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KR101473585B1 - 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법 Download PDF

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KR101473585B1
KR101473585B1 KR20130128762A KR20130128762A KR101473585B1 KR 101473585 B1 KR101473585 B1 KR 101473585B1 KR 20130128762 A KR20130128762 A KR 20130128762A KR 20130128762 A KR20130128762 A KR 20130128762A KR 101473585 B1 KR101473585 B1 KR 101473585B1
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KR
South Korea
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technetium
rhenium
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박장진
신진명
양재환
박근일
백영희
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한국원자력연구원
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Abstract

본 발명은 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 및 고함량의 수산화칼슘을 포함하여 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 우수하면서, 제조된 포집재의 변형률이 낮은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 수산화칼슘 및 석탄회가 유효성분으로 이루어짐으로써, CO2와의 흡착반응이 매우 적거나 발생하지 않고, 슬립용액 제조시 열이 발생하지 않아 공정 안정성이 증대되기 때문에 수산화칼슘을 고함량으로 포함하면서도 손쉽게 포집재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 칼슘 원료물질의 보관도 매우 편리한 장점이 있다.
또한, 수산화칼슘을 고함량으로 포함하여 종래 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재에 비하여 반응성과 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 매우 우수하여 테크네튬 또는 레늄 화합물을 포집하는데 적은 양의 포집재를 사용할 수 있어, 그 결과 방사성 폐기물의 양 또는 부피가 적어 경제성이 좋고 환경 오염문제도 줄일 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 제조 후 성형체크기 대비 수축율이 낮고, 표면상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형도 적은 필터 형태로 구현될 수 있어 고온 유리화 공정, 핵연료제조공정 등의 배기가스 처리시스템에 유용하게 이용될 수 있다.

Description

휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법{TRAPPING AGENT OF VOLATILE TECHNETIUM OR RHENIUM COMPOUND AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 및 고함량의 수산화칼슘을 포함하여 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 우수하면서, 제조된 포집재의 변형률이 낮은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
핵분열 생성물인 테크네튬-99(technetium-99, Tc-99) 또는 방사성 레늄-187(rhenium; Re-187)은 장반감기를 가지고 있어 오랜 기간에 걸쳐 방사능을 띠고 있으므로 비록 지하의 영구처분장에 처분된다 하더라도 그 방사능은 장기간 지속된다. 따라서, 테크네튬-99의 방사능은 수백 만년 동안 지속될 것이고 심지층에 영구 처분된다 하더라도 먼 미래에는 지하수 이동 또는 인위적 훼손 등에 의하여 생활환경으로 누출될 가능성이 있다. 테크네튬은 인위적으로 만들어진 방사성 원소로 화학적 거동이 상기 테크네튬과 동족에 위치한 원자인 레늄과 동일하다.
장수명 방사성 기체폐기물인 레늄(Rhenium) 또는 테크네튬(Technetium)은 원자로에서 조사된 핵연료 또는 사용 후 핵연료 산화공정, 고온열처리공정, 전해공정, 불소화 공정 및 염소화 공정 등의 사용 후 핵연료 물질 처리공정, 사용 후 핵연료 유리화 처리공정 및 고준위 방사성 폐액의 배소 시 또는 재처리시 발생되는 고준위 방사성 폐액의 배소 등 유리화 공정 중에 발생된다. 휘발성 레늄 또는 테크네튬 화합물이 배기체 중에 존재할 때 이를 냉각 시 에어로졸로 변하여 배기체 처리 설비의 관벽에 침적물을 형성하게 되므로 부분적인 배관의 막힘, 배관의 부식화 또는 원자력 관련 시설의 경우 높은 방사선장을 초래하여 배기체 처리 장비의 성능 및 종사자들의 안전에 큰 문제를 일으키게 된다. 따라서, 이러한 휘발성 레늄 또는 테크네튬 화합물의 제거는 가능한한 발생 초기 단계에서 포집하거나 분리, 저장할 수 있도록 수행되어야 하며, 2차 오염을 유발시킬 가능성이 적은 내침출성이 양호한 고정화 물질로 전환하는 것이 요구되고 있다.
현재, 상기한 바와 같은 문제점을 가지고 있는 레늄 또는 테크네튬 화합물을 포집하기 위한 방법 중 하나로, 테크네튬 또는 레늄 화합물을 포집할 수 있는 물질로 필터 형태의 포집재를 제조하여 사용하는 방법이 있으며, 상기 물질로 칼슘화합물이 사용되고 있다. 하지만, 이러한 칼슘화합물은 장수명핵종인 테크네튬 또는 레늄 화합물을 포집할 수 있는 물질인 반면, 필터형태로 만들기가 매우 어려운 단점이 있다. 예를 들면, 종래에는 칼슘산화물로 산화칼슘(CaO)을 사용하는데, 상기 산화칼슘(CaO)을 이용하여 슬립용액을 만들 때 많은 양의 발열(발열량 16 kcal/g-mol)이 생기며, 이로 인해 슬립용액의 온도가 100℃ 가까이 올라가 스폰지를 넣어 손으로 함침시키는 작업을 위험하게 하거나 작업효율을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한, 산화칼슘(CaO)은 필터 제조공정에서 CO2를 흡착하여 CaCO3가 되며, 이로 인해 필터소결체의 변형을 일으켜 필터제조를 어렵게 하는 문제점도 있다. 더욱이, 산화칼슘(CaO)의 보관도 CO2 흡착특성 때문에 어려워 질소분위기나 진공상태에 보관해야 하는 불편함이 있다. 뿐만 아니라, 칼슘화합물을 분말 그대로 사용하면 분진이 날리거나 관이 막히는 문제가 발생할 수도 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 칼슘산화물 20~35%외에 마그네슘 산화물 10~30% 등을 추가로 첨가시켜 필터 형태로 제조되는 방법이 제시되었으며(한국등록특허 10-1118116 참조), 상기 필터의 주 성분은 칼슘마그네슘산화물(CaMgSiO)이다.
하지만, 상기 종래의 포집재는 도가니실험결과 포집량이 0.1 g-Re/g-filter 정도로 매우 낮아, 테크네튬 또는 레늄 화합물을 포집하는데 많은 양의 포집재가 사용되는바, 그 결과 방사성 폐기물의 양 또는 부피가 커지는 문제점이 있다. 또한, 여전히 포집재를 제조하는 슬립용액 제조과정에서 온도가 상승하여 작업이 어려워질 뿐만 아니라, CO2와의 흡착이 발생하여 제조효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 더욱이, 제조 후 성형체크기에 대비하여 수축율이 높고, 표면상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형이 많이 발생하는 문제점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술상의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명자들은 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 우수하면서 변형률이 낮은 포집재에 대하여 연구한 결과, 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 유효성분으로 하는 경우에, CO2와의 흡착이 발생하지 않아 수산화칼슘을 고함량으로 포함하면서도 손쉽게 포집재를 제조할 수 있어 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 매우 우수하고, 성형체크기 대비 수축율도 낮을 뿐만 아니라, 표면상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형도 적음을 확인하고, 이에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이에, 본 발명은 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 유효성분으로 하는 혼합물을 스펀지에 함침시킨 후 소결시킨 것을 특징으로 하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다:
(a) 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합물에 결합제를 추가하여 슬러리 용액을 형성하는 단계;
(c) 상기 슬러리 용액에 스펀지를 함침시키는 단계;
(d) 상기 슬러리 용액이 함침된 스펀지에 공기를 분사하는 단계; 및
(e) 상기 함침된 스펀지를 건조하고 소결시키는 단계.
더욱이, 본 발명은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물을 함유한 가스를 상기 포집재에 통과시켜 포집하는 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 유효성분으로 하는 혼합물을 스펀지에 함침시킨 후 소결시킨 것을 특징으로 하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물은 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 혼합물은 수산화칼슘 50-80중량% 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 20-50중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현 예로, 상기 포집재는 다공성 필터 형태인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 하기의 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법을 제공한다:
(a) 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합물에 결합제를 추가하여 슬러리 용액을 형성하는 단계;
(c) 상기 슬러리 용액에 스펀지를 함침시키는 단계;
(d) 상기 슬러리 용액이 함침된 스펀지에 공기를 분사하는 단계; 및
(e) 상기 함침된 스펀지를 건조하고 소결시키는 단계.
본 발명의 일 구현예로, 상기 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물은 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 구현예로, 상기 결합제는 폴리 비닐알콜(poly vinyl alcohol)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 스펀지는 폴리우레탄 폼인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 구현예로, 상기 단계 (d)에서 상기 스펀지를 100-110℃에서 2-4시간 동안 건조시키고, 1200-1300℃에서 3-5시간 소결시키는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 본 발명은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물을 함유한 가스를 상기 포집재에 통과시켜 포집하는 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예로, 상기 포집방법은 600-900℃에서 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물, 바람직하게는 석탄회가 유효성분으로 이루어짐으로써, CO2와의 흡착이 발생하지 않고, 슬립용액 제조시 열이 발생하지 않아 공정 안정성이 증대되기 때문에 수산화칼슘을 고함량으로 포함하면서도 손쉽게 포집재를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 칼슘 원료물질의 보관도 매우 편리한 장점이 있다.
또한, 수산화칼슘을 고함량으로 포함하여 마그네슘화합물이 포함된 종래 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재에 비하여 반응성과 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 매우 우수하기 때문에 테크네튬 또는 레늄 화합물을 포집하는데 적은 양의 포집재를 사용할 수 있어, 그 결과 방사성 폐기물의 양 또는 부피가 적어 경제성이 좋고 환경 오염문제도 줄일 수 있다.
더욱이, 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 이용한 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 기존의 산화칼슘(CaO)을 이용한 경우에 비해 제조 후 성형체크기 대비 수축율이 낮고, 표면상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형도 적은 필터 형태로 구현될 수 있어 고온 유리화 공정, 핵연료제조공정 등의 배기가스 처리시스템에 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법의 순서도를 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1에 의해 제조된 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 2에서, 실시예 1에 의해 제조된 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 X-선 회절(XRD) 분석결과를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 3-1에서, 실시예 1에 의해 제조된 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 50cc 도가니를 이용하여 700℃에서 레늄(Re) 화합물을 포집한 상태를 나타낸 사진이다.
도 5는 실시예 3-1을 통해 레늄(Re) 화합물을 포집한 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 X-선 회절(XRD) 분석결과를 나타낸 것이다.
도 6은 실시예 3-2에서, 실시예 1에 의해 제조된 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재가 배기체처리실험장치에서 휘발시킨 레늄(Re) 화합물을 포집한 상태를 나타낸 사진이다.
도 7은 실시예 3-2를 통해 레늄(Re) 화합물을 포집한 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 포집량 변화 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 실시예 4에서, 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 변형률 저하 효과를 검증한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 유효성분으로 하는 혼합물을 스펀지에 함침시킨 후 소결시킨 것을 특징으로 하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 제공한다. 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 유효성분으로 사용되는 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 석탄회를 사용할 수 있다. 또한, 상기 혼합물은 수산화칼슘 50-80중량% 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 20-50중량%를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 유효성분으로 포함함으로써 CO2와의 흡착이 발생하지 않고, 슬립용액 제조시 열이 발생하지 않아 공정 안정성이 증대되기 때문에, 변형을 최소화하면서 손쉽게 포집재를 제조하는 것이 가능하다. 또한, 칼슘화합물을 고함량의 칼슘화합물이 포함되어 있는바, 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 매우 우수하다.
본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 다공성 필터 형태로 구현되는 것이 바람직하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서는 수산화칼슘과 석탄회를 유효성분으로 하여 다공성 필터 형태의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물을 제조한 후(실시예 1 참조), 이의 포집능을 검증한 결과, 0.42g-Re/g-칼슘필터의 매우 우수한 포집능을 가짐을 확인하였다(실시예 3 참조).
또한, 본 발명의 다른 실시예에서는 산화칼슘(CaO)을 이용한 포집재와의 변형률을 비교한 결과, 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재가 수축율도 낮을 뿐만 아니라, 가열로 노면과의 마찰, CO2 가스발생 등으로 인해 표면 상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형도 거의 이루어지지 않음을 확인하였다(실시예 4 참조).
본 발명의 다른 양태로서, 본 발명은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법을 제공하며, 도 1은 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법의 순서도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법은 하기의 단계를 포함한다:
(a) 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 상기 혼합물에 결합제를 추가하여 슬러리 용액을 형성하는 단계;
(c) 상기 슬러리 용액에 스펀지를 함침시키는 단계;
(d) 상기 슬러리 용액이 함침된 스펀지에 공기를 분사하는 단계; 및
(e) 상기 함침된 스펀지를 건조하고 소결시키는 단계.
단계 (a)에서는, 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하며, 보다 구체적으로는 수산화칼슘 50-80중량% 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 20-50중량%를 혼합하여 혼합물을 형성한다. 또한, 이때 사용하는 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 석탄회를 사용할 수 있다.
단계 (b)에서는, 단계 (a)에 의해 형성된 혼합물에 결합제를 추가하여 슬러리 용액을 형성하고, 이때 사용될 수 있는 결합제로는 폴리 비닐알콜(poly vinyl alcohol)을 사용하는 것이 바람직하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
단계 (c)에서는, 단계 (b)에 의해 형성된 슬러리 용액에 스펀지를 함침시키며, 이때 사용될 수 있는 스펀지는 폴리우레탄 폼으로 이루어진 스펀지를 사용하는 것이 바람직하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
단계 (d)에서는 단계 (c)에 의해 슬러리 용액이 함침된 스펀지에 공기를 분사하며, 이를 통해 잉여슬러리를 제거할 수 있다.
단계 (e)에서는, 상기 스펀지를 건조하고 소결시키며, 보다 구체적으로는 스펀지는 100-110℃에서 2-4시간 동안 건조하고, 1200-1300℃에서 3-5시간 소결시키며, 이로 인해 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재가 형성될 수 있고, 이는 다공성 필터 형태로 구현될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물을 함유한 가스를 상기 포집재에 통과켜 포집하는 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집방법을 제공한다. 이때, 상기 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물과 상기 포집재의 반응 온도는 600-900℃에서 진행되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
실시예 1. 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조
수산화칼슘 140g과 석탄회 60g을 균질하게 혼합하여 혼합물을 형성한 후 상기 혼합물에 폴리비닐알콜 1% 수용액 200g을 넣고 균질하게 혼합하여 슬러리 용액을 제조하였다. 슬러리 용액에 40ppi(pores per inch) 폴리우레탄 스펀지를 함침시킨 후 잉여슬러리를 제거하기 위해 공기를 분사시켰다. 이후, 110℃에서 6시간 건조시키고, 건조된 성형체를 1280℃에서 3시간 동안 소결함으로써 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재를 제조하였고, 제조된 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재에 대한 사진을 도 2에 나타내었다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제조된 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 칼슘화합물 70%, 석탄회 30% 조성을 갖는 다공성 칼슘 기포형 필터 형태임을 확인할 수 있었다.
실시예 2. 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 X-선 회절분석
실시예 1에서 제조된 다공성 칼슘 기포형 필터를 미세 분말화하여 이를 X-선 회절분석(XRD, Siemens, D-5000)을 실시하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 Larnite(Ca2SiO4), Calcium Aluminium Oxide(Ca3Al2O6), Portlandite(Ca(OH)2) 상을 가짐을 확인할 수 있었다. 이는 기존의 마그네슘이 첨가된 필터의 CaMgSiO 상과는 다르게 다양한 칼슘화합물 상을 가짐을 알 수 있었다.
실시예 3. 휘발성 테크네튬 화합물 포집재의 테크네튬 포집능 검증
실시예 1에서 제조된 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 테크네튬 또는 레늄 포집능을 검증하기 위하여 하기와 같이 실험을 수행하였다. 한편, 기체상 테크네튬(Tc)은 인공원소이기 때문에 하기에서는 테크네튬과 화학적 특성이 동일한 레늄(Re)으로만 실험을 진행하였다.
3-1. 도가니를 이용한 휘발성 레늄 화합물의 포집
실시예 1에서 제조된 다공성 칼슘 기포형 필터와 50cc 도가니를 이용하여 700℃에서 휘발성 레늄 화합물을 포집하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 포집재는 0.42g-Re/g-칼슘필터 임을 확인할 수 있었다.
추가적으로, 휘발성 레늄 화합물이 포집된 필터를 XRD 분석을 실시하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 휘발성 레늄 화합물이 포집된 필터는 Calcium Rhenium Oxide(Ca5Re2O12), Calcium Rhenium Oxide Hydrate(Ca(Re2O4)2H2O) 상을 가짐을 확인할 수 있었다. 이는 기존의 마그네슘이 첨가된 필터에서 지배적인 Calcium Rhenium Oxide (Ca(Re2O4)2) 상과는 다르게 Calcium Rhenium Oxide(Ca5Re2O12) 상이 지배적임을 알 수 있다.
3-2. 두 영역 관형로를 이용한 휘발성 레늄 화합물의 포집
두영역 관형로를 이용하여 레늄(Re) 1 g을 기체상 레늄 공급으로 사용하였다. 상기 실시예 1에 의해 제조된 다공성 칼슘 기포형 필터 8개를 이용하여 공기분위기하 유속 10 cm/sec의 유속으로 700℃에서 1시간 동안 휘발성 레늄 화합물을 포집하였다. 포집된 필터의 색깔변화를 관찰하고 무게변화를 측정하였고, 그 결과를 각각 도 6 및 도 7에 나타내었다.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 휘발성 레늄 화합물이 둘째단 내에 효율적으로 포집됨을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터, 본 발명에 따른 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 고함량의 칼슘화합물을 포함할 수 있어 단위 부피당 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물의 포집능이 매우 우수함을 알 수 있었다.
실시예 4. 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 변형률 저하 효과 검증
본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재의 변형률 저하 효과를 검증하기 위하여 하기와 같이 실험을 수행하였다.
먼저, 산화칼슘(CaO)을 포함하는 포집재를 제조하였다. 보다 구체적으로, 산화칼슘(CaO) 140g과 석탄회 60g을 균질하게 혼합하여 혼합물을 형성한 후 상기 혼합물을 폴리비닐알콜 1% 수용액 200g에 심한 열발생으로 인해 매우 천천히 넣으며 슬러리 용액을 제조하였다. 이후, 실시예 1과 같은 방법으로 슬러리 용액에 40 ppi 폴리우레탄 스펀지를 함침한 후 잉여슬러리를 제거하고 건조하였으며, 1280℃에서 3시간 동안 소결하여 필터 형태의 포집재(포집재 B)를 제조하였다.
상기 제조된 포집재(포집재 B)와 실시예 1에 의해 제조된 포집재(포집재 A) 간의 성형체크기 대비 수축율을 측정하여 비교하였고, 그 결과를 표 1 및 도 8에 나타내었다.
포집재 A 포집재 B
크기 47mm 42mm
수축율 13% 22%
표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재(포집재 A)는 그 크기가 47mm로 성형체크기(54mm) 대비 수축율이 13%임을 확인할 수 있었다. 반면, 산화칼슘을 이용하여 제조된 포집재(포집재 B)의 크기는 약 42mm로서 성형체크기(54mm) 대비 수축율이 22%인바, 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재(포집재 A) 보다 수축율이 9% 큼을 확인할 수 있었다.
또한, 도 8에 나타낸 바와 같이, 포집재 B의 경우가 포집재 A의 경우에 비하여 가열로 노면과의 마찰, CO2 가스발생 등으로 인해 표면 상태, 가장자리 떨어짐 현상 등의 변형을 보임을 확인할 수 있었다.
상기 결과로부터, 본 발명의 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재는 수산화칼슘(Ca(OH)2)을 유효성분으로 포함함으로써 CO2와의 흡착반응이 적거나 일어나지 않아 변형을 최소화하면서 손쉽게 포집재를 제조하는 것이 가능함을 알 수 있었다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야 한다.

Claims (11)

  1. 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 유효성분으로 하는 혼합물을 스펀지에 함침시킨 후 소결시킨 것을 특징으로 하는, 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물은 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 포집재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 수산화칼슘 50-80중량% 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물 20-50중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는, 포집재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 포집재는 다공성 필터 형태인 것을 특징으로 하는, 포집재.
  5. 하기의 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집재 제조방법:
    (a) 수산화칼슘 및 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물을 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    (b) 상기 혼합물에 결합제를 추가하여 슬러리 용액을 형성하는 단계;
    (c) 상기 슬러리 용액에 스펀지를 함침시키는 단계;
    (d) 상기 슬러리 용액이 함침된 스펀지에 공기를 분사하는 단계; 및
    (e) 상기 함침된 스펀지를 건조하고 소결시키는 단계.
  6. 제5항에 있어서, 상기 알루미노실리케이트(Alumino-Silicate)계 화합물은 석탄회, 켄터키스톤(Kenturky Stone) 및 레다트클레이(Redart Clay)로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 결합제는 폴리 비닐알콜(poly vinyl alcohol)인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 스펀지는 폴리우레탄 폼인 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 단계 (d)에서 상기 스펀지를 100-110℃에서 2-4시간 동안 건조시키고, 1200-1300℃에서 3-5시간 소결시키는 것을 특징으로 하는, 제조방법.
  10. 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물을 함유한 가스를 제1항의 포집재에 통과시켜 포집하는 단계를 포함하는 휘발성 테크네튬 또는 레늄 화합물 포집방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 포집방법은 600-900℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는, 포집방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105251462A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 姜捷 一种基于改性粉煤灰的垃圾渗透液高效废水处理剂以及制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100655586B1 (ko) 2004-07-13 2006-12-08 한국원자력연구소 휘발성 레늄 또는 테크네튬 화합물 포집제 및 이를 이용한포집방법
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100655586B1 (ko) 2004-07-13 2006-12-08 한국원자력연구소 휘발성 레늄 또는 테크네튬 화합물 포집제 및 이를 이용한포집방법
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105251462A (zh) * 2015-11-11 2016-01-20 姜捷 一种基于改性粉煤灰的垃圾渗透液高效废水处理剂以及制备方法

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