KR20200059977A - Method for removing uranium by using iron sulfide minerals and oxidizing agents - Google Patents

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KR20200059977A KR1020180145381A KR20180145381A KR20200059977A KR 20200059977 A KR20200059977 A KR 20200059977A KR 1020180145381 A KR1020180145381 A KR 1020180145381A KR 20180145381 A KR20180145381 A KR 20180145381A KR 20200059977 A KR20200059977 A KR 20200059977A
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최재영
이석헌
이다원
박상현
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한국과학기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a method for removing uranium in an aqueous solution which adds oxidizing agents to groundwater containing iron sulfide minerals to simply reduce a concentration of uranium in the aqueous solution, particularly ground water, so as to be immediately applied to a site since additional processes or devices are not required. According to the present invention, the method for removing uranium in an aqueous solution comprises the steps of: preparing an aqueous solution containing iron sulfide minerals; and adding oxidizing agents to the aqueous solution containing the iron sulfide minerals.

Description

황화철 광물 및 산화제를 이용한 우라늄 제거 방법 {METHOD FOR REMOVING URANIUM BY USING IRON SULFIDE MINERALS AND OXIDIZING AGENTS}Method for removing uranium using iron sulfide mineral and oxidizing agent {METHOD FOR REMOVING URANIUM BY USING IRON SULFIDE MINERALS AND OXIDIZING AGENTS}

본 명세서에는 황화철 광물 및 산화제를 이용한 우라늄 제거 방법이 개시된다.Disclosed herein is a method for removing uranium using iron sulfide minerals and oxidizing agents.

대부분의 선진국에서는 지하수를 대표적인 수자원으로 사용하고 있으며, 물산업의 중요한 부분으로서 연구 및 개발하고 있다. 하지만 지표수를 대부분의 수자원으로 사용하고 있는 우리나라의 경우, 지하수에 관한 규제 및 관리가 제대로 이루어지지 않아, 지하수 오염이 심각한 수준으로 보고되고 있다.In most developed countries, groundwater is used as a representative water resource and is researched and developed as an important part of the water industry. However, in the case of Korea, where surface water is used as the most water resource, groundwater pollution is reported as a serious level due to poor regulation and management of groundwater.

구체적으로, 우리나라는 카드뮴, 구리, 비소 등의 중금속들과 유류, 유기용제 등 여러 가지 원인에 의해 지하수 오염이 진행되었다. 최근에는 우라늄 및 라돈과 같은 방사성 물질에 의한 지하수 오염문제가 제기되고 있으며, 환경부에 따르면 지하수를 음용수로 사용하는 국내 일부 지역에서 우라늄 등 자연 방사성물질이 기준치를 초과한 것으로 보고되었다. Specifically, in Korea, groundwater pollution progressed due to various causes such as heavy metals such as cadmium, copper, and arsenic, and oils and organic solvents. Recently, groundwater contamination problems have been raised by radioactive materials such as uranium and radon, and according to the Ministry of Environment, natural radioactive materials such as uranium have been reported to exceed the standard in some areas where groundwater is used for drinking water.

상기 방사성 물질에 따른 생물학적 영향으로는, 우라늄이 방출하는 알파선·베타선·감마선·엑스선 등에 지나치게 많이 노출되면 조직이 손상되거나 변질될 수 있으며, 생식 세포의 유전적 변형을 일으킬 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 방사성물질을 제거하는 기술의 연구 및 개발이 필요하다.As a biological effect of the radioactive material, tissues may be damaged or deteriorated when excessive exposure to alpha rays, beta rays, gamma rays, and x rays emitted by uranium may cause genetic modification of germ cells. In order to solve this problem, research and development of a technology for removing radioactive materials is required.

한편, 지하수는 지하의 지층 또는 암석 내의 공극을 따라 이동하는데, 국내 암반대수층의 화성변성암은 대부분 철·황화광물이 함유되어 있다. 황화철 광물은 수용액 상에서 Fe2 +와 SO4 2-로 존재하며, Fe2 +의 높은 반응성으로 인해 쉽게 전자주개로 작용하여 이 때 발생한 전자를 통해 주변 오염물질과의 산화·환원반응이 일어나고, 흡착 및 침전작용을 통해 우라늄을 비롯한 무기 오염물질을 제거할 수 있다. On the other hand, the groundwater moves along the pores in the ground layers or rocks. Most of the igneous metamorphic rocks in the domestic rock formations contain iron and sulfide minerals. Iron sulfide minerals exist as Fe 2 + and SO 4 2- in aqueous solution, and easily act as electron donors due to the high reactivity of Fe 2 + , resulting in oxidation and reduction reactions with surrounding pollutants through the generated electrons and adsorption. And inorganic contaminants including uranium through precipitation.

현존하는 국내 우라늄 제거 기술은 이온교환수지를 이용한 제거장치, 막여과장치 및 합성 활성탄 이용 등과 같은 기기나 공정법에 치중되어있다. 이러한 방법은 우라늄 제거에 있어 높은 효율을 가지지만, 고비용이라는 단점과 기기의 설치 및 관리의 관점에서 현장 적용의 번거로움이 발생한다. Existing domestic uranium removal technology is focused on equipment and process methods such as ion exchange resin removal, membrane filtration and synthetic activated carbon. This method has high efficiency in removing uranium, but has disadvantages of high cost and hassle of field application from the viewpoint of installation and management of the device.

또한, 활성탄을 이용하여 지하수 내의 우라늄을 제거하는 방법도 존재하나, 이는 대부분 활성탄을 합성·제조하여 지하수 내에 첨가시키는 방법으로서, 별도의 활성탄 가공 공정을 거쳐야 하는 번거로움이 있다. In addition, there is a method of removing uranium in the groundwater using activated carbon, but this is a method of synthesizing and manufacturing most of the activated carbon and adding it to the groundwater, and there is a hassle of going through a separate activated carbon processing process.

한국 공개 특허 제10-2015-0039531호Korean Open Patent No. 10-2015-0039531 한국 공개 특허 제10-2010-0097426호Korean Open Patent No. 10-2010-0097426

일 측면에서, 본 발명의 목적은, 황화철 광물 및 산화제를 이용하여 수용액 내의 우라늄을 효과적으로 제거함으로써, 별도의 기기 또는 복잡한 공정 없이 경제적으로 우라늄을 포함하는 수용액 특히, 지하수를 정화하는 것이다.In one aspect, the object of the present invention is to effectively remove uranium in an aqueous solution using iron sulfide minerals and oxidizing agents, thereby economically purifying an aqueous solution containing uranium, particularly ground water, without a separate device or complicated process.

일 측면에서, 본 발명은 황화철 광물을 포함하는 수용액를 준비하는 단계; 및 상기 황화철 광물을 포함하는 수용액에 산화제를 첨가하는 단계;를 포함하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법을 제공한다.In one aspect, the present invention comprises the steps of preparing an aqueous solution containing an iron sulfide mineral; And adding an oxidizing agent to the aqueous solution containing the iron sulfide mineral.

일 측면에 있어서, 본 발명에 따르면, 황화철 광물을 포함하는 지하수에 산화제를 첨가하는 것 만으로 간편하게 수용액 특히, 지하수 내의 우라늄 농도를 저감할 수 있어, 별도의 공정 또는 장치가 필요 없으므로 현장에 바로 적용이 가능하다. In one aspect, according to the present invention, by simply adding an oxidizing agent to the groundwater containing iron sulfide mineral, it is possible to easily reduce the concentration of uranium in an aqueous solution, especially the groundwater, so there is no need for a separate process or device, so it is applied directly to the site It is possible.

다른 측면에서, 본 발명의 수용액 내 우라늄 제거 방법은, 특히 지하수 내의 우라늄을 제거하는 경우, 지중 환경 내 자연적으로 존재하는 황화철 광물을 이용하는 점과 비교적 경제적인 산화제를 사용하기 때문에 우라늄 제거시 비용 절감효과를 가질 수 있다. In another aspect, the method for removing uranium in an aqueous solution of the present invention, especially when removing uranium in groundwater, uses iron sulfide minerals naturally present in the underground environment and uses a relatively economical oxidant, thereby reducing cost when removing uranium. Can have

도 1은 산화제 없이 황철석만 존재하는 경우 우라늄 수용액과의 반응(Py), 및 황철석 및 차아염소산 나트륨이 함께 존재하는 경우 우라늄 수용액과의 반응(Py_Ox)을 나타낸 결과이다.
도 2는 48시간 동안 황철석 및 차아염소산 나트륨을 우라늄 수용액과 반응시킨 후, 상등액을 따라내고 남은 침전물의 조성을 분석하기 위한 XRD 결과이다.
1 is a result showing the reaction (Py) with an aqueous solution of uranium when only pyrite is present without an oxidizing agent, and a reaction with an aqueous solution of uranium (Py_Ox) when pyrite and sodium hypochlorite are present together.
FIG. 2 shows XRD results for analyzing the composition of the remaining precipitate after decanting the supernatant after reacting pyrite and sodium hypochlorite with an aqueous uranium solution for 48 hours.

용어 정의Term Definition

본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In the present specification, when a part “includes” a certain component, it means that the component may further include other components, rather than excluding other components, unless otherwise specified.

예시적인 Exemplary 구현예들의Of implementations 설명 Explanation

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명의 예시적인 구현예들에서는, 황화철 광물을 포함하는 수용액를 준비하는 단계; 및 상기 황화철 광물을 포함하는 수용액에 산화제를 첨가하는 단계;를 포함하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법을 제공한다. In exemplary embodiments of the present invention, preparing an aqueous solution containing an iron sulfide mineral; And adding an oxidizing agent to the aqueous solution containing the iron sulfide mineral.

종래의 우라늄 제거 기술은 기기나 공정법에 치중되어 있는 것과 달리, 본 발명에 따른 우라늄 제거 방법은 화학적 처리를 통한 우라늄 제거로서, 따로 기기를 설치할 필요가 없어 처리과정이 비교적 간단하며, 후술하는 실시예의 kinetic test에서 알 수 있듯이, 우라늄 농도 5mg/L일 경우, 30분 이내에 100%의 제거 효율을 가진다. 이는 종래 발명의 6시간 이내 99.9%의 우라늄 제거 효율보다 높은 수치이다. 또한, 활성탄을 합성·제조하여 지하수 내에 첨가시키는 우라늄 제거 방법과 달리, 본 발명에 따른 우라늄 제거 방법은 지중환경 속에 자연적으로 존재하는 황화철 광물의 산화 기작을 이용하기 때문에 친환경적이라고 할 수 있다.Unlike the conventional uranium removal technology, which is focused on equipment or process methods, the uranium removal method according to the present invention is uranium removal through chemical treatment. As can be seen from the example kinetic test, when the uranium concentration is 5 mg / L, it has a removal efficiency of 100% within 30 minutes. This is higher than the 99.9% uranium removal efficiency within 6 hours of the conventional invention. In addition, unlike the uranium removal method in which activated carbon is synthesized and manufactured and added to the groundwater, the uranium removal method according to the present invention can be said to be environmentally friendly because it uses the oxidation mechanism of iron sulfide minerals naturally present in the underground environment.

일 구현예에서, 상기 황화철 광물은 전체 수용액 부피를 기준으로 0.1g/16mL의 고액비(g/mL)로 포함될 수 있다. In one embodiment, the iron sulfide mineral may be included in a high liquid ratio (g / mL) of 0.1 g / 16 mL based on the total aqueous solution volume.

일 구현예에서, 상기 황화철 광물을 포함하는 수용액은 지하수일 수 있다. 국내 암반대수층의 화성변성암은 대부분 철·황화광물이 함유되어 있고, 지하수 내에 포함된 황화철 광물을 이용하여 지하수 내 우라늄을 제거하여 지하수를 정화시킬 수 있다. In one embodiment, the aqueous solution containing the iron sulfide mineral may be ground water. Most of the igneous metamorphic rocks in domestic rock aquifers contain iron and sulfide minerals, and iron sulphide minerals contained in the groundwater can be used to purify the groundwater by removing uranium in the groundwater.

일 구현예에서, 상기 황화철 광물은 황철석(Pyrite), 백철석(Marcasite), 그레자이트(Greigite), 트로일라이트(Troilite), 및 자황철석(Pyrrhotite)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 황철석(FeS2, 순도 99.9%)일 수 있고, 더욱 바람직하게는 표준 페루산 황철석(FeS2,99.9%)일 수 있다. In one embodiment, the iron sulfide mineral may be one or more selected from the group consisting of pyrite (Pyrite), pyrite (Marcasite), Grezite (Greigite), Troilite (Troilite), and pyrite (Pyrrhotite), Preferably, it may be pyrite (FeS 2 , purity 99.9%), and more preferably, standard Peruvian pyrite (FeS 2 , 99.9%).

본 명세서에서 “황철석”은 황화철(iron sulfide)의 주성분으로써 FeS2의 화학식을 갖는 등축정계의 광물이다. 구체적으로 본 명세서의 황철석(FeS2)은 Fe2 +의 높은 반응성으로 인해 쉽게 산화되고 전자주개로써 작용한다. 이러한 화학적 기작은 주변의 오염물질과 상호작용 할 수 있다. 예컨대 비소나 우라늄과 같은 무기오염물질과의 흡착이나 공침작용을 통해 제거되는 기작이 가능하며, 이에 제한되는 것은 아니다. In this specification, "pyrite" is a mineral of an equiaxed crystal system having the formula of FeS 2 as a main component of iron sulfide. Specifically pyrite in the present description with (FeS 2) is easily oxidized due to the high reactivity of the Fe 2 + acts as an electron donor. These chemical mechanisms can interact with surrounding contaminants. For example, mechanisms that can be removed through adsorption or coprecipitation with inorganic pollutants such as arsenic or uranium are possible, but are not limited thereto.

일 구현예에서, 상기 산화제는 차아염소산나트륨(NaClO), 과산화수소(H2O2), 과망간산칼륨(KMnO4), 과망간산나트륨(NaMnO4), 및 브롬산나트륨(NaBrO3)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고, 바람직하게는 차아염소산나트륨(NaClO)일 수 있다. 본 발명에 따른 수용액 내 우라늄 제거 방법은 산화제를 이용하여 수용액에 포함된 황화철 광물의 산화를 촉진시킴으로써, 수용액 내의 우라늄을 더욱 빠른 시간 안에 제거할 수 있고, 이는 비교적 저렴하므로 경제적인 제거 공정이 가능하다. In one embodiment, the oxidizing agent is selected from the group consisting of sodium hypochlorite (NaClO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), sodium permanganate (NaMnO 4 ), and sodium bromate (NaBrO 3 ). It may be one or more, preferably sodium hypochlorite (NaClO). The method for removing uranium in an aqueous solution according to the present invention can promote the oxidation of iron sulfide minerals contained in an aqueous solution by using an oxidizing agent, so that uranium in an aqueous solution can be removed in a shorter time, which is relatively inexpensive, and thus an economical removal process is possible. .

본 명세서에서 “차아염소산나트륨”은 NaClO의 화학식을 가지며, 강한 산화작용과 표백작용을 가지는 무색투명하거나 연한 담색의 액체로서 그 산화특성에 의해 정수처리장에서 소독제로 이용되고 있다. 이외에도 살균 및 소독, 탈취제로써의 용도로 쓰인다. 구체적으로, 본 명세서의 차아염소산나트륨은 물과 반응하면 수산화나트륨(NaOH)과 차아염소산(HOCl)으로 존재하며, 이 때 생성된 차아염소산(HOCl)의 산화력이 우수하다. In this specification, “sodium hypochlorite” has a chemical formula of NaClO, and is a colorless, transparent or pale pale liquid with strong oxidizing and bleaching effects, and is used as a disinfectant in a water treatment plant due to its oxidation characteristics. In addition, it is used for sterilization, disinfection, and deodorant. Specifically, the sodium hypochlorite of the present specification exists as sodium hydroxide (NaOH) and hypochlorous acid (HOCl) when reacted with water, and the oxidizing power of hypochlorous acid (HOCl) produced at this time is excellent.

일 구현예에서, 상기 수용액의 pH 는 5.4 이하일 수 있고, 예컨대, 5.3 이하, 5.2 이하, 5.1 이하, 5.0 이하일 수 있고, 상기 산화 조건을 만족하는 경우 상기 황화철 광물 표면에, 이산화 우라늄(UO2)이 형성될 수 있다. In one embodiment, the pH of the aqueous solution may be 5.4 or less, for example, 5.3 or less, 5.2 or less, 5.1 or less, 5.0 or less, and when the oxidation conditions are satisfied, on the surface of the iron sulfide mineral, uranium dioxide (UO 2 ) It can be formed.

구체적으로, 우라늄은 수용액상에서 pH가 5.4이하인 산화조건일 때, UO2 2+로 존재한다. 이때 황화철 광물, 예를 들어 황철석(FeS2)의 산화에 의해 황철석 표면에 UO2 침전물을 형성하여, 우라늄 농도를 저감할 수 있다. 이와 관련된 메커니즘은 다음과 같다.Specifically, uranium exists as UO 2 2+ in an aqueous solution in an oxidation condition with a pH of 5.4 or less. At this time, UO 2 precipitates may be formed on the pyrite surface by oxidation of iron sulfide minerals, for example, pyrite (FeS 2 ), thereby reducing uranium concentration. The mechanism involved is as follows.

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본 발명의 경우, 상기 화학적 메커니즘을 이용하되, 차아염소산나트륨(NaClO)와 같은 산화제를 이용하여, 황철석(FeS2)과 같은 황화철 광물의 산화를 촉진시켜줌으로써, 우라늄 제거의 효율을 높이는 것에 중점을 두었다.In the case of the present invention, by using the chemical mechanism, by using an oxidizing agent such as sodium hypochlorite (NaClO), by promoting the oxidation of iron sulfide minerals such as pyrite (FeS 2 ), focusing on increasing the efficiency of uranium removal I put it.

일 구현예에서, 상기 황화철 광물을 포함하는 수용액 내의 우라늄 농도는 30μg/L이상일 수 있다. 미국 EPA의 우라늄 오염 기준농도는 30μg/L이상이며, 본 발명의 경우 이보다 높은 우라늄 농도인 5mg/L에서도 효율적인 우라늄 제거가 가능하다. In one embodiment, the concentration of uranium in the aqueous solution containing the iron sulfide mineral may be 30 μg / L or more. U.S. EPA has a uranium contamination standard concentration of 30 μg / L or more, and in the present invention, it is possible to efficiently remove uranium even at a higher uranium concentration of 5 mg / L.

일 구현예에서, 상기 황화철 광물을 포함하는 수용액 및 산화제의 부피비는, 16: 1일 수 있으며, 소량의 산화제 비율에 높은 우라늄 제거 효율을 나타낼 수 있다. In one embodiment, the volume ratio of the aqueous solution and the oxidizing agent containing the iron sulfide mineral may be 16: 1, and may exhibit high uranium removal efficiency in a small amount of the oxidizing agent ratio.

이하, 하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시에는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시의 목적으로만 제공된 것일 뿐, 본 발명의 범주 및 범위가 이에 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following implementations are provided for the purpose of illustration only to aid understanding of the present invention, and the scope and scope of the present invention are not limited thereto.

실시예Example

하기 실험과 관련하여, 우라늄 저감 농도 분석을 위해 '유도 결합 플라즈마 발광 분석기(ICP-OES)’를 이용하였고, 본 발명의 황철석(FeS2) 산화에 의한 총 철의 함량 분석을 위해 상기와 같은 ICP-OES 분석장비를 이용하였다. In connection with the following experiment, the 'inductively coupled plasma emission analyzer (ICP-OES)' was used to analyze the concentration of uranium reduction, and the ICP as described above for the analysis of total iron content by pyrite (FeS 2 ) oxidation of the present invention -OES analysis equipment was used.

또한, 황철석(FeS2)의 산화로 인한 Fe2 + 및 SO4 2-의 농도변화를 확인하기 위해 '자외선 및 가시선 분광분석법(UV-vis spectroscopy)’을 이용하였다. In addition, 'UV-vis spectroscopy' was used to confirm the concentration change of Fe 2 + and SO 4 2- due to oxidation of pyrite (FeS 2 ).

<우라늄 농도 결정><Determination of uranium concentration>

미국 환경청(EPA)에 따르면 먹는 물 기준 우라늄 오염 기준치 30μg/L이며, 예컨대 경기도 안성시와 같이 국내 지하수 내 우라늄 오염 정도가 심한 지역의 우라늄 농도는 55.98 μg/L 정도이다. 이를 기초로 본 발명에서는 인위적 우라늄 오염농도를 EPA 오염기준치 및 국내 지하수내 최대 우라늄 오염농도보다 높은 5mg/L에서 우라늄 제거 실험을 실시하였다. According to the U.S. Environmental Protection Agency (EPA), the uranium contamination standard for drinking water is 30 μg / L, and the uranium concentration in areas with severe uranium contamination in domestic groundwater, such as Anseong, Gyeonggi-do, is 55.98 μg / L. Based on this, in the present invention, an uranium removal experiment was performed at an artificial uranium pollution concentration of 5 mg / L, which is higher than the EPA pollution standard and the maximum uranium pollution concentration in domestic groundwater.

<kinetic test><kinetic test>

시간 별 우라늄 제거 효과를 확인하기 위하여 kinetic test를 진행하였다. 반응 시간은 5min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 6h, 9h, 12h, 24h, 48h으로 설정하였고, 각 시간마다 상등액을 필터링하여 우라늄 농도를 확인하였다. 상세한 실험 조건은 다음과 같다. In order to confirm the effect of removing uranium by time, a kinetic test was performed. The reaction time was set to 5min, 15min, 30min, 1h, 2h, 4h, 6h, 9h, 12h, 24h, 48h, and the supernatant was filtered at each hour to confirm the uranium concentration. Detailed experimental conditions are as follows.

우선 1000mg/L의 시료 UO2(NO3)2를 희석하여 농도 5mg/L의 우라늄 수용액을 제조하였고, 황철석(FeS2) 0.1 g 에 증류수 10ml를 넣어 황철석(FeS2) 현탁액 0.1 g/10ml를 제조하였다. 그 후, 각 시간별로 11개의 50ml conical tube에 제조한 황철석(FeS2) 현탁액 0.1g/10ml를 넣고, 상기 회분식 실험에서 상기에서 제조한 5mg/L의 우라늄 용액 5ml를 넣어주었다. 그 뒤 48h 샘플부터 5min 샘플 순으로 산화제 0.1M 차아염소산나트륨(NaClO) 1ml를 넣어주었고 쉐이커를 이용하여 25℃에서 150rpm으로 반응시켰다. 따라서, 제조한 황철석(FeS2) 현탁액 10 ml 와 우라늄 수용액 5 ml 및 산화제 차아염소산나트륨(NaClO) 1 ml 를 반응시켜 총 부피는 16 ml 이며, 반응 수용액 전체 부피를 기준으로 황철석의 고액비는 0.1g/16ml 라고 할 수 있다.First of 1000mg / L of the sample UO 2 (NO 3) 2 was diluted to prepare a uranium solution having a concentration of 5mg / L in the, pyrite (FeS 2) 0.1 g into distilled water 10ml pyrite (FeS 2) suspension 0.1 g / a 10ml in It was prepared. Thereafter, 0.1g / 10ml of the prepared pyrite (FeS 2 ) suspension was added to 11 50ml conical tubes for each hour, and 5ml of the 5mg / L uranium solution prepared above was added in the batch experiment. Thereafter, 1 ml of 0.1M sodium hypochlorite (NaClO) as an oxidizing agent was added in the order of 48 h samples to 5 min samples, and reacted at 150 rpm at 25 ° C using a shaker. Therefore, 10 ml of the prepared pyrite (FeS 2 ) suspension, 5 ml of uranium aqueous solution and 1 ml of oxidizing agent sodium hypochlorite (NaClO) are reacted, so that the total volume is 16 ml, and the solid-liquid ratio of pyrite is 0.1 based on the total volume of the reaction aqueous solution. It can be said to be g / 16ml.

또한 산화제에 의한 우라늄 제거 효과를 검증하기 위하여, 산화제를 넣지 않은 시료를 각 시간마다 준비하여 상기에서와 마찬가지로 25℃, 150rpm으로 반응시키는 과정을 거쳤으며, 그 결과는 도 1에 나타내었다.In addition, in order to verify the effect of removing uranium by the oxidizing agent, a sample without an oxidizing agent was prepared for each time and reacted at 25 ° C. and 150 rpm as in the above, and the results are shown in FIG. 1.

도 1을 참조하면, 초기 30분시간 이내에 우라늄이 황철석 표면에 흡착·제거되어 농도가 감소된 것을 확인하였고, 30분 이후부터는 탈착에 의해 우라늄이 이온상태로 돌아가면서 농도가 다시 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 산화제를 넣어주지 않은 조건에서 시간에 따른 우라늄 농도는 거의 일정하게 유지되었다. Referring to FIG. 1, it was confirmed that the concentration was reduced by adsorbing and removing uranium on the pyrite surface within an initial 30-minute time period, and after 30 minutes, the concentration increased again as uranium returned to the ionic state by desorption. . In addition, the uranium concentration over time was maintained almost constant under the condition where no oxidizing agent was added.

초기 농도 5mg/L에서 약 1.6mg/L로 농도가 감소된 것은 넣어준 황철석 현탁액에 의해 전체 부피가 15ml로 희석되어졌기 때문이며 이외의 어떤 다른 기작에 의해 우라늄이 제거된 것은 아니다. The decrease in concentration from the initial concentration of 5 mg / L to about 1.6 mg / L was due to the total volume being diluted to 15 ml by the pyrite suspension added, and uranium was not removed by any other mechanism.

즉, 48h에 거쳐 실험을 진행한 결과, 산화제를 넣어주었을 때(Py_Ox) 황철석(FeS2)에 의한 우라늄 농도 저감이 더욱 더 뛰어났으며, 산화제를 넣지 않고 황철석(FeS2)과 우라늄만 반응시킨 경우(Py)에는 황철석(FeS2)에 의한 우라늄 농도 저감이 일어나지 않았고 이를 통해 산화제를 넣어주는 과정이 우라늄 농도 저감에 큰 효력이 있다는 사실을 확인하였다.That is, as a result of experimenting through 48h, when oxidizing agent was added (Py_Ox), uranium concentration reduction by pyrite (FeS 2 ) was more excellent, and only pyrite (FeS 2 ) and uranium were reacted without adding oxidizing agent. In the case (Py), it was confirmed that the reduction of uranium concentration by pyrite (FeS 2 ) did not occur and that the process of adding the oxidizing agent had a great effect on the reduction of uranium concentration.

<UO<UO 22 침전물 생성 확인> Confirmation of sediment formation>

화학적 메커니즘을 통한 UO2의 생성을 증명하기 위하여 무기물의 조성분석에 사용되어지는 X-ray Diffraction(XRD)를 이용하였다. XRD 시료는 황철석(FeS2)에 산화제 차아염소산나트륨(NaClO)을 넣어준 시료 Py_Ox를 분석하였고, 그 이유는 황철석과 산화제를 같이 첨가하였을 때 우라늄 저감 효과가 가장 좋았기 때문이다. To demonstrate the production of UO 2 through a chemical mechanism, X-ray Diffraction (XRD), which is used in the compositional analysis of minerals, was used. The XRD sample analyzed the sample Py_Ox in which oxidizing sodium hypochlorite (NaClO) was added to pyrite (FeS 2 ), because the best effect of reducing uranium was obtained when pyrite and oxidizing agent were added together.

도 2를 참조하면, 황철석과 우라늄의 산화·환원작용을 통해 UO2가 생성된 것을 정성적으로 알 수 있었고, 전술한 화학적 메커니즘이 작용하여 우라늄이 UO2 침전물로 전환된 것을 확인하였다. Referring to FIG. 2, it was possible to qualitatively know that UO 2 was generated through the oxidation / reduction of pyrite and uranium, and it was confirmed that uranium was converted to a UO 2 precipitate by the above-described chemical mechanism.

Claims (8)

황화철 광물을 포함하는 수용액를 준비하는 단계; 및
상기 황화철 광물을 포함하는 수용액에 산화제를 첨가하는 단계;를 포함하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
Preparing an aqueous solution containing iron sulfide minerals; And
A method of removing uranium in an aqueous solution, including; adding an oxidizing agent to the aqueous solution containing the iron sulfide mineral.
제1항에 있어서,
상기 황화철 광물을 포함하는 수용액은 지하수인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The aqueous solution containing the iron sulfide mineral is characterized in that the ground water, uranium removal method in the aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 황화철 광물은 황철석(Pyrite), 백철석(Marcasite), 그레자이트(Greigite), 트로일라이트(Troilite), 및 자황철석(Pyrrhotite)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The iron sulfide mineral is at least one selected from the group consisting of pyrite (Pyrite), pyrite (Marcasite), Grezite (Greigite), Troyite (Troilite), and pyrite (Pyrrhotite), uranium in aqueous solution How to remove.
제1항에 있어서,
상기 산화제는 차아염소산나트륨(NaClO), 과산화수소(H2O2), 과망간산칼륨(KMnO4), 과망간산나트륨(NaMnO4), 및 브롬산나트륨(NaBrO3)으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The oxidant is at least one selected from the group consisting of sodium hypochlorite (NaClO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), potassium permanganate (KMnO 4 ), sodium permanganate (NaMnO 4 ), and sodium bromate (NaBrO 3 ). A method for removing uranium in an aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 황화철 광물을 포함하는 수용액의 pH 는 5.4 이하인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The pH of the aqueous solution containing the iron sulfide mineral is characterized in that less than 5.4, uranium removal method in the aqueous solution.
제1항에 있어서,
상기 황화철 광물 표면에, 이산화 우라늄(UO2)이 형성되는 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
A method for removing uranium in an aqueous solution, characterized in that uranium dioxide (UO 2 ) is formed on the surface of the iron sulfide mineral.
제1항에 있어서,
상기 수용액 내 우라늄 제거 방법의 우라늄 제거 효율은, 초기 농도가 5 mg/L인 경우, 30분 이내에 100% 인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The uranium removal efficiency of the method for removing uranium in the aqueous solution is characterized in that when the initial concentration is 5 mg / L, it is 100% within 30 minutes.
제1항에 있어서,
상기 황화철 광물을 포함하는 수용액 및 산화제의 부피비는, 16: 1인 것을 특징으로 하는, 수용액 내 우라늄 제거 방법.
According to claim 1,
The volume ratio of the aqueous solution containing the iron sulfide mineral and the oxidizing agent is 16: 1, wherein the method of removing uranium in the aqueous solution.
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