Influence of Ionic Strength, pH, and Complex-forming Anions on the Adsorption of Cesium-137 and Strontium-90 by Kaolinite

카올리나이트에 의한 세슘-137 및 스트론튬-90 흡착에 대한 이온강도, pH, 복합체-형성 음이온의 영향

The effects of the major cations ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$, $Na^+$), complex-forming anions ($SO_4{^{2-}}$, $HCO_3{^-}$), and solution pH on the adsorption of $^{137}Cs$ and $^{90}Sr$ by kaolinite in groundwater chemistry were investigated. Three-dimensional Kd modelling designed by a statistical method was attempted to compare the relative effect among hydrated radii, charge and concentration of competing cations on the adsorption of Cs and Sr. The modelling results indicate that the hydrated radii of competing cations is the most important factor, and then their charges and concentrations are also important factors in order. The property of zeta potential of kaolinite particles was discussed in terms of the amphoteric reactions of a kaolinite surface affecting the adsorption of Cs and Sr. The ionic strength of competing cations on the adsorption of Cs and Sr exerts a greater effect than the solution pH. The sorption behaviour of Sr on kaolinite is also highly dependent on the concentration of bicarbonate. The speciation of Sr and the saturation state of a secondary phase were thermodynamically calculated by a computer program, WATEQ4F. This indicates that the change in solution pH with the concentration of bicarbonate and the precipitation of a strontianite ($SrCO_3$) are major factors controlling Sr adsorption behaviour in the presence of bicarbonate ion.

카올리나이트에 의한 세슘-137 및 스트론튬-90 흡착에 대한 지하수의 주요 양이온 ($Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $K^+$, $Na^+$ 및 음이온 ($SO_4{^{2-}}$, $HCO_3{^-}$)의 영향을 그리고 pH의 영향을 뱃치실험을 통하여 알아보았다. 세슘 및 스트론튬 흡착에 대한 지하수 양이온들의 농도, 전하, 이온반경사이의 상대적인 영향을 알아보기 위하여 통계적 방법으로 디자인된 3차원적인 Kd 모델링 방법이 시도되었다. 모델링결과 흡착에 미치는 정도는 양이온의 수화반경이 가장 큰 영향을 미치며, 그다음 이온들의 전하, 농도의 순서임이 밝혀졌다. pH변화에 따른 카올리나이트의 제타전위를 측정하고 amphoteric 반응측면에서 Cs, Sr 흡착 특성을 설명하였다. 카올리나이트의 Cs 및 Sr 흡착에 대한 경쟁양이온들의 이온강도가 pH 보다는 더 큰 영향을 미친다. 탄산수소이온의 농도는 스트론튬의 흡착거동에 상당한 영향을 미친다. 이는 탄산수소이온 ($HCO_3{^-}$)의 농도변화에 다른 pH의 변화에 기인하는 것 뿐만아니라, WATWQ4F 프로그램을 이용한 열역학적 계산에 의하면 Strontianite ($SrCO_3$)의 침전에 의한 것으로 해석된다.