[논문]수중 세슘 제거를 위한 층상 황화 금속 물질 자성화 연구

전철민; 박지원; 류정호; 장정윤; 조동완

doi:10.7857/jsge.2023.28.4.001

수중 세슘 제거를 위한 층상 황화 금속 물질 자성화 연구
A Study on Magnetization of Layered Metal Sulfide for the Removal of Cesium Ions from Aqueous Solution 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.28 no.4, 2023년, pp.1 - 5

전철민 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 박지원 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 류정호 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 장정윤 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부) , 조동완 (한국지질자원연구원 광물자원연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

In the fabrication of magnetic adsorbent by incorporating iron species on base materials with layered structure, there can be a potential loss of adsorption capacity from the penetration of dissolved iron species into the structure. This work newly synthesized a magnetic adsorbent by incorporating nano magnetite and glucose into layered metal sulfide via hydrothermal treatment, and tested the removal efficiencies of cesium ions (Cs+) by the adsorbents fabricated under different conditions (final temperature and glucose mass ratio). As a result, the optimal fabrication condition was found to be mass ratio of 1 (layered metal sulfide): 0.1 (nano magnetite): 0.4 (glucose) and final temperature of 160℃. As-prepared adsorbent possessed good adsorption ability of Cs+ (54.8 mg/g) without a significant loss of adsorption capacity from attaching glucose and nano magnetite onto the surface.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. A procedure of magnetic Cs adsorbent (KMG) synthesis.
그림 Fig. 2. Cs⁺ adsorption capacities of KATS-2 based adsorbents (KATS-2: magnetite: glucose = 1 : 0.1 : 0.2) fabricated at different final temperatures (120-200℃).
그림 Fig. 3. Cs⁺ adsorption capacities of KATS-2 based adsorbents fabricated at different mass ratios of glucose (mass ratio range of glucose: 0.2-1).
그림 Fig. 4. (a) Cs⁺ adsorption capacities of KTS-3 based adsorbents under different conditions (b) Calculated Cs⁺ adsorption capacities of KTS-3 inside the adsorbents.
그림 Fig. 5. XRD spectra of KTS-3 and KMG adsorbents.

AI 본문요약
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문제 정의

그래서 본 연구에서는 이온 교환 기반 흡착제 표면에 나노 자철석(magnetite)를 첨착 시켜 고유의 흡착 용량을 저하시키지 않고, 동시에 흡착 특성에 영향을 거의 미치지 않도록 하는 것을 목표로 하였다. 나노 자철석을 흡착제와 결합시키는 방법은 층상 황화 금속 물질을 합성하는데 사용하는 열수화(hydrothermal treatment) 반응기를 동일하게 사용하였다.
본 연구에서는 열수화 처리를 통해 나노 자철석과 글루코즈를 층상 황화 금속 물질에 결합시켜 자성화시키는 연구를 수행하였다. 결과적으로 최종 온도 1 60도와 1 : 0.

성능/효과

4(층상 황하 금속 물질 : 나노 자철석 : 글루코즈) 혼합 비율이 자성화를 위한 최적 조건으로 나타났다. 개발된 자성화 방법은 층상 황화 금속 물질의 세슘 고유 흡착 용량 손실을 거의 일으키지 않고 자성 흡착제를 제조하는 것이 가능하였다. 그리고 자성 회수되지 않은 물질들(나노 자철석이 붙지 않은 것으로 추정되는 흡착제)은 다시 원재료로 활용하면 재료 손실을 방지할 수 있다.
4b에 나타냈다. 결과적으로 KTS-3의 흡착 용량은 99.6-108.36 mg/g 수준으로 보이면서 글루코즈와 나노 자철석이 결합하면서 발생할 수 있는 흡착 용량 손실은 거의 나타나지 않았다. 이는 철 공침 방법과 달리 열수화 처리 방법은 자성화 공정 이후에도 층상 황화 금속 물질의 고유의 흡착 용량을 유지할 수 있음을 증명하였다.
1 % 감소한 것으로 나타났다. 결과적으로 제조된 KMG의 흡착 용량은 원재료(KTS-3) 대비 약 50% 수준이었다.
본 연구에서는 열수화 처리를 통해 나노 자철석과 글루코즈를 층상 황화 금속 물질에 결합시켜 자성화시키는 연구를 수행하였다. 결과적으로 최종 온도 1 60도와 1 : 0.1 : 0.4(층상 황하 금속 물질 : 나노 자철석 : 글루코즈) 혼합 비율이 자성화를 위한 최적 조건으로 나타났다. 개발된 자성화 방법은 층상 황화 금속 물질의 세슘 고유 흡착 용량 손실을 거의 일으키지 않고 자성 흡착제를 제조하는 것이 가능하였다.
36 mg/g 수준으로 보이면서 글루코즈와 나노 자철석이 결합하면서 발생할 수 있는 흡착 용량 손실은 거의 나타나지 않았다. 이는 철 공침 방법과 달리 열수화 처리 방법은 자성화 공정 이후에도 층상 황화 금속 물질의 고유의 흡착 용량을 유지할 수 있음을 증명하였다.

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