The potassium copper hexacyanoferrate-immobilized magnetic hydrogel bead (HCF-bead) was synthesized via a double cross-linking with $Fe_{3+}$ ions and freeze-thaw for $Cs_+$ adsorption from contaminated environments. The hydrogel was composed of poly(vinyl alcohol) (PVA) and carboxymethyl cellulose (CMC), in which the citric acid functionalized $Fe_3O_4$ was incorporated to facilitate the dispersion of KCuHCF nanoparticles and magnetic separation of the used adsorbent. The HCF-bead can remove moderately high $Cs_+$ up to 69.2 mg/g. Rapid kinetics enables 99% $Cs_+$ uptake within 4 h from the $Cs_+$ solution (10.5 ppm, V/m = 1000 mL/g). Above all, the HCF-bead exhibits remarkable $Cs_+$ sorption performances in terms of selectivity and stability. The adsorbent still maintains its impressive performances even in seawater with considerably high distribution coefficient Kd value of $1.09 \times 104$ mL/g at an extremely low $Cs_+$ concentration (1.05 ppm). Furthermore, the HCF-bead reveals outstanding pH stability with $Cs_+$ removal efficiency >99.5 % across a broad pH range from 4 to 11. The form of bead allows simultaneous application to the continuous column operation and the batch mode operation for magnetic separation after $Cs_+$ removal. From capable and practical perspectives, the HCF-bead is a highly effective and promising adsorbent for the selective removal of $Cs_+$.
본 연구는 방사성 폐수로부터 고방사성 핵종인 세슘-137을 효과적으로 제거하기 위하여 헥사시아노철산염을 고정한 자성 하이드로겔 비드를 개발하고 세슘 흡착 성능 평가를 수행하였다. 철 이온 및 동결-융해를 이용한 이중 가교로 비드를 합성하여 강도를 높였다. 시트르산으로 코팅한 산화철 나노 입자는 헥사시아노철산염의 응집을 막고 자성 분리를 가능하게 한다. 잘 분산된 헥사시아노철산염으로 인해 비드는 69.2 mg/g의 꽤 높은 흡착 용량을 가지고 세슘 흡착 속도 역시 빠르다. 비드는 특히 선택도와 실용적 측면에서 뛰어난 흡착 성능을 보인다. 과량의 경쟁 이온 속에 극미량의 세슘이 존재하는 바닷물 조건에서도 우수한 성능을 유지하고, 폭넓은 pH (4-11)에 대해서도 높은 안정성을 가진다. 고정층 반응기 적용에 용이한 비드 형태 및 사용한 흡착제의 자성을 이용한 회수는 흡착제의 실용성을 더 향상시킨다.
