KR20240009097A - 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법 - Google Patents
방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 처리함으로써 pH에 따른 장치 부식 문제와 공정 운용의 안정성을 담보할 수 있고, 또한 종래 제염 폐액 처리 방법과 동등 또는 이상의 처리효율을 유지하면서 처리시간을 최소 열 배 이상 단축할 수 있어서 제염 폐액 처리 공정의 경제성을 현격히 제고시킬 수 있는 난분해성 유기물을 제거하는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 난분해성 유기물을 제거하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 난분해성 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 처리하는 기술에 관한 것이다.
원자력 발전소 및 원자력 관련 시설, 방사선(능) 이용 시설에서 유기 제염제의 사용 등에 의해 난분해성 유기물 이 발생하게 된다. 화학제염은 방사선(능)으로 오염된 기기나 설치류 등의 방사선(능)을 제거하는 기술로서, 위와 같은 난분해성 유기물을 포함하는 폐수가 발생하는 기술이다. 현재 원전 해체를 위한 계통 제염과 부품 제염 등의 국내 화학 제염 기술은 유기산이나 EDTA와 같은 유기 착화제를 이용한 저농도의 화학 제염 기술과 유기산 기반의 재생성 LOMI(Low Oxidation State Metal Ion) 제염 기술이 개발되었다.
이와 같은 제염 기술을 이용하여 방사성 폐액의 처리시 제염 폐액 내 존재하는 유기 제염제와 같은 난분해성 유기 화합물은 처리 공정에 사용되는 정화 시스템의 성능을 저하시키고, 타 공정에서 발생하는 금속성 방사성 폐기물과 반응하여 그 처리를 더 어렵게 만들기 때문에, 제염 공정에서 발생하는 난분해성 유기 화합물은 분리하여 처리되어야 한다. 그러나, 상기 난분해성 유기 화합물을 포함하는 제염 폐액을 드럼 내에 저장하는 경우, 난분해성 유기 화합물과 산화제가 반응하여 드럼 내부의 압력을 증가시켜 폭발의 위험이 있다. 뿐만 아니라, 제염 폐액과 같은 방사성 폐기물의 처리 방법 중 하나인 증발 농축 방법을 이용하는 경우 처리 대상의 폐기물 내에 난분해성 유기 화합물이 포함기 때문에 다이옥신 등의 환경 호르몬이 배출될 수 있으므로, 위와 같은 방법 또한 제염 폐액의 처리에 부적절한 문제가 나타날 수 있다.
이에 따라 상술한 문제를 극복함과 아울러 방사성 제염 폐액에 대한 처리효율과 경제성을 개선하기 위한 연구가 끊임없이 계속되고 있다.
이와 같은 노력의 일환으로 자외선과 과산화수소를 이용하여 수산화라디칼을 생성하고 유기산 기반의 제염 폐액에서 발생한 유기산(옥살산 등)을 분해하는 기술이 소개되고, 현재까지 보편적으로 사용되고 있다. 그러나 라디칼을 이용한 유기산의 처리기술의 경우 또한, 에너지 준위가 높은 UV를 사용하기 때문에 수산화라디칼을 생성하기 위한 자외선의 조사 범위가 매우 짧아 많은 양의 UV 장치와 과산화수소가 사용되어야 하며, 제염 폐액 내 옥살산의 약95%를 처리하기 위해서는 5 시간 이상의 처리시간이 요구되어 경제성과 처리효율이 낮은 문제가 있다.
한편, 본 발명자에 의하여 제염 폐액에 유기 또는 무기 원소로 도핑된 반도체 물질과 산화제로 전처리한 용액을 주입하고 방사선을 조사하는 단순한 공정에 따른 제염 폐액 처리 기술이 소개되었으나, 산성 조건에 따른 장치 부식 문제를 해결함은 별론으로, 여전히 긴 처리 시간과 상대적으로 낮은 유기산 처리효율을 보여, 제염 폐액에 대한 처리효율과 경제성에 대한 근본적인 해결책을 제시하지 못하는 문제가 있다.
이에 따라, 원자력발전소 제염 과정에서 발생되는 제염 폐액을 효율적으로 처리할 수 있으며 기존 폐액에 존재하는 전이금속을 이용하여 기존 산성 조건에서 오랜 처리시간이 소요되는 단점을 개선함과 동시에 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 신속하게 제염 폐액을 완벽하게 처리할 수 있는 방사성 폐액 처리기술에 대한 연구가 시급한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제를 극복하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 처리함으로써 pH에 따른 장치 부식 문제를 극복함과 아울러 난연성 유기물에 대한 높은 처리효율을 유지하면서 처리시간을 현격히 줄일 수 있어서, 원자력 산업 분야에서 필수적으로 요구되는 제염 폐액에 대한 처리 공정의 경제성을 크게 제고시킬 수 있는 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해 원자력 관련 시설에서 사용한 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법으로서, 전이금속 이온 및 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 준비하는 제1단계 및 알칼리 조건에서 상기 제염 폐액에 퍼설페이트를 투입하는 제2단계를 포함하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 상기 제2단계 이전에 전이금속 이온을 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2단계의 알칼리 조건은 pH 9 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2단계에서 전이금속 및 퍼설페이트를 투입 후 10분 이내로 제염 폐액 내 난분해성 유기물이 90% 이상 제거되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전이금속 이온은 스칸듐 이온, 티타늄 이온, 바나듐 이온, 크롬 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 세륨 이온, 니켈 이온, 아연 이온, 이트륨 이온, 지르코늄 이온, 니오브 이온, 몰리브덴 이온, 테크네튬 이온, 루테늄 이온, 로듐 이온, 팔라듐 이온, 은 이온, 카드뮴 이온, 하프늄 이온, 탄탈 이온, 텅스텐 이온, 레늄 이온, 오스뮴 이온, 이리듐 이온, 백금 이온, 금 이온 및 수은 이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전이금속 이온은 상기 난분해성 유기물에 대해 0.1 내지 10 중량부인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 퍼설페이트는 상기 난분해성 유기물에 대해 1 내지 20 몰인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2단계에서 전이금속 이온이 전이금속 산화물로 전환되고, 상기 퍼설페이트가 상기 전이금속 산화물 표면에 흡착되어 전이금속 금속산화물의 산화가를 증가시켜 난분해성 유기물을 산화시켜 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 난분해성 유기물은 옥살산을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 본 발명은 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 저장하는 저장부, 상기 저장부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물이 분해되는 반응부 및 상기 반응부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물과 반응하여 분해시키기 위해 전이금속 및 퍼설페이트를 투입시키는 투입부를 포함하는 난분해성 유기물 분해장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 난분해성 유기물 분해장치는 원자력 관련 시설에서 사용한 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 후 10분 이내로 90% 이상 제거하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 처리함으로써 pH에 따른 장치 부식 문제와 공정 운용의 안정성을 담보할 수 있다.
또한 종래 제염 폐액 처리 방법과 동등 또는 이상의 처리효율을 유지하면서 처리시간을 최소 열 배 이상 단축할 수 있어서 제염 폐액 처리 공정의 경제성을 현격히 제고시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 전이금속(니켈), 알칼리, 퍼설페이트를 주입하여 저농도의 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전이금속(니켈), 알칼리, 퍼설페이트를 주입하여 고농도의 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 전이금속 및 퍼설페이트를 산성 조건에서 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 퍼설페이트 없이 전이금속만 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 전이금속이 없이 퍼설페이트만 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 전이금속으로 철을 사용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 종래 일반적인 UV/과산화수소 공정을 이용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래 일반적인 방사선 분해 공정을 이용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 금속 산화물이 퍼설페이트에 의해 2가에 3가 및 4가 로 산화되는 반응임을 확인하는 실험에 따른 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 종합하여 본 발명의 효과를 특징적으로 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 전이금속(니켈), 알칼리, 퍼설페이트를 주입하여 고농도의 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 전이금속 및 퍼설페이트를 산성 조건에서 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 퍼설페이트 없이 전이금속만 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 전이금속이 없이 퍼설페이트만 주입하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 전이금속으로 철을 사용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은 종래 일반적인 UV/과산화수소 공정을 이용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래 일반적인 방사선 분해 공정을 이용하여 옥살산을 제거한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 금속 산화물이 퍼설페이트에 의해 2가에 3가 및 4가 로 산화되는 반응임을 확인하는 실험에 따른 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 실시예와 비교예를 종합하여 본 발명의 효과를 특징적으로 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
상술한 것과 같이 종래 원자력 방사성 물질에 대한 제염 폐액을 처리하는 기술은 과도한 처리시간 및 낮은 처리 효율에 따른 공정 효율 저하와 산성 조건에 따른 장비 부식에 문제 등이 있어 원자력 관련 시설에서 방사성 물질에 대한 제염 후 폐액을 효율적으로 처리하는데 제한이 있다.
이에 본 발명은 원자력 관련 시설에서 사용한 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법으로서, 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 준비하는 제1단계 및 알칼리 조건에서 상기 제염 폐액에 전이금속 및 퍼설페이트를 투입하는 제2단계를 포함하는 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법을 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다.
이를 통해 본 발명은 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 처리함으로써 pH에 따른 장치 부식 문제와 공정 운용의 안정성을 담보할 수 있다. 또한 종래 제염 폐액 처리 방법과 동등 또는 이상의 처리효율을 유지하면서 처리시간을 최소 열 배 이상 단축할 수 있어서 제염 폐액 처리 공정의 경제성을 현격히 제고시킬 수 있다.
이하 본 발명에 따른 포함하는 방사성 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법을 설명한다.
본 발명에 따른 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법 제1단계는 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 준비하는 단계이다.
상기 제염 폐액은 원전 해체 시설, 방사선(능) 시설 등에서 수행되는 제염 공정에 의해 발생된 폐액을 의미하는 것으로서, 보다 구체적으로 유기 제염제를 포함하는 폐액일 수 있다. 이와 같은 유기 제염제 포함된 난분해성 유기 화합물은 방사성 폐액의 처리 시 처리 공정에 사용되는 정화 시스템의 성능을 저하시키고, 타 공정에서 발생하는 금속성 방사성 폐기물과 반응하여 그 처리를 더 어렵게 만들기 때문에, 난분해성 유기 화합물의 분리 처분이 반드시 요구된다.
이때 상기 난분해성 유기물은 사용되는 유기 제염제에 종류에 따라 다를 수 있어 특별히 제한하지 않으며 예를 들어, 옥살산, 시트릭산, 개미산, 피콜릭산, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라 아세트산(Ethylenediamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid, EDTA), 글루코닉산, 아세트산 및 설파믹산(Sulfamic Acid) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 다만 일반적인 제염 과정에서 사용되는 제염제의 경우 발생되는 제염 폐액에는 옥살산이 포함될 수 있다.
한편 본 발명에 있어서, 난분해성 유기 화합물의 효율적인 분리 처분/처리는 상술한 제염 폐액 내의 난분해성 유기 화합물의 함량을 저감하는 것을 의미하는 것이고, 궁극적으로는 유기 제염제를 실질적으로 제거하는 것(즉, 제염 폐액 내 유기 제염제의 함량을 대략 0 %까지 줄이는 것)을 의미할 수도 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 있어서, 상기 내의 난분해성 유기 화합물의 효율적인 처리는 옥살산의 함량을 저감하는 것을 의미하고, 궁극적으로 옥살산을 실질적으로 제거하는 것(즉, 제염 폐액 내 옥살산의 함량을 대략 0 %까지 줄이는 것)을 의미할 수도 있다.
본 발명은 이와 같은 난분해성 유기 화합물을 처리하기 위해 알칼리 조건에서 상기 제염 폐액에 퍼설페이트를 투입하는 제2단계를 수행하며 이때 상기 제2단계는 pH 9 이상의 알칼리 조건에서 수행될 수 있다.
일반적으로 산성이나 중성에서 퍼설페이트를 주입하는 경우, 제염폐액 내 존재하는 전이금속 이온에 의해 황산라디칼이 생성되어 라디칼 반응으로 유기폐액이 분해되나, 퍼설페이트의 라디칼 전환 시간이 늦어 오랜 시간이 소요된다. 이에 반하여 pH 9 이상의 높은 염기성에서 전이금속 이온은 전이금속 산화물로 전환되는데, 이와 같은 전이금속 산화물에 퍼설페이트를 주입하는 경우 황산라디칼 및 수산화라디칼 생성이 억제되고, 퍼설페이트가 전이금속 산화물 표면에 흡착되어 전이금속 산화물의 산화가를 순간적으로 증가시키게 된다.
즉 본 발명은 제염 폐액에 알칼리를 주입하고 퍼설페이트를 주입함으로써 제염 폐액 내 존재하는 전이금속 이온을 전이금속 산화물로 전환하고 이와 같은 전이금속 산화물이 퍼설페이트를 흡착하여 전이금속 산화물의 산화가가 증가하게 된다. 전이금속 산화물의 산화가가 증가하는 경우 산화력이 크게 증가하게 되어 퍼설페이트에 의한 황산라디칼 반응이 아닌 금속산화물에 의한 촉매반응으로 제염 폐액을 우수한 효율로 신속하게 처리할 수 있다. 이에 따라 제염 폐역 내 전이금속 이온이 상기 퍼설페이트와 반응할 만큼 충분하지 않은 경우 본 발명은 상기 2 단계 이전에 전이금속 이온을 추가할 수 있다.
보다 구체적으로 도 1을 참조하면, 원전 제염 과정에서 유기산 및 착화제로 사용되는 옥살산을 처리하기 위해 본 발명에 따른 전이금속 이온, 알칼리, 퍼설페이트를 주입하여 옥살산이 매우 빠르게 제거되었음을 알 수 있었다. 즉 반응시간 경과 3분 만에 약 90%의 옥살산이 제거됨을 알 수 있고, 종래 일반적인 제염 폐액 처리 공정에서 소요되는 5시간보다 훨씬 빠르게 옥살산을 제거할 수 있음을 알 수 있다.
이에 반하여, pH 2의 산성 조건에서 위와 동일하게 수행한 도 2를 참조하면, 퍼설페이트 주입량이 10, 20, 30 mM으로 주입량이 증가됨에 따라19.5, 23.7, 32.0%로 제거된 것을 알 수 있다. 즉 옥살산이 일부 분해되긴 했지만, 알칼리 조건에 비해 그 속도가 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.
한편, 상기 본 발명에 따른 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법의 상기 제2단계에서 전이금속 이온의 존재, 알칼리 및 퍼설페이트라는 세 가지 조건을 모두 만족하지 않고 어느 두 가지만 만족하는 경우 본 발명이 목적하는 유기산에 대한 빠른 처리효율을 담보할 수 없다.
보다 구체적으로 퍼설페이트가 없이 전이금속만 주입한 도 3을 참조하면, 니켈 주입량이 1, 2, 3 mM로 주입량이 증가됨에 따라 반응시간 120분에서 옥살산이 0.5, 0.4, 0.4%로 제거되어 제거 효율이 현저히 낮음을 알 수 있다.
또한 전이금속이 없이 퍼설페이트만 주입한 도 4를 참조하면, 퍼설페이트 주입량이 10, 20, 30 mM로 주입량이 증가됨에 따라 반응시간 120분에서 옥살산이 1.2, 1.4, 1.6%로 제거되어 마찬가지로 극히 낮은 제거율을 나타냄을 알 수 있다.
결국, 본 발명은 전이금속 이온의 존재, 알칼리 및 퍼설페이트라는 세 가지 조건을 모두 만족하는 경우 전이금속 및 퍼설페이트를 투입 후 10분 이내로 제염 폐액 내 난분해성 유기물이 90% 이상 제거되기 때문에, 종래 제염 폐액 처리 방법과 동등 또는 이상의 처리효율을 유지하면서 처리시간을 최소 열 배 이상 단축할 수 있어서 제염 폐액 처리 공정의 경제성을 현격히 제고시킬 수 있음을 알 수 있다.
이를 위해, 상기 전이금속 이온은 스칸듐 이온, 티타늄 이온, 바나듐 이온, 크롬 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 세륨 이온, 니켈 이온, 아연 이온, 이트륨 이온, 지르코늄 이온, 니오브 이온, 몰리브덴 이온, 테크네튬 이온, 루테늄 이온, 로듐 이온, 팔라듐 이온, 은 이온, 카드뮴 이온, 하프늄 이온, 탄탈 이온, 텅스텐 이온, 레늄 이온, 오스뮴 이온, 이리듐 이온, 백금 이온, 금 이온 및 수은 이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있으며, 보다 바람직하게는 니켈 이온 또는 구리 이온일 수 있다. 즉 본 발명은 퍼설페이트에 의하여 전이금속의 산화가를 증가시켜 높은 산화반응을 통해 제염 폐액 내 유기산을 제거하는 것을 발명의 목적으로 하기 때문에, 상기 전이금속 이온은 퍼설페이트에 의하여 산화가가 증가될 수 있는 전이금속 이온이어야 한다.
이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상기 전이금속이 니켈일 경우를 예를 들면, 이온상태의 니켈은 주로 2가 이온으로 존재하기 때문에 pH 9 이상에서는 NiO, Ni2O3 또는 Ni(OH)2의 니켈 산화물로 존재할 수 있다. 이러한 니켈산화물 표면에 본 발명에 따른 퍼설페이트가 흡착되는 경우, 퍼설페이트에 의하여 니켈 산화가가 +2가에서 +3가 및 +4가 이상으로 증가하게 되며, 순간적으로 산화가가 증가된 니켈산화물은 매우 불안정한 상태이기 때문에 redox potential이 높아져 강한 산화제가 될 수 있다. 니켈 산화물의 Ni3+/Ni2+의 redox potential은 3.5~3.8V로 수산화라디칼 (2.8V) 또는 황산라디칼 (2.5-3.1V)의 redox potential 보다 월등히 높은 산화력을 갖는다. 일반적으로 전이금속 산화물의 redox potential은 후기 전이금속일수록 산화가가 증가되어 Ti<V<Cr<Mn<Co<Ni 등의 순서로 증가하게 된다. 또한 전이금속 산화물의 산화가가 클수록 redox potential이 증가하여 M3+//M2+ < M4+//M3+ 의 특성을 갖는다.
즉 니켈이온 또는 니켈산화물은 +2로 존재할 때 가장 안정하기 때문에 +2가로 전환된 니켈산화물은 다시 퍼설페이트를 흡착하여 산화반응에 참여하게 된다.
이에 반해, 철의 경우 pH 5이상에서 FeO, Fe2O3, Fe(OH)2의 철 산화물로 존재하지만, +2 가에서 +3가로 산화되는 반응이 -0.47V로 자발적인 반응이 아니며, +3가에서 +4가로 산화되기 보다 +3가에서 +2가로 수월하게 전환되기 때문에 퍼설페이트에 의한 촉매 효과를 거의 기대할 수 없다.
보다 구체적으로, 상기 전이금속으로 철을 사용하여 알칼리 조건에서 퍼설페이트를 주입한 도 5를 참조하면, 퍼설페이트 주입량 10, 20, 30 mM의 조건 TOC 농도가 37.2, 36.0, 36.3 mg/L로 35.8, 37.8, 37.3%로 제거된 것으로 보이나, 반응시간 30분 경과 후 퍼설페이트 주입량 10, 20, 30 mM의 조건에서 옥살산 TOC 농도가 53.6, 52.7, 51.9 mg/L으로 증가되어 철 산화물에 옥살산이 일시적으로 흡착되었다가 다시 방출되어 TOC 농도가 높아짐을 알 수 있었다. 즉 상술한 도 1의 니켈 산화물과 다르게 철 산화물에는 퍼설페이트가 거의 흡착되지 않아 반응시간이 경과됨에 따라 철 산화물에 임시로 흡착된 옥살산이 유출되어 잔존함을 확인하였다.
이와 같은 결과를 종합하면, 본 발명에 따른 난분해성 유기물을 제거하는 방법에 사용될 수 있는 전이금속은 퍼설페이트에 의하여 산화가가 증가될 수 있는 전이금속이어야 함을 확인할 수 있다.
한편 상기 전이금속은 상기 난분해성 유기물에 대해 0.1 내지 10 몰로 포함될 수 있으며 보다 바람직하게는 상기 난분해성 유기물에 대해 0.5 내지 5 몰부로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게 상기 난분해성 유기물에 대해 0.8 내지 2 몰로 포함될 수 있다. 이때 만일 상기 전이금속이 상기 난분해성 유기물에 대해 0.1 몰 미만으로 포함되는 경우 폐액을 분해하기 충분한 금속 산화물의 생성양이 적어 처리효율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 또한 만일 상기 전이금속이 상기 난분해성 유기물에 대해에 10 몰을 초과하여 포함되는 경우 퍼설페이트의 용해도를 감소시켜 금속산화물에 흡착된 퍼설페이트의 양이 감소하여 처리효율이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
또한 상기 퍼설페이트는 상기 난분해성 유기물에 대해 1 내지 20 몰로 포함될 수 있고 보다 바람직하게는 상기 난분해성 유기물에 대해 3 내지 18 몰로 포함될 수 있다. 이때 만일 상기 퍼설페이트가 상기 난분해성 유기물에 대해 1 몰 미만으로 포함되는 경우 금속산화물에 흡착된 후 전이금속을 산화시킬 수 있는 퍼설페이트 양이 감소하여 처리효율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 또한 만일 상기 퍼설페이트가 상기 난분해성 유기물에 대해 20 몰을 초과하여 포함되는 경우 폐액의 pH를 급격하게 감소시키고 퍼설페이트의 급격한 화학반응성으로 인해 화재 또는 폭발 등의 안전사고가 발생할 수 있는 문제가 있을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 원자력발전소 및 원자력 시설, 방사선 이용시설 등에서 발생하는 유기 제염제와 같은 유기물을 함유하는 방사성 폐액을 알칼리 조건에서 강력한 산화분해 효과로 처리함으로써 pH에 따른 장치 부식 문제와 공정 운용의 안정성을 담보할 수 있다.
또한 종래 제염 폐액 처리 방법과 동등 또는 이상의 처리효율을 유지하면서 처리시간을 최소 열 배 이상 단축할 수 있어서 제염 폐액 처리 공정의 경제성을 현격히 제고시킬 수 있다.
다음, 본 발명에 따른 난분해성 유기물 분해장치에 대하여 설명한다. 다만 중복을 피하기 위하여 상술한 난분해성 유기물 분해방법과 기술적 사상이 동일한 부분에 대하여는 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 난분해성 유기물 분해장치는 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 저장하는 저장부, 상기 저장부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물이 분해되는 반응부 및 상기 반응부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물과 반응하여 분해시키기 위해 전이금속 및 퍼설페이트를 투입시키는 투입부를 포함한다.
상기 저장부는 원전 해체 시설, 방사선(능) 시설 등에서 수행되는 제염 공정에 의해 발생된 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 처리하기 위해 저장하는 역할을 한다. 이때 상기 난분해성 유기물은 사용되는 유기 제염제에 종류에 따라 다를 수 있어 특별히 제한하지 않으며 예를 들어, 옥살산, 시트릭산, 개미산, 피콜릭산, 에틸렌디아민-N,N,N',N'-테트라 아세트산(Ethylenediamine-N,N,N',N'-tetraacetic acid, EDTA), 글루코닉산, 아세트산 및 설파믹산(Sulfamic Acid) 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 다만 일반적인 제염 과정에서 통상적으로 사용되는 유기 제염제의 경우 제염 폐액에는 옥살산이 포함될 수 있다.
다음, 상기 반응부는 상기 저장부와 연통되며 저장부의 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액이 이송되어 투입부에서 투입된 전이금속 및 퍼설페이트와 반응하는 공간을 제공한다.
이때 상기 반응부는 알칼리가 주입되어 pH 9 이상의 알칼리 조건에서 상기 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물의 산화를 통한 처리가 진행될 수 있다. 즉 상기 반응부에 저장부를 통하여 제염 폐액을 이송시키고, 이송된 제염 폐액에 투입부를 통하여 전이금속 이온, 알칼리 및 퍼설페이트를 주입 및 반응시킴으로써 제염 폐액 내의 전이금속을 금속산화물로 전환시킬 수 있다. 이와 같이 전환된 금속산화물이 퍼설페이트를 흡착함으로써 금속산화물의 산화가가 증가하게 되고, 이로써 산화력이 크게 증가하게 되어 퍼설페이트에 의한 황산라디칼 반응이 아닌 금속산화물에 의한 촉매반응으로 제염 폐액을 우수한 효율로 신속하게 처리할 수 있다.
다음, 상기 투입부는 상기 반응부와 연통되며 전이금속, 알칼리 및 퍼설페이트를 반응부에 투입하는 역할을 한다.
이와 같은 투입부의 상기 전이금속은 상기 저장부에 포함된 난분해성 유기물에 대해 0.1 내지 10 몰로 포함될 수 있으며 보다 바람직하게는 상기 난분해성 유기물에 대해 0.5 내지 5 몰로 포함될 수 있고, 가장 바람직하게 상기 난분해성 유기물에 대해 0.8 내지 2 몰로 포함될 수 있다.
또한 상기 퍼설페이트는 상기 난분해성 유기물에 대해 1 내지 20 몰로 포함될 수 있고 보다 바람직하게는 상기 난분해성 유기물에 대해 3 내지 18 몰로 포함될 수 있다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
실시예 1 - 본 발명에 따른 제염 폐액의 처리 - 저농도 옥살산, 니켈 산화물
원전 제염 과정에서 유기산 및 착화제로 사용되는 옥살산을 처리하기 위해 니켈, 알칼리, 퍼설페이트를 주입하였으며, 옥살산 농도는 제염 폐액에 존재하는 농도로 맞추어 2 mM로 조제하였다. 알칼리는 2.5 M NaOH를 이용하여 pH 12로 조정하였다.
이 후 니켈은 황산니켈을 이용하여 0.625 M로 조제한 후 제염 폐액에 존재하는 농도인 2 mM이 되도록 주입하였다. 이 후 퍼설페이트를 2, 6, 10, 20, 30 mM이 되도록 주입하고 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하였다.
pH 12에서 니켈, 알칼리, 퍼설페이트에 의한 옥살산 처리 효과는 TOC를 측정하여 유기탄소가 완전히 제거되는 효과를 확인하였으며, 처리 후 잔존하는 옥살산의 TOC 농도를 빼는 것으로 하여 옥살산 농도 및 처리 효율을 계산하여 하기 표 1 및 도 1에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 페설페이트 농도 (mM) | ||||
| 2 | 6 | 10 | 20 | 30 | |
| 3 | 87.8 | 88.0 | 88.9 | 89.6 | 90.4 |
| 5 | 88.2 | 88.0 | 89.1 | 92.0 | 90.7 |
| 30 | 88.2 | 89.3 | 90.5 | 92.3 | 91.3 |
| 60 | 88.2 | 90.1 | 90.7 | 92.7 | 92.7 |
| 120 | 88.8 | 90.1 | 91.6 | 92.7 | 92.9 |
상기 표 1 및 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 퍼설페이트 주입량이 2, 6, 10, 20, 30 mM로 주입량이 증가됨에 따라 88.2, 89.3, 91.6, 92.7, 92.9%로 제거되었으며, 반응시간 3분 경과 후 퍼설페이트 주입량 2, 6, 10, 20, 30 mM의 조건에서 87.8, 88.0, 88.9, 89.6, 90.4%의 옥살산이 제거되어 대부분의 옥살산이 매우 빠르게 제거되었음을 알 수 있다.
실시예 2 - 본 발명에 따른 제염 폐액의 처리 - 고농도 옥살산, 니켈 산화물
원전 제염 과정에서 유기산 및 착화제로 사용되는 옥살산을 처리하기 위해 니켈, 알칼리, 퍼설페이트를 주입하였으며, 옥살산 농도는 제염 폐액에 존재하는 농도로 맞추어 10 mM로 조제하였다. 알칼리는 2.5 M NaOH를 이용하여 pH 12로 조정하였다.
이 후 니켈은 황산니켈을 이용하여 0.625 M로 조제한 후 제염 폐액에 존재하는 농도인 10 mM이 되도록 주입하였다. 이 후 퍼설페이트를 0, 10, 20, 30, 50, 100, 150 mM이 되도록 주입하고 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하였다.
pH 12에서 니켈, 알칼리, 퍼설페이트에 의한 옥살산 처리 효과는 TOC를 측정하여 유기탄소가 완전히 제거되는 효과를 확인하였으며, 처리 후 잔존하는 옥살산의 TOC 농도를 빼는 것으로 하여 옥살산 농도 및 처리 효율을 계산하여 하기 표 2 및 도 2에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 페설페이트 농도 (mM) | |||||
| 0 | 10 | 30 | 50 | 100 | 150 | |
| 3 | 0.8 | 92.2 | 96.9 | 96.2 | 95.6 | 95.9 |
| 5 | 1.0 | 92.2 | 96.9 | 96.8 | 96.2 | 97.2 |
| 30 | 2.1 | 92.4 | 97.1 | 97.0 | 96.5 | 97.9 |
| 60 | 2.2 | 93.0 | 97.2 | 97.1 | 96.7 | 97.9 |
| 120 | 3.1 | 93.3 | 97.3 | 97.2 | 96.8 | 98.3 |
상기 표 2및 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 퍼설페이트 주입량이 0, 10, 30, 50, 100, 150 mM로 주입량이 증가됨에 따라 3.1, 93.3, 97.3, 97.2, 96.8, 98.3%로 제거되었으며, 반응시간 3분 경과 후 퍼설페이트 주입량 0, 10, 30, 50, 100, 150 mM의 조건에서 0.8, 92.2, 96.9, 96.2, 95.6, 95.9%의 옥살산이 제거되어 대부분의 옥살산이 매우 빠르게 제거되었음을 알 수 있다.
비교예 1 - 제염 폐액의 처리(산조건)
실시예 1과 비교하기 위해 유기폐액에 산, 퍼설페이트를 주입하였으며, 본 실험에 이용된 옥살산 농도는 제염폐액에 존재하는 농도로 맞추어 2 mM로 조제하였다. 산은 2.5 M H2SO4를 이용하여 pH 2로 조정하였다. 이 후 니켈은 황산니켈을 이용하여 0.625 M로 조제한 후 제염폐액에 존재하는 농도인 2 mM이 되도록 주입하였다. 이 후 퍼설페이트를 10, 20, 30 mM이 되도록 주입하고 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하였다.
pH 2에서 니켈, 산, 퍼설페이트에 의한 옥살산 처리 효과는 TOC를 측정하여 유기탄소가 완전히 제거되는 효과를 확인하였으며, 처리 후 잔존하는 옥살산의 TOC 농도를 빼는 것으로 하여 옥살산 농도 및 처리효율을 계산하여 하기 표 3 및 도 3에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 페설페이트 농도 (mM) | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| 5 | 15.1 | 14.1 | 15.8 |
| 30 | 10.6 | 19.1 | 19.1 |
| 60 | 17.3 | 23.3 | 28.9 |
| 120 | 19.5 | 23.7 | 32.0 |
상기 표 3 및 도 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 퍼설페이트 주입량이 10, 20, 30 mM로 주입량이 증가됨에 따라 19.5, 23.7, 32.0%로 제거되었다. 옥살산이 일부 분해되긴 했지만, 알칼리 조건에 비해 그 속도가 현저히 낮아 제염폐액 처리에 한계를 나타내었다.
비교예 2 - 제염 폐액의 처리(퍼설페이트 제외)
pH 12의 매우 높은 알칼리 조건에서 퍼설페이트의 주입에 의한 효과를 확인하기 위하여 2.5 M NaOH를 이용하여 pH 12로 조정한 후, 퍼설페이트가 없이 니켈만 주입한 경우에 대하여 옥살산 처리 효과를 확인하였다. 퍼설페이트가 없이 니켈만 주입한 경우, 옥살산을 2 mM로 조제한 후 니켈은 황산니켈을 이용하여 0.625 M로 조제하여 제염 폐액에 존재하는 농도인 1, 2, 3 mM이 되도록 주입하였다.
이 후 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하고 이를 하기 표 4 및 도 4에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 니켈 농도 (mM) | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| 5 | 0.2 | 0.7 | 0.2 |
| 30 | 0.5 | 0.4 | 0.5 |
| 60 | 0.4 | 0.5 | 0.4 |
| 120 | 0.5 | 0.4 | 0.4 |
상기 표 4 및 도 4에서 확인할 수 있는 바와 같이 퍼설페이트가 없이 니켈만 주입한 경우 니켈 주입량이 1, 2, 3 mM로 주입량이 증가됨에 따라 반응시간 120분에서 0.5, 0.4, 0.4%로 제거되어 거의 제거가 되지 않았다.
비교예 3 - 제염 폐액의 처리(전이금속 제외)
pH 12의 매우 높은 알칼리 조건에서 전이금속 주입에 의한 효과를 확인하기 위하여 2.5 M NaOH를 이용하여 pH 12로 조정한 후, 니켈이 없이 퍼설페이트만 주입한 경우에 대하여 옥살산 처리 효과를 확인하였다. 니켈이 없이 퍼설페이트만 주입한 경우 옥살산을 2 mM로 조제한 후 퍼설페이트를 10, 20, 30 mM이 되도록 주입하고 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하고 이를 하기 표 5 및 도 5에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 페설페이트 농도 (mM) | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| 5 | 0.9 | 1.0 | 0.2 |
| 30 | 1.0 | 0.9 | 0.7 |
| 60 | 1.0 | 1.0 | 0.5 |
| 120 | 1.2 | 1.4 | 1.6 |
상기 표 5 및 도 5에서 확인할 수 있는 바와 같이, 니켈이 없이 퍼설페이트만 주입한 경우 퍼설페이트 주입량이 10, 20, 30 mM로 주입량이 증가됨에 따라 반응시간 120분에서 1.2, 1.4, 1.6%로 제거되어 거의 제거가 되지 않았다.
비교예 4 - 제염 폐액의 처리(전이금속: 철)
상기 실시예 1과 비교하기 위해 옥살산, 철이 함유된 제염 폐액에 알칼리, 퍼설페이트를 주입하였으며, 옥살산 농도는 제염 폐액에 존재하는 농도로 맞추어 2 mM로 조제하였다. 알칼리는 2.5 M NaOH를 이용하여 pH 12로 조정하였다.
이 후 철은 황산철을 이용하여 0.625 M로 조제한 후 제염폐액에 존재하는 농도인 2 mM이 되도록 주입하였다. 이 후 퍼설페이트를 10, 20, 30 mM이 되도록 주입하고 시간 변화에 따른 옥살산 처리효과를 확인하였다.
pH 12에서 철, 알칼리, 퍼설페이트에 의한 옥살산 처리 효과는 TOC를 측정하여 유기탄소가 완전히 제거되는 효과를 확인하였으며, 처리 후 잔존하는 옥살산의 TOC 농도를 빼는 것으로 하여 옥살산 농도 및 처리효율(%)을 계산하여 하기 표 6 및 도 6에 나타내었다.
| 반응시간 (분) | 페설페이트 농도 (mM) | ||
| 10 | 20 | 30 | |
| 5 | 35.8 | 37.8 | 37.3 |
| 30 | 7.4 | 9.0 | 10.4 |
| 60 | 2.6 | 5.7 | 7.9 |
| 120 | 7.4 | 4.3 | 4.1 |
상기 표 6 및 도 6에서 확인할 수 있는 바와 같이, 퍼설페이트 주입량이 10, 20, 30 mM로 주입량이 증가됨에 따라 7.4, 4.3, 4.1%로 제거되어 거의 제거가 되지 않았다. 반응시간 5분 경과 후 퍼설페이트 주입량 10, 20, 30 mM의 조건에서 옥살산 TOC 농도가 37.2, 36.0, 36.3 mg/L로 35.8, 37.8, 37.3%로 제거된 것으로 보이나, 반응시간 30분 경과 후 퍼설페이트 주입량 10, 20, 30 mM의 조건에서 옥살산 TOC 농도가 53.6, 52.7, 51.9 mg/L으로 증가되어 철 산화물에 옥살산이 일시적으로 흡착되었다가 다시 방출되어 TOC 농도가 높아짐을 알 수 있었다.
즉 니켈 산화물과 다르게 철 산화물에는 퍼설페이트가 거의 흡착되지 않아 반응시간이 경과됨에 따라 철 산화물에 임시로 흡착된 옥살산이 유출되어 잔존함을 확인하였다.
비교예 5 - UV/과산화수소 처리와 방사선 처리의 비교 (pH 3)
원전 제염 과정에서 유기산 및 착화제로 사용되는 옥살산을 처리하기 위해 종래 일반적인 UV/과산화수소 공정과 금속이온 및 산화제가 첨가된 방사선 분해 공정을 이용하였다.
본 실험에서는 옥살산 10 mM 농도의 수용액을 제조한 후, pH를 3으로 조정하여 처리 대상의 용액을 제조하였다. 금속 이온은 구리 이온을 사용하였고, 산화제로 퍼설페이트를 이용하였다. 구리이온과 퍼설페이트 몰당량은 1:5였다.
UV는 1kW의 중압 자외선 램프를 이용하였으며, 20 mM의 과산화수소가 첨가되었다. 35-55℃의 온도 조건에서 5시간 동안 UV를 조사하였으며, 방사선은 흡수 선량을 기준으로 각각 0, 10, 20, 30 및 50 kGy의 조사선량으로 조사하였고, 그 결과를 각각 도 7 및 8에 나타내었다.
도 7을 참고하면, UV/과산화수소 공정으로 옥살산을 분해한 결과, pH 3에서 각각 0, 1, 2, 3, 4 및 5 시간에서 10 mM, 3.0 mM (분해율: 69.8%), 2.3 mM (77%), 1.7 mM (82.7%), 1.2 mM (88%), 및 1.0 mM (90.4%)로 분해되어 5시간에서 최대 90.4%의 처리효율을 나타냄을 확인할 수 있었다.
또한, 도 8을 참고하면, 방사선을 조사하여 옥살산을 분해한 결과, pH 3에서 조사선량률 10 kGy/hr로 각각 0, 5, 10, 20, 30 및 50 kGy (0, 0.5, 1, 2, 3 및 5시간)로 조사하여 10 mM, 8.7 mM (분해율: 16.7%), 6.8 mM (36.5%), 3.2 mM (69.5%), 1.7 mM (83.4%), 0.8 mM (92.2%)로 50 kGy에서 최대 92.2%의 처리효율을 보였다.
실험예 1
실험예 1은 본 발명에 따른 금속 산화물이 퍼설페이트에 의해 2가에 3가 및 4가로 산화되는 반응임을 확인하는 실험이다. 즉 퍼설페이트는 알칼리 pH에서 황산라디칼 또는 수산화라디칼이 되기 때문에 본 발명이 라디칼 반응이 아닌 금속산화물의 산화에 의한 결과임을 보이기 위해 실험한 내용이다.
이를 위해 pH 12조건에서 옥살산 농도 2 mM에 2 mM 니켈 산화물을 사용하였으며, 퍼설페이트 농도는 20 mM이었다. 여기에 충분한 라디칼 스케벤져 농도인 tert-butyl alcohol (TBA) 2000 mM, methyl alcohol (MeOH) 2000 mM를 넣어 옥살산 분해 성능을 비교하고 이를 표 7, 도 9에 나타내었다..
| 반응시간 (분) | 2mM 니켈 산화물 + 20 mM 퍼설페이트 | 2mM 니켈 산화물 + 20 mM 퍼설페이트 + 2000 mM TBA | 2mM 니켈 산화물 + 20 mM 퍼설페이트 + 2000 mM MeOH | 2mM 니켈 산화물 + 20 mM 퍼설페이트 + 2000 mM TBA + 2000 mM MeOH |
| 3 | 89.6 | 89.0 | 89.4 | 89.2 |
| 5 | 92.0 | 91.5 | 91.5 | 91.2 |
| 30 | 92.3 | 92.5 | 92.1 | 92.5 |
| 60 | 92.7 | 92.5 | 91.5 | 91.6 |
| 120 | 92.7 | 92.7 | 92.2 | 92.1 |
상기 표 7, 도 9를 참조하면, 니켈 산화물은 모두 스케벤져의 영향이 거의 없어 라디칼 생성이 아닌 금속산화물의 산화에 의한 반응임을 알 수 있었다.
결국, 상기 실시예들과 비교예들을 종합하여 나타낸 하기 표 8 및 도 10와 같이, 본 발명에 따른 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법에 따르면 원자력발전소 제염 과정에서 발생되는 제염 폐액을 효율적으로 처리할 수 있으며 기존 폐액에 존재하는 전이금속을 이용하여 기존 산성 조건에서 오랜 처리시간이 소요되는 단점을 개선함과 동시에 높은 처리효율을 유지하면서도 처리시간을 현격히 줄일 수 있어서, 원자력 산업 분야에서 필수적으로 요구되는 제염 폐액에 대한 처리 공정의 경제성을 크게 제고시킬 수 있다.
| 본 발명 | 종래 기술 | |||
| 니켈산화물 10mM/PDS 50mM (pH 12) | 구리이온 4mM/과산화수소 20mM (pH 3, UV 1kW 조사) | 구리이온 10 mM/PDS 50 mM (pH 3, 감마선 10kGy/hr 조사) | ||
| 3 | 97.7 | - | - | |
| 5 | 97.5 | - | - | |
| 30 | 97.4 | - | 16.7 | |
| 60 | 97.7 | 69.8 | 36.5 | |
| 120 | 97.7 | 77 | 69.5 | |
| 180 | - | 82.7 | 83.4 | |
| 240 | - | 88 | - | |
| 300 | - | 90.4 | 92.2 | |
Claims (11)
- 원자력 관련 시설에서 사용한 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법으로서,
전이금속 이온 및 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 준비하는 제1단계; 및
알칼리 조건에서 상기 제염 폐액에 퍼설페이트를 투입하는 제2단계; 를 포함하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계 이전에 전이금속 이온을 추가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계의 알칼리 조건은 pH 9 이상인 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 퍼설페이트를 투입 후 10분 이내로 제염 폐액 내 난분해성 유기물이 90% 이상 제거되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전이금속 이온은 스칸듐 이온, 티타늄 이온, 바나듐 이온, 크롬 이온, 망간 이온, 코발트 이온, 세륨 이온, 니켈 이온, 아연 이온, 이트륨 이온, 지르코늄 이온, 니오브 이온, 몰리브덴 이온, 테크네튬 이온, 루테늄 이온, 로듐 이온, 팔라듐 이온, 은 이온, 카드뮴 이온, 하프늄 이온, 탄탈 이온, 텅스텐 이온, 레늄 이온, 오스뮴 이온, 이리듐 이온, 백금 이온, 금 이온 및 수은 이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 전이금속 이온은 상기 난분해성 유기물에 대해 0.1 내지 10 몰로 포함되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 퍼설페이트는 상기 난분해성 유기물에 대해 1 내지 20 몰로 포함되는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2단계에서 전이금속 이온이 전이금속 산화물로 전환되고,
상기 퍼설페이트가 상기 전이금속 산화물 표면에 흡착되어 전이금속 금속산화물의 산화가를 증가시켜 난분해성 유기물을 산화시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 난분해성 유기물은 옥살산을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 제거하는 방법.
- 난분해성 유기물을 포함하는 제염 폐액을 저장하는 저장부;
상기 저장부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물이 분해되는 반응부; 및
상기 반응부와 연통되며, 상기 난분해성 유기물과 반응하여 분해시키기 위해 전이금속 및 퍼설페이트를 투입시키는 투입부를 포함하는 난분해성 유기물 분해장치.
- 제10항에 있어서,
상기 난분해성 유기물 분해장치는 원자력 관련 시설에서 사용한 제염 폐액에 포함된 난분해성 유기물을 후 10분 이내로 90% 이상 제거하는 것을 특징으로 하는 난분해성 유기물 분해장치.
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|---|---|---|---|
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Citations (1)
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| KR102073018B1 (ko) | 2018-11-07 | 2020-02-04 | 한국원자력연구원 | 제염 폐액의 처리 방법 |
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2022
- 2022-07-13 KR KR1020220086184A patent/KR20240009097A/ko unknown
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|---|---|---|---|---|
| KR102073018B1 (ko) | 2018-11-07 | 2020-02-04 | 한국원자력연구원 | 제염 폐액의 처리 방법 |
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