XAD-16-[4-(2-thiazolylazo)]orcinol 킬레이트 수지에 의한 금속이온의 분리 및 농축에 관한 연구

Studies on the Separation and Preconcentration of Metal Ions by XAD-16-[4-(2-thiazolylazo)] orcinol Chelating Resin

XAD-16-[4-(2-thiazolylao)]orcinol (TAO)형 킬레이트 수지에 대한 U(VI), Tb(IV), Zr(IV), Cu(II), Pb(II), Ni(II), Zd(II), Cd(II) 및 Mn(II) 이온의 흡착 및 탈착 특성을 용리법으로 조사하였다. 각 금속이온의 총괄용량과 pH 변화에 따르는 혼합 금속이온의 분리능 및 금속이온의 최적 흡착 조건을 조사하기 위하여 금속이온의 흡착에 미치는 흐름속도, 완충용액의 농도에 대한 영향을 검토하였다. 킬레이트 수지에 의한 금속이온의 총괄 흡착 용량은 각각 0.35nmol U(VI)/g resin, 0.49nmol Th(VI)/g resin, 0.41nmol Cu(II)/g resin 및 0.31nmol Zr(IV)/g resin이었다. 그리고 pH 5.0에서 돌파점 용량과 총괄 용량으로부터 얻은 금속이온의 용리순서는 Th(IV)>Cu(II)>U(VI)>Zr(IV)>Pb(II)>Ni(II)>Zn(II)>Mn(II)>Cd(II)이었다. 흐름속도 0.28mL/min 및 pH 2~5범위에서 혼합 금속이온을 분리한 결과 pH가 증가함에 따라 이들 이온의 군분리가 가능하였다. 한편, $HNO_3$, HCl, $HClO_4$, $H_2SO_4$ 및 $Na_2CO_3$ 등의 탈착제에 의한 탈착특성을 조사한 결과 2M $HNO_3$는 Zr(IV)을 제외한 대부분의 금속이온들은에 대하여 높은 탈착효율을 나타냈으며, 1M $H_2SO_4$ 용액을 사용하면 Zr(IV)의 탈착 및 회수가 가능하였다. 또한 킬레이트 수지를 이용하여 미량의 U(VI) 이온이 함유된 인공 해수 시료를 용리시키고 회수한 결과 94%이상의 높은 회수율을 나타내었다. 아울러 XAD-16-TAO 킬레이트 수지는 희토류 금속의 혼합시료를 2M $HNO_3$ 용액으로 용리시키면 U(VI)의 선택적인 분리, 농축 및 회수에 유용함을 알 수 있었다.

The sorption and desorption properties of U(VI), Th(IV), Zr(IV), Cu(II), Pb(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II) and Mn(II) ions on XAD-16-[4-(2-thiazolylazo)orcinol] (TAO) chelating resin were studied by elution method. The effect was examined with respect to overall capacity of each metal ion, separation of mixed metal ions, flow rate and concentration of buffer solution for optimum condition of sorption. The overall capacities of some metal ions on this chelating resin were 0.35nmol U(VI)/g resin, 0.49nmol Th(IV)/g resin, 0.41nmol Cu(II)/g resin, and 0.31nmol Zr(IV)/g resin, respectively. The elution order of metal ions obtained from breakthrough capacity and overall capacity at pH 5.0 was Th(IV)>Cu(II)>U(VI)>Zr(IV)>Pb(II)>Ni(II)>Zn(II)>Mn(II)>Cd(II). The group separation of mixed metal ions was possible by increasing pH in pH range 2~5 at a flow rate of 0.28mL/min. Characteristics of desorption were investigated with desorption agents such as $HNO_3$, HCl, $HClO_4$, $H_2SO_4$, and $Na_2CO_3$. It was found that 2M $HNO_3$ showed high desorption efficiency to most of metal ions except Zr(IV) ion. Also, desorption and recovery of Zr(IV) ion were successfully performed with 1M $H_2SO_4$. Recovery of trace amount of U(VI) ion from artificial sea water was over 94%. The chelating resin, XAD-16-TAO was successfully applied to group separation of rare earth metal ions from U(VI) by using 2M $HNO_3$ as an eluent.