서지주요정보
Study on the functional group affinity for aqueous uranium recovery from natural water = 자연수 내 용존 우라늄 회수를 위한 작용기 반응성 연구
서명 / 저자 Study on the functional group affinity for aqueous uranium recovery from natural water = 자연수 내 용존 우라늄 회수를 위한 작용기 반응성 연구 / Youngho Sihn.
저자명 Sihn, Youngho ; 신영호
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
Online Access 원문보기 원문인쇄

소장정보

등록번호

8032421

소장위치/청구기호

학술문화관(문화관) 보존서고

DNQE 18007

휴대폰 전송

도서상태

이용가능

대출가능

반납예정일

초록정보

Functional group $(NH_2, COOH, OH, and P=O(OH)_2)$ affinity toward major uranium species $(UO_2(CO_3)_3^{4-}, CaUO_2(CO_3)_3^{2-}$, and $Ca_2UO_2(CO_3)_3)$ present in natural water were measured and compared. Nano-silica surface was functionalized with monolayer thickness and was confirmed by various analytical techniques (ATR-FTIR, NMR, EA, and TGA). The surface density of functional groups were determined to be $1.38 ± 0.13 (NH_2)$, 1.45 ± 0.16 (COOH), 2.09 ± 0.02 (OH), and $1.11 ± 0.16 (P=O(OH)_2) ligand/nm^2$, respectively. The functional group affinity toward uranium was evaluated in terms of the sorption kinetic and capacity. Amine and carboxyl group showed a faster kinetics $(NH_2: 1.7 - 5.5 x 10^{-2}; COOH: 0.8 - 3.6 x 10^{-2} mmol/mg·min)$ and higher sorption capacity $(NH_2: 31.5 - 36.3; COOH: 32.3 - 37.4 mg/mmol)$ toward the negatively charged uranium species such as $UO_2(CO_3)_3^{4-}$, $CaUO_2(CO_3)_3^{2-}$. On the contrary, there was no noticeable difference in the sorption affinity toward the neutral charged uranium species $(Ca_2UO_2(CO_3)_3)$. The electrophoretic measurement of the functional groups revealed that amine was the most positively charged ligand (+7.5 mV) and carboxyl was the most negatively charged one (-25.0 mV), indicating that highly charged ligands provide the higher affinity toward uranium species. The charge of U-bound amine was significantly shifted to the negative region (-13.5 mV), however, that of U-bound carboxyl was not changed. The results imply that the complexation of U with positively and negatively charged ligands would occur via ionic and covalent bonding, respectively. It confirmed that the amine and carboxyl groups have a higher affinity for uranium carbonate species in nature-equivalent synthetic seawater conditions providing even better than that of amidoxime group. Therefore, this study proposes the amine and carboxyl group as the most reactive functional group for the recovery of uranium from natural water. In addition, it would be applicable to the remediation of uranium contaminated environments.

본 연구에서는 자연수 (지하수 및 해수) 내 주요 우라늄 화학종인 $UO_2(CO_3)_3^{4-}$, $CaUO_2(CO_3)_3^{2-}$, 및 $Ca_2UO_2(CO_3)_3$에 대한 각 작용기$(NH_2, COOH, OH 및 P=O(OH)_2)$들의 결합력을 측정 및 비교하였다. 이를 위해 실리카 표면을 단층 기능화한 후, 다양한 분석법(푸리에 변환 적외선-감쇠 전반사 및 핵자기 공명 분광 분석, 원소 및 열중량 분석)을 통해 확인하였다. 입자 표면의 작용기 밀도는 1.38 ± 0.13 $(NH_2)$, 1.45 ± 0.16 (COOH), 2.09 ± 0.02 (OH), 및 1.11 ± 0.16 $(P=O(OH)_2) $작용기 분자$/nm^2$ 였다.우라늄 화학종에 대한 작용기들의 결합력을 우라늄 흡착반응속도 및 흡착량으로 평가하였다. 아민과 카르복실 작용기들은 음전하를 띄는 우라늄 화학종에 대해 빠른 흡착반응속도 $(NH_2: 1.7 - 5.5 x 10^{-2}; COOH: 0.8 - 3.6 x 10^{-2} mmol/mg ·min)$ 및 높은 흡착량 $(NH_2: 31.5 - 36.3; COOH: 32.3 - 37.4 mg/mmol)$을 보였다. 작용기들의 전기영동속도를 측정한 결과, 아민이 가장 큰 양전하 (+7.5 mV)값을 카르복실이 가장 큰 음전하 (- 25.0 mV)값을 보였으며, 이로부터 큰 전하값을 가지는 작용기가 우라늄에 대해 높은 결합력을 가짐을 알 수 있었다. 우라늄과 결합한 후에는 아민의 전하값이 음전하 (-13.5 mV)로 바뀌었으나, 카르복실의 전하값은 바뀌지 않았다. 본 연구와 기존 연구들 간의 비교 결과, 양전하 작용기는 우라늄과 이온결합, 음전하 작용기는 공유결합을 하는 것으로 판단된다. 아민과 카르복실은 해수 환경에서도 우라늄에 높은 결합력을 보였으며, 아미독심 작용기보다도 뛰어난 결합력을 보였다. 이로부터 (높은 전하값을 가지는) 아민과 카르복실이 자연수 내 우라늄 회수에 효과적일 것으로 기대되며, 더불어 다양한 제염기술개발에도 활용될 수 있을 것으로 전망한다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {DNQE 18007
형태사항 viii, 101 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 신영호
지도교수의 영문표기 : Jong-Il Yun
지도교수의 한글표기 : 윤종일
학위논문 학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 원자력및양자공학과,
서지주기 References : p. 95-98
주제 Uranium recovery from natural water
Monolayer functionalized silica
N-,O-rich functional group
Functional group affinity
자연수 내 우라늄 회수
단층 기능화 실리카 입자
산소 및 질소 함유 작용기
작용기 결합력
QR CODE qr code