• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.13 no.4
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• pp.263-269
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• 2015

It is necessary to investigate the electrodeposition behavior of uranium and other elements on the cathode in the electrorefining process to recover the uranium selectively from the reduced metals of the electrolytic reduction process since transuranic elements and rare earth elements is dissolved in the LiCl-KCl eutectic salt. Study on separation factors of U, Ce, Y and Nd based on U and Ce was performed to investigate the deposition behavior of the cathode with respect to the concentration of rare earth elements in LiCl-KCl eutectic salt. After electrorefining with constant current mode by using Ce metal as a sacrifice anode, the contents of U, Ce, Y and Nd in the salt phase and the deposit phase of the cathode were analyzed, and separation factors of the elements were obtained from the analyses. Securing conditions of pure uranium recovery in the elctrorefining process was investigated by considering the separation factors with respect to $UCl_3$ and $CeCl_3/UCl_3$ ratio.

• Resources Recycling
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• v.30 no.6
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• pp.76-82
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• 2021

The separation of palladium from crude metal, which is obtained from electronic waste using pyrometallurgy was achieved through electrolysis. This was done to recover high-purity copper. The oxidation potentials of these metals are a fundamental part of the analysis of electrolytic separation of palladium and impurity metals. To achieve this, copper, iron, and nickel were dissolved in the electrolyte, and palladium and aluminum were found to be recoverable from anode slime. During the electrolysis for palladium separation, palladium was present in the anode slime and was obtained with a recovery of 97.46 % indicating almost no loss. 4N-grade copper was recovered from the electrodeposition layer at the cathode.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.2 no.2
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• pp.157-160
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• 1992

Unusual surface impurity levels of PREPed Ti-51at%Al powders were analyzed using Auger spectroscopy and they were compared with these obtained from bulk starting electrode. Oxygen and carbon contents were varied very much with particle size. Powder surfaces were believed to be mainly covered by a complex compound containing Ti, Al, O, and C. The decrease in contents of oxygen and carbon of powders were attributed to the certain refining reaction of transfer type DC Ar plasma during the powder production.

• Journal of Nuclear Fuel Cycle and Waste Technology(JNFCWT)
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• v.16 no.1
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• pp.59-64
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• 2018

In case of high contents of rare earths in the LiCl-KCl salt, it is not easy to recover U and TRU metals as a usable resource form from LiCl-KCl eutectic salts generated from the pyroprocessing of spent nuclear fuel. In this study, a conversion of $UCl_3$ into an oxide form using $K_2CO_3$ and an electrodeposition of $NdCl_3$ into a metal form in $LiCl-KCl-UCl_3-NdCl_3$ system were conducted to resolve the problem. Before conducting the conversion, experimental conditions for the conversion were determined by performing a thermodynamic equilibrium calculation. In this study, almost all of $UCl_3$ disappeared in the LiCl-KCl salt when the injection of $K_2CO_3$ reached theoretical equivalent for the conversion, and then $NdCl_3$ was effectively electrodeposited as a metal form using liquid zinc cathode. After that, the LiCl-KCl salt became transparent, and uranium oxides were precipitated to the bottom of the LiCl-KCl salt. These results will be utilized in designing a process to separate U and rare earths in LiCl-KCl salt.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.175-175
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• 2016

Sn도금액은 강산에서는 $Sn^{2+}$, 강알칼리에서는 $Sn^{4+}$석출이 안정하다. 중성영역은 도금액에 $Sn^{2+}$침전을 방지하기 위하여 착화제가 필요하다. 기록에 남아 있는 가장 오래된 Sn도금은 1856년 Gore가 4가의 주석산염을 사용한 알칼리성용액이다. 그 후 50~60년 사이에 2가의 염화주석($SnCl_2$)과 KOH에 Cyan 등의 착화제를 첨가한 도금액이 발표되었다. 최초의 실용적인 알칼리주석용액은 1931년 Oplinger의 4가 주석산 염으로서, $CH_3COONa$를 완충제로 사용하였고, $Sn^{2+}$을 산화시키기 위하여 과산화물이나 과 붕산염을 첨가하였다. 알칼리성 Sn용액은 Natrium용액과 Kalium용액이 있지만, Kalium염이 용해성이 좋고, Sn농도를 높여 전류밀도를 높일 수 있다. 알칼리성용액은 도금속도가 산성용액의 1/2로 되고, 음극효율도 80~90% 정도 낮아, 두꺼운 피막이나 생산성을 중시하는 부품에는 적합하지 않다. 초기의 산성용액은 Sn의 정련목적으로 사용되었고, Pb정련에 사용된 Fluor규산용액에 Gelatine을 첨가하였다. Mathers는 Cresol산을 첨가하여 미량의 Cresol포화용액을 사용하여 고속으로 두껍게 석출시킬 수 있었다. 독일의 Schloetter도 다양한 방향족 술폰산으로써 반 광택피막을 실현하였다. 산성Sn도금액은 첨가제에 어떠한 유기화합물을 사용하는가는 도금장치나 석출상태로써 결정할 수 있다. Hothersall과 Bradshaw는 Cresol술폰산을 첨가하여 도금액 안정성 향상을 발견했다. Cresol술폰산은 $Sn^{2+}$의 안정제이며, Gelatine은 분산제기능을 한다. 붕 불화용액은 Sn농도를 높일 수 있고, $2{\sim}12A/dm^2$의 고 전류밀도의 도금이 가능하다. 1937년 Schloetter가 개발하여 미국의 제철회사에서 사용되었다. Sn-Ni도금은 Ni도금보다도 뛰어난 내식성이 있기 때문에 자전거, 자동차부품에 사용되고 있다. 실용도금액은 1951년 Parkinson이 발표한 HBF/HCL용액이다. $SnCl_2$산성용액에서 표준전위는 -0.136V인데 비하여, Ni이온의 표준전위는 -0.25V이다. HF용액에서는 불화물이온이 $Sn^{2+}$의 석출전위를 (-)방향으로 이동시켜서 합금석출이 가능하다. Sn-Co도금은 Cr도금의 색조에 가깝고, 장식목적으로 사용된다. Cr도금 대체용으로 사용된다. 내마모성이나 내식성은 Cr도금보다도 떨어지기 때문에 장식목적에 한정된다. 1953년 Parkinson은 Sn-Ni도금연구에서 동일한 용액조성으로부터 Co 30%를 석출시켰다. Sn-Zn도금은 방식도금으로서 자동차부품에 많이 사용되고 있다. Sn과 Zn의 표준전위는 서로 멀리 떨어져 있기 때문에 산성용액에서는 공석될 수 없다. 1980년대에 들면서, 방식Cd(Cadmium)도금의 독성 때문에 Sn-Zn도금을 재인식 하게 되었다. 1957년 Vaid 등이 No Cyan도금액을 발표했다. 그 후 러시아의 연구자가 안정한 도금액을 연구하였고, Srivastava와 Muckergee가 1976년에 종합하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.4
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• pp.696-701
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• 2012

Non-aqueous processes have been developed for stable management and reuse of spent fuels. Nowadays, a plan for the management of spent fuel is being sought focusing on a non-aqueous process in Korea. Named as pyroprocessing, it includes an electrolytic reduction process using molten salt at high temperature for the spent fuels, which provides metallic product for a following electro-refining process. The electrolytic reduction process utilizes electrochemical reaction producing Li to convert oxides into metals in high temperature LiCl medium. Various kinds of elements in the spent fuels would be distributed in the system according to their respective reactivity with the reductant, Li, and the medium, LiCl. This study elucidates the reactions of the elements to understand the behavior of composite elements on the spent fuels by thermodynamic calculations. Uranium and transuranic are reduced into their metallic forms while rare-earth oxides, except for Eu, are stable against the reaction at a process temperature. This study also covers the tendency of reactions with respect to the temperature and, finally, estimates radioactivity and heat load on the distributed phases based on the reference spent fuel characteristics.

• Proceedings of the Korean Society of Dyers and Finishers Conference
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• 2011.03a
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• pp.37-37
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• 2011

열가소성 고분자 물질인 PET[poly(ethylene terephthalate)]는 섬유 및 필름, 음료병 등에 널리 사용되는 대표적인 범용 소재이며, 전체 PET 제조업은 2013년 약 200억불에 달할 것으로 예상되는 큰 시장이다. 최근 급격한 산업화에 따른 전 세계적인 환경오염의 심각성이 부각되면서 기업들의 환경 친화적인 제조 활동 및 생산 프로세스의 개선이 요구되고 있다. 현재 폴리에스테르 수지를 제조하기 위해 국내외 업체에서 가장 널리 사용 되고 있는 중합촉매는 중금속 원소인 고순도 삼산화안티몬($Sb_2O_3$)이며 통상 중합공정 중에 150~300ppm의 촉매가 사용된다. 세계보건기구(WHO)의 국제암연구기관(IARC)에서는 안티몬을 인체 발암성이 있는 물질로 분류 하여 현재 유럽을 중심으로 안티몬 사용을 제한하는 환경 규제가 가속화 되고 있다. 폴리에스테르 수지 제조 공정중 안티몬 촉매를 사용할 경우 정련, 염색, 알칼리 감량시 중금속(안티몬)검출에 따른 수질 오염 및 폐수처리비용이 증가하게 되며 대량의 중합촉매 사용에 따른 이물 증가로 작업성 및 품질 문제가 상존하게 된다. 따라서 이러한 제조 공정중의 고위험성 물질을 대체할 친환경, 고부가가치 신규 무독성 PET 소재 및 제품이 각광을 받게 될 것이다. 이번 연구에서는 티타늄계(Ti-based) 무독성 촉매를 이용하여 PET 중합을 실시한 Sb-free PET원단의 염색특성을 알아보는 것으로 분산염료 3종 (Red, Yellow, Blue)으로 염색이 완료된 원단을 spectrophotometer 를 이용하여 L, a b값과 K/S값으로 측정하였다. 동일한 염색 조건을 위해 두 종류의 원단을 하나의 실린더에서 기존 PET 염색과 동일한 조건으로 염색을 실시하였으며 실험 결과 전반적으로 기존 PET와 유사한 염색 특성을 보였다. 염색견뢰도 평가에서도 Sb-free PET원단과 기존 PET원단의 세탁 견뢰도, 마찰 견뢰도, 일광 견뢰도를 비교 했을 시 두 원단 모두 4~5급으로 우수한 견뢰도를 나타내었다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.11a
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• pp.31-31
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• 2003

최근 각종 산업 기술의 발달과 함께 다량의 악취, 오염 물질이 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 특히 산업 현장의 경우, 악취로 인해 작업 환경이 매우 열악하여 환경 설비의 개발이 절실히 요구되고 있다. 본 연구에서는 기존의 스크러버 집진 장치의 친수성 가스를 제거할 수 있는 장점을 유지하면서, 소수성 기체의 제거율이 낮은 단점을 보완할 수 있는 TiO$_2$나노 입자의 광분해 특성을 이용한 스크러버 집진 장치를 제작하였다. TiO$_2$ 광촉매 나노 입자는 실험실에서 합성한 QT를 비롯하여, 국내외에서 생산된 P-25, NT-20, ST-01로 특성 분석을 실시하였다. 광촉매 나노 입자의 특성 분석에는 X선 회절 분석법, 적외선 분광기, 제타 전위 분석기, 동적 광산란 분광기를 사용하였으며, 그 결과 ST-01이 본 실험에 가장 적합한 광촉매로 선정되었다. 악취 및 대기 오염 물질 선정은 염색 가공 공장에서 정련제, 산화 환원제등으로 많이 사용하고 있는 암모니아, 아세트산, 옥탄올, 휘발성 유기물질인 톨루엔, 벤젠으로 하여, 실험실 자체 제작한 batch type과 산업 현장에서 사용할 수 있는 continuous type의 스크러버 이용하여 실험하였다. 이들 물질의 제거율은 가스 크로마토그래피, 자외선/가시광선 분광기를 이용하여 조사하였으며, 친수성 기체인 암모니아와 아세트산의 경우는 기존의 스크러버 효율의 약 70%인 반면에, 광촉매를 이용한 스크러버의 경우 90%이상의 우수한 제거 효과를 보였다. 또한, 기존의 스크러버가 거의 분해를 할 수 없었던 소수성 기체 옥탄올, 톨루엔, 벤젠의 경우는 기존의 스크러버가 약 10%내외를 제거하는 것에 비해, 광촉매를 이용한 스크러버의 경우 약 80% 이상의 제거 효율을 나타내었다. 결과적으로 광촉매를 이용한 스크러버의 제거효율이 기존의 스크러버에 비해, 친수성 가스의 경우 20% 이상, 소수성 가스의 경우70% 이상 향상되었음을 알 수 있었으며, 본 연구를 통해 광분해를 이용한 스크러버가 기존설비의 장.단점을 충분히 보완 가능한 환경 설비임을 확인할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.3 no.6
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• pp.565-574
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• 1993

The Ar/Ar- $H_{2}$ plasma method Lvas applied to reduce and refine high purity Nb metal. Inaddition, the reaction between molten Nb metal and hydrogen were also analyzed in the Ar-(20%)$H_{2}$plasma. The metallic Nb of 99.5wt% was obtained at the ratio of $C/Nb_{2}O_{5}$=5.00 in the Ar plasma reductionand the $O_2$ loss from the thermal decomposition of niobium oxides did not take place. In the Ar-(20%)Hi plasma the metallic Nb of 99.8wt% was produced at the ratio of $C/Nb_{2}O_{5}$=4.80. It was observedthat a major reaction of the deoxidation was the reaction with H, Hi, and a deoxidation by the evaporationof $NbO_x$ did not occur but a mass loss of Nb did by a "splash" effect. The deoxidation reaction rateobeyed the 1st order reaction kinetics and the reaction rate constant(k') of deoxidation was $7.8 \times 10_{-7}$(m/sec).The solubility of hydrogen in Nb metal was 60ppm and it was larger than the solubility of molecularstate hydrogen by 40ppm in the Ar-(20%)$H_{2}$ plasma method. A saturation was within 60sec anda hydrogen content was reduced below lOppm by a Ar plasma re-treatment.by a Ar plasma re-treatment.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.52 no.3
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• pp.279-288
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• 2014

Nuclear energy is expected to meet the growing energy demand while avoiding CO2 emission. However, the problem of accumulating spent fuel from current nuclear power plants which is mainly composed of uranium oxides should be addressed. One of the most practical solutions is to reduce the spent oxide fuel and recycle it. Next-generation fuel cycles demand innovative features such as a reduction of the environmental load, improved safety, efficient recycling of resources, and feasible economics. Pyroprocessing based on molten salt electrolysis is one of the key technologies for reducing the amount of spent nuclear fuel and destroying toxic waste products, such as the long-life fission products. The oxide reduction process based on the electrochemical reduction in a LiCl-$Li_2O$ electrolyte has been developed for the volume reduction of PWR (Pressurized Water Reactor) spent fuels and for providing metal feeds for the electrorefining process. To speed up the electrochemical reduction process, the influences of the feed form for the cathode and the type of anode shroud on the reduction rate were investigated.