Tetramethylammonium Hydroxide Pentahydrate ((CH_3)_4NOH·5H_2O)를 이용한 합성 이온교환 수지의 우라늄 흡탈착 거동
Adsorption/Desorption Behavior of Uranium by Synthetic Ion Exchange Resin Using Tetramethylammonium Hydroxide Pentahydrate((CH_3)_4NOH·5H_2O)
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희박 우라늄의 농축을 위하여, tetramethylammonium hydroxide pentahydrate(THP)를 이용한 이온교환 수지를 합성하고, 우라늄 흡탈착능을 상용수지 Lewatit K6462와 비교하였다. 상온에서 100 ml의 UO_2(SO_4)_2^(2-) 21 ppm 용액에 상용수지를 0.26 g 첨가시 최대 98.9%, 합성수지는 0.26 g 첨가시 최대 93.8%의 흡착능을 보였다. 한편 상용수지는 50℃, 합성수지는 60℃까지 흡착능을 유지하나, 나노클레이 Cloisite 93A를 첨가한 합성수지는 합성수지내 유기화된 클레이의 층간 거리가 확대되면서 수지내 분산성 증가로 인한 내열성 향상으로 75℃까지 흡착능을 유지하였다. 산성 분위기에서 상용 및 합성수지는 우라늄용액을 2%이상 흡착시키지 못하나 염기성증가에 따라 흡착능이 증가하여 pH 12의 상태에서는 각각 96.2%, 97.5%이상 흡착능을 보였다. 이러한 현상은 합성수지와 상용수지 모두 염기도가 강한 4급 암모늄을 기능기로 갖기 때문이라 사료된다. 또한 합성 및 상용수지 모두 약산보다는 강산에서 훨씬 높은 탈착율을 보이며, HNO_3 3 mol/L 용액에서는 합성수지의 경우 상용수지보다 4.8% 높은 탈착율을 보였다.
Abstract
For the concentration of uranium, anion exchange resin was synthesized using tetramethylammonium hydroxide pentahydrate (THP) and the adsorption/desorption efficiencies were compared with commercial Lewatit K6462. Uranium adsorption tests in 100 ml UO_2(SO_4)_2^(2-) solution (21 ppm) with 0.26 g of ion exchange resins resulted in high adsorption efficiency of 93.8% with the synthetic resin whereas 98.9% with the commercial one at room temperature. Adsorption efficiencies were maintained up to 50℃ for the commercial resin whereas they were maintained up to 60℃ for the synthetic one. When the synthetic resin was added with nano-clay, Cloisite 93A, the gap between organized nano-clay became distant and clay particles are more dispersed. In this respect, the synthetic resin became thermally stabilized and the adsorption efficiencies were maintained up to 75℃. Although adsorption efficiencies with commercial and synthetic resin were very low (2%) under acidic conditions, they increased up to 96.2% and 97.5% respectively as pH reached to 12. This was thought to be due to the strong basic property of the quaternary ammonium functional group in resins. On the other hand, desorption efficiencies increased under strong acidic condition. Eventually, the synthetic resin gave 4.8% higher desorption efficiency than the case of commercial one in 3 mol/L HNO_3 solution.
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