KR20000008867A - 수용액 또는 폐수로부터 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법 - Google Patents

수용액 또는 폐수로부터 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요오드 이온 (I-), 요오드산 이온 (IO3 -) 및 요오드 (I2) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터 이들을 제거하는 방법에 관한 것으로, 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시켜 제거하는 본 발명의 방법은 그 공정이 간단하고 반응속도가 빠를 뿐만 아니라 원 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온의 몰비에 관계없이 요오드 혼합물을 모두 제거할 수 있어 각종 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리를 비롯하여 요오드를 취급하고 있는 일반산업 분야에도 유용하게 적용될 수 있다.
5I-+ IO3 -+ 6H+→ 3I2+ 3H2O

Description

수용액 또는 폐수로부터 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
본 발명은 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터 이들을 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법에 관한 것이다.
반응식 1
5I-+ IO3 -+ 6H+→ 3I2+ 3H2O
요오드는 수용액 중에서 보통 요오드 이온 (I-), 요오드산 이온 (IO3 -), 요오드 (I2)의 형태로 존재한다. 이렇게 다양한 화학적 존재 형태 때문에 수용액이나 폐수중에 존재하는 요오드 혼합물을 제거하기가 용이하지 않으며, 이 때문에 특히 원자력 발전소, 선진 외국에서 가동되고 있는 재처리 공장, 기타 방사성 동위원소 이용 기관 등에서 발생하는 방사성 폐수로부터 요오드를 제거하는 것이 큰 문제가 되고 있다.
방사성 폐수중의 각종 요오드 화합물은 질량 127, 129, 131, 132, 133 등을 갖는 각종 요오드 원소의 동위원소 화합물로 존재하는데 이들은 화학적 거동은 같으나, 질량 129, 131, 132, 133 인 요오드 원소는 방사성 동위원소로 방사능을 띤다. 여기서 질량 132, 133 인 방사성 요오드 원소 (요오드-132, 133)는 반감기가 각각 2.3 시간, 20.8 시간으로 비교적 짧기 때문에 일정기간 방치함으로써 방사능을 완전히 감쇄시킬 수 있다. 요오드-131의 반감기는 8.02 일로 반감기가 긴 편은 아니지만, 초기 방사능 농도가 높을 경우 방사능의 농도를 방출 허용값까지 낮추기 위하여 수개월 동안 방치할 필요가 있다. 또한 요오드-129는 반감기가 1.57×107년으로 방치만으로는 감쇄가 거의 불가능할 뿐만 아니라, 만약 인체에 섭취될 경우 특정 기관에 농축되어 계속 방사선을 방출하기 때문에 큰 해독을 끼치게 된다.
일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 요오드 제거 방법은 유기 음이온 교환수지에 의한 방법이다. 보통 지금까지는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 구별하지 않고 요오드라 불렀기 때문에 여기에서 요오드 제거방법이란 엄밀히 말하면 요오드 혼합물의 제거방법을 의미한다. 유기 음이온 교환수지에 의한 방법이란, 요오드 혼합물을 함유하는 수용액이나 폐수를 장시간 방치하거나 가온하여 용해도가 낮은 요오드를 대부분 기체로 날아가게 하여 남아있는 요오드 이온이나 요오드산 이온을 유기 음이온 교환수지로 제거하는 방법이다. 그러나 요오드 이온에 비하여 요오드산 이온은 음이온 교환수지로 잘 제거되지 않으며 또한 요오드도 일부 수용액 또는 폐수에 용해된 상태로 존재가 가능하기 때문에 유기 음이온 교환수지에 의하여 제거되지 않고 그대로 배출되어 결과적으로 전 요오드 혼합물 (요오드 이온 + 요오드산 이온 + 요오드)에 대한 제거효율이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.
한편 활성탄을 이용한 요오드 혼합물의 제거방법은 활성탄이 요오드 이온과 요오드산 이온 같은 이온성 물질에는 제거 성능을 거의 나타내지 않기 때문에 수용액 또는 폐수 중의 요오드 제거 외에는 별 효과가 없어 단독으로는 거의 사용되지 않으며, 유기 음이온 교환방법의 보조 수단 등으로 이용 가능성이 있을 뿐이다.
최근의 요오드 혼합물 제거와 관련한 발명으로는 요오드 이온과 요오드산 이온을 함유한 방사성 폐수에 특정 환원제를 주입하여 요오드산 이온을 요오드 이온으로 환원한 후 여기에 다시 질산은을 가하여 요오드 이온을 요오드화 은 (Agl)으로 침전시킴으로써 요오드 이온과 요오드산 이온을 제거하는 방법이 있다 (미국특허 제 5,352,367호). 그러나 이 방법 역시 요오드가 폐수중에 존재할 때는 전 요오드 혼합물에 대한 제거 효과가 감소할 우려가 있으며, 침전에 많은 시간이 소요됨은 물론 침전물 제거에 대한 대책이 필요하다. 특히 이 방법은 값비싼 은 화합물을 사용하기 때문에 경제적이지 못하다.
지금까지 미국, 일본, 유럽 등에서 요오드 혼합물의 각 단일 성분을 제거하기 위한 노력이 시도된 바 있으나 전 요오드 혼합물을 제거할 수 있는 기술은 전혀 개발된 바 없다.
이에 본 발명자들은 요오드 혼합물의 각 단일 성분뿐만 아니라 전 요오드 혼합물을 제거하기 위하여 노력하여 오던 중, 요오드 이온과 요오드산 이온의 반응을 이용하여 이 두 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 제거함으로써 별도의 환원제나 값비싼 은 화합물을 사용하지 않으면서 요오드 혼합물을 간단하고 빠르게 제거할 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터 이들을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 방법에 따라 수용액 또는 폐수중의 각 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 공정을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 방법에 따라 방사성 폐수중의 방사성 요오드 이온, 방사성 요오드산 이온 및 방사성 요오드를 제거하는 공정을 나타낸 것이고,
도 3a는 a/b ＞ 5 인 경우 도 2에 나타낸 공정에 대한 반응식이고,
도 3b는 a/b ＜ 5 인 경우 도 2에 나타낸 공정에 대한 반응식이고,
도 4는 본 발명의 방법을 응용하여 방사성 폐수중의 방사성 요오드 이온, 방사성 요오드산 이온 및 방사성 요오드를 제거하는 공정을 나타낸 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 제공한다.
반응식 1
5I-+ IO3 -+ 6H+→ 3I2+ 3H2O
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온을 상기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 이때 생성된 요오드 및 기존에 존재하는 요오드를 활성탄을 사용하여 흡착함으로써 제거하는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 제공한다.
또한 본 발명은, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온만을 함유하거나 요오드 이온과 요오드를 함유하는 경우, 산성하에서 일정량의 요오드산 이온을 첨가하여 요오드 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 포함한다.
또한 본 발명은, 수용액 또는 폐수가 요오드산 이온만을 함유하거나 요오드산 이온과 요오드를 함유하는 경우, 산성하에서 일정량의 요오드 이온을 첨가하여 요오드산 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 포함한다.
또한 본 발명은, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 모두 함유하거나 요오드 이온 및 요오드산 이온의 두 이온을 함유하는 경우, 산성하에서 추가로 과량의 요오드 이온과 과량의 요오드산 이온을 순서에 관계없이 차례로 첨가하여 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온과 요오드산 이온을 모두 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 포함한다.
또한 본 발명은, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 모두 함유하거나 요오드 이온 및 요오드산 이온의 두 이온을 함유하는 경우, 어느 한 이온만을 제거하기 위하여, 산성하에서 요오드산 이온을 첨가하여 요오드 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 사용하여 최종적으로 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온을 제거하거나, 산성하에서 요오드 이온을 첨가하여 요오드산 이온을 요오드로 변화 시킨 후 활성탄을 사용하여 최종적으로 수용액 또는 폐수중의 요오드산 이온을 제거하는 공정을 포함하는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법을 포함한다.
상기 본 발명의 방법에서 반응식 1의 반응은 산성하에서 수행되는데, 산을 가하여 pH 를 조절하는 것은 수용액 또는 폐수 중에 요오드 이온 또는 요오드산 이온을 첨가하기 전에 수행할 수도 있고, 요오드 이온 또는 요오드산 이온을 첨가한 후에 수행할 수도 있다. 이 때 첨가할 수 있는 산으로는 염산, 황산, 질산 등이 있으며 pH 는 2∼4.5 로 조절되는 것이 바람직하다.
후술하는 본 발명의 모든 적용예에서 산성 pH 의 조절은 요오드 이온 또는 요오드산 이온의 첨가 전후에 무관하게 행해질 수 있다.
본 발명에서, 요오드산 이온은 요오드산 나트륨 (NaIO3) 또는 요오드산 칼륨 (KIO3)을 포함하는 요오드산 염의 형태로 첨가되며 요오드 이온은 요오드화 나트륨 (NaI) 및 요오드화 칼륨 (KI)을 포함하는 요오드화물의 형태로 첨가된다.
요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수에 산을 가하여 pH 를 산성으로 조절하면 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온이나 요오드산 이온은 요오드로 변화한다. 그러나 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온 대 요오드산 이온의 몰비가 위 반응식과 같이 5:1로 존재하지 않기 때문에 어느 한 이온은 과량으로 남게 된다. 만약 요오드 이온이 남아 있다면 이와 반응할 수 있는 요오드산 이온을 넣어 주고, 요오드산 이온이 남아 있다면 요오드 이온을 넣어 주어 이들 이온을 모두 요오드로 변화시킬 수 있으며, 이렇게 생성된 요오드는 활성탄을 사용하여 쉽게 포집할 수 있다. 상기 반응식 1의 반응은 매우 빠르게 일어나며 또한 활성탄에의 요오드 흡착도 쉽게 일어나기 때문에 처리 시간에 있어서도 매우 효과적이다.
본 발명에 의한 이론적인 요오드 혼합물 제거 공정을 도 1에 나타내었다. 수용액 또는 폐수 단위부피당 요오드 이온 a 몰, 요오드산 이온 b 몰 및 요오드 c 몰을 함유하는 수용액 또는 폐수를 먼저 무기산을 사용하여 산성으로 조절한다. 이때 수용액 또는 폐수의 요오드산 이온에 대한 요오드 이온의 몰비, 즉 a/b 가 5보다 크다면 요오드산 이온은 모두 요오드로 변화되어 수용액 또는 폐수 단위 부피당 요오드 이온 a-5b 몰, 요오드 3b+c 몰이 존재한다. 만약 초기에 a, b 값을 알고 있었다면, 단위 부피당 0.2(a-5b) = 0.2a-b 몰에 해당하는 요오드산 이온을 수용액 또는 폐수에 첨가함으로써 나머지 요오드 이온을 모두 요오드로 변화시킬 수 있다. 이때 수용액 또는 폐수중의 요오드는 이론적으로 단위 부피당 0.6(a-5b)+3b +c = 0.6a+c 몰이 된다. 이를 활성탄으로 흡착시킨 후 필요에 따라 알칼리로 중화하여 배출하거나 재사용할 수 있다. 요오드는 활성탄으로 99 % 이상 제거가 가능하다.
만약 원래 수용액 또는 폐수의 요오드산 이온과 요오드 이온의 몰비 즉 a/b 가 5보다 작다면 산성하에서 모든 요오드 이온은 요오드로 변화하며 이때 수용액 또는 폐수중의 요오드산 이온은 단위 부피당 b-0.2a 몰, 요오드는 0.6a+c 몰이 존재한다. 따라서 단위 부피당 5b-a 몰의 요오드 이온을 첨가하면, 수용액 또는 폐수는 단위 부피당 3b+c 몰의 요오드를 함유하게 된다. 상기와 마찬가지로 이를 활성탄으로 흡착하여 제거시킨 후 필요에 따라 알칼리로 중화하여 배출하거나 재사용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 방법을 이용하여 실제로 방사성 폐수중의 요오드를 제거하는 공정을 나타낸 것이다. 일반적으로 방사성 폐수중의 요오드 혼합물의 화학적 농도는 매우 낮기 때문에 각 요오드 화합물의 화학적 농도를 측정하기는 어렵다. 따라서 도 1과 같은 이론적인 방법을 이용하여 양론적으로 요오드 혼합물을 제거하기 어려우므로 이 경우는 도 2에 나타낸 공정을 이용하여 쉽게 방사성 요오드 혼합물을 제거할 수 있다.
단위 부피당 방사성 요오드 이온 a'μCi, 방사성 요오드산 이온 b'μCi 및 방사성 요오드 c'μCi를 함유하는 방사성 폐수 (실제로는 방사성 요오드 이온, 방사성 요오드산 이온 및 방사성 요오드의 방사능 농도를 각각 측정하는 것은 불가능하며 이들 혼합물의 전체 방사능 농도 a'+ b'+ c' 값만이 측정 가능하다.)를 앞서 설명한 바와 같이 먼저 무기산을 사용하여 산성으로 조절한다. 산성하에서 방사성 요오드 이온과 방사성 요오드산 이온은 반응하여 방사성 요오드로 변화되며 이때 방사성 요오드 이온 a'μCi 에 해당하는 방사성 요오드 이온의 화학적량을 a 몰, 방사성 요오드산 이온 b'μCi 에 해당하는 방사성 요오드산 이온의 화학적량을 b 몰, 방사성 요오드 c'μCi 에 해당하는 방사성 요오드의 화학적량을 c 몰로 환산하여 계산할 때, 원 방사성 폐수의 단위 부피당 방사성 요오드산 이온에 대한 방사성 요오드 이온의 몰비, 즉 a/b 가 5 이상이면 방사성 요오드 이온이, 5 이하이면 방사성 요오드산 이온이 방사성 요오드와 함께 존재한다. 그러나 전 방사성 요오드 혼합물 (방사성 요오드 이온 + 방사성 요오드산 이온 + 방사성 요오드) 함량이 매우 낮기 때문에, 이 조건에서 방사성 요오드 이온이 방사성 요오드와 함께 존재하는지 또는 방사성 요오드산 이온이 방사성 요오드와 함께 존재하는지 확인하기는 어렵다. 이 경우 단위 부피당 a+b+c 몰보다 훨씬 큰 m 몰의 방사능을 띠지 않는 비방사성 요오드 이온과 0.2m 몰의 역시 방사능을 띠지 않는 비방사성 요오드산 이온을 첨가 순서에 상관없이 각각 방사성 폐수에 첨가한다.
이때 만약 산성하의 방사성 폐수중에 방사성 요오드 이온 및 방사성 요오드가 존재한다면, 즉 원 수용액 또는 폐수중 방사성 요오드산 이온에 대한 방사성 요오드 이온의 몰비인 a/b 가 5 이상인 경우, m 몰의 비방사성 요오드 이온 첨가시 반응은 일어나지 않으며 다만 요오드 이온의 함량만 a-5b 몰에서 a-5b+m 몰로 변화할 것이다. 그러나 비방사성 요오드 이온의 양을 전 방사성 요오드 혼합물의 양보다 훨씬 많게 조절하여 넣었기 때문에 (m ≫ a+b+c) 비방사성 요오드와 방사성 요오드 이온 전체의 화학적인 농도는 단위 부피당 m 몰로 볼 수 있다. 여기에 다시 0.2m 몰의 비방사성 요오드산 이온을 넣어주면 (0.2m ≫ a+b+c) 방사성 요오드 이온 및 비방사성 요오드 이온은 모두 요오드로 변화한다. 즉 원 폐수중의 방사성 요오드 이온과 방사성 요오드산 이온은 산성하에서 비방사성 요오드 이온 및 비방사성 요오드산 이온의 첨가에 의하여 모두 요오드로 변화된다. 이때 방사성 폐수중의 방사성 및 비방사성 요오드의 농도는 단위 부피당 0.6m 몰로 볼 수 있다.
또한, 산성하의 방사성 폐수중에 방사성 요오드산 이온 및 방사성 요오드가 존재한다면, 즉 원 수용액 또는 폐수중 방사성 요오드산 이온에 대한 방사성 요오드 이온의 몰비인 a/b 가 5 이하인 경우 m 몰의 비방사성 요오드 이온 첨가시 모든 방사성 요오드산 이온은 비방사성 요오드 이온과 반응하여 요오드로 변화한다. 그러나 비방사성 요오드 이온의 양이 방사성 요오드산 이온의 양보다 매우 크기 때문에 실제 반응후의 비방사성 요오드 이온의 양은 첨가한 비방사성 요오드 이온의 양과 거의 같다고 볼 수 있다. 여기에 0.2m 몰의 비방사성 요오드산 이온을 넣어주면 폐수중의 비방사성 요오드 이온은 모두 요오드로 변화한다. 즉 원 폐수중의 방사성 요오드 이온과 방사성 요오드산 이온은 모두 요오드로 변화하며 아울러 첨가한 비방사성 요오드 이온 및 비방사성 요오드산 이온 역시 모두 요오드로 변화된다. 이때 요오드의 농도는 전술한 바와 마찬가지로 단위 부피당 0.6m 몰로 볼 수 있다.
실제 방사성 폐수 처리시 폐수 단위 부피당 m 값은 8 mmol/L (1㎎/L) 이하로 유지할 수 있다. 이 공정에 대한 반응식을 도 3a 및 도 3b 에 나타내었다.
이와 같이 처리된 방사성 폐수를 활성탄을 이용하여 비방사성 요오드와 방사성 요오드를 모두 흡착시킨 후 필요에 따라 중화하여 배출한다. 요오드는 활성탄으로 99 % 이상 제거가 가능하다.
만약 방사성 폐수중 방사성 요오드 원소의 존재 형태를 파악할 수 있으며 그 존재 형태가 항상 일정하고, 또한 비방사성 요오드 이온과 비방사성 요오드산 이온의 배출 허용값이 상기 공정에서 넣어주는 비방사성 요오드 이온과 비방사성 요오드산 이온의 양 즉, 단위 부피당 각각 m 몰, 0.2m 몰보다 크다면 상기 공정은 도 4와 같이 더욱 편리하게 운용할 수 있다. 기초 실험을 통하여 산성하에서 폐수중에 방사성 요오드 이온이 존재하는지 또는 방사성 요오드산 이온이 존재하는지를 판별하여 방사성 요오드 이온이 존재할 경우에는 과량의 비방사성 요오드산 이온만을, 방사성 요오드산 이온이 존재할 경우에는 과량의 비방사성 요오드 이온만을 첨가하여 방사성 요오드 또는 방사성 요오드산 이온을 요오드로 변화시킨 후, 활성탄에 흡착시킨다. 이 과정에서 과량의 비방사성 요오드 이온 또는 비방사성 요오드산 이온은 거의 흡착되지 않고 그대로 활성탄으로 채워진 흡착탑을 통과한다. 흡착탑 배출수를 중화한 후 외부로 배출할 수도 있으며, 경우에 따라 외부로 배출하기 전에 이들 이온을 다시 회수하여 재사용할 수도 있다.
이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
요오드 이온, 요오드산 이온, 요오드 각 5㎎/L를 함유하는 100 mL 수용액에 1 N 염산 용액을 가하여 pH 3으로 조절하였다. 이 과정에서 요오드 이온은 요오드산 이온과 반응하여 요오드로 변화함을 확인하였으며 남아있는 요오드산 이온을 요오드로 변화시키기 위하여 이 용액에 17.2 ㎎의 요오드화 칼륨을 가하였다. 다음 활성탄 1 g을 가하여 일정 시간 방치후 유리 필터로 여과한 후 여액에 대한 요오드 이온, 요오드산 이온, 요오드의 농도를 측정한 결과 요오드 이온과 요오드산 이온은 각각 0.1 mg/L 이하, 요오드는 0.05 mg/L 이하였다.
<실시예 2>
요오드-131 이온 (131I-)의 방사능 농도가 1×10-3μCi/mL인 방사성 폐수 1 L에 염산을 가하여 pH 4로 조절한 후 1 mg의 요오드화 칼륨과 0.24 mg의 요오드산 나트륨을 차례로 가한 후, 활성탄으로 채워진 흡착탑을 통과시켰다. 흡착탑에서 흘러나온 배출수 중 요오드-131의 방사능 농도를 측정한 결과 1×10-6μCi/mL 이하였다. 또한 요오드 농도는 0.01 mg/L 이하였다.
요오드-131 이온의 방사능 농도가 1×10-3μCi/mL인 상기와 동일한 방사성 폐수에 산성하에서 요오드화 칼륨과 요오드산 나트륨을 가하지 않고 그대로 활성탄 흡착탑을 통과시킨 후의 배출수 중 요오드-131의 방사능 농도는 0.9×10-3∼1.1×10-3μCi/mL로 처리 전과 거의 비슷하였다.
<실시예 3>
요오드-131 이온의 방사능 농도가 1×10-4μCi/mL인 방사성 폐수 1 L에 산을 가하여 pH 4로 조절하였다. 여기에 1 mg의 요오드산 나트륨을 가한 후 활성탄 흡착탑을 통과시켰다. 배출수 분석결과, 요오드-131의 방사능 농도는 1×10-6μCi/mL 이하였으며 비방사성 요오드산 이온의 농도는 0.88±0.01 mg/L로 첨가한 요오드산 이온의 농도와 거의 같은 수준을 유지하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방법은 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온의 반응을 유도하여 이들을 모두 요오드로 변화시켜 활성탄으로 제거하는, 화학반응과 흡착을 동시에 이용하는 방법으로 그 공정이 간단하고 반응속도가 빠를 뿐만 아니라 원 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드도 함께 제거할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명의 방법은 원 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온의 몰비에 관계없이 요오드 혼합물을 모두 제거할 수 있으며, 각종 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리를 비롯하여 요오드를 취급하고 있는 일반산업 분야에도 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 요오드 이온 (I-), 요오드산 이온 (IO3 -) 및 요오드 (I2) 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터, 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
    반응식 1
    5I-+ IO3 -+ 6H+→ 3I2+ 3H2O
  2. 제 1항에 있어서, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온만을 함유하거나 요오드 이온과 요오드를 함유하는 경우, 산성하에서 일정량의 요오드산 이온을 첨가하여 요오드 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
  3. 제 1항에 있어서, 수용액 또는 폐수가 요오드산 이온만을 함유하거나 요오드산 이온과 요오드를 함유하는 경우, 산성하에서 일정량의 요오드 이온을 첨가하여 요오드산 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
  4. 제 1항에 있어서, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 모두 함유하거나 요오드 이온 및 요오드산 이온의 두 이온을 함유하는 경우, 산성하에서 추가로 과량의 요오드 이온과 과량의 요오드산 이온을 순서에 관계없이 차례로 첨가하여 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온과 요오드산 이온을 모두 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 이용하여 요오드를 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
  5. 제 1항에 있어서, 수용액 또는 폐수가 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 모두 함유하거나 요오드 이온 및 요오드산 이온의 두 이온을 함유하는 경우, 어느 한 이온만을 제거하기 위하여, 산성하에서 요오드산 이온을 첨가하여 요오드 이온을 요오드로 변화시킨 후 활성탄을 사용하여 최종적으로 수용액 또는 폐수중의 요오드 이온을 제거하거나, 산성하에서 요오드 이온을 첨가하여 요오드산 이온을 요오드로 변화 시킨 후 활성탄을 사용하여 최종적으로 수용액 또는 폐수중의 요오드산 이온을 제거하는 공정을 포함하는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 요오드산 이온은 요오드산 나트륨 (NaIO3) 또는 요오드산 칼륨 (KIO3)을 포함하는 요오드산 염의 형태로 첨가되며 요오드 이온은 요오드화 나트륨 (NaI) 및 요오드화 칼륨 (KI)을 포함하는 요오드화물의 형태로 첨가되는 것을 특징으로 하는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 반응식 1의 반응은 pH 2∼4.5 의 산성하에서 수행되며, 산을 가하여 pH를 조절하는 것은 요오드 이온 또는 요오드 산 이온을 첨가하기 전후와 무관한 것을 특징으로 하는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법
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