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ISSN 1017-2548(Print)
ISSN 2234-8530(Online)
Volume 66, Number 2
JKCSEZ 66(2)
April 20, 2022 |
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Title |
Adsorptive Removal of Radionuclide Cs+ in Water using Acid Active Clay
산활성 점토를 이용한 수중의 방사성 핵종 Cs+ 흡착 제거
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Author |
Jae Sung Lee, Su Jin Kim, Ye Eun Kim, Seong Yun Kim, Eun Kim, Keon Sang Ryoo*
이재성, 김수진, 김예은, 김성윤, 김 은, 유건상* |
Keywords |
흡착제, 산활성 점토, Cs+, 흡착, 등온선
, Adsorbent, Aid active clay, Cs+, Adsorption, Isotherm
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Abstract |
천연 백토를 6 M의 황산에 넣어 80 oC의 온도로 기계적 교반하에서 6시간 동안 가열하여 처리 한 산활성 점토를 수중의 세슘 이온(Cs+)의 제거를 위한 흡착제로서 사용하였다. 천연 백토와 산활성 점토의 물리·화학적 변화를 X-선 형광분광기, 비표 면적 분석기, 그리고 에너지 분산형 X-선 분광기를 이용하여 관찰하였다. 천연 백토를 산으로 처리 하는 동안, 천연 백토를 구성 하고 있는 결정 격자로부터 Al2O3, CaO, MgO, SO3 and Fe2O3가 일부분 용해되고 결과적으로 활성 부위와 더불어 기공의 부피와 비표면적의 증가를 초래하였다. 산활성 점토는 천연 백토에 비해 비표면적과 기공의 부피가 2배 정도 높았다. 산활성 점토에 의 한 Cs+ 흡착은 1 분 내에 가파르게 증가하였고 60 분에 이르렀을 때 평형에 도달하였다. 25 mg L-1의 Cs+ 농도에서, 96.88%의 흡 착 효율이 산활성 점토에 의해 성취되었다. Cs+의 흡착 데이터를 흡착 등온선과 반응속도 모델에 도입하였다. 산활성 점토에 의 한 Cs+ 흡착 거동은 Langmuir 등온선에 잘 적용되었고 Langmuir의 등온선 계수인 Q는 10.52 mg g-1이 되는 것으로 밝혀졌다. 산 활성 점토/물 계에서 Cs+ 흡착은 더 높은 상관계수 R2과 실험값 qe,exp과 계산값 qe,cal 의 근접으로 인해서 유사 일차 반응속도보다는 유사 이차 반응속도에 적합하였다. 연구의 전체적인 결과들은 산활성 점토가 수중으로부터 Cs+을 제거하는데 효율적인 흡착제로 사 용될 수 있다는 보였다.
Natural white clay was treated with 6 M of H2SO4 and heated at 80oC for 6 h under mechanical stirring and the resulting acid active clay was used as an adsorbent for the removal of Cs+ in water. The physicochemical changes of natural white clay and acid active clay were observed by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), BET Surface Area Analyser and Energy Dispersive X-line Spectrometer (EDX). While activating natural white clay with acid, the part of Al2O3, CaO, MgO, SO3 and Fe2O3 was dissolved firstly from the crystal lattice, which bring about the increase in the specific surface area and the pore volume as well as active sites. The specific surface area and the pore volume of acid active clay were roughly twice as high compared with natural white clay. The adsorption of Cs+ on acid active clay was increased rapidly within 1 min and reached equilibrium at 60 min. At 25 mg L- of Cs+ concentration, 96.88% of adsorption capacity was accomplished by acid active clay. The adsorption data of Cs+ were fitted to the adsorption isotherm and kinetic models. It was found that Langmuir isotherm was described well to the adsorption behavior of Cs+ on acid active clay rather than Freundlich isotherm. For adsorption Cs+ on acid active clay, the Langmuir isotherm coefficients, Q, was found to be 10.52 mg g-1. In acid active clay/water system, the pseudo-second-order kinetic model was more suitable for adsorption of Cs+ than the pseudo-first-order kinetic model owing to the higher correlation coefficient R2 and the more proximity value of the experimental value qe,exp and the calculated value qe,cal. The overall results of study showed that acid active clay could be used as an efficient adsorbent for the removal of Cs+ from water.
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