KR20230085670A - A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter - Google Patents
A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230085670A KR20230085670A KR1020210174074A KR20210174074A KR20230085670A KR 20230085670 A KR20230085670 A KR 20230085670A KR 1020210174074 A KR1020210174074 A KR 1020210174074A KR 20210174074 A KR20210174074 A KR 20210174074A KR 20230085670 A KR20230085670 A KR 20230085670A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- filter
- iodine
- weight
- bismuth
- graphene oxide
- Prior art date
Links
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 84
- 239000011630 iodine Substances 0.000 title claims abstract description 84
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 45
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 45
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 43
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 29
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 25
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 7
- RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N hydron;methyl 4-methoxypyridine-2-carboxylate;chloride Chemical compound Cl.COC(=O)C1=CC(OC)=CC=N1 RXPAJWPEYBDXOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- -1 Polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 239000002901 radioactive waste Substances 0.000 abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 13
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 30
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 11
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 9
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 5
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 239000003623 enhancer Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 3
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 150000002496 iodine Chemical class 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000037230 mobility Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003758 nuclear fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/027—Compounds of F, Cl, Br, I
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0259—Compounds of N, P, As, Sb, Bi
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
- B01J20/3042—Use of binding agents; addition of materials ameliorating the mechanical properties of the produced sorbent
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
- G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/12—Processing by absorption; by adsorption; by ion-exchange
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
본 발명은 요오드 흡착필터 제조방법에 관한 것으로서, 요오드가 포함된 방사성 폐액이 필터를 통과함에 따라 필터에 코팅된 흡착제에 의해 요오드가 흡착되도록 함으로써, 방사성 폐액에서 요오드를 흡착함에 있어서 편리성과 효율성을 증대시킬 수 있는 요오드 흡착필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter, wherein iodine is adsorbed by an adsorbent coated on the filter as the radioactive waste liquid containing iodine passes through the filter, thereby increasing convenience and efficiency in adsorbing iodine from the radioactive waste liquid. It relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter that can
Description
본 발명은 요오드 흡착필터 제조방법에 관한 것으로서, 방사성 폐액 등에 포함된 요오드를 흡착하는 흡착제가 표면이나 기공에 코팅된 상태의 필터를 제조하는 방법에 관한 것으로, 요오드가 포함된 방사성 폐액이 필터를 통과함에 따라 필터에 코팅된 흡착제에 의해 요오드가 흡착되도록 함으로써, 방사성 폐액에서 요오드를 흡착함에 있어서 편리성과 효율성을 증대시킬 수 있는 요오드 흡착필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter, and relates to a method for manufacturing a filter in which an adsorbent for adsorbing iodine contained in radioactive waste liquid is coated on the surface or pores, wherein the radioactive waste liquid containing iodine passes through the filter Accordingly, it relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter capable of increasing convenience and efficiency in adsorbing iodine from radioactive waste liquid by allowing iodine to be adsorbed by an adsorbent coated on the filter.
요오드는 높은 휘발성(승화)을 갖는 부식성 물질로서 37개의 동위원소를 가지며 안정한 I-127을 제외하면 모두 방사능 원소이다. 방사성 요오드 동위원소는 자연환경에서 높은 이동성, 독성 및 방사선 에너지를 가진 핵종으로서, 대부분의 방사능 동위원소들의 반감기는 1일 이하로서 매우 짧지만 이중 I-124, I-125, I-126, I-131의 반감기는 4 ~ 60일로서 비교적 긴 편이며, 이중 I-131은 원자로 사고시 가장 큰 방사능 피해를 준다. I-129의 반감기는 15,700,000년으로서 매우 오랜 기간에 걸쳐 붕괴된다. Iodine is a corrosive material with high volatility (sublimation) and has 37 isotopes, all of which are radioactive elements except stable I-127. Radioactive iodine isotopes are nuclides with high mobility, toxicity, and radiation energy in the natural environment. Most radioactive isotopes have a very short half-life of less than one day, but among them, I-124, I-125, I-126, and I- The half-life of 131 is relatively long, ranging from 4 to 60 days, and among these, I-131 causes the greatest radiation damage in the event of a nuclear reactor accident. The half-life of I-129 is 15.7 million years, which is a very long time to decay.
따라서, 높은 반감기의 방사능 동위원소로서 양이 많을 경우 방사선량도 많아지기 때문에 잠재적 방사능 오염물질로 분류된다. Therefore, as a radioactive isotope with a high half-life, it is classified as a potential radioactive contaminant because the amount of radiation increases when the amount is large.
또한, 우라늄이 붕괴하면서 사용한 우라늄의 0.55% 정도가 I-129로 변하기 때문에 이 요오드 동위원소의 포집도 방사성 폐기물 처리공정에서 중요한 부분을 차지한다. I-129는 또한, 자연계에서도 일정 농도 존재하여 년대 측정하는 표지 인자로 사용된다. 이때 자연계에 존재하는 미량의 I-129 포집이 년대 측정의 정확성을 알려준다.In addition, as uranium decays, about 0.55% of the used uranium is converted into I-129, so the collection of this iodine isotope is also an important part of the radioactive waste disposal process. I-129 also exists in a certain concentration in nature and is used as a marker factor for measuring age. At this time, the collection of trace amounts of I-129 present in the natural world informs the accuracy of age measurement.
요오드는 용액 중에서 보통 요오드 -1 산화수의 이온(I-), 요오드분자(I2), 그리고 +5 산화수의 이온(IO3 -) 상태로 존재한다. 요오드 음이온은 이론적으로 음이온교환제로 회수할 수 있지만 이 이온이 바다로 유입될 경우 바닷물 속에 워낙 높은 농도의 염소 이온이 존재하기 때문에 음이온 교환제를 이용하여 바닷물로부터 요오드 이온을 회수하는 것은 불가능하다.In solution, iodine usually exists as an ion of iodine -1 oxidation number (I - ), an iodine molecule (I 2 ), and an ion of +5 oxidation number (IO 3 - ). Theoretically, iodine anion can be recovered with an anion exchanger, but when this ion flows into the sea, it is impossible to recover iodine ion from seawater using an anion exchanger because a very high concentration of chloride ion exists in seawater.
중성 요오드 분자는 산화·환원 조건에 민감하여 바닷물 속에 존재하는 각종 환원성 물질에 의해 쉽게 환원되어 요오드 -1 산화수 이온으로 전환된다. 그러므로 중성 요오드 분자는 공기중이나 바다를 포함한 수계로 들어가지 못하도록 막아야 하며 일단 들어가면 요오드 이온으로 변하기 전에 물속이나 공기 중으로부터 회수하여야 한다. Neutral iodine molecules are sensitive to oxidation/reduction conditions and are easily reduced by various reducing substances present in seawater to be converted into iodine-1 oxide ions. Therefore, neutral iodine molecules must be prevented from entering the air or water systems including the sea, and once they enter, they must be recovered from the water or air before being converted into iodine ions.
그러므로 물 속과 공기 중에 있는 요오드를 효과적으로 포집할 수 있는 방법은 방사능 요오드의 오염을 차단하는데 요긴하게 사용할 수 있다.Therefore, a method that can effectively capture iodine in water and air can be useful in blocking radioactive iodine contamination.
원자력발전소 중대 사고 시 또는 핵연료주기 공정 등의 고온공정에서 발생하는 요오드는 환경매질에서 높은 이동성을 가지고 있기 때문에 요오드가 환경에 노출되기 전에 처리 되어야 하며, 이미 환경에 노출된 요오드는 빠른 시간 안에 환경매질에서 분리 및 제거 되어야 한다. Since iodine generated from a major accident in a nuclear power plant or from a high-temperature process such as a nuclear fuel cycle process has high mobility in the environmental medium, it must be treated before iodine is exposed to the environment. should be separated and removed from
이러한 목적을 위해 그동안 다양한 요오드 흡착제가 개발되었으며, 그 예로 종래기술인 대한민국 특허등록번호 제10-1920233호에 개시된 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)이 있다.For this purpose, various iodine adsorbents have been developed in the meantime, and an example thereof is bismuth graphene oxide disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1920233, which is a prior art.
종래기술에 따르면, 요오드 흡착제로서 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)은 그래파이트(graphite)를 산화시켜 생성된 그래핀산화물(graphene oxide)과 질산비스무트(bismuth nitrate,Bi(NO3)3·5H2O)가 반응되어 생성된다.According to the prior art, bismuth graphene oxide as an iodine adsorbent is graphene oxide produced by oxidizing graphite and bismuth nitrate (Bi(NO 3 ) 3 5H 2 O) reacts and is formed.
그러나 종래기술에서는 방사성 폐액에서 요오드를 흡착할 수 있는 흡착제를 제조하는 방법만이 개시되어 있으며, 요오드 제거효율에 대한 실험에서는 단순히 분말형태의 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)에 요오드 용액을 투입하여 요오드를 흡착하는 방법에 대해서만 개시되어 있을 뿐, 이러한 요오드 흡착제를 구체적으로 어떠한 형태로 또는 어떠한 방법으로 방사성 폐액에 적용하여 방사성 폐액에 포함된 요오드를 용이하게 그리고 효율적으로 흡착하는지에 대한 기술적 특징을 전혀 개시하고 있지 않고 있다.However, in the prior art, only a method for preparing an adsorbent capable of adsorbing iodine from radioactive waste is disclosed, and in an experiment on iodine removal efficiency, an iodine solution is simply added to bismuth graphene oxide in powder form. Only a method for adsorbing iodine is disclosed, and no technical characteristics of how to easily and efficiently adsorb iodine contained in the radioactive waste liquid by specifically applying the iodine adsorbent to the radioactive waste liquid in any form or method are provided. is not starting.
(특허문헌 1) KR 10-1920233 B(Patent Document 1) KR 10-1920233 B
(특허문헌 2) KR 10-1612403 B (Patent Document 2) KR 10-1612403 B
(특허문헌 3) KR 10-0581572 B(Patent Document 3) KR 10-0581572 B
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자, 종래기술에서 개시된 요오드 흡착제인 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)을 이용하여 방사성 폐액에 포함된 요오드를 흡착하되, 흡착함에 있어서 편리성과 흡착 효율을 증대시킬 수 있는 구체적인 적용 형태인 요오드 흡착필터를 제조하는 방법을 제안하고자 한다.In order to solve the above-mentioned problems according to the prior art, iodine contained in the radioactive waste liquid is adsorbed using bismuth graphene oxide, an iodine adsorbent disclosed in the prior art, but to increase the convenience and adsorption efficiency in adsorption. We would like to propose a method for manufacturing an iodine adsorption filter, which is a specific application type that can be applied.
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 요오드 흡착필터 제조방법의 제1실시예는, (a) 그래핀산화물(graphene oxide)과 질산비스무트(bismuth nitrate)가 반응되어 생성된 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide), 바인더, 증점제 및 물이 혼합되어 코팅혼합물이 생성되는 단계; 및 (b) 상기 코팅혼합물이 소정의 필터에 코팅되는 단계를 포함할 수 있다.A first embodiment of the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to the present invention in order to solve the above problems according to the prior art is (a) bismuth graph produced by reacting graphene oxide with bismuth nitrate Generating a coating mixture by mixing bismuth graphene oxide, a binder, a thickener, and water; and (b) coating the coating mixture on a predetermined filter.
바람직하게는, 상기 (b) 단계는, (b-1) 상기 필터의 표면에 상기 코팅혼합물이 공급되는 단계; (b-2) 상기 (b-1) 단계 이후, 상기 필터가 120 내지 140℃에서 건조되는 단계; 및 (b-3) 상기 (b-2) 단계 이후, 상기 필터가 170 내지 190℃에서 경화되는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (b) comprises: (b-1) supplying the coating mixture to the surface of the filter; (b-2) drying the filter at 120 to 140° C. after step (b-1); and (b-3) curing the filter at 170 to 190° C. after step (b-2).
바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 상기 물 100 중량부에 대해서 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)는 48 내지 52 중량부이고, 상기 바인더는 48 내지 52 중량부이고, 상기 증점제는 0.5 내지 1.5 중량부일 수 있다.Preferably, in the step (a), the bismuth graphene oxide is 48 to 52 parts by weight, the binder is 48 to 52 parts by weight, and the thickener is 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water. to 1.5 parts by weight.
바람직하게는, 상기 (a) 단계에서, 상기 물 100 중량부에 대해서 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)는 50 내지 51 중량부이고, 상기 바인더는 50 내지 51 중량부이고, 상기 증점제는 0.8 내지 1.2 중량부일 수 있다.Preferably, in the step (a), the bismuth graphene oxide is 50 to 51 parts by weight, the binder is 50 to 51 parts by weight, and the thickener is 0.8 parts by weight based on 100 parts by weight of the water. to 1.2 parts by weight.
바람직하게는, 상기 필터의 직경 대비 상기 비스무트그래핀산화물의 중량에 있어서, 상기 필터의 직경 10mm 당 상기 비스무트그래핀산화물은 0.20 내지 0.22g이며, 상기 필터의 재질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)가 코팅된 유리이며, 상기 바인더는 에폭시일 수 있다.Preferably, in the weight of the bismuth graphene oxide relative to the diameter of the filter, the bismuth graphene oxide per 10 mm diameter of the filter is 0.20 to 0.22 g, and the material of the filter is PTFE (Polytetrafluoroethylene) coated glass And, the binder may be an epoxy.
상술한 종래기술에 따른 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 요오드 흡착필터 제조방법의 제2실시예는, (d) 그래핀산화물(graphene oxide)과 질산비스무트(bismuth nitrate)가 반응되어 생성된 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)이 포함된 슬러리에 소정의 고분자로 구성된 템플릿이 침지되는 단계; (e) 상기 (d) 단계 이후, 상기 템플릿이 상기 슬러리에서 분리된 이후 건조되는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계 이후, 상기 템플릿에 열이 가해짐에 따라 상기 템플릿이 연소되어 다수의 기공이 형성된 소정의 성형물이 형성되는 단계를 포함할 수 있다.A second embodiment of the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to the present invention in order to solve the above problems caused by the prior art is (d) bismuth graph produced by reacting graphene oxide with bismuth nitrate. immersing a template made of a predetermined polymer in a slurry containing bismuth graphene oxide; (e) after the step (d), the template is separated from the slurry and then dried; and (f) after the step (e), the template is burned as heat is applied to the template to form a predetermined molded product having a plurality of pores.
바람직하게는, 상기 슬러리에는 제1혼합물, 증류수 및 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)이 더 포함되며, 상기 제1혼합물은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)이 혼합된 혼합물일 수 있다.Preferably, the slurry further includes a first mixture, distilled water, and polyvinyl alcohol, and the first mixture is silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO ) may be a mixed mixture.
바람직하게는, 상기 (e) 단계는, (e-1) 상기 템플릿이 상기 슬러리에서 분리된 이후 압착됨에 따라, 상기 템플릿에 포함된 과잉 슬러리가 제거되는 단계; 및 (e-2) 상기 (e-1) 단계 이후, 상기 템플릿이 20 내지 30℃에서 20 내지 28시간 동안 건조되는 단계를 포함할 수 있다.Preferably, the step (e) includes: (e-1) removing excess slurry included in the template as the template is compressed after being separated from the slurry; and (e-2) drying the template at 20 to 30° C. for 20 to 28 hours after step (e-1).
바람직하게는, 상기 제1혼합물 100 중량부에 대해서, 상기 이산화규소(SiO2)의 중량부는 18 내지 22이고, 상기 산화알루미늄(Al2O3)의 중량부는 48 내지 52이고, 상기 산화칼슘(CaO)의 중량부는 28 내지 32 중량부이며,Preferably, with respect to 100 parts by weight of the first mixture, the weight part of the silicon dioxide (SiO 2 ) is 18 to 22, the weight part of the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 48 to 52, and the calcium oxide ( CaO) is 28 to 32 parts by weight,
상기 슬러리에서, 상기 제1혼합물, 증류수 및 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)을 합한 상태의 100 중량부에 대해서, 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)의 중량부는 3 내지 7일 수 있다.In the slurry, the weight part of the bismuth graphene oxide may be 3 to 7 with respect to 100 parts by weight of the first mixture, distilled water and polyvinyl alcohol.
바람직하게는, 상기 슬러리에서, 상기 제1혼합물, 증류수 및 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)을 합한 상태의 100 중량부에 대해서, 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)의 중량부는 4.5 내지 5.5이며,Preferably, in the slurry, the weight part of the bismuth graphene oxide is 4.5 to 5.5 with respect to 100 parts by weight of the combined state of the first mixture, distilled water and polyvinyl alcohol,
(g) 상기 (f) 단계에서 형성된 소정의 성형물이 1000 내지 1400℃에서 소결되는 단계를 더 포함할 수 있다.(g) a step of sintering the predetermined molding formed in step (f) at 1000 to 1400° C. may be further included.
상술한 과제해결수단으로 인하여, 요오드 흡착제인 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)이 코팅된 필터를 이용하여 방사성 폐액 등에 포함된 요오드를 흡착함에 있어서, 용이하게 흡착함과 동시에 흡착 효율을 증대시킬 수 있다.Due to the above-described problem solving means, in adsorbing iodine contained in radioactive waste liquid using a filter coated with bismuth graphene oxide, an iodine adsorbent, it is possible to easily adsorb and increase the adsorption efficiency at the same time there is.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 요오드 흡착필터 제조방법에 대한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 요오드 흡착필터 제조방법으로 제조된 흡착필터에 대한 사진이다.
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 요오드 흡착필터 제조방법에 대한 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 요오드 흡착필터 제조방법으로 제조된 흡착필터에 대한 사진이다.1 is a diagram schematically illustrating a process for a method for manufacturing an iodine adsorption filter according to a first embodiment of the present invention.
2 is a photograph of an adsorption filter manufactured by the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to a first embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically illustrating a process for a method for manufacturing an iodine adsorption filter according to a second embodiment of the present invention.
4 is a photograph of an adsorption filter manufactured by the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to a second embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, a preferred embodiment of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or practice of a user or operator. Therefore, definitions of these terms will have to be made based on the content throughout this specification.
1. 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 제1실시예를 설명한다.1. Referring to FIGS. 1 and 2, a first embodiment according to the present invention will be described.
본 발명에 따른 요오드 흡착필터 제조방법 중 제1실시예는 판형 요오드 흡착필터 제조방법으로서 2D 형태의 판형 요오드 흡착필터 제조방법에 관한 것이다.A first embodiment of the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to the present invention relates to a method for manufacturing a 2D plate-type iodine adsorption filter as a method for manufacturing a plate-type iodine adsorption filter.
즉, 판형 필터에 요오드 흡착제를 코팅하여 방사성 폐액 등에 포함된 요오드를 흡착할 수 있는 요오드 흡착필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.That is, it relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter capable of adsorbing iodine contained in a radioactive waste liquid by coating an iodine adsorbent on a plate filter.
S110 단계: 코팅혼합물이 생성되는 단계Step S110: Step in which the coating mixture is produced
소정의 판형 필터에 코팅될 코팅혼합물이 생성된다. 코팅혼합물은 그래핀산화물(graphene oxide)과 질산비스무트(bismuth nitrate)가 반응되어 생성된 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide), 바인더, 증점제 및 물이 혼합되어 생성된다.A coating mixture to be coated on a given plate-shaped filter is created. The coating mixture is produced by mixing bismuth graphene oxide, a binder, a thickener, and water, which are produced by reacting graphene oxide with bismuth nitrate.
비스무트그래핀산화물의 제조는 종래기술인 대한민국 특허등록번호 제10-1920233호에 개시된 발명에 따른다.The production of bismuth graphene oxide is according to the invention disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1920233, which is a prior art.
비스무트그래핀산화물이 필터에 코팅되기 위하여, 코팅혼합물에 비스무트그래핀산화물에 더하여 비스무트그래핀산화물을 판형 필터에 고정하기 위한 바인더, 코팅혼합물의 점도를 증가시기키 위한 증점제 및 물이 혼합될 수 있다.In order to coat the filter with the bismuth graphene oxide, in addition to the bismuth graphene oxide, a binder for fixing the bismuth graphene oxide to the plate-type filter, a thickener for increasing the viscosity of the coating mixture, and water may be mixed with the coating mixture. .
물 중량비 대비 비스무트그래핀산화물, 바인더 및 증점제의 중량부는 다음과 같다. 물 100 중량부에 대해서 비스무트그래핀산화물은 48 내지 52 중량부이고, 바인더는 48 내지 52 중량부이고, 증점제는 0.5 내지 1.5 중량부일 수 있다.The weight parts of the bismuth graphene oxide, the binder, and the thickener relative to the weight ratio of water are as follows. Based on 100 parts by weight of water, the bismuth graphene oxide may be 48 to 52 parts by weight, the binder may be 48 to 52 parts by weight, and the thickener may be 0.5 to 1.5 parts by weight.
더욱 바람직하게는, 물 100 중량부에 대해서 비스무트그래핀산화물은 50 내지 51 중량부이고, 바인더는 50 내지 51 중량부이고, 증점제는 0.8 내지 1.2 중량부일 수 있다. 바인더는 유기수지 바인더일 수 있으며 구체적으로 에폭시일 수 있다.More preferably, based on 100 parts by weight of water, the bismuth graphene oxide may be 50 to 51 parts by weight, the binder may be 50 to 51 parts by weight, and the thickener may be 0.8 to 1.2 parts by weight. The binder may be an organic resin binder and may specifically be an epoxy.
S120: 생성된 코팅혼합물이 판형 필터의 표면에 공급되는 단계S120: step of supplying the resulting coating mixture to the surface of the plate-type filter
생성된 코팅혼합물이 필터의 표면에 공급된다. 코팅혼합물이 필터의 표면에 분사되는 방식이 적용될 수 있고, 또는 코팅혼합물에 필터가 침지됨에 따라 필터의 표면에 코팅혼합물이 공급되도록 할 수 있다.The resulting coating mixture is applied to the surface of the filter. A method in which the coating mixture is sprayed onto the surface of the filter may be applied, or the coating mixture may be supplied to the surface of the filter as the filter is immersed in the coating mixture.
필터는 방사성 폐액 등이 통과될 수 있는 필터이면 어떠한 필터도 가능함은 물론이며, 바람직하게는 판형 필터일 수 있다. 일례로, 필터의 재질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)가 코팅된 유리일 수 있다.The filter may be any filter as long as it is a filter through which radioactive waste liquid or the like can pass, and may preferably be a plate-type filter. For example, the material of the filter may be glass coated with polytetrafluoroethylene (PTFE).
S130: 필터가 건조되는 단계S130: step of drying the filter
코팅혼합물이 필터의 표면에 공급되어, 필터에 코팅혼합물이 접촉된 상태이고, 이러한 필터가 120 내지 140℃에서 5 내지 20분 동안 건조될 수 있다.The coating mixture is supplied to the surface of the filter, the filter is in contact with the coating mixture, and the filter may be dried at 120 to 140° C. for 5 to 20 minutes.
S140: 건조가 완료된 필터가 경화되는 단계S140: step of curing the dried filter
코팅혼합물이 필터에 접촉된 상태에서, 필터가 건조되고, 이후 건조된 필터가 170 내지 190℃에서 5 내지 20분 동안 경화될 수 있다.With the coating mixture in contact with the filter, the filter is dried, and then the dried filter may be cured at 170 to 190° C. for 5 to 20 minutes.
이후, 사용처에 따라 크기에 맞게 요오드 흡착제가 코팅된 필터를 그대로 사용하거나 절단하여 사용할 수 있다. 상술한 과정으로 거쳐 제조된 요오드 흡착필터를 방사성 폐액 등에 포함된 요오드를 흡착하는데 사용할 수 있는데, 그 사용처의 크기에 맞게 요오드 흡착필터를 그대로 사용하거나 절단하여 사용할 수 있다.Thereafter, the filter coated with the iodine adsorbent may be used as it is or cut and used according to the size depending on the place of use. The iodine adsorption filter manufactured through the above process can be used to adsorb iodine contained in radioactive waste liquid, etc., and the iodine adsorption filter can be used as it is or cut to fit the size of the place of use.
도 2는 최종적으로 비스무트그래핀산화물이 코팅된 판형 필터에 대한 사진이다.2 is a photograph of a plate-shaped filter finally coated with bismuth graphene oxide.
비스무트그래핀산화물 중량 대비 바인더, 증점제 및 물의 중량비율에 따른 본 발명의 요오드 제거효율에 대한 실험 및 실험결과는 다음과 같다.Experiments and results of the iodine removal efficiency of the present invention according to the weight ratio of the binder, thickener and water to the weight of bismuth graphene oxide are as follows.
물 100 중량부에 대하여, 50.5 중량부의 비스무트그래핀산화물, 50.5 중량부의 바인더, 1 중량부의 증점제를 혼합하여 코팅혼합물을 생성시켰다. 이때, 하기의 표 1에서 볼 수 있듯이, 비스무트그래핀산화물의 양을 달리하여 다수의 코팅혼합물을 생성시켰다. 비스무트그래핀산화물의 양이 달라짐에 따라 바인더, 증점제, 물의 양도 중량비율대로 변동된 상태로 혼합하여 코팅혼합물을 생성시켰다.Based on 100 parts by weight of water, 50.5 parts by weight of bismuth graphene oxide, 50.5 parts by weight of a binder, and 1 part by weight of a thickener were mixed to form a coating mixture. At this time, as shown in Table 1 below, a plurality of coating mixtures were produced by varying the amount of bismuth graphene oxide. As the amount of bismuth graphene oxide was changed, the amount of the binder, thickener, and water was mixed in a state in which the amount was changed according to the weight ratio to create a coating mixture.
비스무트그래핀산화물의 양을 달리하여 생성된 각각의 코팅혼합물을 PTFE가 코팅된 유리 재질의 필터의 표면에 공급하였다. 비스무트그래핀산화물의 양이 달라짐에 따라 중량비율대로 바인더, 증점제 및 물의 양이 변동되지만, 필터는 판형 필터로서 직경이 47mm인 필터에 한정하였다. 즉, 47mm의 직경의 필터에 적용되는 코팅혼합물의 구성물의 양을 달리하여 실험을 실시하였다.Each coating mixture produced by varying the amount of bismuth graphene oxide was supplied to the surface of a glass filter coated with PTFE. As the amount of bismuth graphene oxide varies, the amount of the binder, thickener, and water varies according to the weight ratio, but the filter is limited to a filter having a diameter of 47 mm as a plate filter. That is, the experiment was conducted by varying the amount of components of the coating mixture applied to the filter having a diameter of 47 mm.
이후, 필터를 130℃에서 10분 동안 건조시켰고, 이후 180℃에서 10분 동안 경화시켰다.The filter was then dried at 130°C for 10 minutes and then cured at 180°C for 10 minutes.
직경이 47mm의 생성된 요오드 흡착필터로 요오드가 소정의 농도로 포함된 용액을 통과시켰고, 통과 전의 용액에서의 요오드 농도와 통과 후의 용액에서의 요오드 농도를 비교하여 흡착으로 제거된 요오드 제거율을 산정하였다.A solution containing iodine at a predetermined concentration was passed through an iodine adsorption filter having a diameter of 47 mm, and the iodine concentration in the solution before passage and the iodine concentration in the solution after passage were compared to calculate the iodine removal rate removed by adsorption. .
요오드 흡착율은 다음 표 1과 같다.Iodine adsorption rates are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
47mm 직경의 판형 필터로 한 실험에서 비스무트그래핀산화물 1g에서 가장 높은 흡착율이 보이고 있다. 즉, 비스무트그래핀산화물 1g, 바인더 1g, 증점제 0.02g 및 물 1.98g으로 혼합된 코팅혼합물로 코팅된 필터에서 가장 높은 요오드 흡착율을 보이고 있다.In an experiment with a plate filter with a diameter of 47 mm, the highest adsorption rate was shown in 1 g of bismuth graphene oxide. That is, the filter coated with the coating mixture containing 1 g of bismuth graphene oxide, 1 g of binder, 0.02 g of thickener, and 1.98 g of water showed the highest iodine adsorption rate.
2. 도 3 및 도 4를 참조하여 입체형 요오드 흡착필터 제조방법을 설명한다.2. A method for manufacturing a three-dimensional iodine adsorption filter will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
본 발명에 따른 요오드 흡착필터 제조방법 중 제2실시예는 입체형 요오드 흡착필터 제조방법으로서 3D 형태의 입체형 요오드 흡착필터 제조방법에 관한 것이다.A second embodiment of the method for manufacturing an iodine adsorption filter according to the present invention relates to a method for manufacturing a three-dimensional iodine adsorption filter in a 3D form.
즉, 입체형 필터에 요오드 흡착제를 코팅하여 방사성 폐액 등에서 요오드를 흡착할 수 있는 요오드 흡착필터를 제조하는 방법에 관한 것이다.That is, it relates to a method for manufacturing an iodine adsorption filter capable of adsorbing iodine from a radioactive waste liquid by coating an iodine adsorbent on a three-dimensional filter.
S210 단계: 슬러리가 생성되는 단계Step S210: Slurry is produced
소정의 입체형 필터에 코팅될 슬러리가 생성된다. 슬러리는 그래핀산화물(graphene oxide)과 질산비스무트(bismuth nitrate)가 반응되어 생성된 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide), 제1혼합물, 강도향상제인 증류수, 유기결합제인 폴리비닐 알코올(polyvinyl alcohol)이 혼합되어 생성될 수 있다.A slurry is produced to be coated on the desired three-dimensional filter. The slurry is bismuth graphene oxide produced by the reaction of graphene oxide and bismuth nitrate, a first mixture, distilled water as a strength enhancer, and polyvinyl alcohol as an organic binder. These may be mixed.
제1혼합물은 이산화규소(SiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 및 산화칼슘(CaO)이 혼합된 혼합물일 수 있다.The first mixture may be a mixture of silicon dioxide (SiO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium oxide (CaO).
비스무트그래핀산화물 제조는 종래기술인 대한민국 특허등록번호 제10-1920233호에 개시된 발명에 따른다.Bismuth graphene oxide production is according to the invention disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1920233, which is a prior art.
본 실시예에서 제1혼합물, 증류수 및 폴리비닐 알코올을 합한 상태의 중량 부 100에 대하여 비스무트그래핀산화물의 중량부는 3 내지 7일 수 있다.In this embodiment, the bismuth graphene oxide may have 3 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the combined state of the first mixture, distilled water and polyvinyl alcohol.
제1혼합물에 있어서, 제1혼합물 100 중량부에 대해서, 이산화규소(SiO2)의 중량부는 18 내지 22이고, 산화알루미늄(Al2O3)의 중량부는 48 내지 52이고, 산화칼슘(CaO)의 중량부는 28 내지 32 중량부일 수 있다.In the first mixture, with respect to 100 parts by weight of the first mixture, silicon dioxide (SiO 2 ) is 18 to 22 parts by weight, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) is 48 to 52 parts by weight, and calcium oxide (CaO) Part by weight of may be 28 to 32 parts by weight.
S220: 템플릿이 슬러리에 침지되는 단계S220: step of immersing template in slurry
고분자로 구성된 템플릿이 슬러리에 침지된다. 템플릿에 슬러리가 스며든 이후 건조된 상태에서, 템플릿에 열이 가해짐에 따라 템플릿이 연소되고, 이후 템플릿 형태로 남은 소정의 성형물이 소결되어 최종적으로 입체형 요오드 흡착필터가 제조될 수 있다. 여기에서 소정의 성형물은 슬러리를 구성하는 물질이 템플릿의 형태에 따라 건조된 상태로 남은 상태이다. A template composed of a polymer is immersed in the slurry. In a dried state after the slurry permeates the template, the template is burned as heat is applied to the template, and then a predetermined molding remaining in the form of the template is sintered to finally manufacture a three-dimensional iodine adsorption filter. Here, the predetermined molded article is a state in which the material constituting the slurry remains in a dried state according to the shape of the template.
이러한 고분자로 구성된 템플릿은 입체형 요오드 흡착필터의 형태를 구현할 수 있는 형태라면 어떠한 템플릿이라고 가능하다. 바람직하게는 폴리우레탄 폼일 수 있다.The template composed of such a polymer can be any template as long as it can implement the form of a three-dimensional iodine adsorption filter. Preferably it may be polyurethane foam.
도 4를 참조하며, 고분자로 구성된 템플릿은 일정한 입체적 형태이며, 다수의 기공이 형성된 상태일 수 있다. 이렇게 형성된 다수의 기공으로 슬러리가 스며들고, 이후 이러한 슬러리가 건조되어 템플릿 형태에 맞는 형태를 갖추게 된다.Referring to FIG. 4 , the template composed of a polymer may have a constant three-dimensional shape and may have a plurality of pores formed therein. The slurry permeates into the plurality of pores thus formed, and then the slurry is dried to have a shape suitable for the shape of the template.
또한, 고분자로 구성된 템플릿에는 다수의 기공이 형성되어 있되, 이러한 다수의 기공이 서로 연통된 상태일 수 있음은 물론이다.In addition, a plurality of pores are formed in the template composed of a polymer, and it is needless to say that the plurality of pores may be in communication with each other.
S230: 템플릿이 압착되어 템플릿 내측에 남아 있는 과잉 슬러리가 제거되는 단계S230: step of removing excess slurry remaining inside the template by squeezing the template
템플릿이 슬러리에서 분리된 이후, 템플릿 내측에 과잉 슬러리가 남아 있을 수 있다. 템플릿 형태에 따른 형태로서, 다수의 기공의 상태가 연통된 상태로 소정의 성형물이 생성되기 위해서는, 슬러리가 템플릿의 내측으로 스며들어 템플릿의 표면에 접촉된 상태의 슬러리만으로 소정의 성형물이 생성되어야 하는 바, 기공과 기공 사이에 과잉 슬러리가 위치되는 경우 기공과 기공 사이가 폐쇄되는 문제점이 발생될 여지가 있는데, 이러한 문제점을 차단하기 위하여 템플릿이 압착되어 템플릿 내측에 남아 있는 과잉 슬러리가 제거되어야 한다.After the template is separated from the slurry, excess slurry may remain inside the template. As a shape according to the template shape, in order to create a predetermined molded product with a plurality of pores in a state of communication, the slurry permeates into the inside of the template and is in contact with the surface of the template. Bar, when the excess slurry is located between the pores, there is room for a problem that the pores are closed. In order to block this problem, the template must be compressed to remove the excess slurry remaining inside the template.
S240: 템플릿이 건조되는 단계S240: step of drying the template
슬러리를 구성하는 물질이 템플릿에 고착된 상태를 유지하기 위해서 템플릿이 20 내지 30℃에서 20 내지 28시간 동안 건조될 수 있다.The template may be dried at 20 to 30° C. for 20 to 28 hours so that the materials constituting the slurry remain fixed to the template.
S250: 템플릿에 열이 가해져 연소되는 단계S250: step of burning by applying heat to the template
템플릿이 건조되어 템플릿에 슬러리를 구성하는 물질이 고착된 상태에서, 템플릿에 300 내지 500℃에서 0.5 내지 1.5시간 동안 열이 가해져 템플릿이 연소될 수 있다. 열이 가해짐에 따라 유기결합제인 폴리비닐 알코올과 템플릿을 구성하는고분자가 연소되며, 연소된 이후 템플릿 형태에 따른 형태로서 템플릿 내측에 형성된 기공의 형태에 따른 소정의 성형물이 생성된다. 이러한 소정의 성형물에는 연소된 템플릿에 맞게 다수의 기공이 서로 연통된 상태로 형성되어 있다.In a state in which the template is dried and the materials constituting the slurry are fixed to the template, heat is applied to the template at 300 to 500° C. for 0.5 to 1.5 hours to burn the template. As heat is applied, polyvinyl alcohol, which is an organic binder, and polymers constituting the template are burned, and after burning, a predetermined molded article is created according to the shape of the pores formed inside the template as the shape of the template. In this predetermined molded article, a plurality of pores are formed in communication with each other according to the burnt template.
S260: 소정의 성형물이 소결되는 단계S260: step of sintering a predetermined molding
소정의 성형물이 1000 내지 1400℃에서 0.5 내지 1.5시간 동안 소결되어, 최종적으로 요오드 흡착필터가 생성된다(도 4 참조). A predetermined molding is sintered at 1000 to 1400° C. for 0.5 to 1.5 hours to finally produce an iodine adsorption filter (see FIG. 4).
비스무트그래핀산화물 중량 대비 제1혼합물, 증류수 및 폴리비닐 알코올의 중량비율에 따른 본 발명의 요오드 제거효율에 대한 실험 및 실험결과는 다음과 같다.Experiments and results of the iodine removal efficiency of the present invention according to the weight ratio of the first mixture, distilled water and polyvinyl alcohol to the weight of bismuth graphene oxide are as follows.
제1혼합물 30g, 강도향상제인 증류수 100mL 및 유기결합제인 폴리비닐 알코올 10g을 기준으로 비스무트그래핀산화물의 함유량을 변동시켜 슬러리를 생성시켰다. 즉, 제1혼합물 30g, 증류수 100mL 및 폴리비닐 알코올 10g을 합한 상태의 100중량부를 기준으로 3, 4, 5, 6, 7 중량부의 비스무트그래핀산화물 각각을 혼합하여 슬러리를 생성시켰다.Based on 30 g of the first mixture, 100 mL of distilled water as a strength enhancer, and 10 g of polyvinyl alcohol as an organic binder, a slurry was produced by varying the content of bismuth graphene oxide. That is, 3, 4, 5, 6, and 7 parts by weight of bismuth graphene oxide were mixed based on 100 parts by weight of the combined state of 30 g of the first mixture, 100 mL of distilled water, and 10 g of polyvinyl alcohol, respectively, to form a slurry.
이때, 30g 제1혼합물에서의 구성비율은 6g의 이산화규소(SiO2), 15g의 산화알루미늄(Al2O3) 및 9g의 산화칼슘(CaO)로 구성된다.At this time, the composition ratio in the 30g first mixture is composed of 6g of silicon dioxide (SiO 2 ), 15g of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and 9g of calcium oxide (CaO).
생성된 슬러리에 폴리우레탄 재질의 템플릿을 침지시켰고, 이후 슬러리에서 템플릿을 분리한 후에 압착하여 템플릿 내측의 과잉 슬러리를 제거하였다. 이후, 템플릿을 25℃에서 24시간 동안 건조시켰다. 건조된 템플릿을 400℃에서 1시간 동안 열처리하여 유기수지 바인더 및 템플릿을 연소시켜 소정의 성형물이 생성되도록 하였다. 이후, 생성된 소정의 성형물을 1200℃에서 1시간 동안 소결하여 최종 요오드 흡착필터를 제조하였다.A template made of polyurethane was immersed in the resulting slurry, and then, after the template was separated from the slurry, excess slurry inside the template was removed by pressing. The template was then dried at 25° C. for 24 hours. The dried template was heat-treated at 400° C. for 1 hour to burn the organic resin binder and the template to produce a predetermined molding. Thereafter, the resulting molded article was sintered at 1200° C. for 1 hour to prepare a final iodine adsorption filter.
생성된 요오드 흡착필터로 요오드가 소정의 농도로 포함된 용액을 통과시켰고, 통과 전의 용액에서의 요오드 농도와 통과 후의 용액에서의 요오드 농도를 비교하여 흡착으로 제거된 요오드 제거율을 산정하였다.A solution containing iodine at a predetermined concentration was passed through the resulting iodine adsorption filter, and the iodine concentration in the solution before passage and the iodine concentration in the solution after passage were compared to calculate the iodine removal rate removed by adsorption.
요오드 흡착율은 다음 표 2과 같다.Iodine adsorption rates are shown in Table 2 below.
[표 2][Table 2]
실험에서 비스무트그래핀산화물 함유량 5%에서 가장 높은 흡착율이 보이고 있다. 즉, 제1혼합물 30g, 강도향상제인 증류수 100mL 및 유기결합제인 폴리비닐 알코올 10g에 비스무트그래핀산화물 7g으로 혼합된 슬러리에 침지된 필터에서 가장 높은 요오드 흡착율을 보이고 있다.In the experiment, the highest adsorption rate is shown at the bismuth graphene oxide content of 5%. That is, the filter immersed in a slurry in which 7 g of bismuth graphene oxide was mixed with 30 g of the first mixture, 100 mL of distilled water as a strength enhancer, and 10 g of polyvinyl alcohol as an organic binder showed the highest iodine adsorption rate.
이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.In the above, the present specification has been described with reference to the embodiments shown in the drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention, but this is only exemplary, and those skilled in the art can make various modifications and equivalents from the embodiments of the present invention. It will be appreciated that embodiments are possible. Therefore, the scope of protection of the present invention should be defined by the claims.
Claims (5)
(b) 상기 코팅혼합물이 소정의 필터에 코팅되는 단계를 포함하는 요오드 흡착필터 제조방법.
(a) mixing bismuth graphene oxide produced by reacting graphene oxide with bismuth nitrate, a binder, a thickener, and water to form a coating mixture; and
(b) A method for manufacturing an iodine adsorption filter comprising the step of coating the coating mixture on a predetermined filter.
상기 (b) 단계는,
(b-1) 상기 필터의 표면에 상기 코팅혼합물이 공급되는 단계;
(b-2) 상기 (b-1) 단계 이후, 상기 필터가 120 내지 140℃에서 건조되는 단계; 및
(b-3) 상기 (b-2) 단계 이후, 상기 필터가 170 내지 190℃에서 경화되는 단계를 포함하는 요오드 흡착필터 제조방법.
According to claim 1,
In step (b),
(b-1) supplying the coating mixture to the surface of the filter;
(b-2) drying the filter at 120 to 140° C. after step (b-1); and
(b-3) After the step (b-2), the method of manufacturing an iodine adsorption filter comprising the step of curing the filter at 170 to 190 ° C.
상기 (a) 단계에서, 상기 물 100 중량부에 대해서 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)은 48 내지 52 중량부이고, 상기 바인더는 48 내지 52 중량부이고, 상기 증점제는 0.5 내지 1.5 중량부인 요오드 흡착필터 제조방법.
According to claim 2,
In the step (a), the bismuth graphene oxide is 48 to 52 parts by weight, the binder is 48 to 52 parts by weight, and the thickener is 0.5 to 1.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the water. Manufacturing method of iodine adsorption filter.
상기 (a) 단계에서, 상기 물 100 중량부에 대해서 상기 비스무트그래핀산화물(bismuth graphene oxide)은 50 내지 51 중량부이고, 상기 바인더는 50 내지 51 중량부이고, 상기 증점제는 0.8 내지 1.2 중량부인 요오드 흡착필터 제조방법.
According to claim 3,
In the step (a), the bismuth graphene oxide is 50 to 51 parts by weight, the binder is 50 to 51 parts by weight, and the thickener is 0.8 to 1.2 parts by weight, based on 100 parts by weight of the water. Manufacturing method of iodine adsorption filter.
상기 필터의 직경 대비 상기 비스무트그래핀산화물의 중량에 있어서, 상기 필터의 직경 10mm 당 상기 비스무트그래핀산화물은 0.20 내지 0.22g이며,
상기 필터의 재질은 PTFE(Polytetrafluoroethylene)가 코팅된 유리이며,
상기 바인더는 에폭시인 요오드 흡착필터 제조방법.
According to claim 4,
In the weight of the bismuth graphene oxide relative to the diameter of the filter, the bismuth graphene oxide per 10 mm diameter of the filter is 0.20 to 0.22 g,
The material of the filter is PTFE (Polytetrafluoroethylene) coated glass,
The binder is an epoxy iodine adsorption filter manufacturing method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210174074A KR102637534B1 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210174074A KR102637534B1 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230085670A true KR20230085670A (en) | 2023-06-14 |
| KR102637534B1 KR102637534B1 (en) | 2024-02-16 |
Family
ID=86744760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210174074A KR102637534B1 (en) | 2021-12-07 | 2021-12-07 | A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102637534B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101434183B1 (en) * | 2011-12-29 | 2014-08-29 | 도레이케미칼 주식회사 | Activated Carbon Sheet, Filter Cartridge for Water Purification Using the Same and Manufacturing Method thereof |
| JP2017060932A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 北越紀州製紙株式会社 | Filter paper for filter and production method of the same |
| KR20170140019A (en) * | 2016-06-11 | 2017-12-20 | 포항공과대학교 산학협력단 | A iodine adsorbent containing bismuth graphene oxide and a fixed-bed column and moldings comprising the same |
| KR101865774B1 (en) * | 2016-06-11 | 2018-06-08 | 포항공과대학교 산학협력단 | A process of producing bismuth graphene oxide and a process of adsorbing iodine using bismuth graphene oxide |
-
2021
- 2021-12-07 KR KR1020210174074A patent/KR102637534B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101434183B1 (en) * | 2011-12-29 | 2014-08-29 | 도레이케미칼 주식회사 | Activated Carbon Sheet, Filter Cartridge for Water Purification Using the Same and Manufacturing Method thereof |
| JP2017060932A (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 北越紀州製紙株式会社 | Filter paper for filter and production method of the same |
| KR20170140019A (en) * | 2016-06-11 | 2017-12-20 | 포항공과대학교 산학협력단 | A iodine adsorbent containing bismuth graphene oxide and a fixed-bed column and moldings comprising the same |
| KR101865774B1 (en) * | 2016-06-11 | 2018-06-08 | 포항공과대학교 산학협력단 | A process of producing bismuth graphene oxide and a process of adsorbing iodine using bismuth graphene oxide |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102637534B1 (en) | 2024-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Awual et al. | A reliable hybrid adsorbent for efficient radioactive cesium accumulation from contaminated wastewater | |
| Awual et al. | Improving cesium removal to clean-up the contaminated water using modified conjugate material | |
| Florek et al. | Functionalization of mesoporous materials for lanthanide and actinide extraction | |
| Caccin et al. | Adsorption of uranium, cesium and strontium onto coconut shell activated carbon | |
| Qureshi et al. | Inorganic ion exchangers in chemical analysis | |
| Mimura et al. | Selective uptake of cesium by ammonium molybdophosphate (AMP)-calcium alginate composites | |
| Metwally et al. | Utilization of low-cost sorbent for removal and separation of 134 Cs, 60 Co and 152+ 154 Eu radionuclides from aqueous solution | |
| CN113877517B (en) | Bismuth sulfide aerogel adsorbent for removing radioactive iodine and preparation method and application thereof | |
| Ali et al. | Removal of Cs+, Sr 2+ and Co 2+ by activated charcoal modified with Prussian blue nanoparticle (PBNP) from aqueous media: kinetics and equilibrium studies | |
| KR101708708B1 (en) | Adsorbent of radioactive cesium and manufacturing method thereof | |
| Singh et al. | Study of uranium sorption using D2EHPA‐impregnated polymeric beads | |
| Taylor-Pashow et al. | Advances in inorganic and hybrid ion exchangers | |
| Tachibana et al. | Simultaneous removal of various iodine species in aqueous solutions of high salt concentrations using novel functional adsorbents | |
| Murali et al. | A comprehensive review of selected major categories of lithium isotope separation techniques | |
| PARK et al. | Influence of pH on the adsorption of uranium ions by oxidized activated carbon and chitosan | |
| KR102637534B1 (en) | A manufacturing method of 2D-type iodine adsorption filter | |
| KR20230085682A (en) | A manufacturing method of 3D-type iodine adsorption filter | |
| ALOthman et al. | Recent developments in the synthesis, characterization and applications of zirconium (IV) based composite ion exchangers | |
| Lu et al. | Polyphosphonate-segmented macroporous organosilicon frameworks for efficient dynamic enrichment of uranium with in-situ regeneration | |
| Mimura et al. | Uptake and recovery of ruthenium by alginate gel polymers | |
| Barany et al. | Laws and mechanism of adsorption of cations by different ion-exchange forms of silica gel | |
| KR101865774B1 (en) | A process of producing bismuth graphene oxide and a process of adsorbing iodine using bismuth graphene oxide | |
| Taguchi et al. | Characterization of resorcinol–formaldehyde hydrogel as adsorbent for cesium ion | |
| Mimura et al. | Selective separation and recovery of cesium by ammonium tungstophosphate-alginate microcapsules | |
| Kanagare et al. | Synthesis of Potassium Nickel Hexacyanoferrate Encapsulated Polymeric Beads for Extraction of Cesium |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |