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Design of new adsorbents using elemental sulfur and NaX Zeolite for selective removal of radioactive cesium = 방사성 세슘의 선택적 제거를 위한 원소 황과 제올라이트를 이용한 새로운 흡착제 개발에 관한 연구
서명 / 저자 Design of new adsorbents using elemental sulfur and NaX Zeolite for selective removal of radioactive cesium = 방사성 세슘의 선택적 제거를 위한 원소 황과 제올라이트를 이용한 새로운 흡착제 개발에 관한 연구 / Young-Gu Kim.
저자명 Kim, Young-Gu ; 김영구
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
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MCBE 18048

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초록정보

To eliminate the radioactive cesium, $^{137}Cs^+$, various inorganic adsorbents have been investigated extensively. However, most of highly selective adsorbents are either too expensive or difficult to scale up because they are only focused on the additional interaction between $^{137}Cs^+$ and adsorbents. Although the conventional zeolites are economic and commercially available, they have critical drawback which is low selectivity under competitive conditions ($Na^+, K^+, Mg^{2+}, and Ca^{2+}$). Therefore, in this work, to develop low cost and highly selective adsorbent, we used a commercial NaX zeolite and elemental sulfur. We sublimated the elemental sulfur into the NaX zeolite and it increases the adsorption selectivity to $Cs^+$. Cs XPS analysis shows that the sulfur donates its lone pair of electrons to ion-exchanged $Cs^+$. The enhanced $Cs^+$ selectivity can be explained by HSAB (Hard Soft Acid Base) theory so that sulfur, one of the soft base, interacts more actively with $Cs^+$, relatively soft acid, than other alkali and alkaline earth metals ($Na^+, K^+, Mg^{2+}, and Ca^{2+}$).

방사성 원소 세슘을 제거하기 위해 다양한 무기 흡착제들이 폭넓게 연구되어왔다. 하지만 세슘 선택성이 좋다고 알려진 흡착제들은 세슘과의 추가적인 작용만을 고려한 나머지, 가격이 비싸거나 제조방법이 복잡하다는 한계가 있었다. 반면 가격이 저렴하고 상업적으로 이용이 가능한 제올라이트의 경우에는 경쟁이온 존재 하에서 세슘에 대한 흡착 선택성이 떨어진다는 단점이 있었다. 본 연구에서 우리는 저렴하면서도 세슘 흡착 선택성이 좋은 흡착제를 만들기 위하여 상용 NaX 제올라이트와 원소 황을 이용하였다. 우리는 황을 제올라이트 내부에 승화시켜 넣었고, 만들어진 흡착제는 높은 세슘 선택도를 보였다. XPS 분석에서 황이 이온 교환된 세슘에 비공유 전자쌍을 전달하는 것을 알 수 있었다. 이러한 세슘 흡착 선택도의 향상은 굳은 무른 산 염기 이론으로 설명이 가능하다. 즉 무른 염기인 황이 다른 알칼리 혹은 알칼리 토금속 보다 비교적 무른 산인 세슘과 더욱 잘 반응하기 때문이라고 설명할 수 있다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MCBE 18048
형태사항 iii, 29 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김영구
지도교수의 영문표기 : Minkee Choi
지도교수의 한글표기 : 최민기
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 생명화학공학과,
서지주기 References : p. 25-27
주제 zeolite
sulfur
cesium
HSAB(Hard Soft Acid Base) theory
ion-exchange
제올라이트

세슘
굳은 무른 산 염기 이론
이온 교환
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