나노입자를 이용한 수중의 방사성세슘의 흡착제거

전문가 제언

2011년 3월 11일에 발생한 동일본대진재에 동반하여, Tokyo Electric Power Company Hukushima 제일원자력발전소로부터 방사성물질이 탈류 하는 사고가 발생했다. 발생된 방사성물질 중에서도 Cs-134, Cs-137은 방출량이 크고, 반감기가 각각 약 2년, 약 30년으로 길기 때문에 장기적으로 환경 중에 잔존하고, 그의 제거가 국가적 과제로서 추진되고 있다.

환경 중의 방사성세슘은 산화물, 염화물 등의 염, 물에 용해, 음으로 하전된 물질에 흡착되는 형태로서 존재한다. 특히 토양 중에 존재하는 층상 점토광물은 방사성세슘을 강하게 흡착하는 것으로 알려져 있으며, 많은 방사성세슘은 해마다 토양 등으로 흡착되는 형태로 이행하는 것으로 생각되고 있다.

한편, 물에 용해된 용존 형태의 방사성세슘도 무시할 수 없다. 예를 들면, 도시쓰레기 소각잔회 등에는 염의 형태로서 방사성세슘이 함유되어 있다. 이 방사성세슘은 물에 용출되고, 용존 형태로 되기 쉽다.

용존 형태의 방사성세슘의 제거에 유효한 흡착재료에 Prussian blue(PB)가 있다. PB는 AxFe[Fe(CN)6]y?zH2O(A = Na, K, NH4 등)으로 표시되는 배위고분자이다. 18세기부터 안료로서 널리 이용되고 있으며, 나무판화(Ukiyo-e)에 사용되고 있다. 더욱 이것은 농약첨가제로서 농지에 산포, 화장품 첨가제로서 이용되는 등, 폭넓게 이용되고 있다. 또한, 조광글라스?전자페이퍼 등, 색의 가변디바이스, 바이오센서용 촉매용도로서도 빈번하게 이용되고 있다.

PB나 그의 금속 치환체는, 방사성세슘 흡착재료로서 오랫동안 개발?사용되었다. 세슘 흡착능력이 최초로 보고된 것은 1951년경이다. 1986년 체르노빌 원자력발전소의 사고 후에는, 우유나 식육 중의 방사성세슘 농도저하를 위해서 오랫동안에 걸쳐 젖소에 투여되었다. 이것은 내부피폭용 내복약으로서도 이미 승인되어 있다.

PB의 세슘이온 흡착성 능력은 상당히 높은 것으로 알려져 있으며, 특히 칼륨이나 나트륨 등 다른 알칼리이온의 존재에서도 세슘이온을 선택적으로 흡착하는 특징이 있다. 이 흡착메커니즘은 명확하지 않지만, PB의 결정구조와 세슘이온의 수화반경으로부터 이해되는 경우가 많다.

PB는 내부에 0.5 nm 정도의 공극 네트워크를 가지는 구조를 취하고 있다. 한편, 세슘이온은 알칼리금속이온 중에서도 가장 작은 수화반경(약 0.228 nm)을 가지기 때문에 세슘이온이 선택적으로 PB 내부의 공극네트워크에 도입되는 것이라고 생각되고 있다.

저자

Tohru KAWAMOTO

자료유형

연구단신

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

62(8)

잡지명

高分子

과학기술
표준분류

재료

페이지

440~441

분석자

정*진

분석물

• 나노입자를 이용한 수중의 방사성 세슘의 흡착제거.pdf [284,375 byte]

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