[논문]한국 구룡포산 천연 제올라이트의 이화학적 특성 및 Cs과 Sr 흡착 특성 연구

바야르사이칸 바트체첵; 김후식; 추현욱; 박종삼; 임우택

doi:10.22807/kjmp.2023.36.2.117

한국 구룡포산 천연 제올라이트의 이화학적 특성 및 Cs과 Sr 흡착 특성 연구
A Study of Physicochemical Characteristics and Adsorption properties of Cs and Sr of Natural Zeolite from Kuryongpo in Korea 원문보기

광물과 암석 = Korean journal of mineralogy and petrology, v.36 no.2, 2023년, pp.117 - 124

바야르사이칸 바트체첵 (안동대학교 화학생명공학과) , 김후식 (안동대학교 화학생명공학과) , 추현욱 (안동대학교 화학생명공학과) , 박종삼 (대구보건대학교 방사선과) , 임우택 (안동대학교 화학생명공학과)

초록
AI-Helper

국내 포항 소재 R사의 구룡포산 천연 제올라이트의 물리·화학적 특성을 규명하기 위해 X-선 회절 분석, X-선 형광 분석, 열 시차·열 중량 분석, 양이온 교환능 분석 및 세슘(Cs), 스트론튬(Sr) 흡착 실험을 수행하였다. X-선 회절 분석 결과 모데나이트, 휼란다이트, 클라이놉티로라이트 및 일라이트와 같은 광물이 함유되어 있으며, X-선 형광 분석 결과 SiO₂, Al₂O₃, CaO, K₂O, MgO, Fe₂O₃ 및 Na₂O 원소가 함유되어 있었다. 양이온 교환능은 148.6 meq/100 g이었으며 열시차 및 열중량 분석 결과 600 ℃까지 열적으로 안정성이 우수한 것을 확인하였다. 시간에 따른 흡착 평형 실험 결과 세슘(Cs)의 경우 30분이내 스트론튬(Sr)의 경우 8시간이내에 평형에 도달하였으며 세슘(Cs) 및 스트론튬(Sr)의 흡착률은 각각 80% 및 18%를 보이고 있었다. 단일 성분 등온 흡착 실험 결과 Langmuir model에 부합하였으며 세슘(Cs) 최대 흡착량은 131.5 mg/g으로 높게 나타났으며 반면 스트론튬(Sr) 최대 흡착량은 29.5 mg/g로 낮은 흡착량을 나타내었다. 본 연구에 사용된 천연 제올라이트의 경우 클라이놉티로라이트, 휼란다이트 및 모데나이트와 같은 8-ring을 포함하는 광물의 함량이 높아 세슘(Cs)에 대한 높은 선택성을 보여주고 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

X-ray diffraction analysis, X-ray fluorescence analysis, thermal differential and thermos gravimetric analysis, cation exchange capacity analysis, and Cesium (Cs), Strontium (Sr) adsorption experiments were performed to investigate the physical and chemical properties of natural zeolite from Guryongpo in Korea. As a result of X-ray diffraction analysis, minerals such as mordenite, heulandite, clinoptilolite, and illite are contained, and as a result of X-ray fluorescence analysis, elements such as SiO2, Al2O3, CaO, K2O, MgO, Fe2O3 and Na2O are contained, and the cation exchange capacity was 148.6 meq/100 g. As a result of thermal differential and thermos gravimetric analysis, it was confirmed that the thermal stability was excellent up to 600 ℃. As a result of the adsorption equilibrium experiment over time, the equilibrium was reached within 30 min. for Cesium (Cs) and within 8 hr. for Strontium (Sr), and the adsorption rates of Cesium (Cs) and Strontium (Sr) were 80% and 18%, respectively. As a result of the single-component isothermal adsorption experiment, in conformed to the Langmuir model, and the maximum Cesium (Cs) adsorption amount was 131.5 mg/g, which was high, while the Strontium (Sr) maximum adsorption amount was 29.5 mg/g, which was low. In the case of the natural zeolite used in this study, the content of minerals including 8-rings such as clinoptilolite, heulandite, and mordenite is high, showing high selectivity for Cesium (Cs).

주제어

표/그림 (7)

$Fig. 1. X-ray diffraction patterns of natural zeolite (C: Clinopti-lolite, H: Heulandite, M: Mordenite, I: Illite).$ 그림 Fig. 1. X-ray diffraction patterns of natural zeolite (C: Clinopti-lolite, H: Heulandite, M: Mordenite, I: Illite).
표 Table 1. Results of the semi-quantitative mineralogical analysis with PCPDF WIN software
그림 Fig. 2. DTA and TGA of natural zeolite.
표 Table 2. XRF result of natural zeolite
그림 Fig. 3. Sorption kinetics of natural zeolite (A-Cs, B-Sr).
그림 Fig. 4. Sorption isotherm of natural zeolite (A-Cs, B-Sr).
표 Table 3. Isotherm constants for adsorption of Cs and Sr on natural zeolite

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