본 연구의 목적은 활성 견운모를 이용하여 수용액 상의 유해한 독성 물질인 세슘을 제거하는 것이다. 또한, 재료는 탄소반죽 전극을 개선하여 전극으로의 적합성을 평가하고, 수용액 중 에서 방사성 독성물질인 세슘을 측정하기 위해 순환전류전압법(cyclic voltammetry ; CV)에서 작업 전극으로 사용하였다. 세슘은 액체 방사성 폐기물에서 가장 양이 많고 위험한 독성 오염 물질로 간주된다. 135Cs와 137Cs는 핵분열 생성물로 높은 독성과 긴 반감기를 갖게 된다. (135Cs : 2x106 yrs; 137Cs : 30.17 yrs). 또한, 칼륨과의 유사한 화학 특성 때문에, 쉽게 칼륨과 교환되고, 지상 및 수중 생물에 흡수되어 수중 환경에 잠재적으로 독성 오염물질을 생성한다. 섭취와 축적을 통해 Cs은 갑상선 암과 같은 신체의 조직과 내부 위험을 초래한다. 따라서, 방사성 물질의 제거 및 낮은 수준의 검출은 중요한 사항이다. 견운모는 천연 mica 점토로 4 시간 동안 800 ℃에서 열처리한 뒤 1시간 동안 100℃에서 3.0 mol/L의 HCl을 사용하여 산 활성화시켜 활성견운모를 얻었다. 샘플은 SEM-EDX, FT-IR 및 BET 등의 분석기를 이용하여 특성을 분석하였다. 활성견운모의 경우 매우 무질서하고, 이중 표면의 구조를 보유한 반면 견운모의 표면 형태는 조밀한 층 구조를 보였다. EDX 분석을 통해 Si, Al 및 O 등의 주성분과 C, Mg, Na등의 성분이 관찰되었다. 그리고 K는 견운모뿐만 아니라 활성견운모 양쪽 모두로부터 적은 양이 관찰되었다. Brunauer-Emmett-Teller (BET)를 통한 비표면적 분석결과, 견운모에 비하여 활성견운모의 면적이 상당한 증가를 보인 것으로 나타났다. 다양한 매개 변수로 진행한 회분식 반응 실험에서 pH(2.0-8.0)가 증가할수록 제거율이 우수하였으며, 농도(10.0 100.0 ㎎/L)는 증가할수록 제거율이 감소되는 경향을 보였다. 시간에 따른 결과는 Cs(I)의 흡착이 매우 빠른 시간 안에 일어났고, 50분에 흡착 포화 값을 갖는 것으로 나타났다. 운동 모델링의 경우 유사2차반응식을 잘 따르는 것으로 판단되며, 견운모와 활성견운모의 흡착량은 각각 0.858 and 4.353 mg/g이다. Mg(NO3)2를 전해질로 이용하여 진행한 간섭 영향에 대한 실험 결과, 전해질의 존재는 Cs(I)의 제거에 영향을 미칠 수 없는 것으로 나타났다. 또한, 고정층 반응기 컬럼 실험은 breakthrough data를 얻기 위해 수행하였다. Breakthrough data는 비선형 토마스 방정식에 잘 맞는 것으로 나타났다. 따라서, pH를 5.0에서 초기 유입 Cs(I) 농도 30.0 ㎎/L에서 부하 용량은 1.585 ㎎/g으로 추정되었다. Cs(I)의 전기 화학적 거동은 표준 Ag/AgCl reference 전극에 대하여 ±1.5 V 전위의 넓은 범위에 대해 진행하였다. 활성 견운모를 이용한 탄소반죽전극 (AS-CPE)은 Cs(I)의 측정에 높은 감도와 좋은 선형성을 보였고, 간섭물질들에 따른 측정에 영향을 받지 않았다. Na+ 이온이 5 ㎎/L까지 저농도로 존재하더라도 Cs(I) 측정에 대해 영향을 미치지 않았으나, 고농도의 Na+ 이온이 존재할 경우에는 Cs(I) 측정에 영향을 줄 수 있었다. 최적의 조건 하에서, scan rate 200 mV/sec에서 Cs(I)의 농도 범위를 10-50 μg/L로 실험한 결과 R2는 0.99로 좋은 선형관계를 보여 주었다. 본 연구를 통해 개발될 센서는 Cs(I)의 농도를 검출 한계 1 μg/L의 저 농도까지로 하여 정량측정이 가능할 것으로 판단된다.

The aim of the present investigation is to utilize the activated sericite in the attenuation of radio toxic cesium from aqueous solutions. Further, the material is assessed for its suitability in the modification of carbon paste electrode and employed as working electrode in cyclic voltammetry (CV) for the determination of trace level of radiotoxic cesium in the aqueous media. Cesium is considered as the most abundant and hazardous radio toxic pollutant in liquid radioactive waste. The 235uranium operated reactors produce a high yield of 135Cs and 137Cs fission products which are highly radiotoxic and having long half-lives (135Cs : 2x106 yrs; 137Cs : 30.17yrs). 135Cs is one of most harmful elements having long half-life and mobility in the repository. On the other hand, 137Cs is found to be a major contributor to heat and radiation generation in the high-level radioactive waste. Moreover, because of hard -emitting source it has greater concern in the spent fuel. Due to long half-life, unlimited solubility and persistency, Cs tends to remain in the environment for several decades posing ecosystem hazard. Owing to its similar chemical characteristics with potassium, it easily replaces potassium and incorporated to terrestrial and aquatic organisms make it a potential radio toxic pollutant in the aquatic environment. In case of ingestion and accumulation; cesium is deposited in the soft tissues of the body and creating an internal hazard such as thyroid cancer. Therefore, the remediation and low level detection of radiocesium is an important radiological input. Sericite, a mica based natural clay is annealed at 800 ℃ for 4 hrs followed by acid activation using 3.0 mol/L of HCl at 100 ℃ for 1 hr to obtain the activated sericite. The solid samples were characterized by SEM-EDX, FT-IR and BET specific surface area analyzer. The surface morphology of sericite showed a compact layer structures whereas the activated sericite possessed a very disorder and heterogeneous surface structure. The EDX mapping has shown that the elements such as Si, Al, and O are the major constituents and the other elements C, Mg, Na, and K were obtained in lesser amounts from both the sericite as well as activated sericite. The Brunauer-Emmett-Teller (BET) specific surface area results indicate a significant increase in the surface area due to the activation of sericite. The batch reactor data collected for various parametric studies enabled that an increase in pH (from 2.0 to 8.0) and sorbate concentrations (from 10.0 to 100.0 mg/L) apparently favoured the attenuation of Cs(I). The time dependence sorption data showed that the uptake of Cs(I) is very rapid and within just 50 minutes of contact the uptake of Cs(I) achieves its saturation value. The kinetic modelling showed that the uptake follows a pseudo-second-order rate equation hence, the attenuation capacity of these solids for Cs(I) is estimated to be 0.858 and 4.353 mg/g respectively for S and AS solids. The adsorption isotherm modelling data inferred the Freundlich fitting rather the Langmuir adsorption isotherms. The effect of background electrolyte concentrations (0.001 to 0.1 mol/L) using the electrolyte Mg(NO3)2 indicated that the presence of this electrolyte could not affect significantly the percent removal of Cs(I) by AS. Further, the fixed bed column reactor operations are performed to obtain the breakthrough data. The breakthrough data is fitted well to non-linear Thomas equation. Therefore, the loading capacity was estimated to be 1.585 mg/g at the initial influent Cs(I) concentration 30.0 mg/L at pH 5.0. Electrochemical behaviour of Cs(I) is obtained for a wide range of applied potential ±1.5 V against the standard Ag/AgCl reference electrode. The activated sericite carbon paste electrode (AS-CPE) showed a good tendency to Cs(I) ions and the presence of same amount of other metal ions could not hamper the detection of Cs(I). The presence of Na+ ions upto 5 mg/L could not significantly affect the determination of Cs(I), however the presence of excess Na+ ions in solution inhibit the detection of Cs(I) completely. Under the optimum conditions, a linear relationship is obtained between the scan rate and the cathodic peak current and moreover, fairly linear correlation was obtained in the concentration range of 10 ug/L to 50 ug/L with the correlation coefficients of 0.99 in the cathodic potential with the scan rate 200 mV/sec. A newly developed sensor shows a detection limit upto 1 ug/L of Cs(I).