Studies on the Separation and Preconcentration of Metal Ions by Chelating Resin containing (Polystyrene-divinylbenzene)-thiazolylazo Phenol Derivatives(I)

(Polystyrene-divinylbenzene)-thiazolylazo phenol형 킬레이트 수지에 의한 금속이온의 분리 및 농축에 관한 연구(I)

The new chelating resins, XAD-2, 4, 16-TAC and XAD-2, 4, 16-TAO were synthesized by Amberlite XAD-2, XAD-4, and XAD-16 macroreticular resins with 2-(2-thiazolylazo)-p-cresol(TAC) and 4-(2-thiazolylazo)orcinol(TAO) as functional groups and were characterized by elemental analysis and FT-IR spectrometry. It was found that the content of functional group in chelating resin was 0.60mmol/g in XAD-16-TAC and 0.68mmol/g in XAD-16-TAO respectively. The chelating resins were stable in acidic and alkaline solution and can be reused over 10 times. The sorption behavior of some metalions to two chelating resins was investigated by batch method, which included batch equilibrium, effect of pH, coexisting ions and masking agent. For the optimum condition of sorption, the time required for equilibrium was about 1 hour and optimum pH was 5. In the presence of anions such as ${SO_4}^{2-}$ and $CH_3COO^-$, the sorption of U(VI) ion was slightly reduced but other anions such as $Cl^-$ and $NO{_3}^-$ revealed no interference effect. Also, sorption capacity of U(VI) ion was decreased by addition of $CO{_3}^{2-}$ ion because of complex formation of $[UO_2(CO_3)_3]^{4-}$, but alkali metals and alkali earth metals including Na(I), K(I), Mg(II), and Ca(II) were not affected for the sorption extent. Masking agent, NTA showed better separation efficiency of U(VI) ion from coexisting metal ions such as Th(IV), Zr(IV), Hf(IV), Cu(II), Cd(II), Pb(II), Ni(II), Zn(II) and Mn(II) than EDTA, CDTA.

미량 금속이온을 선택적으로 분리, 농축 및 회수하기 위해 물리적 특성이 서로 다른 XAD-2, 4 및 16 다공성 수지에 2-(2-thiazolylazo)-p-cresol(TAC) alc 4-(2-thiazolylazo)orcinol(TAO)을 화학적으로 결합시켜 킬레이트 수지를 합성하고 뱃치법으로 U(VI) 등 10개 금속이온들의 흡착 특성을 조사 비교하였다. 킬레이트 수지의 합성률은 XAD-16-TAC형 수지는 0.60 mmol/g이었고 XAD-16-TAO형은 0.68mmol/g으로서 수지의 표면적이 큰 XAD-16형 수지가 XAD-2, 4형 수지보다 높은 합성률을 나타내었다. XAD-16-TAC와 XAD-16-TAO 킬레이트 수지는 1~5M 의 $HNO_3$, HCl 및 NaOH 등의 산과 염기성 용액에서 비교적 안정하였다. 그리고 U(VI) 이온을 10회 이상 반복적으로 흡착 및 탈착을 시킨 결과 연속적으로 재사용할 수 있는 안정한 내구성을 가지고 있음을 확인하였다. XAD-16-TAC 및 XAD-16-TAO형 수지에 대한 금속 이온의 최척 흡착조건과 흡착 특성을 조사한 결과는 금속이온이 킬레이트 수지에 흡착될 때 평형에 도달하는 시간은 약 1시간 정도였으며, XAD-16형 수지에서 흡착률이 가장 높았다. 그리고 금속이온들의 흡착률에 미치는 pH의 영향을 보면 U(VI)을 비롯한 대부분의 금속이온들은 pH 5~6 범위에서 최대로 흡착됨으로써 최척 pH 를 5로 정하였다. 또한 U(VI) 이온의 흡착에 미치는 공존이온의 영향을 보면 음이온인 $Cl^-$, $NO{_3}^-$, ${SO_4}^{2-}$, $CH_3COO^-$ 이온 및 $Na^+$, $K^+$, $Mg^{2+}$ 및 $Ca^{2+}$과 같은 양이온들은 흡착에 거의 영향을 미치지 않았다. 그러나 $CO{_3}^{2-}$는 $UO{_2}^{2+}$와 $[UO_2(CO_3)_3]^{4-}$의 안정한 착물을 형성하므로 U(VI) 이온의 흡착능을 크게 감소시켰다. 선택적인 특정 금속이온의 분리를 위하여 EDTA, CDTA 및 NTA 등과 같은 가리움제를 첨가하여 그 영향을 조사한 결과 NTA에 의한 가리움 효과가 10가지 혼합 금속이온 중 U(VI) 이온에 대하여 가장 큰 것으로 나타났다.