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문제 정의
- 본 연구에서는 COP-19로 개질된 입상활성탄에 프러시안 블루를 부착하는 다양한 경로에 대해 실험을 실시하였으며, 프러시안 블루의 부착량, 세슘의 흡착량 등을 바탕으로 최적의 합성 경로에 대하여 평가하였다. 또한 최적 조건에서 합성된 흡착 소재의 물성 분석 및 프러시안 블루/세슘의 탈착에 대한 평가를 통하여 수처리 소재로써의 적용 가능성에 대해 논의하였다.
- 본 연구에서는 COP-19로 개질된 입상활성탄에 프러시안 블루를 부착하는 다양한 경로에 대해 실험을 실시하였으며, 프러시안 블루의 부착량, 세슘의 흡착량 등을 바탕으로 최적의 합성 경로에 대하여 평가하였다. 또한 최적 조건에서 합성된 흡착 소재의 물성 분석 및 프러시안 블루/세슘의 탈착에 대한 평가를 통하여 수처리 소재로써의 적용 가능성에 대해 논의하였다.
- 본 연구에서는 방사성 오염물질 중 하나인 137Cs을 제거하는데 널리 사용되는 프러시안 블루의 단점 중 하나인 회수의 어려움에 착안하여, 프러시안 블루를 COP-19로 표면개질한 활성탄에 고정화시킴으로써 회수능을 향상시키고, 그에 따른 성능 평가를 진행하였다. 프러시안 블루를 in-situ 방식으로 고정하는 데 있어서 고액분리 및 세척의 공정의 필요성에 대해 평가하였으며, 물리적/화학적 고정 메커니즘이 동시에 적용되는 경우가 최적의 조건으로 나타났다.
- 본 연구에서는 수처리에 자주 사용 되는 입상 활성탄을 지지체로 선정하여 프러시안 블루의 적용성을 높이고자 하였으며, 고정된 프러시안 블루의 탈착 안정성을 증대시키기 위하여 입상 활성탄 표면을 멜라민을 단량체로 사용한 공유결합유기고분자 (Covalent organic carbon; COP-19)로 개질하여 프러시안 블루가물리적, 화학적으로 더 많이 고정 될 수 있도록 처리하였다. 본 연구에서 사용한 COP-19는 사전 연구를 통해 분말 활성탄 및 입상 활성탄 표면에 성공적으로 부착될 수 있다는 것을 확인하였으며 (Mines et al.
- 수중 방사성 물질을 제거하기 위한 프러시안 블루 기반 흡착 소재를 개발할 시에, 프러시안 블루를 다량 고정화 하여 흡착능을 향상시키는 것도 물론 중요하지만, 부착한 프러시안 블루가 탈착되어 유실되지 않게 하는 것도 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 프러시안 블루의 탈착 및 흡착되었던 세슘의 재 탈착 거동을 평가함으로써, COP를 사용한 표면 개질의 장점을 판단해 보고자 하였다.
제안 방법
- 1단계로 GAC를 산화 시키기 위하여, 활성탄 30 g을 30% HNO3 : 47% H2SO4가 3:1이 되게 만든 산 용액에 투입하여 24시간동안 350 rpm으로 교반하여 GAC 표면에 수산화기 및 카르복실기를 유도하였다. 산 처리된 GAC는 탈이온수로 pH가 중성범위가 될 때까지 세척한후 건조시켰으며, 이를 Ox-GAC라 명명하였다.
- 이때 Ox-GAC의 수산화기 및 카르복실기는 -OCl로 치환된다. 3단계로 멜라민 부착을 진행하기 위하여 2 단계 과정 이후 즉시 회전증발농축기를 이용하여 용액은 증발시켰으며, 이후 500 ml의 dimethyl sulfoxide (DMSO), 10 ml diisopropylethylamine 에 용해시킨 2 g의 melamine을 투입하여 120℃, 400 rpm으로 24시간동안 질소 조건하에서 교반하여 주었다. 교반 후 DMSO로 활성탄을 세척한 후 건조 시켰으며, 이를 Mel-GAC라 명명하였다.
- 수중에서의 프러시안 블루 부착의 안정성을 평가하기 위하여, 수중에서 프러시안 블루의 탈착 정도를 평가하였다. COP-GAC-PB를 24시간동안 탈이온수에 교반시킨 후 시료를 채취 후 자외 및 가시선 분광 분석법(UV-Visible spectrophotometer, Libara S22, BioChromLtd., USA)을 이용하여 690 nm 파장에서 흡광도를 측정한 뒤 프러시안 블루 검량곡선을 이용하여 정량하였다. 이후 흡착 안정성을 평가하기 위하여, 흡착이 진행된 이후 흡착제를 탈이온수에 24시간 동안 침지시켜 세슘이 다시 탈착하여 수중으로 유출되는 정도를 평가하였다.
- COP-GAC에 프러시안 블루를 고정하는 과정으로,COP-GAC 존재하에서 프러시안 블루를 합성하는 In-situ 합성 방법을 사용하였다 (Fig. 2). 프러시안 블루는 염화철(III)(FeCl3)과 페로시안화철산칼륨 (칼륨페로시아나이드; K4Fe(CN)6)의 반응을 이용하였으며, 반응식은 (Eq.
- 표면을 관찰하기 위하여 전자 주사현미경(Scanning electron microscopy, SEM, Hitachi high technologies corporation, SU8010, Japan)를 이용하여 여러 배율에서 촬영하였으며 합성된 소재의 원소 및 구성된 함유율을 측정하기 위하여 에너지분산형 분광분석기(Energy dispersive spectrometer, EDS, Japan)를 이용하였다. EDS 분석에서의 정확도 및 신뢰도를 확보하기 위하여, 지점 (Point)분석을 배제하고, 최소활성탄 입자 1개 전체 면적에 대한 원소 분석 및 원소별 맵핑을 수행하였다. 또한 표면에서의 작용기를 판별하기 위하여 푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier transform infrared spectroscope, FTIR, nicolet iS50,Thermo Fisher Scientific, USA)을 이용하였다.
- 구성 원소의 비율을 분석하기 위하여 EDS를 통하여 COP-GAC-PB의 mapping을 진행하였으며, 그에 대한 결과를 Fig. 8에 나타내었다. GAC가 COP가 개질됨으로써 표면 전반에서 질소가 균질하게 검출 되는 것을 확인 할 수 있었으며, 프러시안 블루를 합성함으로써 철 성분이 관찰되었다.
- 하지만 담체에 고정화하는 경우에는 담체에 부착된 염화철(III)이 프러시안 블루로 전환되는 과정이 중요하며, 담체에 부착된 염화철(III)의 정량이 수행되지 않을 시에는 농도 비를 유지하는 것이 어려울 수 있따. 따라서 본 연구에서는 농도비를 유지하기 위한 방법으로 고액분리 및 세척 등의 추가적인 조작과정 없이 프러시안 블루 합성 과정에 활성탄을 침지하여 부착이 화학적/물리적으로 일어나게 하였다 (합성 조건 C). 해당 조건의 적용 가능성을 평가하기 위하여 대조군으로써 고액분리 및 세척 등의 과정이 추가된 합성 공정을 A, B로 설정하여 비교하였으며, 상세 조건은 Table 1과 같다.
- EDS 분석에서의 정확도 및 신뢰도를 확보하기 위하여, 지점 (Point)분석을 배제하고, 최소활성탄 입자 1개 전체 면적에 대한 원소 분석 및 원소별 맵핑을 수행하였다. 또한 표면에서의 작용기를 판별하기 위하여 푸리에 변환 적외선 분광기(Fourier transform infrared spectroscope, FTIR, nicolet iS50,Thermo Fisher Scientific, USA)을 이용하였다.
- 여기서 탈이온수로 세척을 진행한 것은 COP-GAC의 –NH, -NH2, -COOH 그룹에 결합되지 않고 단순히 물리적으로 흡수되어 있는 FeCl3를 배제하기 위한 것이다. 마지막으로 C 조건의 경우에는 FeCl3 개질 뒤 고액 분리를 진행하지 않고 합성하여, COP-GAC에 물리적/화학적으로 부착되거나 흡수된 Fe3+ 의 프러시안 블루로의 합성뿐만 아니라, 용액에서의 프러시안 블루 나노 입자의 합성이 진행되도록 하였으며, 용액에서 합성된 프러시안 블루 나노 입자가 물리적으로 포획되는 지 여부를 평가하기 위하여 조건을 설정하였다.
- 3300~3500 cm-1 사이에서 강화된 피크는 COP내 N-H 결합의 형성으로 판단되며, 1670~1820 cm-1 에서 나타나는 피크는 산 처리로 인하여 형성된 –COOH 작용기 내 C=O 결합으로 판단된다. 상기 언급된 SEM,EDS, FTIR 등 일련의 특성 분석을 통하여 GAC 표면에 COP가 성공적으로 형성되었음을 확인하였으며,프러시안 블루의 고정 및 세슘 흡착에 미치는 영향을 평가하기 위한 후속 실험을 진행하였다
- 세슘이 흡착되어 제거되는 속도도 GAC-PB에 비하여 크게 높아 효율이 크게 향상된 것으로 판단할 수 있었다. 세슘 흡착 성능을 바탕으로 C조건을 최적 조건으로 선정하였으며, 후속 실험은 모두 C 조건으로 합성된 COP-GAC-PB를 사용하여 진행하였다.
- 수중에서의 프러시안 블루 부착의 안정성을 평가하기 위하여, 수중에서 프러시안 블루의 탈착 정도를 평가하였다. COP-GAC-PB를 24시간동안 탈이온수에 교반시킨 후 시료를 채취 후 자외 및 가시선 분광 분석법(UV-Visible spectrophotometer, Libara S22, BioChromLtd.
- , USA)을 이용하여 690 nm 파장에서 흡광도를 측정한 뒤 프러시안 블루 검량곡선을 이용하여 정량하였다. 이후 흡착 안정성을 평가하기 위하여, 흡착이 진행된 이후 흡착제를 탈이온수에 24시간 동안 침지시켜 세슘이 다시 탈착하여 수중으로 유출되는 정도를 평가하였다. 이는 수중으로 흡착제를 살포하였을 경우를 가정할 때 특히 중요한 요소로써, 방사성 물질을 포획한 후 안정적으로 회수할 수 있음을 나타내는 인자이다.
- 조건에 따라 제작된 COP-GAC-PB는 방사성 세슘(137Cs)과 화학적 성질이 유사한 133Cs+ 표준 용액을 탈이온수로 희석시켜 만든 5.5 mg/L의 Cs 용액 50 mL에 1 g (20 g/L)씩 주입하여 2시간 동안 흡착 실험을 실시하였으며 일정시간마다 시료를 채취하여 원자흡광분광법(Atomic absorption spectrometer, AAS, Thermo Fisher Scientific, USA, Elemental SOLAAR M6 AAS)을이용하여 제거된 양을 측정하였다.
- 소재의 특성을 분석하기 위하여 본 연구에서는 다음과 같이 수행하였다. 표면을 관찰하기 위하여 전자 주사현미경(Scanning electron microscopy, SEM, Hitachi high technologies corporation, SU8010, Japan)를 이용하여 여러 배율에서 촬영하였으며 합성된 소재의 원소 및 구성된 함유율을 측정하기 위하여 에너지분산형 분광분석기(Energy dispersive spectrometer, EDS, Japan)를 이용하였다. EDS 분석에서의 정확도 및 신뢰도를 확보하기 위하여, 지점 (Point)분석을 배제하고, 최소활성탄 입자 1개 전체 면적에 대한 원소 분석 및 원소별 맵핑을 수행하였다.
- 프러시안 블루가 고정된 합성 소재 GAC-PB 및 COP-GAC-PB를 전자주사현미경을 이용하여 관찰하였으며, 이를 Fig. 7에 나타내었다. GAC-PB의 경우 (Fig 7 (a), (b)), GAC 표면에 결정의 형태를 보이는 프러시안 블루가 불규칙하게 부착되어 있음을 확인할 수 있었다.
- 프러시안 블루를 부착능을 향상시키기 위하여 입상활성탄(GAC) 표면을 COP-19를 이용하여 개질 하였다. 개질 방법은 이전 연구에서 보고된 실험방법 (Mines et al.
- 프러시안 블루의 탈착을 평가하기 위하여 최적 조건인 C 조건으로 제작된 GAC-PB와 COP-GAC-PB를 1, 2, 4, 10, 20, 40, 80, 100 g/L 의 주입농도로 탈이온수에 주입한 후, 24시간 동안 교반 이후에 용출되는 프러시안 블루의 양을 분광 분석법을 이용하여 측정하였으며, 해당 흡광도는 사전에 측정하였던 프러시안 블루 검량곡선에 대입하여 프러시안 블루의 농도로 Fig. 8에 나타내었다.
- 합성된 COP-GAC는 표면관찰을 위해서 전자주사현미경을 이용하여 관찰하였으며, 대조군인 GAC와 비교하여 관찰하였다. Fig 3 (a), (b)는 표면 개질 전 GAC의 모습으로, 표면에 다수의 기공을 관찰할 수 있으며, 기공을 제외한 다른 표면 부위는 대체적으로 매끈한 것으로 확인되었다.
- 따라서 본 연구에서는 농도비를 유지하기 위한 방법으로 고액분리 및 세척 등의 추가적인 조작과정 없이 프러시안 블루 합성 과정에 활성탄을 침지하여 부착이 화학적/물리적으로 일어나게 하였다 (합성 조건 C). 해당 조건의 적용 가능성을 평가하기 위하여 대조군으로써 고액분리 및 세척 등의 과정이 추가된 합성 공정을 A, B로 설정하여 비교하였으며, 상세 조건은 Table 1과 같다.
- 흡착 안정성을 평가하는 또 다른 인자로써, 흡착이 진행된 이후 세슘이 다시 탈착하여 수중으로 유출되는 정도를 평가하였다. COP-GAC-PB를 이용하여 세슘을 파과까지 흡착시켰으며, 이 후 탈이온수에 COPGAC-PB를 침지하여 수중으로 용출되어 나온 세슘의 농도를 측정하였고, 그 결과를 Table 4에 표기하였다.
이론/모형
- 프러시안 블루를 부착능을 향상시키기 위하여 입상활성탄(GAC) 표면을 COP-19를 이용하여 개질 하였다. 개질 방법은 이전 연구에서 보고된 실험방법 (Mines et al., 2018) 을 참조하여 진행하였다. 전반적인 개질 과정은 Fig.
성능/효과
- 7에 나타내었다. GAC-PB의 경우 (Fig 7 (a), (b)), GAC 표면에 결정의 형태를 보이는 프러시안 블루가 불규칙하게 부착되어 있음을 확인할 수 있었다. 반면에 COP-GAC-PB의 경우 (Fig 7 (c), (d))의 경우에는, 프러시안 블루의 금속성으로 인하여 표면이 개질 전 사진에 비하여 밝은 부분이 상당히 증가한 사실을 알 수 있으며, 둥근 고분자 구조 (COP) 내에 각진 형태의 프러시안 블루가 붙어 있는 사실을 확인할 수 있었다.
- 6 에 제시하였다. COP 개질을 하지 않고 프러시안 블루를 부착한 GAC-PB의 경우에는 C의 경우에서만 유의미한 세슘 제거 곡선을 확인 할 수 있었으며, A, B 경우에는 초기 값과 비교하여 감소하는 경향을 확인할 수 없었다. 이는 표면 개질 전에는 화학적인 프러시안 블루의 부착보다는 물리적으로 기공에 포획 된 형태가 주로 존재하기 때문인 것으로 판단된다.
- 7%에 달하는 프러시안 블루가 고정된 것을 확인 할 수 있었으며, 이는 개질 전에 비하여 약 2배 이상의 프러시안 블루가 더 붙은 것으로 측정 되었다. COP로 개질한 경우에 다량의 프러시안 블루의 고정화로 인하여 더 높은 흡착 용량 및 흡착 속도를 보여 주어 표면 개질의 장점을 확인할 수 있었다. 이에 추가적으로 안정성을 측정하기 위하여 용출 평가를 진행하였으며, 이 또한 개질 후에 프러시안 블루의 용출량은 1/2 이하, 세슘의 유출양은1/3이하로 감소하여 안정성 측면에서 우수하다고 평가 할 수 있었다.
- COP-GAC-PB를 이용하여 세슘을 파과까지 흡착시켰으며, 이 후 탈이온수에 COPGAC-PB를 침지하여 수중으로 용출되어 나온 세슘의 농도를 측정하였고, 그 결과를 Table 4에 표기하였다. GAC-PB 및 COP-GAC-PB에 흡착된 세슘 농도는 약 4.7~4.9 mg/L 이었으며, 이후 초순수에 24시간 침지시킨 후 용출된 세슘의 농도는 0.023~0.067 mg/L로 측정되어 흡착 제거된 세슘의 약 0.47~1.42% 만이 용출되어 나온 것으로 평가되었다. 특히 COP로 표면을 개질한 COP-GAC-PB의 경우, 흡착된 세슘의 단 0.
- 8에 나타내었다. GAC가 COP가 개질됨으로써 표면 전반에서 질소가 균질하게 검출 되는 것을 확인 할 수 있었으며, 프러시안 블루를 합성함으로써 철 성분이 관찰되었다. 특히, 질소가 측정 되지 않는 부분에도 철이 다량 검출된 것을 바탕으로, COP로 개질되지 않은 부분에도 물리적으로 프러시안 블루가 결합된 것을 확인 할 수 있었다.
- 개질 전에는 탄소의 비율이 80% 이상으로 높은 일반적인 활성탄의 물질 조성을 나타내며,일부 산소가 존재함은 -OH 작용기가 존재하기 때문인 것으로 판단된다. 개질 후에는 탄소의 비중은 약 55% 내외로 크게 감소하였으며, 반면에 질소의 비율이 10.9% 내외로, 그리고 산소의 비율이 약 22.5% 내외로크게 증가하였다. 이는 COP의 부착으로 인하여, COP를 구성하는 성분인 질소가 크게 증가하였기 때문이며, 산처리를 통하여 -OH, -COOH 작용기를 유도하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 반면, C 조건의 경우에는 화학적 결합만이 아니라 물리적으로도 부착이 되어 약 60% 이상의 세슘 흡착율을 보여주었으며, 부착량의 극대화를 노릴 수 있다고 판단되었다. 고액 분리 과정을 생략할 경우, 매우 높은 농도의 프러시안 블루가 용액 상에서 생성되며, 이와 같은 높은 농도의 프러시안 블루의 경우에는 물리적으로 부착이 가능한 것으로 나타났다. 세슘이 흡착되어 제거되는 속도도 GAC-PB에 비하여 크게 높아 효율이 크게 향상된 것으로 판단할 수 있었다.
- 본 연구에서는 수처리에 자주 사용 되는 입상 활성탄을 지지체로 선정하여 프러시안 블루의 적용성을 높이고자 하였으며, 고정된 프러시안 블루의 탈착 안정성을 증대시키기 위하여 입상 활성탄 표면을 멜라민을 단량체로 사용한 공유결합유기고분자 (Covalent organic carbon; COP-19)로 개질하여 프러시안 블루가물리적, 화학적으로 더 많이 고정 될 수 있도록 처리하였다. 본 연구에서 사용한 COP-19는 사전 연구를 통해 분말 활성탄 및 입상 활성탄 표면에 성공적으로 부착될 수 있다는 것을 확인하였으며 (Mines et al.,2017), 영가철 등 철 기반의 나노 입자를 성공적으로 포획할 수 있음을 밝힌 바 있다 (Mines et al., 2018). 따라서 유사하게 철을 기반으로 한 프러시안 블루의경우에도 COP-19에 화학적인 인력을 바탕으로 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하였다.
- 고액 분리 과정을 생략할 경우, 매우 높은 농도의 프러시안 블루가 용액 상에서 생성되며, 이와 같은 높은 농도의 프러시안 블루의 경우에는 물리적으로 부착이 가능한 것으로 나타났다. 세슘이 흡착되어 제거되는 속도도 GAC-PB에 비하여 크게 높아 효율이 크게 향상된 것으로 판단할 수 있었다. 세슘 흡착 성능을 바탕으로 C조건을 최적 조건으로 선정하였으며, 후속 실험은 모두 C 조건으로 합성된 COP-GAC-PB를 사용하여 진행하였다.
- 5에 나타내었다. 육안 상으로 관찰하였을시에 A와 C의 경우에는 용액에 푸른색으로 나타나는 프러시안 블루가 다량 형성되었음을 확인하였으나, B의 경우에는 노란 색의 K4Fe(CN)6 용액의 색과 미량 형성된 프러시안 블루의 색이 결합하여 매우 옅은 녹색을 띄는 것을 확인 할 수 있었다. 이는 B의 경우에는 고액 분리와 세척의 과정을 거치면서, 화학적 반응을 통하여 COP-GAC의 -NH, -NH2, -COOH 그룹에 결합된 Fe3+를 제외하고 물리적으로 단순히 부착되어 있거나 공극 내에 흡수 되어 있는 Fe3+를 대부분 제거하였기 때문에, 용액 상에서는 프러시안 블루가 거의 존재하지 않았음을 의미한다.
- COP로 개질한 경우에 다량의 프러시안 블루의 고정화로 인하여 더 높은 흡착 용량 및 흡착 속도를 보여 주어 표면 개질의 장점을 확인할 수 있었다. 이에 추가적으로 안정성을 측정하기 위하여 용출 평가를 진행하였으며, 이 또한 개질 후에 프러시안 블루의 용출량은 1/2 이하, 세슘의 유출양은1/3이하로 감소하여 안정성 측면에서 우수하다고 평가 할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 프러시안 블루 기반 흡착 소재의 경우에는 수중 방사성 세슘으로의 오염에 효과적으로 대응할 수 있는 소재로 기대된다.
- 프러시안 블루를 in-situ 방식으로 고정하는 데 있어서 고액분리 및 세척의 공정의 필요성에 대해 평가하였으며, 물리적/화학적 고정 메커니즘이 동시에 적용되는 경우가 최적의 조건으로 나타났다. 이후 최적조건에서의 시료의 성상을 분석해본 결과, 활성탄 표면에는 전체 중량의 약 9.7%에 달하는 프러시안 블루가 고정된 것을 확인 할 수 있었으며, 이는 개질 전에 비하여 약 2배 이상의 프러시안 블루가 더 붙은 것으로 측정 되었다. COP로 개질한 경우에 다량의 프러시안 블루의 고정화로 인하여 더 높은 흡착 용량 및 흡착 속도를 보여 주어 표면 개질의 장점을 확인할 수 있었다.
- 주입된 흡착 소재의 농도가 높을수록 탈착되어 수중으로 유출되는 프러시안 블루의 농도가 선형으로 증가하는 경향을 나타내었으며, GAC-PB에서의 프러시안블루가 탈착되는 정도가 COP-GAC-PB에 비하여 2~2.5배가량 더 높은 것으로 나타났다. 특히 COP-GAC-PB의 프러시안 블루의 비율이 GAC-PB 보다 1.
- 추가적으로 소재의 전반적인 스캔을 통한 EDS 원소 분석을 실시한 결과 (Table 3), GAC-PB 에 비하여 COP-GAC-PB의 경우 철의 함량이 약 1.5배 이상 높았으며, 이를 바탕으로 고정된 프러시안 블루 또한 더 많다고 판단할 수 있었다. 이 때 프러시안 블루의 화학식 Fe4[Fe(CN)6]3을 근거로 하여 프러시안 블루의 함유율을 평가하여 보면, 프러시안 블루의 함유율은 시료 전체 중량대비 약 9.
- 5배가량 더 높은 것으로 나타났다. 특히 COP-GAC-PB의 프러시안 블루의 비율이 GAC-PB 보다 1.5배 가량 높은 것을 감안하면, 프러시안 블루의 탈착율은 최대 3.75배 이상 감소한 것으로 나타나 COP 개질의 효과를 확인할 수 있었다.
- 42% 만이 용출되어 나온 것으로 평가되었다. 특히 COP로 표면을 개질한 COP-GAC-PB의 경우, 흡착된 세슘의 단 0.47% 만이 용출되는 것으로 나타나 그 안정성이 개질 전에 비하여 약 3배 가량 향상된 것으로 나타났다. 이렇게 낮은 세슘의 용출양은 앞서 평가한 프러시안 블루의 안정성에 크게 기여한다고 판단되는 바, 프러시안 블루의 안정적인 고정화가 방사성 물질의 흡착 및 처리에 크게 기여할 것으로 고려할 수 있다.
- GAC가 COP가 개질됨으로써 표면 전반에서 질소가 균질하게 검출 되는 것을 확인 할 수 있었으며, 프러시안 블루를 합성함으로써 철 성분이 관찰되었다. 특히, 질소가 측정 되지 않는 부분에도 철이 다량 검출된 것을 바탕으로, COP로 개질되지 않은 부분에도 물리적으로 프러시안 블루가 결합된 것을 확인 할 수 있었다.
- 본 연구에서는 방사성 오염물질 중 하나인 137Cs을 제거하는데 널리 사용되는 프러시안 블루의 단점 중 하나인 회수의 어려움에 착안하여, 프러시안 블루를 COP-19로 표면개질한 활성탄에 고정화시킴으로써 회수능을 향상시키고, 그에 따른 성능 평가를 진행하였다. 프러시안 블루를 in-situ 방식으로 고정하는 데 있어서 고액분리 및 세척의 공정의 필요성에 대해 평가하였으며, 물리적/화학적 고정 메커니즘이 동시에 적용되는 경우가 최적의 조건으로 나타났다. 이후 최적조건에서의 시료의 성상을 분석해본 결과, 활성탄 표면에는 전체 중량의 약 9.
후속연구
- , 2018). 따라서 유사하게 철을 기반으로 한 프러시안 블루의경우에도 COP-19에 화학적인 인력을 바탕으로 안정성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대하였다.
- 이에 추가적으로 안정성을 측정하기 위하여 용출 평가를 진행하였으며, 이 또한 개질 후에 프러시안 블루의 용출량은 1/2 이하, 세슘의 유출양은1/3이하로 감소하여 안정성 측면에서 우수하다고 평가 할 수 있었다. 본 연구에서 개발된 프러시안 블루 기반 흡착 소재의 경우에는 수중 방사성 세슘으로의 오염에 효과적으로 대응할 수 있는 소재로 기대된다.
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