Adsorptive Removal of Radionuclide Cs+ in Water using Acid Active Clay

Natural white clay was treated with 6 M of H₂SO₄ and heated at 80℃ for 6 h under mechanical stirring and the resulting acid active clay was used as an adsorbent for the removal of Cs⁺ in water. The physicochemical changes of natural white clay and acid active clay were observed by X-ray Fluorescence Spectrometry (XRF), BET Surface Area Analyser and Energy Dispersive X-line Spectrometer (EDX). While activating natural white clay with acid, the part of Al₂O₃, CaO, MgO, SO₃ and Fe₂O₃ was dissolved firstly from the crystal lattice, which bring about the increase in the specific surface area and the pore volume as well as active sites. The specific surface area and the pore volume of acid active clay were roughly twice as high compared with natural white clay. The adsorption of Cs⁺ on acid active clay was increased rapidly within 1 min and reached equilibrium at 60 min. At 25 mg L^- of Cs⁺ concentration, 96.88% of adsorption capacity was accomplished by acid active clay. The adsorption data of Cs⁺ were fitted to the adsorption isotherm and kinetic models. It was found that Langmuir isotherm was described well to the adsorption behavior of Cs⁺ on acid active clay rather than Freundlich isotherm. For adsorption Cs⁺ on acid active clay, the Langmuir isotherm coefficients, Q, was found to be 10.52 mg g^-1. In acid active clay/water system, the pseudo-second-order kinetic model was more suitable for adsorption of Cs⁺ than the pseudo-first-order kinetic model owing to the higher correlation coefficient R² and the more proximity value of the experimental value q_e,exp and the calculated value q_e,cal. The overall results of study showed that acid active clay could be used as an efficient adsorbent for the removal of Cs⁺ from water.

산활성 점토를 이용한 수중의 방사성 핵종 Cs+ 흡착 제거

천연 백토를 6M의 황산에 넣어 80 ℃의 온도로 기계적 교반하에서 6시간 동안 가열하여 처리 한 산활성 점토를 수중의 세슘 이온(Cs⁺)의 제거를 위한 흡착제로서 사용하였다. 천연 백토와 산활성 점토의 물리·화학적 변화를 X-선 형광분광기, 비표면적 분석기, 그리고 에너지 분산형 X-선 분광기를 이용하여 관찰하였다. 천연 백토를 산으로 처리 하는 동안, 천연 백토를 구성하고 있는 결정 격자로부터 Al₂O₃, CaO, MgO, SO₃ and Fe₂O₃가 일부분 용해되고 결과적으로 활성 부위와 더불어 기공의 부피와 비표면적의 증가를 초래하였다. 산활성 점토는 천연 백토에 비해 비표면적과 기공의 부피가 2배 정도 높았다. 산활성 점토에 의한 Cs⁺ 흡착은 1 분 내에 가파르게 증가하였고 60 분에 이르렀을 때 평형에 도달하였다. 25 mg L^-1의 Cs⁺ 농도에서, 96.88%의 흡착 효율이 산활성 점토에 의해 성취되었다. Cs⁺의 흡착 데이터를 흡착 등온선과 반응속도 모델에 도입하였다. 산활성 점토에 의한 Cs⁺ 흡착 거동은 Langmuir 등온선에 잘 적용되었고 Langmuir의 등온선 계수인 Q는 10.52 mg g^-1이 되는 것으로 밝혀졌다. 산활성 점토/물 계에서 Cs⁺ 흡착은 더 높은 상관계수 R²과 실험값 q_e,exp과 계산값 q_e,cal 의 근접으로 인해서 유사 일차 반응속도보다는 유사 이차 반응속도에 적합하였다. 연구의 전체적인 결과들은 산활성 점토가 수중으로부터 Cs⁺을 제거하는데 효율적인 흡착제로 사용될 수 있다는 보였다.