The magnetic hydrogel (KCuHCF/Fe3O4/PVA) was synthesized with a simple procedure using non-toxic and cost-effective precursors for adsorption of Cs$^+$ in aqueous solutions. Freezing/thawing the binding matrix of poly(vinyl) alcohol was utilized for good mechanical property and easy molding. The citric acid coated Fe$_3$O$_4$ was added into the hydrogel matrix (MHPVA-gel) for facilitating the dispersion of nano-sized KCuHCF particles and rapid separation from the aqueous solution by using magnetic field. The adsorption behavior of MHPVA-gel was fitted well with the Langmuir-Freundlich isotherm and the pseudo-second-order kinetic model. The MHPVA-gel exhibited both-high Cs$^+$ adsorption capacities (101.63 mg/g) and distribution coefficient Kd value (1.18 x 106 mL/g at 8.3 ppm Cs$^+$). Sorption of 96% Cs$^+$ to MHPVA-gel was finished in less than 4h (at 8.3 ppm Cs$^+$). In terms of selectivity, the MHPVA-gel showed above 98% removal efficiency in 0.1M competing cations condition at 1 ppm Cs$^+$. Moreover, the MHPVA-gel exhibited the high Kd value (4.77 x 104 mL/g) in seawater at 1 ppm Cs$^+$ which was more competitive condition with other ions. The MHPVA-gel is a promising material for treating radioactive waste water containing cesium ions.
이 논문에서는 Cs$^+$ 이온의 흡착을 위해 환경친화적이고 경제적인 물질들을 사용하여 간단한 방법으로 마그네틱 성질을 가지는 하이드로젤을 합성하였다. 동결/해동한 PVA는 강도가 우수하고 조형이 용이하여 고정화 물질로 사용되었다. Citric acid로 코팅된 Fe$_3$O$_4$는 나노사이즈의 KCuHCF 입자의 분산과 흡착 후에 마그네틱 필드를 통한 분리를 위하여 하이드로겔에 추가되었다. 흡착 결과는 Langmuir-Freundlich 등온식과 2차 속도 반응식에 잘 부합하였다. MHPVA-gel은 Cs$^+$ 이온 최대 흡착량 측면과 (101.63 mg/g) 분배 계수 측면에서 (1.18 x 106 mL/g at 8.3 ppm Cs$^+$) 모두 높은 성능을 보여주었다. 또한 96%의 Cs$^+$ 이온을 흡수하는 데 4시간 미만의 시간이 걸렸다 (at 8.3 ppm Cs$^+$). 선택성 측면에서, MHPVA-gel은 0.1 M의 경쟁이온이 있는 1 ppm Cs$^+$ 용액에서 98%가 넘는 제거 효율을 보여주었다. 더욱이, MHPVA-gel은 다량의 경쟁 이온들이 존재하는 바닷물 조건에서도 높은 분배계수를 (4.77 x 104 mL/g) 보여주었다. MHPVA-gel은 세슘 이온을 함유한 방사성 폐기물을 제거하는데 전도유망한 흡착제이다.
