수중 세슘의 흡착을 위한 프러시안 블루가 부착된 필터형 흡착 소재 개발 (Development of Filter-Type Adsorbent Containing Prussian Blue for Adsorption of Cesium in Aqueous Phase)

서지정보

· 발행기관 : 대한환경공학회
· 수록지 정보 : 대한환경공학회지 / 40권 / 8호 / 334 ~ 340페이지
· 저자명 : 김효원, 김준석, 오대민, 황유훈

초록

본 연구는 수중 세슘을 선택적으로 흡착하여 제거하기 위하여 프러시안 블루가 부착된 필터 형태의 흡착 소재를 개발하는 것을 목적으로 한다. 프러시안 블루는 방사성 세슘 이온을 선택적으로 흡착할 수 있는 것으로 알려져 있으나, 수십 나노미터 내외의 입자 크기와 용해성으로 인하여 사용 후 회수가 불가능 하였다. 본 연구에서는 폴리비닐알코올 스펀지(Polyvinyl Alcohol Sponge, PVA)와 셀룰로스 필터(Cellulose Filter, CF)에 프러시안 블루를 부착하여 사용 후 회수를 용이하게 하고자 하였다. 프러시안 블루를 소재에 고정화시키기 위해 화학적 방법(A), 화학적/물리적 결합 방법(B), 물리적 방법(C) 세 가지 합성방법을 선정하였다. 세 가지 방법 중 프러시안 블루의 탈착량과 세슘 흡착 당량을 고려하여 최적의 합성방법과 소재를 도출한 결과 최적의 합성방법은 화학적/물리적 결합방법이며, 지지체로는 기공이 많은 PVA가 더 적합한 것으로 나타났다. 최적 조건으로 선정된 PVA-B소재의 특성을 SEM으로 분석결과, PVA 내에 존재하는 많은 기공 내에 프러시안 블루가 형성된 것을 확인하였다. 세슘 흡착량을 평가하기 위하여 등온흡착실험을 진행하였으며, 그 결과 Freundlich 등온흡착식에 잘 적용되어서 물리적 흡착과 다분자층 흡착이 우세한 것으로 나타났다. 최대 흡착량은 1.637 mg/g으로 나타났다. 세슘의 최대 흡착량은 다소낮게 나타났지만, 합성이 간단하고 제조 비용이 낮기 때문에 대량 생산이 가능한 경제적인 소재일 것으로 판단된다.

영어초록

This study aims to develop filter-type absorbent material containing Prussian blue in order to selectively absorb and remove cesium in water. Polyvinyl alcohol sponges (PVA) and cellulose filters (CF) were selected as supporting materials for Prussian blue. Three preparation methods of chemical (A), chemical/physical (B) and physical (C) were selected to immobilize Prussian blue on the material. As a result, the optimum synthesis method is a chemical/ physical method, and PVA was more suitable as a supporting material due to its porous nature. The morphology of the selected PVA-B material was investigated by scanning with an electron microscope, and it was confirmed that Prussian blue had formed in the pores of PVA. Isothermal absorption experiments were carried out to evaluate cesium absorption behaviors. The Freundlich isotherm absorption model showed a better fit with experimental results, which confirms that physical absorption and multi-layer absorption were dominant. The maximum absorption amount was calculated as 1.637 mg/g. Although the maximum absorption amount of cesium was not superior, it is considered to be an economical material suitable for mass production because of simplicity of synthesis and low manufacturing cost.

참고자료

· 없음