Loading uranium in the form of $UO_2(CO_3)^{4-}_3$ in the artificial sea water, the uranium was adsorbed on galena(PbS) and styrene-divinylbenzene copolymer containing T.B.P. (tributylphosphate).
The reagent grade galena in powder form had adsorption capacities of 3.5-12.5 mg/g which were consistent with Langmuir isotherm. The adsorption capacities did not vary with the particle size. Galena was reused as an adsorbent up to four times by treating it with dilute HCl.
The technical grade galena used as an adsorbent gave the one-third capacities of the reagent grade galena. The treatment with acetone increased the capacities by 10%, and 20% increase was obtained by treating it with 2N HCl.
The pelletized galena was used for an adsorbent, which was prepared with the rapid hot-pressing technique at 150℃ and 5 atm. for 5 min.. Its mechanical strength was in the range of 0.1 -0.2 KN/㎠ with the addition of 2% sulfur, and its total porosity was varied from 0.4 - 0.6. Its adsorption capacities were 0.4 - 2.0 mg/g for 6 - 29 hr., which were one-tenth or one-fifth of those of powder galena.
The modified surface pore diffusion model was used for the simulation of adsorption of the pelletized galena to give the effective axial diffusivity, $10^{-4} ㎠/min$.
Copolymer beads of styrene-divinylbenzene containg T.B.P. were manufactured by adding caprylic acid as a precipitant during polymerization.
The T.B.P. content of those beads was 0.2 g/g, which was evaluated from the analysis of methanol-extracted solution. Their surface area, measured with $N_2$ adsorption, was about 50㎡/g.
The uranium adsorption capacities of those copolymer beads were 6 -9 mg/g for the uranium concentration of 23.7 ppm - 95 ppm for 3 hr.
artificial sea water에 $UO_2(CO_3)^{4-}_3$ 형태로 uranium 을 loading 한다음 reagent-grade PbS, technical-grade PbS, pelletized PbS, extractant를 포함하는 styrene-divinyl benzene copolymer bead를 사용해서 흡착시켰다.
시약급 galena(PbS) 의 경우 60-300 mesh 사이에서 particle size에 관계없이 일정한 흡착량을 보였으며, uranium 농도를 각각 4.74, 14.2, 23.7, 33.2 ppm 으로 loading 하였을때 3.5, 8.8, 11.4, 12.5 mg/g의 포화흡착량을 나타내었고, 이는 Langmuir isotherm 과 잘 부합되어, 그 최대흡착량은 8-16 mg/g으로 온도에 따라 증가하였다. 이때 포화흡착에 필요한 시간은 6-8 hr 으로 나타났다. Langmuir isotherm 의 평형상수 또한 온도에 따라 증가 하여서 이 흡착의 activation energy 는 $9.83 × 10^2 cal/g$ 정도로 추산되었다. 따라서 본 실험조건의 범위 내에서는 포화 흡착량의 예측이 가능하며, 이를 이용 pelletized galena 의 흡착량을 예측할 수 있었다.
강항제련소 산 technical galena 의 경우 그 함양이 시약급에 거의 맞먹음에도 불구하고 그 흡착량은 30% 안 밖이었다. 이를 acetone 처리한 결과 그 흡착량은 10% 증가 하였고 2N-HCl 로 처리한 결과 20% 증가하였다. 따라서 이 technical grade 는 약간의 유기물과 다른 불순물이 표면을 덮고 있다고 생각할 수 있고 diethylene triamine 에 의해 흡착량의 감소를 나타내므로 sulfate 로 존재하는 것은 아닌것 같다.
시약급 galena 의 경우 4회 까지 재사용하여도 그 흡착량은 떨어지지 않았다. 단 약한 염산처리를 하여야 했다.
분석에 있어서 Rhodamine-B 를 사용하여 발생시켰을때 550 nm에서 $4.9 × 10^4m mol^{-1} cm^2$ 의 Molar absorptivity를 나타 내었다.
탈착에 있어서 $Na_2CO_3$ 와 $NaHCO_3$ 를 4 : 1 로 물에 녹여 사용하였으며 90℃ 에서 2hr 탈착할 경우 5g, 1.25g/100cc까지는 그 탈착량이 거의 100% 였다.
Galena 를 150℃, 5 기압하에서 5분간 hot-pressing 하여 성형한 pellet 를 흡착실험에 사용하였다. 7-50ppm, 5℃-40℃ 그리고 6-30hr 흡착시킨 결과 0.4-2.2mg/g 의 흡착량을 보였다. 이는 powder galena의 10-20% 정도의 흡착량을 나타내는 것으로 surface pore diffusion model을 사용하여 computer simulation 하여 effective axial diffusivity를 온도에 따라 구하였다. 이로서 실제 바닷물에서 사용할 수 있는 Pelletized galena 는 2% S 을 첨가하여 더 좋은 strength 를 얻을 수 있었다.
TBP(tributyl phosphate)를 함유하는 styrene-Divinyl benzene copolymer를 caprylic acid 를 precipitant 로 첨가하여 제조 하였다.
이 Polymer bead 은 TBP ？양은 0.2gr/gr 이였으며, 그 BET 표면적은 42.5㎡/g 이었다. 23.7-95ppm으로 uranium 을 loading하였을때 3hr 만에6.0-9.33mg/g 의 흡착량을 나타내었다. 이 polymer bead 는 아직 개선할 physical properties가 많으므로 재사용 실험은 하지 않았다.
