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논문 상세정보

초록

본 연구에서는 물속에 존재하는 방사성 세슘($Cs^+$)의 정수처리 제거방법을 고찰하였다. 세슘은 물속에서 대부분 이온상태인 $Cs^+$로 존재하여 모래여과, 정수약품(PACl), 분말활성탄(PAC) 및 정수약품(PACl + PAC) 혼합주입에 의해 제거되지 않았으나 탁도가 증가함에 따라 세슘 제거율이 증가하는 것으로 나타났다. G-취수장 주변 고형물과 황토를 이용하여 탁도를 각각 74 NTU와 103 NTU로 조정했을 때 세슘의 제거율은 각각 약 56%, 51%이었으며 상징수를 GAC로 여과한 경우, 세슘의 약 80%가 제거되었다. 따라서 효과적인 세슘 제거를 위해서는 황토 등을 이용하여 원수 탁도를 80 NTU 이상 조정해야 하는 것으로 나타났다. GAC에 의한 세슘 제거의 경우, 약 60%가 제거됨을 알 수 있었으며 이것은 접촉에 따른 흡착에 의해 제거된 것으로 판단된다. 막에 의한 세슘 제거에 있어서 정밀여과막으로는 제거되지 않았으나 역삼투막에서는 75%가 제거되었다.

Abstract

This study investigated the removal of a radioactive cesium ($Cs^+$) in the water at the water treatment processes. Since cesium is mostly present as the $Cs^+$ ion state in water, it is not removed by sand filtration, and coagulation with polyaluminum chloride (PACl), powdered activated carbon (PAC) and mixture of PACl and PAC. However, it is known that the removal rate of cesium increases as the turbidity increases in raw water. As the turbidity was adjusted by 74 NTU and 103 NTU using the surrounding solids near G-water intake and yellow soils, removal rate of cesium was about 56% and 51%, respectively. In case of a GAC filtration with supernatants after jar-mixing/setting was conducted, 80% of cesium is approximately eliminated. The experimental results show that it is efficient to get rid of cesium when the turbidity of the raw water is more than 80 NTU. In case of a GAC filtration, about 60% of cesium is removed and it is considered by the effect of adsorption. Cesium is not eliminated by microfiltration membrane while about 75% of cesium is removed by reverse osmosis.

질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
서울시 Y-아리수정수센터 쟈-시험 운영조건
본 연구에서 적용된, 서울시 Y-아리수정수센터 쟈-시험 운영조건은 무엇인가?
교반조건은 150 rpm (1 min), 65 rpm (5 min), 55 rpm (5 min), 40 rpm (5 min)으로 급속 및 완속교반을 실시하였으며 30 min 정치 후 상징수를 채취하여 세슘을 측정

정수약품(polyaluminum chloride, PACl), 분말활성탄(powdered activated carbon, PAC), 정수약품과 분말활성탄 혼합 (PACl + PAC) 주입에 의한 제거율 실험은 쟈-시험(jar-test, kynel)으로 실시하였고 실험조건은 서울시 Y-아리수정수센터 쟈-시험 운영조건과 동일하게 하였다. 즉, 교반조건은 150 rpm (1 min), 65 rpm (5 min), 55 rpm (5 min), 40 rpm (5 min)으로 급속 및 완속교반을 실시하였으며 30 min 정치 후 상징수를 채취하여 세슘을 측정하였다. 입상활성탄(granular activated carbon, GAC)에 의한 제거 실험은 사용 중인 활성탄에 존재할 수 있는 미생물, 점액질 등 다양한 요소에 의한 영향을 고려하여 신탄과 사용 중인 구탄 등 2가지 입상활성탄에 대해 실시하였으며 구탄은 Y-아리수정수센터의 입상활성탄 여과지에서 채취하였다.

방사성 세슘
방사성 세슘은 어떻게 생성되는가?
우라늄이나 플루토늄이 핵분열할 때 기체 물질인 방사성 요오드(I)나 제논(Xe)을 거쳐 생성

세슘(cesium, Cs)은 원자량 112~151 사이에 30여종의 동위원소가 존재하는 것으로 알려져 있으며 자연상태에 존재하는 안전 동위원소인 Cs-133을 제외한 다른 동위원소는 핵반응을 통해 생성된 방사성 동위원소로 대부분 반감기가 매우 짧다.1,2) 방사성 세슘은 우라늄이나 플루토늄이 핵분열할 때 기체 물질인 방사성 요오드(I)나 제논(Xe)을 거쳐 생성되며, 이들 기체 물질은 바람이나 확산에 의해 이동하기 때문에 방사성 세슘도 처음의 핵분열 장소에서 멀리 떨어진 곳에서도 발견된다. 방사성 동위원소로 핵분열 생성물에서 가장 큰 비중을 차지하는 Cs-135 (6.

Cs-135
Cs-135의 반감기는 얼마인가?
230만년

방사성 동위원소로 핵분열 생성물에서 가장 큰 비중을 차지하는 Cs-135 (6.9%)은 반감기가 230만년으로 시간당 나오는 방사선의 양은 반감기가 30.2년인 Cs-137과 2.

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참고문헌 (14)

  1. Zhang, C. P., Gu, P., Zhao, J., Zhang, D. and Deng, Y., "Research on the treatment of liquid waste containing cesium by an adsorption-microfiltration process with potassium zinc hexacyanoferrate," J. Hazard. Mater., 167(1), 1057-1062 (2009). 
  2. Gaur, S., "Determination of Cs-137 in environmental water by ion-exchange chromatography," J. Chromatogr., A 733 (1), 57-71(1996). 
  3. Wong, C. T. and Mullins, J. W., "Part 7000, Radioactivity," Am. Water Works Assoc., 21st Ed., 7-24-7-29(2005). 
  4. Goossens, R., Delville, A., Genot, J., Halleux, R. and Masschelein, W. J., "Removal of the typical isotopes of the chernobyl fall-out by conventional water treatment," Water Res., 23(6), 693-697(1989). 
  5. Kosaka, K., Asami, M., Kobashigawa, N. and Ohkubo, K., "Removal of radioactive iodine and cesium in water purification processes after an explosion at a nuclear power plant due to the great japan Earthquake," Water Res., 46(14), 4397-4404(2012). 
  6. Shakir, K., Sohsah, M. and Soliman, M., "Removal of cesium from aqueous solutions and radioactive waste simulants by coprecipitate flotation," Sep. Purific. Technol., 54(3), 373-381(2007). 
  7. Morton, R. J. and Straub, C. P., "Removal of radionuclides from water by water treatment processes," J. Am. Water Works Assoc., 48(5), 545-558(1956). 
  8. Kozai, N., Suzuki, S., Aoyagi, N., Sakamoto, F. and Ohnuki, T., "Radioactive fallout cesium in sewage sludge ash produced after the Fukushima Daiichi nuclear accident," Water Res., 68, 616-626(2015). 
  9. Gafvert, T., Ellmark, C. and Holm, E., "Removal of radionuclides at a waterworks," J. Environ. Radioact., 63(2), 105-115(2002). 
  10. Soliman, M. A., Rashad, G. M. and Mahmoudb, M. R., "Fast and efficient cesium removal from simulated radioactive liquid waste by an isotope dilution-precipitate flotation process," Chem. Eng. J., 275, 342-350(2015). 
  11. Kamaraj, R. and Vasudevan, S., "Evaluation of electro-coagulation process for the removal of strontium and cesium from aqueous solution," Chem. Eng. Res. Design, 93, 522-530 (2015). 
  12. Cornell, R. M., "Adsorption of cesium on minerals : a review," J. Radio-analytical and Nuclear Chem., 171(2), 483-500(1993). 
  13. Staunton, S., "Adsorption of radio-cesium on various soils : interpretation and consequences of the effects of soil: solution ratio and solution composition on the distribution coefficient," Eur. J. Soil Sci., 45, 409-418(1994). 
  14. Kobayashi, U., Ohzeki, S., Souda, H. and Yamamoto, H., "Basic experiment on removal of radionuclides in water," J. Jpn. Water Works Assoc., 417, 389-395(1969). 

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