KR20150137201A - 실리코타이타내이트 제조방법 및 세슘 흡착제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SiO₂를 사용하여 실리코타이타내이트를 저렴하게 대량생산하는 방법; 및 Na-실리코타이타내이트를 산처리하여 Na⁺가 H⁺로 치환된 실리코타이타내이트를 함유하는 세슘 흡착제를 제공한다. 본 발명에 따른 세슘 흡착제는 정수용 필터와 공기정화 필터에 응용될 수 있으며, 핵종물질로 오염된 토양, 대기, 그리고 해양 등의 오염 복원제로서 이용이 가능하다.

Description

실리코타이타내이트 제조방법 및 세슘 흡착제{A method for preparing silicotitanate and Cs adsorbent}

본 발명은 실리코타이타내이트의 제조방법; 세슘 흡착제; 세슘 제거용 필터; 정제수 제조방법; 및 방사성 용액 처리 방법에 관한 것이다.

핵분열 생성물이란 핵분열에 의해 생긴 핵종, 또는 그와 같은 핵종으로부터 방사성 붕괴에 의해 생긴 핵종을 말하며 FP(Fission Products)라고도 약칭한다. 핵분열생성물은 연료재처리공정에서 초우라늄원소의 일부와 함께 질산산성수용액 중에 남아 고준위 방사성폐기물의 방사선과 붕괴열 발생의 주요한 원인이 된다. 보통 가장 문제가 되는 주요 방사성물질은 코발트-60, 스트론튬-90, 세슘-137이다.

세슘-137은 원자번호 55의 알칼리 금속원소인 세슘 동위체의 하나로 인공방사성핵종이다. 반감기는 30.2년으로 붕괴해서 Ba-137으로 되어 선(0.662 MeV)을 방사하고 안정한 Ba-137로 된다. 원자력발전소 등의 액체폐기물에도 포함되어 있으므로 주변 환경의 피폭평가의 대상으로도 중요한 핵종이다. 한편 핵폭발실험에 의하여 생기는 낙진(Fallout) 중에도 중요 핵종으로 발견된다. 체내에 축적된 경우 대사에 의한 배설 등으로 70-80 일만에 반감한다.

한편, 방사성 핵종 폐수의 경우 매우 낮은 농도의 방사성 물질을 함유하고 있는 경우에도 방사성 폐기물로 간주되어 매우 까다로운 관리 및 처리절차를 요구한다. 이러한 방사성 핵종 폐수의 처리와 관련하여, 일반적으로 증발법, 막여과법, 이온교환법 등의 방법으로 처리되고 있다.

이중 증발법은 모든 수분을 증발시키고 남은 폐기물을 모두 처리하여야 하는 단점이 있다. 또한, 막여과법 및 이온교환법은 비선택적 처리법으로 방사성 핵종과 함께 존재하는 나트륨, 칼슘, 철 등의 비방사성염을 동시에 제거하는 방식으로, 비방사성염에 비해 핵종 물질의 농도가 매우 낮으므로 작은 양의 방사성염의 제거를 위해 폐액에 존재하는 모든 용해성물질을 제거하여야 하므로, 많은 비용이 소요된다.

이에 방사성 핵종 폐수의 처리에 있어, 방사성 핵종만을 선택적으로 흡착하는 흡착제가 연구되고 있으며, 최근 실리코타이타내이트라는 물질이 세슘 등에 대해 선택적 흡착이 가능하다는 사실이 알려져 있다.

논문 등에 발표되는 실리코타이타내이트의 합성 방법은 tetraethylorthosilicate와 titanium isopropoxide 등 액상의 원료를 사용하는 것인데, 이는 다루기 어렵고 고가의 원료를 사용하는 것이어서, 제품의 단가가 높은 단점이 있다. 또한, 기존의 원료는 실리카에 대한 함유율이 낮기 때문에, 고밀도의 고체원료를 사용하는 경우에 비하여, 큰 부피의 반응기를 필요로 하는 단점이 있다. 이에 실리카겔 등 구하기 쉽고 다루기 편한 고체 원료의 사용을 고려할 수 있으나, 기존의 액체 원료에 비하여 혼합이 어렵고 생성된 흡착제는 흡착능이 낮고 선택성도 낮은 단점이 있다.

본 발명의 목적은 세슘 선택성을 향상시킨 실리코타이타내이트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 실리코타이타내이트를 저렴하게 대량생산하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1양태는 SiO₂ : TiO₂의 몰비가 1.1 : 1 내지 1.5 : 1가 되도록, SiO₂, TiO₂, NaOH 및 H₂O를 혼합하는 제1단계; 및 상기 제1단계의 혼합물을 90℃ 내지 180℃의 온도에서 수열합성하는 제2단계를 포함하는, 실리코타이타내이트의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제2양태는 Na-실리코타이타내이트를 산처리하여 Na⁺가 H⁺로 치환된 실리코타이타내이트를 함유하는 세슘 흡착제를 제공한다.

본 발명의 제3양태는 제2양태에 따른 세슘 흡착제를 구비한 세슘 제거용 필터를 제공한다.

본 발명의 제4양태는 오염수를 제3양태에 따른 세슘 제거용 필터를 통과시키는 단계를 포함하는 정제수 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제5양태는 방사성폐액, 또는 방사성핵종을 포함하는 용액을 제3양태에 따른 세슘 제거용 필터를 통과시켜 방사성 Cs 제거시키는 단계를 포함하는 방사성 용액 처리 방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.

Titanium silicate의 구조 안정화 이온인 Na, K, Nb 등은 방사성 핵종이온과 이온교환됨으로 합성 시 이들의 존재는 중요하다.

Na-실리코티타내이트는 결정구조가 천연 sitinakite와 같은 정방정의 합성 무기물이며, 이상적인 화학식은 Na₂Ti₂O₃SiO₄·2H₂O으로 Ti-O는 팔면체를, Si-O는 사면체 구조를 형성하여 결정학적 c-축방향으로 적층되어 있다(도 1 참조). TiO₆가 능선 공유형으로 적층되어 c-축으로 생성된 긴 터널이 형성되고, Na⁺ 이온은 이 터널의 내부 및 SiO₄ 사면체 적층 사이에 분포하고 있는데, Na⁺ 이온과의 이온교환에 의해 방사성 이온의 침입 형 고용이 선택적으로 일어난다. 이 구조는 특히 Co^{2 +}, Sr^{2 +}, Cs⁺, Ca^{2 +} 등의 다핵종 및 이온들을 처리하는 높은 효율을 나타내고 있다. 그러나, Na-silicotitanate의 경우 1, 2가 양이온에 대하여 선택적 이온교환 능력이 없는 것으로 확인되었다.

본 발명자들은 방사선 오염 물질 중 γ-복사선을 방출하는 Cs의 처리가 가장 어렵기 때문에 silicotitanate가 Cs에 대한 선택적인 이온교환 능력을 가지도록 후처리 방법을 강구하였다. 산으로 Na-silicotitanate를 후처리하여 이온 교환하는 형식으로 H-form을 형성한 결과, 1가 양이온에 대한 선택성이 증가하는 것으로 발견하였다. 요컨대, 본 발명자들은 Na-실리코타이타내이트를 산처리한 결과, 구조적 특성 변화로 인해 방사성 핵종(세슘)에 대한 흡착능 및 선택성이 향상된다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.

한편, titanium silicate 물질은 기공의 크기가 4Å~8Å인 large pore 물질로서 기존의 알루미노 실리케이트 제올라이트와 같이 알칼리 조건하에서 수열합성에 의해 합성되어진다. 그러나 결정화 영역이 매우 제한되어 있어 합성이 까다로우며 특히 반응물의 알칼리성 및 타이타늄 원이 최종 생성물의 상과 순도에 매우 민감하게 작용하고 있는 것으로 알려져 있다.

Na-silicotitanate(Cllearfield, 2006)의 합성방법은 빠른 시간 내 합성이 가능하며, 비교적 쉽게 합성할 수 있는 장점을 가지나 합성에 사용되는 시약들이 고가이므로 실제 현장규모의 적용에 있어서 많은 비용이 소요되는 단점이 있다. 따라서, 본 발명자들은 Na-silicotitanate를 합성하는데 있어서 고가의 시약 중 Si 공급물질로 사용되는 액체상의 tetraethylorthosilicate 대신 비교적 저가로 구입할 수 있는 고체상의 fumed silica(aldrich)를 사용하여 Na-silicotitanate의 합성연구를 수행한 결과, 기존의 합성방법에 사용되는 조성 비 TiO₂: SiO₂ : Na₂O : H₂O = 1 : 1 : 4 : 146를 사용하여 Si source를 변경하여 합성을 시도하였으나 합성이 이루어지지 않았다. 또한, Na-titanium silicate는 합성이 가능한 조성영역이 좁아 순수한 결정을 지닌 물질을 합성하기 어렵다. 따라서, tetraethylorthosilicate와 비교하여 SiO₂는 상용성 및/또는 반응성이 낮으므로 SiO₂ 첨가량을 0.1 내지 0.5배, 바람직하게는 0.3 내지 0.4배 증가시켜 밀폐형반응기에서 수열합성한 결과, Na-silicotitanate가 합성될 수 있다는 것을 발견하였다. 이 경우에도, 기존의 흡착제와 비교하여 유사하거나 우수한 이온 교환능을 가진 흡착제를 합성하였으며, 또한 결정성을 가진 silicotitanate를 확보하였다. 본 발명은 이에 기초한 것이다.

본 발명에 따른 실리코타이타내이트는

SiO₂:TiO₂의 몰비가 1.1:1 내지 1.5:1, 바람직하게는 1.3:1 내지 1.4:1가 되도록, SiO₂, TiO₂, NaOH 및 H₂O를 혼합하는 제1단계; 및

상기 제1단계의 혼합물을 90℃ 내지 180℃의 온도에서 수열합성하는 제2단계를 포함하는 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

수열합성시 도 2에 도시된 바와 같은 밀폐형반응기를 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 실리코타이타내이트의 제조 방법은 90℃ 내지 180℃, 바람직하게는 90℃ 내지 160℃와 같은 저온에서 수열 합성이 가능하다. 90℃ 미만이면 합성수율이 떨어진다.

제1단계는 제조하고자 하는 실리코타이타내이트의 원료물질인 SiO₂, TiO₂, NaOH 및 H₂O를 혼합하는 단계로서, 이때 중요한 원료로 SiO₂ 및 TiO₂가 사용된다. 본 발명은 SiO₂를 TiO₂ 보다 과량(몰비)으로 사용하는 것이 특징이다.

본 발명에서는 저가의 고밀도 고체원료인 SiO₂가 반응성이 낮다는 점에 착안하여 종래의 제조방법과 달리 TiO₂ 대비 SiO₂의 첨가량을 증가시키고, 혼합을 용이하게 하기 위해 밀폐형 반응기에서 고압 하 합성을 수행하여 고체원료의 낮은 반응성을 극복할 수 있다. 또한, 고밀도 재료를 사용함에 따라, 종래와 비교하여 같은 부피의 반응 용기를 사용함에도 불구하고 약 1.5-2배의 실리코타이타네이트를 합성할 수 있어, 대량생산에서 높은 생산효율을 얻을 수 있다.

SiO₂의 예로는 흄드 실리카, 실리카겔이 있다.

또한, 상기 TiO₂ 및 NaOH의 몰비는 1:8인 것이 바람직하다.

제2단계의 수열 합성시간은 48시간 내지 72시간인 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2단계는 0.1 내지 0.5 atm의 압력하에 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실리코타이타내이트의 제조방법은, 제2단계에서 형성된 Na-실리코타이타내이트를 산처리하는 제3단계를 더 포함할 수 있다.

제2단계에서 형성된 Na-실리코타이타내이트 실리코타이타내이트는 내부 양이온으로 Na⁺(NaOH에서 유래)를 가지고 있으며, 이를 H⁺로 치환시킬 경우 실리코타이타내이트의 Cs 이온에 대한 선택적 흡착성을 증가시킬 수 있다.

본 발명에서는 합성된 실리코타이타네이트의 내부 양이온 Na⁺가 산세척에 의하여 H⁺로 교환되고, 사용하는 산의 농도에 따라 Cs에 대한 선택성이 달라지며 일반적으로 농도가 증가하면 선택성이 증가한다. 바람직한 산농도는 0.1 내지 1.0 M이고, 더욱 바람직하기로는 0.5 내지 1.0 M이며, 특히 바람직한 산농도는 1.0 M이다. 상기 산으로는 H⁺를 내어줄 수 있는 모든 산이 사용 가능하며, 구체적인 예로는 질산, 염산, 황산 또는 인산을 들 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 세슘 흡착제는 Na-실리코타이타내이트를 산처리하여 Na⁺가 H⁺로 치환된 실리코타이타내이트를 함유하는 것이 특징이다.

본 발명에 따른 세슘 흡착제는 본 발명에 따른 Na-실리코타이타내이트의 제조방법에 의해 제조될 수 있도 있으나, 상기 산처리를 제외하고는 기준의 Na-실리코타이타내이트 합성방법에 따라 Na-실리코타이타내이트를 준비할 수도 있다.

본 발명에 따른 세슘 흡착제는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 Na-실리코타이타내이트뿐만아니라, 다른 방법으로 합성된 Na-실리코타이타내이트를 산처리한 결과 Cs 이온에 대한 선택적 흡착성이 증가된다는 것을 확인하였다(실험예 2).

본 발명에 따라 Na-실리코타이타내이트를 산처리하여 Na⁺가 H⁺로 치환된 실리코타이타내이트를 함유하는 세슘 흡착제는 정수용 필터 또는 공기정화용 필터와 같은 세슘 제거용 필터에 사용할 수 있다.

이때, 실리코타이타내이트 입자의 평균직경은 1 마이크로미터 내지 300 마이크로미터일 수 있으며, 필터는 실리코타이타내이트 입자 비투과성 메쉬크기를 갖는 필터막을 구비할 수 있다. 상기 필터막의 비제한적인 예로 한외여과막(UF)이 있다.

또한, 본 발명에 따른 세슘 제거용 필터를 사용하여 오염수를 처리하여 정제수를 제조할 수 있다. 이때, 방사성 Cs를 주로 제거하고, 몸에 이로운 이온들은 제거되지 않는 잇점을 발휘할 수 있다.

게다가, 또한, 본 발명에 따른 세슘 제거용 필터를 사용하여 방사성폐액, 또는 방사성핵종을 포함하는 용액으로부터 방사성 Cs을 제거시킬 수 있다.

본 발명에 따른 실리코타이타내이트의 제조방법은, 고밀도의 다루기 용이한 저가의 고체원료를 사용하여 대량생산이 가능하다. 또한 산세척을 통한 흡착능 및 선택성을 개선하여 고독성의 방사성 폐액에서 세슘 핵종 이온만을 선택적으로 제거하는 장점을 갖고 있으며 후쿠시마사고와 같은 짧은 기간에 대량생산이 필요한 경우에 더욱 유리한 제조공법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 세슘 흡착제는 정수용 필터와 공기정화 필터에 응용될 수 있으며, 핵종물질로 오염된 토양, 대기, 그리고 해양 등의 오염 복원제로서 이용이 가능하다.

도 1은 ETS계열 실리코티타내이트의 기본 골격구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 실리코타이타내이트 합성시 사용가능한 고온고압형 반응기의 사진을 나타낸 것이다.
도 3는 실시예 1에서 합성되고 산세척된 실리코타이타내이트 분말의 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 합성된 Na-실리코타이타내이트를 흡착제를 사용하여 방사성 핵종 이온의 흡착처리결과를 나타낸 그래프이다.
도 5는 실시예 1에서 합성된 Na-실리코타이타내이트를 산세척한 후 방사성 핵종 이온의 흡착처리결과를 나타낸 그래프이다.
도 6은 실험예 3에서 사용된 Na-silicotitanate 및 K-silicotitanate의 합성공정을 도시한 것이다.

이하 본 발명의 실시예를 기재한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

실리코타이타내이트의 합성을 위하여 원료물질인 SiO₂(흄드 실리케이트, Aldrich) : TiO₂ : NaOH : H₂O를 각각 1.3 : 1 : 8 : 146의 몰비로 혼합하였으며, 이때 NaOH는 물에 용해하여 수용액 상태로 사용하였다. 원료물질의 혼합은 약 4시간 동안 테프론 재질의 용기에서 실시하였다. 부가반응을 방지하기 위하여 모든 사용 기기는 테프론 재질의 것을 사용하였다.

혼합 후 상부에 존재하는 물을 제거하고 오븐(autoclave)에서 72 시간에 걸쳐 160℃에서 수열합성하였다. 합성된 실리코타이타내이트는 물 및 메탄올을 이용하여 세척하고 건조하였다.

XRD, SEM을 이용하여 합성된 silicotitanate의 결정성을 분석한 결과, 결정성을 가진 것으로 확인하였다.

또한, 추가적으로, 상기 합성된 실리코타이타내이트 0.5g과 0.1 M, 0.5 M 및 1.0 M 농도의 HNO₃ 수용액 각각을 2시간 동안 혼합하여 이온교환을 일으켰다. 혼합액을 원심분리기를 이용하여 원심분리하고 초순수를 사용하여 잔류하고 있는 산을 세척한 후 여과지를 이용하여 여과하고 건조하였다(도 3).

실험예 1

상기 실시예 1에서 제조된 silicotitanate를 이용하여 폐수에 존재하는 Cs, Sr, Cd, Cu의 흡착실험을 실시하였다. 실제 폐수 사용하지 않고 임의의 폐수를 제조하여 실험을 수행하였다. 시약의 CsCl, SrCl₂, Cd(NO₃)₂, CuSO₄, NaCl, CaCl₂를 사용하였으며 15 ml 크기의 반응용기에 실시예 1에서 제조한 silicotitanate 0.1g 과 혼합 폐액 10 ml를 주입하였다. 2시간 동안 반응시킨 후 각 이온의 농도를 측정하였다. 도 4 및 5는 각각 실시예 1에서 제조한 Na-실리코타이타내이트 및 산세척한 실리코타이타내이트를 사용하여 중금속 및 방사성 핵종이온을 흡착처리한 결과를 나타낸 그래프이다.

실험예 2

Na-silicotitanate를 HCl로 산 처리한 결과를 표 1에 나타내었다. 탈착된 Na의 양은 산의 농도에 따라 증가하였고, XRD를 통해 살펴본 결과 silicotitanate의 결정의 변화는 나타나지 않았다.

산의 농도	제거비율(%)
	Cs	Sr	Ca	K	Rb	Li
기존의 농도	86.01	77.56	78.42	51.57	67.77	9.86
0.1M HCl	98.29	73.32	75.34	52.55	95.40	8.92
0.5M HCl	96.58	37.88	53.81	61.70	89.70	15.04
1M HCl	91.87	22.87	50.60	71.73	83.15	11.67

HCl 산처리후 Na-silicotitanate의 흡착 결과

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, Na-silicotitanate에서 내부양이온인 Na이 산에 의해 탈착되어 양이온 사이트가 H-form으로 변화되어 silicotitanate의 구조 내부 채널이 1가 양이온에 적합한 charge를 가지는 형태로 변화되는 것으로 판단되어진다.

실험예 3

산 처리 대상으로, Sr²⁺, Cs⁺ 및 Ca²⁺ 각각의 흡착율이 99.83, 99.65 및 99.33%이상인 Na-silicotitanate와, Sr²⁺, Cs⁺ 및 Ca²⁺ 각각의 흡착율이 18.14, 82.32 및 0%인 K-silicotitanate를 사용하였다. 상기 Na-silicotitanate 및 K-silicotitanate의 합성공정은 도 6에 도시되어 있다.

상기 Na-form은 전체적으로 모든 핵종물질에 대한 능력이 뛰어나며 K-form의 경우 Cs⁺에 대하여 선택적인 흡착효과를 나타낸다. 이 나노흡착제를 산세척하여 결정성 변화 조사와 방사성핵종물질 제거율을 평가하여 산세척에 따른 silicotitanate의 특성 변화를 확인하였다. 적용된 질산의 농도는 5 M, 2 M, 1 M, 0.5 M, 0.1 M, 0.25 M, 0.025 M 및 0.0025 M을 사용하였다. 합성된 Na, K-silicotitanate 0.5 g과 각 농도의 산용액과 혼합하서 2시간 동안 혼합하여 원심분리기를 이용하여 원심 분리하고, 초순수를 사용하여 잔류하고 있는 산을 세척한 후 여과지를 이용하여 여과하고 건조하였다.

방사선 핵종제거 실험을 수행하였으며 산처리 후의 결정구조의 변화를 살펴보았다.

산 처리 전 Na,K-silicotitanate의 XRD패턴을 살펴본 결과 ST의 형태와 STOS의 형태가 공존하고 있는 것으로 확인되었다.

산처리된 Na-silicotitanate의 경우 Cs⁺의 흡착율은 산의 농도와는 관계없이 초기의 흡착율과 큰 변화는 나타나지 않았다. 하지만 Sr^{2 +}과 Ca^{2 +}의 흡착율은 산의 농도가 1 M에 가까워질수록 점차적으로 감소하면서 1 M의 산으로 세척할 경우 각각의 흡착율은 4.35, 9.21 %까지 감소하는 것으로 나타난다. 또한, XRD패턴으로 살펴본 결과 산의 농도가 증가함에 따라 STOS의 주 피크가 점차 감소하여 1 M의 산으로 처리한 경우 STOS의 주피크는 거의 나타나지 않고 있다. 하지만 ST의 주 피크는 산 처리와는 관계없이 변화가 없는 것으로 나타났다.

산 농도	제거 비율: %
	Cs	Ca	Sr
1M	99.13	9.21	4.35
0.5M	98.99	10.27	5.41
0.1M	99.08	95.89	99.43
0.025M	98.46	98.79	99.50
0.0025M	99.83	69.84	93.76

Na-Silicotitanate Acid Treatment의 이온교환능

K-silicotitanate의 경우 산 처리 전 후의 구조와 흡착능력은 큰 변화가 없으며 도 6에 따라 합성한 K-form의 경우 Cs⁺에 대한 선택적인 흡착 능력을 보유하고 있다.

일반적으로, Na-silicotitanate에서 Na⁺는 골격 구조의 안정화 이온으로 존재하고 있다. 이러한 이온이 존재하고 있기 때문에 탁월한 이온교환능을 나타내며 Na⁺와 비슷한 반지름을 가진 양이온인 Sr²⁺ 및 Ca²⁺가 STOS의 골격구조의 채널 안으로 들어가면서 Na⁺이온과 이온교환이 이뤄진다. 이와 같은 결과는 산 처리 전의 silicotitanate의 흡착제거 실험에서 Na⁺농도의 변화와 비교하였을 때 STOS의 구조가 감소함에 따라 Sr^{2 +} 및 Ca^{2 +}의 흡착량이 저하되면서 Na⁺가 이온 교환되어 용액으로 탈착되는 양이 감소한다. 반면, 선택적인 흡착을 하기 위해 산 처리를 진행한 결과 산농도가 증가함에 따라 STOS의 구조의 주 피크가 점차감소하면서 Sr^{2 +} 및 Ca^{2 +}의 흡착 능력은 감소하였고 Cs⁺의 흡착능력은 변화하지 않았다. ST의 구조는 산세척과는 상관없이 변화가 없었으며 또한 ST의 구조는 양이온이 들어있지 않아서 불안정하다. 하지만 ST의 구조의 D-value값으로 볼 때 골격구조의 채널의 지름이 크기 때문에 ST의 구조에는 핵종물질 중 Sr²⁺ 및 Ca2²⁺은 내부 양이온물질로 결합되지 않고 채널을 지나가 버린다. 그러한 이유는 각각의 silicotitanate의 Sr²⁺ 및 Ca²⁺의 흡착율과 Na⁺이온의 탈착율을 비교해본 결과 흡탈착양이 비슷하게 나타나기 때문이다. 그러므로 Cs⁺는 STOS의 영향을 거의 받지 않는 것으로 나타나며, 그 이유는 Cs⁺반지름의 경우 ST의 채널안의 사이즈와 비슷하여 채널 안에 들어가는 경향과 Cs⁺가 구조를 안정화시켜주는 양이온으로 작용하는 것으로 판단된다.

Claims (17)

1. SiO₂ : TiO₂의 몰비가 1.1 : 1 내지 1.5 : 1가 되도록, SiO₂, TiO₂, NaOH 및 H₂O를 혼합하는 제1단계; 및
   상기 제1단계의 혼합물을 90℃ 내지 180℃의 온도에서 수열합성하는 제2단계를 포함하는, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서, 제2단계에서 형성된 Na-실리코타이타내이트를 산처리하는 제3단계를 더 포함하는 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1단계의 SiO₂와 TiO₂의 몰비는 1.3:1 내지 1.4:1인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2단계의 수열 합성시 온도는 90℃ 내지 160℃인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2단계의 수열 합성시간은 48시간 내지 72시간인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
6. 제2항에 있어서, 산처리시 염산, 황산, 질산 또는 인산을 사용하는 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법
   
7. 제2항에 있어서, 상기 산처리시 사용하는 산의 농도는 0.1 내지 1.0 M인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, SiO₂는 흄드 실리카인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, TiO₂:NaOH의 몰비가 1 : 8인 것이 특징인, 실리코타이타내이트의 제조방법.
   
10. Na-실리코타이타내이트를 산처리하여 Na⁺가 H⁺로 치환된 실리코타이타내이트를 함유하는 세슘 흡착제.
    
11. 제10항에 있어서, Na-실리코타이타내이트는 제1항에 기재된 방법에 의해 제조되는 것이 특징인 세슘 흡착제.
    
12. 제10항 또는 제11항에 기재된 세슘 흡착제를 구비한 세슘 제거용 필터.
    
13. 제12항에 있어서, 정수용 필터 또는 공기정화용 필터인 것이 특징인 세슘 제거용 필터.
    
14. 제12항에 있어서, 실리코타이타내이트 입자 비투과성 메쉬크기를 갖는 필터막을 구비한 것이 특징인 세슘 제거용 필터.
    
15. 제14항에 있어서, 실리코타이타내이트 입자의 평균직경은 1 마이크로미터 내지 300 마이크로미터인 것이 특징인 세슘 제거용 필터.
    
16. 오염수를 제12항에 기재된 세슘 제거용 필터를 통과시키는 단계를 포함하는 정제수 제조방법.
    
17. 방사성폐액, 또는 방사성핵종을 포함하는 용액을 제12항에 기재된 세슘 제거용 필터를 통과시켜 방사성 Cs 제거시키는 단계를 포함하는 방사성 용액 처리 방법.
    

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