초록 ▼

연구의 목적 및 내용
최종목표: 희소금속이온에 선택특이적 결합력을 갖는 신개념 이온각인기술의 개발
· 1차년도 목표: 희소금속의 존재형태를 고려한 이온각인기술 개발
· 2차년도 목표: Redox/chelation driven force의 도입을 통한 선택특이성 극대화
· 3차년도 목표: 선택특이성 흡착소재의 제조 및 흡착성능 검증

연구결과
희소금속이온은 물리적, 화학적 특성이 비슷하여 금속이온을 혼합용액으로부터 선택적으로 분리하는 것은 어려운 도전이며, 이를 위해 다음과 같이 이온각인기술의 개

연구의 목적 및 내용
최종목표: 희소금속이온에 선택특이적 결합력을 갖는 신개념 이온각인기술의 개발
· 1차년도 목표: 희소금속의 존재형태를 고려한 이온각인기술 개발
· 2차년도 목표: Redox/chelation driven force의 도입을 통한 선택특이성 극대화
· 3차년도 목표: 선택특이성 흡착소재의 제조 및 흡착성능 검증

연구결과
희소금속이온은 물리적, 화학적 특성이 비슷하여 금속이온을 혼합용액으로부터 선택적으로 분리하는 것은 어려운 도전이며, 이를 위해 다음과 같이 이온각인기술의 개발, 선택성 극대화, 흡착소재 제조 및 성능 검증, 소재응용성 제고 연구를 수행함.

1. 희소금속의 존재형태를 고려한 이온각인기술 개발
Pd-Pt 혼합용액으로부터 Pd를 선택적으로 분리하기 위한 이온각인 흡착소재를 개발함.
Pd(II)과 Pt(IV)은 산성조건에서 Cl^-과 결합하여 PdCl₄^2-와 PtCl₆^2- 형태로 존재하는데, 그 중 사면체 구조이면서 PtCl₆^2- 보다 크기가 작은 PdCl₄^2-를 소재에 각인시켜 Pd(II)에 선택적인 흡착소재를 개발함.

2. Redox/chelation driven force (DF)의 도입을 통한 선택특이성 극대화
Chloro-metal complex의 경우, 크기와 모양의 차이가 거의 없기 때문에 이온각인 효과를 극대화하는데 한계가 있음. 따라서 본 연구에서는 이온각인 조건을 반응표면분석법(response surface methodology)을 통하여 최적화함. 또한 킬레이팅 추진력(chelation DF)과 산화환원 추진력(redox DF)을 보강하여 이온각인소재의 선택성을 극대화함.

3. 선택특이성 흡착소재의 제조 및 흡착성능 검증
선택성 흡착소재를 제조하였고, 소재의 성능을 검증하는 연구를 수행함. 특히 선택성 뿐만 아니라 제조원가를 낮추고 흡착속도를 높혀서 실제 공정 응용성을 제고함.

4. 개발기술에 기반한 소재 응용성 확대
개발한 흡착소재를 희소금속 회수 목적 이외에도 폐수처리 혹은 연수 생산 등에 활용하고자 함. 특히 분말형 흡착소재의 경우, 성능이 우수함에도 불구하고 흡착탑 공정에 적용할 수 없다는 한계가 있는데, 이를 극복하기 위하여 자성 물질과 복합소재화하여 분말형태로도 흡착 후 분리가 용이하도록함.

연구결과의 활용계획
본 연구를 통해 개발된 이온각인(ion imprinting), 이온장벽(ionic barrier), 공간제어(space control) 기법을 활용하여 희소금속 회수에 있어서 선택성을 제어하는 연구에 활용될 것이다.
개발된 기술은 기존의 습식 방법에 의존하고 있는 금속회수산업에 파괴적 혁신(distruptive innovation)을 제공할 것이며, 도시광산이나 해양광산의 실현에도 기여할 것임.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
Final goal: Development of a novel ion imprinting technology able to selectively bind precious metal ions
· Goal in Phase 1: Development of ion imprinting technology based on the species of ions
· Goal in Phase 2: Maximization of the selectivity by incorporating the redox a

Purpose&contents
Final goal: Development of a novel ion imprinting technology able to selectively bind precious metal ions
· Goal in Phase 1: Development of ion imprinting technology based on the species of ions
· Goal in Phase 2: Maximization of the selectivity by incorporating the redox and chelation driven forces
· Goal in Phase 3: Preparation of selective sorbents and evaluation of the sorption performances

Result
Because of their similar physical and chemical properties, precious metal ions are very difficult to be selectively separated from a solution. For selective sorption, the following studies have been done.

1. Development of ion imprinting technology based on the species of metal ions
The species of Pd and Pt ions in acidic solutions are metal-chloride anionic complexes ([PdCl₄]^2- and [PtCl₆]^2-). Ion-imprinted adsorbents were developed to selectively separate Pd ions from the Pd-Pt multi-metal solution.

2. Maximization of the selectivity by incorporating the redox and chelation driven forces (DF)
In the chloro-metal complex of Pd and Pt, there is almost no difference in the sizes and shapes, making at difficult to maximize the ion imprinting effect. In this study, the ion imprinting conditions were optimized through response surface methodology (RSM). In addition, chelation DF and redox DF were reinforced to maximize selectivity of the ion-imprinted adsorbents.

3. Preparation of selective sorbents and evaluation of the sorption performances Selective adsorbents were prepared and their performances were evaluated.
Especially, the manufacturing cost was lowered and the adsorption rate was increased to facilitate the practical application.

4. Application of the developed technology
Adsorbents in powdered form have limitations in that they can not be applied to the adsorption tower process despite their excellent performances.In order to overcome this problem, magnetic adsorbent materials were developed to facilitate separation after adsorption even in powder form.

Expected Contribution
It is believed that this work may open a new way to design the potential materials for selective recovery of precious metals from multi-metal solutions instead of the metal extraction and precipitation techniques. The developed technology would provide a ‘distruptive innovation’ to the metal recovery industry and contribute to the urban mines and marine mines areas.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 41
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 43
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 43
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 46
• 8. 참고문헌 ... 46
• 9. 연구성과 ... 47
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 48
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 48
• 12. 기타사항 ... 49
• 별첨1 대 표 연 구 실 적 ... 50
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 65
• 끝페이지 ... 111