IE911 (crystalline silicotitanate) 의한 고방사성해수폐액으로부터 Cs의 흡착 제거

• 영문명: Removal of Cs by Adsorption with IE911 (Crystalline Silicotitanate) from High-Radioactive Seawater Waste
• 발행기관: 한국방사성폐기물학회
• 저자명: 이일희 이근영 김광욱 김익수 정동용 문제권
• 간행물 정보: 『Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology (JNFCWT)』Vol.13 No.3, 171~180쪽, 전체 10쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2015.10.31

국문 초록

본 연구는 고방사성해수폐액에 함유되어 있는 주요 고방사성 핵종인 Cs을 제거하기 위하여 IE911 (crystalline silicotitanate) 에 의한 흡착 제거를 수행하였다. Cs의 효율적 흡착제거 및 2차 고체폐기물의 발생량을 최소화하기 위하여 IE911-Cs 흡착은 m/V (흡착제 질량/용액 부피) 비=2.5 g/L, 흡착시간은 1 시간 정도가 효과적이었다. 이때 Cs은 약 99%, Sr은 5% 이하가각각 흡착되었다. 또한 IE911-Cs 흡착은 Langmuir 등온식 및 유사 (pseudo) 2차 속도 식으로 표현할 수 있으며, 흡착속도상수(k2)는 Cs의 초기농도 및 입자크기 증가에 따라 감소하는데 반하여, m/V 비, 온도 및 교반속도 증가에 따라서는 증가하고있다. IE911-Cs 흡착의 활성화에너지는 약 79.9 kJ/mol 로, IE911-Cs 흡착이 보다 강력한 결합 형태를 이룬 화학적 흡착임을 보여주고 있다. 그리고 음수 값의 Gibbs 자유에너지 및 엔탈피는 IE911-Cs의 흡착반응이 정반응의 발열반응이고, 저온에서 반응이 상대적으로 활발함을 의미하며, 음수 값의 엔트로피는 흡착된 Cs이 IE911에 균일하게 정렬되어 있음을 나타낸다.

영문 초록

This study was performed on the removal of Cs, one of the main high- radioactive nuclides contained in the high-radioactive seawater waste (HSW), by adsorption with IE911 (crystalline silicotitanate type). For the effective removal of Cs and the minimization of secondary solid waste generation, adsorption of Cs by IE911 (hereafter denoted as IE911-Cs) was effective to carry out in the m/V (ratio of absorbent weight to solution volume) ratio of 2.5 g/L, and the adsorption time of 1 hour. In these conditions, Cs and Sr were adsorbed about 99% and less than 5%, respectively. IE911-Cs could be also expressed as a Langmuir isotherm and a pseudo-second order rate equation. The adsorption rate constants (k2) were decreased with increasing initial Cs concentrations and particle sizes, and increased with increasing ratios of m/V, solution temperatures and agitation speeds. The activation energy of IE911-Cs was about 79.9 kJ/mol. It was suggested that IE911-Cs was dominated by a chemical adsorption having a strong bonding form. From the negative values of Gibbs free energy and enthalpy, it was indicated that the reaction of IE911-Cs was a forward, exothermic and relatively active at lower temperatures. Additionally, the negative entropy values were seen that the adsorbed Cs was evenly distributed on the IE911.

키워드

세슘 흡착 제거 Crystalline silicotitanate 흡착속도 활성화에너지 고방사성해수폐액 Cesium Adsorption Removal Crystalline silicotitanate Kinetics Activation energy High-radioactive seawater waste