 나타낸다.Accordingly, the amorphous hydroxyapatite nanoparticles according to the present invention use the above-described ion exchange reaction of calcium of hydroxyapatite and use the amorphous hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside, despite the presence of competing ions. It shows high removal efficiency for strontium.

즉, 본 발명은 종래의 하이드록시아파타이트 나노입자의 스트론튬 흡착제로 사용되는 경우 경쟁이온 존재하에서 흡착능력이 저하되는 것을 방지하기 위한 것으로, 하이드록시아파타이트 내부는 개질되지 않고, 후술할 (2) 단계와 같이 표면만 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자를 사용한다.That is, the present invention is to prevent a decrease in adsorption capacity in the presence of competing ions when conventional hydroxyapatite nanoparticles are used as strontium adsorbents. Similarly, hydroxyapatite nanoparticles with only the surface modified are used.

구체적으로 하이드록시아파타이트의 내부가 개질되지 않은 의미는 하이드록시아파타이트 나노입자 내부에 포함된 칼슘이 다른 종류의 양이온으로 치환되지 않거나, 최초 하이드록시아파타이트 나노입자 제조 시 이를 직접적으로 제조하는 물질들을 제외하고 표면개질을 위한 양이온 물질을 별도로 혼합하여 나노입자를 제조하는 것을 포함하지 않는다는 의미이다. 예를 들어 질산칼슘과 염화암모늄을 혼합하여 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하고 표면을 마그네슘으로 개질하는 경우에는 마그네슘을 최초 나노입자 제조시 함께 혼입하는 것이 아니라 나노입자를 제조한 후 별도의 표면개질 공정을 통해 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면만을 개질하는 것을 의미하는 것이다. 이를 통해 내부까지 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자의 스트론튬에 대한 흡착효율이 대략 70% 정도인데 반하여 표면만 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자의 스트론튬에 대한 흡착효율이 90%를 초과하여 현저하게 높을 뿐 아니라 경쟁이온의 존재하에서도 스트론튬에 대한 흡착효율 역시 증가하게 된다.Specifically, the meaning that the interior of hydroxyapatite is not modified means that the calcium contained in the hydroxyapatite nanoparticles is not substituted with other types of cations, or materials that are directly produced when the hydroxyapatite nanoparticles are first manufactured. This means that it does not include preparing nanoparticles by separately mixing a cationic material for surface modification. For example, when hydroxyapatite nanoparticles are prepared by mixing calcium nitrate and ammonium chloride and the surface is modified with magnesium, magnesium is not mixed together during the initial preparation of nanoparticles, but a separate surface modification process after manufacturing nanoparticles It means to modify only the surface of the hydroxyapatite nanoparticles through Through this, the adsorption efficiency of hydroxyapatite nanoparticles modified to the inside for strontium is about 70%, whereas the adsorption efficiency for strontium of the hydroxyapatite nanoparticles modified only on the surface exceeds 90%, which is remarkably high. Even in the presence of competing ions, the adsorption efficiency for strontium is also increased.

즉 본 발명의 (1) 단계에서 제조되는 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 내부가 개질되지 않은 상태이기 때문에 내부에 금속양이온을 포함하지 않을 수 있으며, 하이드록시아파타이트 표면에만 금속양이온을 포함한다.That is, the amorphous hydroxyapatite nanoparticles prepared in step (1) of the present invention may not contain metal cations therein because the interior is not modified, and contain metal cations only on the surface of the hydroxyapatite.

또한, 본 발명에서는 스트론튬을 효율적으로 제거하기 위하여 스트론튬과 반응할 수 있는 비표면적이 증대시켜 스트론튬에 대한 흡착공간을 보다 확보할 수 있는 수 있는 나노(nano) 크기의 하이드록시아파타이트 입자를 사용한다. 즉 본 발명의 일 구현예에 따르면 하이드록시아파타이트 나노입자의 크기는 20 ~ 30nm이며, 특정한 형태를 띄지 않는 비정형일 수 있다.In addition, in the present invention, nano-sized hydroxyapatite particles capable of securing an adsorption space for strontium by increasing a specific surface area capable of reacting with strontium in order to efficiently remove strontium are used. That is, according to one embodiment of the present invention, the size of the hydroxyapatite nanoparticles is 20 to 30 nm, and may be amorphous without taking a specific shape.

또한, 본 발명에서는 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 사용하는데 '비정형'이란 하이드록시아파타이트 나노입자 결정도가 상대적으로 낮은 입자를 의미하며, 결정성이 상대적으로 높은 '결정형' 입자 보다 비표면적이 높아 더 많은 흡착공간을 제공하여 흡착효율을 향상시킬 수 있다.In addition, in the present invention, amorphous hydroxyapatite nanoparticles are used, but 'amorphous' means particles with a relatively low crystallinity of hydroxyapatite nanoparticles, and has a higher specific surface area than 'crystalline' particles with relatively high crystallinity It is possible to improve the adsorption efficiency by providing an adsorption space.

이와 같은 나노 크기의 하이드록시아파타이트를 합성하기 위하여는 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 칼슘과 인을 각각 제공할 수 있는 일반적인 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자 제조용 물질이 사용될 수 있으며 이에 대한 비제한적인 예로 칼슘 공급원으로는 Ca(NO3)2·4H2O, CaCl2 등이 사용될 수 있고, 인의 공급원으로는 NH4H2PO4, K2HPO 등이 사용될 수 있다. 이때 바람직하게는 질화칼슘과 인산암모늄이 반응하여 형성될 수 있으며, 보다 바람직하게는 Ca(NO3)2·4H2O 및 NH4H2PO이 칼슘과 인의 공급원으로 사용될 수 있다.In order to synthesize such nano-sized hydroxyapatite, as the amorphous hydroxyapatite nanoparticles, a material for preparing general atypical hydroxyapatite nanoparticles capable of providing calcium and phosphorus, respectively, may be used, and a non-limiting example thereof is calcium. As the source, Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O, CaCl 2 and the like may be used, and as the source of phosphorus, NH 4 H 2 PO 4 , K 2 HPO, etc. may be used. At this time, preferably calcium nitride and ammonium phosphate may be formed by reaction, and more preferably Ca(NO 3 ) 2 .4H 2 O and NH 4 H 2 PO may be used as a source of calcium and phosphorus.

이때 상기 칼슘과 인의 공급원이 혼합될 수 있는 용매는 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 목적에 부합하는 일반적인 용매가 사용될 수 있으며 이에 대한 비제한적인 예로 초순수가 사용될 수 있다.In this case, as the solvent in which the calcium and phosphorus sources can be mixed, a general solvent suitable for the purpose of preparing the hydroxyapatite nanoparticles may be used, and ultrapure water may be used as a non-limiting example thereof.

또한 상기 혼합액은 칼슘 공급원, 인 공급원 및 용매가 0.10~0.15 : 0.05~0.10 : 20~25의 몰비로 혼합될 수 있으며 칼슘 공급원 및 인 공급원의 역할 및 하이드록시아파타이트 나노입자 제조라는 본 발명의 목적에 부합하는 한 특별히 제한하지 않는다.In addition, in the mixed solution, the calcium source, the phosphorus source and the solvent may be mixed in a molar ratio of 0.10 to 0.15: 0.05 to 0.10: 20 to 25, and for the purpose of the present invention, the role of the calcium source and the phosphorus source and the preparation of hydroxyapatite nanoparticles. It is not particularly limited as long as it conforms.

이후 제조된 혼합액을 통상적인 방법으로 교반하고 분리 및 건조과정을 거쳐 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조할 수 있다. 이때 상기 (1) 단계는 상대적으로 결정도가 낮은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 제조를 위하여 염기조건에서 수행할 수 있으며, 바람직하게는 pH 9 이상의 염기조건에서 수행할 수 있다. 만일 pH 9 미만의 조건에서 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 경우 입사 형성 속도가 너무 느리거나, 비표면적이 낮은 결정형 입자가 형성되는 문제가 있을 수 있다.Thereafter, the prepared mixed solution is stirred in a conventional manner and separated and dried to prepare hydroxyapatite nanoparticles. In this case, step (1) may be performed under basic conditions for the preparation of amorphous hydroxyapatite nanoparticles having a relatively low crystallinity, and preferably at a basic condition of pH 9 or higher. If the amorphous hydroxyapatite nanoparticles are prepared at a pH of less than 9, there may be a problem in that the incident formation rate is too slow or crystalline particles having a low specific surface area are formed.

다음, 본 발명의 (2) 단계는 상기 비정형 하이드록시 아파타이트 나노입자에 나트륨 양이온, 마그네슘 양이온, 철 양이온, 바륨 양이온 중 어느 하나를 포함하는 금속 양이온 용액을 접촉시켜 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 단계 형성하는 단계이다.Next, in step (2) of the present invention, the amorphous hydroxyapatite nanoparticles are brought into contact with a metal cation solution containing any one of sodium cation, magnesium cation, iron cation, and barium cation to contact the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles. The step of reforming is the step of forming.

이때, 상기 (2) 단계의 표면을 개질하는 단계는 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 칼슘의 일부가 금속 양이온으로 치환되는 단계일 수 있다.In this case, the step of modifying the surface of step (2) may be a step in which a portion of calcium in the amorphous hydroxyapatite nanoparticles is replaced with a metal cation.

상기 금속 양이온은 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면 칼슘과 치환될 수 있는 일반적인 금속 양이온일 수 있으며, 바람직하게는 나트륨 양이온, 마그네슘 양이온, 철 양이온, 바륨 양이온 중 적어도 어느 하나 이상일 수 있다. The metal cation may be a general metal cation that may be substituted with the surface calcium of the hydroxyapatite nanoparticles, and preferably may be at least any one or more of a sodium cation, a magnesium cation, an iron cation, and a barium cation.

한편, 도 1은 본 발명의 일 실시예 따른 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 금속 양이온들로 치환한 후, 이에 대한 스트론튬에 대한 흡착능력을 나타내는 그래프이다. 도 1을 보면 알 수 있듯이, 표면을 개질하지 않은 하이드록시아파타이트 나노입자의 스트론튬에 대한 흡착효율은 85.7%에 불과하였으나, 나트륨 및 바륨 양이온으로 표면을 개질한 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우 각각89.7% 및 91.4%로 증가하였음을 알 수 있다. 나아가, 철 양이온으로 표면을 개질한 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우95.5%의 흡착능력 가지고 더 나아가, 마그네슘 양이온으로 표면을 개진할 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우 96.7%라는 가장 우수한 흡착능력을 가진다. Meanwhile, FIG. 1 is a graph showing the adsorption capacity for strontium after replacing the surface of the hydroxyapatite nanoparticles with metal cations according to an embodiment of the present invention. As can be seen from FIG. 1 , the adsorption efficiency of hydroxyapatite nanoparticles without surface modification on strontium was only 85.7%, but in the case of hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with sodium and barium cations, 89.7%, respectively. and 91.4%. Furthermore, hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with iron cations have an adsorption capacity of 95.5%, and further, hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with magnesium cations have the best adsorption capacity of 96.7%.

이에 따라 상기 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면 칼슘과 치환될 수 있는 금속 양이온은 바람직하게는 마그네슘 양이온, 철 양이온 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 가장 바람직하게는 마그네슘 양이온일 수 있다.Accordingly, the metal cation that can be substituted with the surface calcium of the hydroxyapatite nanoparticles may be at least one of a magnesium cation and an iron cation, and most preferably a magnesium cation.

이때, 상기 금속 양이온으로 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.In this case, the hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with the metal cation may satisfy Relational Equation 1 below.

[관계식 1][Relational Expression 1]

1.48 ≤

Figure 112021060734388-pat00003
≤ 1.56 1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00003
≤ 1.56

상기 관계식 1에서 치환된 금속 양이온(Cation)은 상술한 나트륨 양이온, 마그네슘 양이온, 철 양이온, 바륨 양이온 등 표면 개질된 금속 양이온과 하이드록시아파타이트 나노입자 표면에 존재하는 칼슘 양이온의 총함량을 의미하여, 상기 인(Phosphorus)은 상술한 (1) 단계에서 인공급원으로부터 유래된 하이드록시아파타이트 나노입자 표면의 함량을 의미한다.The substituted metal cation in Relation 1 means the total content of surface-modified metal cations such as sodium cation, magnesium cation, iron cation, and barium cation and calcium cation present on the surface of the hydroxyapatite nanoparticles, The phosphorus (Phosphorus) means the content of the surface of the hydroxyapatite nanoparticles derived from the artificial source in step (1) described above.

이때 만일 상기 관계식 1의 값이 1.48 미만일 경우 입자 구조가 무너지거나 변경되는 문제가 있을 수 있고, 1.56을 초과하는 경우 목적하는 표면개질이 충분히 이루어지지 않은 것으로 볼 수 있다.In this case, if the value of Relation 1 is less than 1.48, there may be a problem that the particle structure is collapsed or changed, and if it exceeds 1.56, it can be considered that the desired surface modification is not sufficiently performed.

또한, 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 방법은 본 발명의 스트론튬 제거를 위한 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 제조 목적에 부합하는 통상적인 표면 개질 방법이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 하이드록시아파타이트 나노입자를 상기 금속 양이온을 포함하는 용액에 접촉시키는 방법을 사용할 수 있다. 비제한적인 예로 상기 금속 양이온 용액을 염소(Cl)와 결합된 염을 통해 용해시킨 후 교반 및 원심분리 과정을 거쳐 상기 금속 양이온으로 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자를 얻을 수 있다.In addition, as the method for modifying the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles, a conventional surface modification method suitable for the purpose of preparing the amorphous hydroxyapatite nanoparticles for strontium removal of the present invention may be used, and preferably hydroxyapatite nanoparticles A method of bringing the apatite nanoparticles into contact with a solution containing the metal cation may be used. As a non-limiting example, hydroxyapatite nanoparticles having a surface-modified surface with the metal cation may be obtained by dissolving the metal cation solution through a salt bound to chlorine (Cl), followed by stirring and centrifugation.

한편, 도 2는 본 발명의 일 실시예 하이드록시아파타이트 나노입자를 표면 개질한 마그네슘 양이온의 농도에 따른 흡착능력을 나타내는 그래프이다. 도 2을 통해 알 수 있듯이, 상기 금속 양이온의 농도는 0.05 M 내지 5 M 일 수 있으며, 바람직하게는 0.05 M 내지 1.5 M 일 수 있다. 만일 하이드록시아파타이트 나노입자를 표면 개질한 마그네슘 양이온의 농도가 0.05 M 이하일 경우 표면개질에 필요한 마그네슘 양이 충분하지 않은 문제가 발생할 수 있다.Meanwhile, FIG. 2 is a graph showing the adsorption capacity according to the concentration of magnesium cations surface-modified of the hydroxyapatite nanoparticles according to an embodiment of the present invention. As can be seen from Figure 2, the concentration of the metal cation may be 0.05 M to 5 M, preferably 0.05 M to 1.5 M. If the concentration of magnesium cations surface-modified with hydroxyapatite nanoparticles is 0.05 M or less, there may be a problem in that the amount of magnesium required for surface modification is not sufficient.

이때 상기 하이드록시아파타이트 나노입자의 금속 양이온으로의 표면 개질을 위해 상기 금속 양이온이 포함된 용액에 침지하는 방법이 사용될 수 있으며, 본 발명의 스트론튬 제거라는 목적에 부합하는 공지의 용매가 사용될 수 있다.In this case, a method of immersing the hydroxyapatite nanoparticles in a solution containing the metal cations may be used for surface modification of the hydroxyapatite nanoparticles into metal cations, and a known solvent suitable for the purpose of removing strontium of the present invention may be used.

이와 같이 본 발명에 따른 스트론튬 흡착제의 제조방법에 의하면 스트론튬에 대한 높은 제거율을 나타낼 수 있고, 경쟁이온의 존재에도 불구하고 스트론튬에 대한 흡착능력을 향상시킬 수 있어서 스트론튬 오염 수계에 대한 정화공정의 효율과 경제성을 동시에 제고할 수 있다. As described above, according to the manufacturing method of the strontium adsorbent according to the present invention, a high removal rate for strontium can be exhibited, and the adsorption capacity for strontium can be improved despite the presence of competing ions, so that the efficiency of the purification process for strontium-contaminated water systems and Economic efficiency can be improved at the same time.

다음, 스트론튬 흡착제에 대해 설명한다. Next, the strontium adsorbent will be described.

본 발명에 따른 스트론튬 흡착제는 내부가 개질되지 않은 하이드록시 아파타이트 나노입자의 표면이 나트륨 양이온, 마그네슘 양이온, 철 양이온, 바륨 양이온 중 적어도 하나 이상의 금속 양이온으로 일부 또는 전부 치환되어 표면이 개질된다.In the strontium adsorbent according to the present invention, the surface of the hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside is a sodium cation, a magnesium cation, an iron cation, and a barium cation. The surface is modified by being partially or completely substituted with at least one metal cation.

이하 중복을 피하기 위하여 상술한 스트론튬 흡착제의 제조방법에서 기술적 사상이 동일한 부분에 대하여는 제조방법의 설명으로 갈음하기로 한다.Hereinafter, in order to avoid duplication, parts having the same technical idea in the above-described manufacturing method of the strontium adsorbent will be replaced with the description of the manufacturing method.

도 3은 본 발명에 따른 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 각각의 금속 양이온으로 표면을 개질한 후 X선 회절 분석 결과를 나타내는 그래프이며, 하기 표 1은 유도결합플라즈마 방출분광기를 이용한 분석 결과를 나타낸다.3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis after surface modification of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles according to the present invention with each metal cation, and Table 1 below shows the analysis results using inductively coupled plasma emission spectroscopy.

표 1을 참조하면 본 발명에 따른 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 각각의 금속 양이온으로 표면 개질한 결과 상기 관계식 1의 값이 1.48 내지 1.56를 나타냄을 알 수 있다. 이로부터 표면 개질 후에도 하이드록시아파타이트의 결정구조는 육방정계(hexagonal structure)로 유지됨을 알 수 있다. Referring to Table 1, as a result of surface-modifying the amorphous hydroxyapatite nanoparticles according to the present invention with each metal cation, it can be seen that the value of Relation 1 is 1.48 to 1.56. From this, it can be seen that the crystal structure of hydroxyapatite is maintained as a hexagonal structure even after surface modification.

도 3을 참조하면 본 발명에 따른 비정형 하이드록시아파타이트를 나트륨 양이온 또는 바륨 양이온으로 개질한 경우 대비, 마그네슘 양이온과 철 양이온으로 개질한 경우 비정형 하이드록시아파타이트 표면에서는 각각 양이온들이 칼슘과 일부 치환되면서, 단위격자의 높이가 감소하였음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3 , in contrast to the case in which the amorphous hydroxyapatite according to the present invention is modified with a sodium cation or a barium cation, when the amorphous hydroxyapatite is modified with a magnesium cation and an iron cation, the cations are partially substituted with calcium on the surface of the amorphous hydroxyapatite, and the unit It can be seen that the height of the grid is decreased.

이와 같이 본 발명에 따른 스트론튬 흡착제는 내부가 개질되지 않은 하이드록시 아파타이트 나노입자의 표면이 나트륨 양이온, 마그네슘 양이온, 철 양이온, 바륨 양이온 중 적어도 하나 이상의 금속 양이온으로 일부 또는 전부 치환되어 표면이 개질된다. 바람직하게는 마그네슘 양이온, 철 양이온 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 가장 바람직하게는 마그네슘 양이온일 수 있다.As described above, in the strontium adsorbent according to the present invention, the surface of the hydroxyapatite nanoparticles whose interior is not modified is partially or completely substituted with at least one metal cation selected from sodium cation, magnesium cation, iron cation, and barium cation, so that the surface is modified. Preferably, it may be at least one of a magnesium cation and an iron cation, and most preferably a magnesium cation.

이때, 상기 표 1을 통해 설명한 것과 같이 상기 금속 양이온으로 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자는 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.In this case, as described in Table 1, the hydroxyapatite nanoparticles surface-modified with the metal cation may satisfy Relational Equation 1 below.

[관계식 1][Relational Expression 1]

1.48 ≤

Figure 112021060734388-pat00004
≤ 1.56 1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00004
≤ 1.56

한편, 상술한 바와 같이 하이드록시아파타이트는 칼슘의 치환 반응이 일어나는데, 이때 칼슘이 치환될 수 있는 두 개의 위치가 존재한다. 즉 첫번째 흡착위치(Ca-1)와 두번째 흡착위치(Ca-2)가 존재하며 각 위치 마다 흡착능력이 상이할 수 있다.On the other hand, as described above, hydroxyapatite undergoes a calcium substitution reaction, in which case there are two positions at which calcium can be substituted. That is, the first adsorption site (Ca-1) and the second adsorption site (Ca-2) exist, and the adsorption capacity may be different for each position.

도 4는 하이드록시아파타이트 나노입자의 흡착위치를 Ca-1 및 Ca-2 두곳으로 선정한 Bi-Langmuir model의 등온흡착선 나타내는 그래프이며, 표 2는 표면개질 전과 후에서 흡착위치에 따른 흡착능력을 나타낸다.4 is a graph showing isothermal adsorption lines of the Bi-Langmuir model in which the adsorption sites of hydroxyapatite nanoparticles were selected as Ca-1 and Ca-2 two places, and Table 2 shows adsorption capacity according to adsorption positions before and after surface modification. .

도 4를 참조하면, 표면 개질 전 및 후 본 발명에 따른 하이드록시아파타이트는 등온흡착선은 Bi-Langmuir model을 따라 거동함을 알 수 있다.Referring to FIG. 4 , it can be seen that the isothermal adsorption line of hydroxyapatite according to the present invention before and after surface modification behaves according to the Bi-Langmuir model.

또한 표 2를 참조하면, 첫번째 흡착위치(Ca-1)와 두번째 흡착위치(Ca-2) 두 곳 모두에서 개질 전 대비 스트론튬에 대한 흡착능력이 향상됨을 알 수 있고, 특히, 스트론튬에 대한 흡착친화도(Adsorptive affinity)가 높은 첫번째 흡착위치(Ca-1)에서 위치의 흡착능력이 크게 향상되었음을 알 수 있다.Also, referring to Table 2, it can be seen that the adsorption capacity for strontium is improved at both the first adsorption site (Ca-1) and the second adsorption site (Ca-2) compared to before reforming, and in particular, the adsorption affinity for strontium It can be seen that the adsorption capacity of the position at the first adsorption site (Ca-1) with high adhesive affinity was greatly improved.

이와 같이 본 발명에 따른 스트론튬 흡착제 의하면 스트론튬에 대한 높은 제거율을 나타낼 수 있고, 나아가 경쟁이온의 존재에도 불구하고 스트론튬에 대한 흡착능력을 향상시킬 수 있어서 스트론튬 오염 수계에 대한 정화공정의 효율과 경제성을 동시에 제고할 수 있다. As described above, according to the strontium adsorbent according to the present invention, a high removal rate for strontium can be exhibited, and furthermore, the adsorption capacity for strontium can be improved despite the presence of competing ions, thereby improving the efficiency and economy of the purification process for strontium-contaminated aqueous systems. can be improved

이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples, but the following examples are not intended to limit the scope of the present invention, which should be construed to aid understanding of the present invention.

[실시예 1] - 하이드록시아파타이트 나노입자 제조[Example 1] - Preparation of hydroxyapatite nanoparticles

비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 합성하기 위해, 0.668 M Ca(NO3)2·4H2O 200ml를 준비한 후 NH4OH를 주입하여 pH 9의 염기조건으로 맞춘다. 이후 상기 용액에 0.4 M의 NH4H2PO4 용액 200ml을 200분 동안 1 mL/min 유량으로 주입하고, 이때 이 과정에서 NH4OH를 이용하여 혼합액 pH가 9이상이 될 수 있도록 유지한다.In order to synthesize amorphous hydroxyapatite nanoparticles, 0.668 M Ca(NO 3 ) 2 .4H 2 O 200ml is prepared and then NH 4 OH is injected to adjust the pH to a basic condition of 9. Then, 200ml of 0.4 M NH 4 H 2 PO 4 solution is injected into the solution at a flow rate of 1 mL/min for 200 minutes, and in this process, NH 4 OH is used to maintain the pH of the mixed solution to be 9 or higher.

다음 상기 혼합액을 72시간 이상 교반하여 이로부터 생성된 하이드록시아파타이트 나노입자를 원심분리를 통해 회수하고 초순수로 세척 후 건조한다. Then, the mixture is stirred for 72 hours or more, and the hydroxyapatite nanoparticles produced therefrom are recovered through centrifugation, washed with ultrapure water, and dried.

다음 합성된 하이드록시아파타이트 나노 입자의 표면 개질을 위해 하이드록시아파타이트 나노 입자 500 mg씩 정량 한 후, MgCl2염을 초순수에 용해한 0.1 M의 마그네슘 양이온 용액 50 mL을 넣는다. 이후, 양이온 용액을 염소와 결합된 염에 용해시키고 이를 자력교반기를 통해 24시간 교반시킨 후 원심분리로 입자를 회수하여 세척 후 건조시켜, 내부는 개질되지 않고 표면의 일부가 나트륨 양이온으로 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다.After quantifying 500 mg of hydroxyapatite nanoparticles for surface modification of the synthesized hydroxyapatite nanoparticles, 50 mL of a 0.1 M magnesium cation solution in which MgCl 2 salt is dissolved in ultrapure water is added. Thereafter, the cation solution is dissolved in a salt bound to chlorine and stirred for 24 hours through a magnetic stirrer, then the particles are recovered by centrifugation, washed and dried, the inside is not modified and a part of the surface is modified with sodium cation. Loxiapatite nanoparticles were prepared.

[실시예 2][Example 2]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 금속 양이온으로 마그네슘이 아닌 철을 사용하여 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but hydroxyapatite nanoparticles were prepared using iron, not magnesium, as a metal cation.

[실시예 3][Example 3]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 금속 양이온으로 마그네슘이 아닌 바륨을 사용하고 이후, 양이온 용액 준비를 위해 염소가 아닌 NO3와 결합된 바륨염을 사용하여 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, except that barium, not magnesium, was used as a metal cation, and then, hydroxyapatite nanoparticles were prepared using a barium salt combined with NO 3 and not chlorine for preparing a cation solution.

[실시예 4][Example 4]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 금속 양이온으로 마그네슘이 아닌 나트륨을 사용하여 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but hydroxyapatite nanoparticles were prepared using sodium, not magnesium, as a metal cation.

[실시예 5 내지 9][Examples 5 to 9]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 마그네슘 양이온의 농도를 각각 0.5 M, 1.0 M, 2.0 M, 4.0 M로 달리하여 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다.Hydroxyapatite nanoparticles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the concentration of magnesium cations was changed to 0.5 M, 1.0 M, 2.0 M, and 4.0 M, respectively.

[비교예 1] [Comparative Example 1]

실시예 1과 동일하게 제조하되, 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 단계를 제외하고 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하였다. It was prepared in the same manner as in Example 1, except for the step of modifying the surface of the hydroxyapatite nanoparticles to prepare hydroxyapatite nanoparticles.

[실험예 1][Experimental Example 1]

금속 양이온들의 흡착효율을 확인하기 위해 실시예 1 내지 4에 따라 제조된 하이드록시아파타이트 나노입자 100 mg을 10 ppm의 스트론튬 용액 20 mL와 24시간 반응시킨 후, 이후 용액 내 잔존한 스트론튬 양이온의 농도를 원자흡수분광법(Atomic Absorption Spectrometry, AAS)으로 측정하고 이를 도 1에 나타내었다.To check the adsorption efficiency of metal cations, 100 mg of the hydroxyapatite nanoparticles prepared according to Examples 1 to 4 were reacted with 20 mL of a 10 ppm strontium solution for 24 hours, and then the concentration of strontium cations remaining in the solution was measured. It was measured by Atomic Absorption Spectrometry (AAS) and is shown in FIG. 1 .

도 1을 참조하면, 비교예 1의 경우 스트론튬에 대한 흡착효율은 85.7%에 불과하였으나, 나트륨 및 바륨 양이온으로 표면을 개질한 실시예 4 및 실시예 3의 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우 각각89.7% 및 91.4%로 증가하였음을 알 수 있다. 나아가, 철 양이온으로 표면을 개질한 실시예 2의 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우95.5%의 흡착능력 가지고 더 나아가, 마그네슘 양이온으로 표면을 개진한 실시예 1의 하이드록시아파타이트 나노입자의 경우 96.7%라는 가장 우수한 흡착능력을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 1 , in Comparative Example 1, the adsorption efficiency for strontium was only 85.7%, but in the case of the hydroxyapatite nanoparticles of Examples 4 and 3 in which the surface was modified with sodium and barium cations, 89.7%, respectively. and 91.4%. Furthermore, the hydroxyapatite nanoparticles of Example 2, whose surface was modified with iron cations, had an adsorption capacity of 95.5%. It can be seen that it has the best adsorption capacity.

[실험예 2][Experimental Example 2]

마그네슘의 농도에 따른 흡착 효율을 확인하기 위해, 실시예 5 내지 9에 따라 제조된 하이드록시아파타이느 나노입자를 250 ppm의 스트론튬 용액을 이용하여 실험예 1과 같이 실험하여 이를 도 2에 나타내었다.In order to confirm the adsorption efficiency according to the concentration of magnesium, the hydroxyapatine nanoparticles prepared according to Examples 5 to 9 were tested as in Experimental Example 1 using a 250 ppm strontium solution, and this is shown in FIG. 2 . .

도 2를 참조하면, 비교예 1의 흡착용량은 11.47 mg/g에 불과하나, 실시예 1의 경우 24 mg/g으로 약 2배가량 증가하였고, 실시예 1의 Mg2+의 양은 10.82 μg/g으로 검출되었다. 실시예 5의 경우 흡착용량이 27 mg/g으로 소폭 상승하였으며 Mg2+ 함량도 15.22 μg/g이 되었다. Referring to FIG. 2 , the adsorption capacity of Comparative Example 1 was only 11.47 mg/g, but in the case of Example 1, it increased by about two times to 24 mg/g, and the amount of Mg 2+ in Example 1 was 10.82 μg/g/g. g was detected. In the case of Example 5, the adsorption capacity was slightly increased to 27 mg/g, and the Mg 2+ content was also 15.22 μg/g.

최대 4M의 마그네슘으로 표면을 개질한 실시예 9의 경우, 흡착용량은 30.01 mg/g이였으며, Mg2+ 함량은 18.21 μg/g로 측정되었다. 이로부터, 0.1M 마그네슘으로 표면개질 시 흡착용량을 개질 전 대비 2배가량 증가시킴을 알 수 있으며, 마그네슘의 농도를 증가시킬수록 흡착용량도 더욱 증가하나 30 mg/g이 최대값일 것으로 예상된다. 또한 개질 간 사용한 마그네슘의 농도가 증가함에 따라 표면개질 된 하이드록시아파타이트 실시예들의 Mg2+ 함량이 증가하는 것으로부터, 흡착용량이 높을수록 많은 양의 Mg2+를 함유하고 있음을 알 수 있다.In the case of Example 9, in which the surface was modified with a maximum of 4M magnesium, the adsorption capacity was 30.01 mg/g, and the Mg 2+ content was measured to be 18.21 μg/g. From this, it can be seen that when the surface is modified with 0.1M magnesium, the adsorption capacity is increased by about two times compared to before the modification, and the adsorption capacity also increases as the concentration of magnesium is increased, but 30 mg/g is expected to be the maximum value. In addition, it can be seen that the Mg 2+ content of the surface-modified hydroxyapatite examples increased as the concentration of magnesium used during the modification increased, indicating that the higher the adsorption capacity, the greater the Mg 2+ content.

[실험예 3][Experimental Example 3]

금속 양이온들의 표면 개질 정도를 확인하기 위해, 실시예 1 내지 4에서 제조된 하이드록시아파타이트 나노입자들을 X-선 회절(X-Ray Diffraction, XRD)을 통해 분석하고 이를 하기 표 1 및 도 3에 나타내었다.In order to confirm the degree of surface modification of the metal cations, the hydroxyapatite nanoparticles prepared in Examples 1 to 4 were analyzed through X-ray diffraction (XRD), and the results are shown in Table 1 and FIG. 3 below. It was.

Exchanged cationExchanged cation CaCa 2+2+ (mol) (mol) Cation (mol)Cation (mol) P (mol)P (mol) (Ca(Ca 2+2+ +cation)/P+cation)/P Exchange efficiency (%)Exchange efficiency (%) 비교예 1Comparative Example 1 4141 -- 2626 1.561.56 00 실시예 1Example 1 3030 0.910.91 2020 1.551.55 2.962.96 실시예 2Example 2 2525 5.485.48 2020 1.521.52 17.8717.87 실시예 3Example 3 3333 1.211.21 2323 1.491.49 3.523.52 실시예 4Example 4 3434 0.250.25 2222 1.561.56 0.730.73

상기 표 1을 참조하면 본 발명에 따른 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 각각의 금속 양이온으로 표면 개질한 결과 상기 관계식 1과 같이 칼슘양이온과 치환된 금속 양이온(Cation)의 합과 인(Phosphorus)의 비율이 1.48 내지 1.56를 나타냄을 알 수 있다. 이로부터 표면 개질 후에도 하이드록시아파타이트의 결정구조는 육방정계(hexagonal structure)로 유지됨을 알 수 있다. Referring to Table 1, as a result of surface-modifying the amorphous hydroxyapatite nanoparticles according to the present invention with each metal cation, as shown in Relation 1 above, the sum of calcium cations and substituted metal cations (Cation) and the ratio of phosphorus (Phosphorus) It can be seen that this represents 1.48 to 1.56. From this, it can be seen that the crystal structure of hydroxyapatite is maintained as a hexagonal structure even after surface modification.

다음 도 3을 참조하면, 도 3a에 도시된 것과 같이 대부분의 peak 위치는 표면개질에 사용된 양이온의 종류별로 미세하게나마 다른 값이 확인되었다. 보다 정확한 peak 위치를 파악하고자 해당 스펙트럼들을 포크트(Voight) 함수로 fitting 하였다(도 3b).Next, referring to FIG. 3, as shown in FIG. 3a, most of the peak positions were confirmed to have slightly different values for each type of cation used for surface modification. In order to find a more accurate peak position, the corresponding spectra were fitted with a Voight function (FIG. 3b).

비교예 1의 peak는 25.868°로 도출되었고, 실시예 3 및 4의 peak는 표면개질 전과 변함없었으나 실시예 1 및 2의 경우 peak은 대략 0.02-0.05° 오른쪽으로 증가하였다. 측정 된 특성 peak의 단위격자(unit lattice)값은 (a,b,c=0,0,2)로써 높이방향 d-space를 의미한다. 이로부터 실시예 3 및 4는 개질 된 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면구조는 변화가 거의 없으나, 실시예 1 및 2는 하이드록시아파타이트 나노입자 표면에서는 해당 양이온들이 Ca2+와 일부 치환되면서, 하이드록시아파타이트 나노입자 단위격자 높이가 소폭 감소하였다는 것을 알 수 있다.The peak of Comparative Example 1 was derived to be 25.868 °, the peaks of Examples 3 and 4 were the same as before surface modification, but in Examples 1 and 2, the peak increased to the right by approximately 0.02-0.05 °. The unit lattice value of the measured characteristic peak is (a,b,c=0,0,2), which means d-space in the height direction. From this, Examples 3 and 4 showed little change in the surface structure of the modified hydroxyapatite nanoparticles, but in Examples 1 and 2, the corresponding cations were partially substituted with Ca 2+ on the surface of the hydroxyapatite nanoparticles. It can be seen that the height of the apatite nanoparticle unit cell was slightly decreased.

[실험예 4][Experimental Example 4]

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 하이드록시아파타이트 나노입자의 흡착용량을 측정하고자 등온흡착(Adsorption isotherm)실험을 실시하고, 그 결과를 하기 관계식 2 로 표현되는 랭뮤어 모델(Langmuir-model)로 피팅하여 도 4 및 하기 표 3에 나타내었다.In order to measure the adsorption capacity of the hydroxyapatite nanoparticles prepared according to Example 1 and Comparative Example 1, an adsorption isotherm experiment was performed, and the result is a Langmuir-model expressed by the following Relational Equation 2 4 and Table 3 below.

[관계식 2][Relational Expression 2]

Figure 112021060734388-pat00005
Figure 112021060734388-pat00005

AdsorbentAdsorbent QQ Ca1 Ca1 (mg/g)(mg/g) kk Ca1Ca1 QQ Ca2 Ca2 (mg/g)(mg/g) kk Ca2Ca2 비교예 1Comparative Example 1 4.334.33 0.2020.202 32.4632.46 0.0050.005 실시예 1Example 1 15.2215.22 0.3270.327 49.4749.47 0.0020.002

도 4 및 상기 표 2을 참조하면,4 and Table 2,

도 4에 도시된 것과 같이 비교예 1 및 실시예 1 모두 등온흡착선은 Bi-Langmuir model을 따라 거동함을 알 수 있다As shown in FIG. 4 , it can be seen that the isothermal adsorption line of Comparative Example 1 and Example 1 behaves according to the Bi-Langmuir model.

또한 상기 표 2를 참조하면, 비교예 1 대비 실시예 1에 따른 하이드록시아파타이트 나노입자가 첫번째 흡착위치(Ca-1) 및 두번째 흡착위치(Ca-2) 모두에서 상대적으로 흡착능력이 우수함을 알 수 있고, 특히 첫번째 흡착위치(Ca-1)에서 흡착용량은 15.22 mg/g 측정되어 비교예 1 대비 약 3.5배 높은 값을 나타냄을 알 수 있다. 또한 두번째 흡착위치(Ca-2)에서도 흡착용량은 비교예 1 대비 17.01 mg/g의 흡착용량이 증가하였다. In addition, referring to Table 2, it can be seen that compared to Comparative Example 1, the hydroxyapatite nanoparticles according to Example 1 have relatively excellent adsorption capacity at both the first adsorption site (Ca-1) and the second adsorption site (Ca-2). In particular, it can be seen that the adsorption capacity at the first adsorption position (Ca-1) is measured at 15.22 mg/g, which is about 3.5 times higher than that of Comparative Example 1. Also, in the second adsorption position (Ca-2), the adsorption capacity was increased by 17.01 mg/g compared to Comparative Example 1.

[실험예 5][Experimental Example 5]

실시예 1에 따라 제조된 하이드록시아파타이트 나노입자와 비교예 1에 따라 제조된 하이드록시아파타이트 나노입자 각각 흡착능력을 확인하기 위해 비방사성 1 ppm 스트론튬 및 9,500 Bq/L 방사성 스트론튬의 각각을 경쟁이온이 존재하는 지하수 조건(Na+:125 ppm, Ca2+:25 ppm, Mg2+: 10ppm, K+: 5ppm)에서 실험예 1에 따라 평가한 후 이를 도 5에 나타내엇다.In order to confirm the adsorption capacity of the hydroxyapatite nanoparticles prepared according to Example 1 and the hydroxyapatite nanoparticles prepared according to Comparative Example 1, respectively, non-radioactive 1 ppm strontium and 9,500 Bq/L radioactive strontium were added to each of the competing ions. After evaluation according to Experimental Example 1 under the existing groundwater conditions (Na + :125 ppm, Ca 2+: 25 ppm, Mg 2+ : 10 ppm, K + : 5 ppm), it is shown in FIG. 5 .

도 5를 참조하면 표면을 개질 한 실시예 1의 경우, 비방사성 스트론튬의 경우, 고/액비(Solid to Liquid ratio, S/L ratio) 5 g/L 기준 86.8%의 스트론튬 제거율을 나타내었고, 10 g/L로 증가시킬 경우 93.6%의 제거율을 나타내었다. 그러나 표면을 개질하지 않은 비교예 1의 경우 5 g/L 기준 45%의 스트론튬 제거율을 나타내었고, 10 g/L로 증가시킬 경우 51%의 제거율을 나타내었다 이로부터 경쟁이온이 존재하는 조건에서도 실시예 1에 따른 하이드록시아파타이트 나노입자가 스트론튬을 효과적으로 제거할 수 있음을 확인하였다.Referring to FIG. 5 , in the case of Example 1 in which the surface was modified, the non-radioactive strontium showed a strontium removal rate of 86.8% based on a solid to liquid ratio (S/L ratio) of 5 g/L, 10 When increasing to g/L, the removal rate was 93.6%. However, in Comparative Example 1, where the surface was not modified, a removal rate of 45% based on 5 g/L was exhibited, and when it was increased to 10 g/L, a removal rate of 51% was exhibited. It was confirmed that the hydroxyapatite nanoparticles according to Example 1 could effectively remove strontium.

또한 방사성 스트론튬 제거 실험의 초기 방사능은 9,500 Bq/L로 측정되었으며, 표면을 개질하지 않은 비교예 1의 경우 1시간 반응 후 방사능이 고/액비 5g/L에서 3,316 Bq/L, 10g/L에서는 2,277 Bq/L로 감소한 반면, 표면 개질한 실시예 1의 경우 각각 699 Bq/L 및 283 Bq/L까지 줄어들었다. 이를 제염효율로 계산하면, 표면개질 전 에는66 ~ 77%에 그친 반면 표면개질 후에는 93 ~ 97%에 이르렀으며, 이로부터 이로부터 지하수 조건에서도 표면개질 HAP에 의해 90Sr이 효과적으로 제거될 수 있음을 확인하였다. In addition, the initial radioactivity of the radioactive strontium removal experiment was measured to be 9,500 Bq/L, and in Comparative Example 1 where the surface was not modified, the radioactivity after 1 hour of reaction was 3,316 Bq/L at high/liquid ratio 5g/L, and 2,277 at 10g/L. On the other hand, it decreased to 699 Bq/L and 283 Bq/L, respectively, in the case of Example 1 in which the surface was modified. If this is calculated as the decontamination efficiency, it reached only 66 ~ 77% before surface modification, whereas it reached 93 ~ 97% after surface modification. Confirmed.

Claims (10)

(1) 내부가 개질되지 않은 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자를 제조하는 단계; 및
(2) 상기 비정형 하이드록시 아파타이트 나노입자에 나트륨 양이온(Na+), 마그네슘 양이온(Mg2+), 철 양이온(Fe3+), 바륨 양이온(Ba2+) 중 어느 하나를 포함하는 금속 양이온 용액을 접촉시켜 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 표면을 개질하는 단계를 포함하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
(1) preparing amorphous hydroxyapatite nanoparticles that are not modified inside; and
(2) A metal cation solution containing any one of a sodium cation (Na + ), a magnesium cation (Mg 2+ ), an iron cation (Fe 3+ ), and a barium cation (Ba 2+ ) in the amorphous hydroxyapatite nanoparticles A method for producing a strontium adsorbent comprising the step of modifying the surface of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles by contacting the
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 내부에 금속양이온을 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing a strontium adsorbent, characterized in that the amorphous hydroxyapatite nanoparticles in step (1) do not contain metal cations therein.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계는 pH 9 이상의 염기조건에서 수행되는 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
According to claim 1,
Step (1) is a method for producing a strontium adsorbent, characterized in that it is carried out in a basic condition of pH 9 or higher.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자는 질화칼슘과 인산암모늄이 반응하여 형성된 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing a strontium adsorbent, characterized in that the amorphous hydroxyapatite nanoparticles in step (1) are formed by reacting calcium nitride and ammonium phosphate.
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계의 표면을 개질하는 단계는 상기 비정형 하이드록시아파타이트 나노입자의 칼슘의 일부가 금속 양이온으로 치환되고,
상기 (2) 단계의 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자는 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
[관계식 1]
1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00006
≤ 1.56
According to claim 1,
In the step of modifying the surface of step (2), a portion of calcium of the amorphous hydroxyapatite nanoparticles is substituted with a metal cation,
The method for producing a strontium adsorbent, characterized in that the surface-modified hydroxyapatite nanoparticles in step (2) satisfy Relational Equation 1 below.
[Relational Expression 1]
1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00006
≤ 1.56
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계에서 금속 양이온은 마그네슘 양이온(Mg2+) 또는 철 양이온(Fe3+) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
According to claim 1,
In step (2), the metal cation is a magnesium cation (Mg 2+ ) or an iron cation (Fe 3+ ).
제1항에 있어서,
상기 (2) 단계에서 금속 양이온 용액의 농도는 0.05 M 이상인 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제의 제조방법.
According to claim 1,
The method for producing a strontium adsorbent, characterized in that the concentration of the metal cation solution in step (2) is 0.05 M or more.
내부가 개질되지 않은 하이드록시 아파타이트 나노입자의 표면이 나트륨 양이온(Na+), 마그네슘 양이온(Mg2+), 철 양이온(Fe3+), 바륨 양이온(Ba2+) 중 적어도 하나 이상의 금속 양이온으로 일부 또는 전부 치환되어 표면이 개질된 스트론튬 흡착제.
The surface of the non-modified hydroxyapatite nanoparticles is sodium cation (Na + ), magnesium cation (Mg 2+ ), iron cation (Fe 3+ ), barium cation (Ba 2+ ) A strontium adsorbent whose surface is modified by being partially or completely substituted with at least one metal cation.
제8항에 있어서,
상기 표면이 개질된 하이드록시아파타이트 나노입자는 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제.
[관계식 1]
1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00007
≤ 1.56
9. The method of claim 8,
The surface-modified hydroxyapatite nanoparticles satisfy Relational Equation 1 below.
[Relational Expression 1]
1.48 ≤
Figure 112021060734388-pat00007
≤ 1.56
제8항에 있어서,
상기 표면이 개질된 하이드록시 아파타이트 나노입자는 육방정계(hexagonal structure) 결정구조를 가지고,
상기 금속 양이온은 마그네슘 양이온(Mg2+) 또는 철 양이온(Fe3+) 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스트론튬 흡착제.


9. The method of claim 8,
The surface-modified hydroxyapatite nanoparticles have a hexagonal structure,
The metal cation is a strontium adsorbent, characterized in that at least one of a magnesium cation (Mg 2+ ) and an iron cation (Fe 3+ ).


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Title
Cation doped hydroxyapatite nanoparticles enhance strontium adsorption from aqueous system: A comparative study with and without calcination(Poorvisha Ramakrishnan et al). Applied Science(2016) *

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