As a relevant technique for controlling radioactive organic iodines, the adsorption and desorption of methyl iodide was investigated in a TEDA (triethylenediamine)-impregnated activated carbon bed. The amount of adsorption was quantitatively divided into two parts: reversible physical adsorption and strongly bonded chemisorption. This was confirmed by thermo-gravimetric and differential thermal analysis technique. The physical adsorption obeyed the Langmuir equation and the amount of chemisorption was stoichiometrically proportional to the amount of impregnant. A nonequilibrium dynamic model was developed based on both the physical adsorption and the bimolecular reaction between adsorbate and impregnant. The dynamic model successfully simulated the adsorption and desorption behavior of methyl iodide. The effect of humidity on the adsorption and desorption of methyl iodide was also investigated. The amounts of chemisorption and physical adsorption of methyl iodide were measured in different humidity levels for base and TEDA-impregnated activated carbons. The physical adsorption of methyl iodide in the presence of water vapor was well fitted with the potential theory-based Dubinin-Polanyi equation. On the other hand, the adsorption of water vapor showed typical S-shaped isotherm curve and was not well represented by any of isotherm equations. The considerable amount of chemisorption even in high humidity conditions confirmed the effectiveness of TEDA-impregnation for trapping methyl iodide permanently. The dynamic model developed for a single component system was extended to the mixture adsorption of methyl iodide and water vapor. This generalized dynamic model can be used successfully for mixture system of organic compound and water vapor in which chemisorption and physical adsorption occur simultaneously.
원자력시설에서 발생하는 방사성 유기아요딘의 환경유출 방지를 위한 연구의 일환으로 트리에칠렌디아민(TEDA)-첨착활성탄 흡착층에 의한 메칠아요다이드의 흡착 및 탈착특성에 관한 연구를 수행하였다. 첨착활성탄에 의한 메칠아요다이드의 흡착량을 정량적으로 가역적인 물리흡착과 비가역적인 화학흡착으로 각각 분리 도출하였으며, 이와같은 흡착기구는 열중량분석 및 미세열분석법에 의해 확인하였다. 물리흡착은 Langmuir 등온흡착식으로 잘 표현될 수 있었다. 또한 화학흡착은 첨착제인 TEDA와 메칠아요다이드간의 2차 단순반응식으로 표현될 수 있었으며, 화학흡착량은 첨착제의 첨착율에 따라 화학양론적으로 비례하여 증가하였다. 가역적인 물리흡착과 화학반응에 의한 비가역적인 화학흡착을 고려한 첨착활성탄 흡착층의 동특성해석모델을 제시하였으며, 본 모델이 TEDA-첨착활성탄에 의한 메칠아요다이드의 흡착 및 탈착공정을 성공적으로 모사할 수 있다는 것을 확인하였다. 메칠아요다이드의 흡착 및 탈착에 대한 수분의 영향도 아울러 고찰하였다. 상대습도 변화에 따른 비첨착활성탄 및 TEDA-첨착활성탄의 메칠아요다이드 흡탈착 실험을 통하여 물리흡착 및 화?瑾作貶L} 대한 등온흡착곡선을 구하였다. 수분이 존재할때의 메칠아요다이드의 물리흡착량은 Potential 이론에 근거한 Dubinin-Polanyi식으로 잘 나타낼 수 있었다. 반면에 수분의 등온 흡착곡선은 전형적인 S-곡선을 나타내는 것을 알수 있었으며 어떠한 흡착식으로도 잘 나타내어 지지 않았다. 높은 상대습도 조건에서도 건조조건에 비해 화학흡착량은 크게 감소하지 않는 것을 알 수 있었으며 이를 통하여 메칠아요다이드의 흡착제거에 TEDA-첨착활성탄이 효율적으로 사용될 수 있음을 확인하였다. 앞서 단일성분 흡착계의 해석을 위해 수립한 동특성해석모델을 수 분이 존재하는 메칠아요다이드-수분 혼합흡착계에 직접 사용이 가능하도록 수정하여 일반화된 해석모델을 수립하였다. 여기에서 확립된 동특성 해석모델은 수분이 존재하는 혼합흡착계, 특히, 물리흡착과 화학흡착이 동시에 일어나는 흡착층의 해석에 성공적으로 사용될 수 있다. 향후 첨착된 TEDA와 메칠아요다이드 간의 반응기구 및 반응속도 재확인, 열역학적으로 부합되면서 용이하게 적용이 가능한 수분의 등온 흡착평형식 도출, 그리고 마지막으로 수분이 존재하는 흡착계에서 활성탄에 대한 유기화합물의 흡착용량을 쉽게 예측할 수 있도록 Dubinin-Polanyi식의 평형상수 값과 상대습도 사이의 정량적인 상관관계식의 도출등을 위한 연구가 요망된다.
