Potassium copper hexacyanoferrate (KCuHCF)-incorporated magnetic chitosan bead (HMC) was synthesized for selective $Cs^+$ removal in aqueous solution and facile recovery of the spent adsorbent. The amino-functionalization of the synthesized magnetic chitosan bead was successfully completed by simple grafting methyl acrylate and diethylenetriamine without crosslinking. The additional introduction of amino functionality brought the enriched $Cu^{2+}$ ions on the bead surface to make following sufficient KCuHCF synthesis effective. Consequently, the HMC exhibited high $Cs^+$ capacity calculated to be $136.47 mg g^{-1}$ from the Langmuir model and the equilibrium was established within 4 h. Moreover, the HMC revealed excellent stability in a wide pH range from 4 to 11 and outstanding $Cs^+$ selectivity (>97%) in seawater ($1.11 mg L^{-1} Cs^+$). In the practical point of view, the HMC was stable during five successive adsorption cycles and easily recovered by magnets, guaranteeing the continuous operation to decontaminate large volume of wastewater.
본 연구는 수용액으로 부터 세슘 이온의 선택적인 제거와 사용된 흡착제의 빠른 회수를 위해 칼륨구리 헥사시아노철산염(KCuHCF)을 고정시킨 자성 키토산 비드(HMC)를 합성했다. 먼저 자성 키토산 비드가 공동침전법을 통해 한 단계로 합성되었고 이어서 메틸아크릴레이트와 디에틸렌트리아민을 순차적으로 그래프팅 시켜 비드의 아민 기능화를 시켰다. 비드 표면의 증가된 아민 작용기는 풍부한 구리 이온을 분산된 형태로 배위 결합시켜 다량의 KCuHCF의 효과적인 고정을 가능하게 만들었다. 결론적으로 HMC는 랭뮤어 모델로부터 계산된 136.47 mg/g의 높은 최대 흡착량을 보였고 4시간 이내에 평형 흡착량에 도달했다. 무엇보다 HMC는 pH 4-11의 넓은 범위에서 높은 안정성을 보였고 바닷물 조건(세슘 농도, 1.11 mg/L)에서 뛰어난 세슘 선택도(>97%)를 보였다. 자석의 존재 하에 흡착제는 수상에서 빠르게 분리되었고 이는 잔여 흡착제에 의한 2차 오염을 방지하는 효과를 가져온다. 산업적 이용의 측면에서 HMC는 5번의 연속된 흡착실험에서도 안정했고(>90%) 외부 자기장에 의해 빠르게 회수됐으며 이는 2차 폐기물의 생성없이 대용량의 폐수를 연속적으로 처리가 가능함을 보였다.
