일반기술

수용액 또는 폐수로부터 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 방법

◦ 본 기술은 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드 중에서 선택되는 어느 하나 이상을 함유하는 수용액 또는 폐수로부터 이들을 제거하는 방법에 관한 것이다.◦ 요오드는 수용액 중에서 보통 요오드 이온(I-), 요오드산 이온(IO3-), 요오드(I2)의 형태로 존재한다. 이렇게 다양한 화학적 존재 형태 때문에 수용액이나 폐수중에 존재하는 요오드 혼합물을 제거하기가 용이하지 않으며, 이 때문에 특히 원자력 발전소, 선진 외국에서 가동되고 있는 재처리 공장, 기타 방사성 동위원소 이용 기관 등에서 발생하는 방사성 폐수로부터 요오드를 제거하는 것이 큰 문제가 되고 있다. 특히, 요오드의 방사성 동위원소 중 요오드-129는 반감기가 1.57×107년으로 방치만으로는 감쇄가 거의 불가능할 뿐만 아니라, 만약 인체에 섭취될 경우 특정 기관에 농축되어 계속 방사선을 방출하기 때문에 큰 해독을 끼치게 된다. 따라서, 방사성 요오드를 포함한 다양한 형태의 요오드를 효율적으로 제거할 수 있는 방법이 절실히 요구되고 있다.◦ 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 요오드 제거 방법은 유기 음이온 교환수지에 의한 방법인데, 지금까지는 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 구별하지 않고 요오드라 불렀기 때문에 여기에서 요오드 제거방법이란 엄밀히 말하면 요오드 혼합물의 제거방법을 의미한다. 유기 음이온 교환수지에 의한 방법이란, 요오드 혼합물을 함유하는 수용액이나 폐수를 장시간 방치하거나 가온하여 용해도가 낮은 요오드를 대부분 기체로 날아가게 하여 남아있는 요오드 이온이나 요오드산 이온을 유기 음이온 교환수지로 제거하는 방법이다. 그러나 요오드 이온에 비하여 요오드산 이온은 음이온 교환수지로 잘 제거되지 않으며 또한 요오드도 일부 수용액 또는 폐수에 용해된 상태로 존재가 가능하기 때문에 유기 음이온 교환수지에 의하여 제거되지 않고 그대로 배출되어 결과적으로 전 요오드 혼합물 (요오드 이온 + 요오드산 이온 + 요오드)에 대한 제거효율이 떨어지게 된다는 문제점이 있다.◦ 요오드 혼합물 제거와 관련한 종래 기술로는 요오드 이온과 요오드산 이온을 함유한 방사성 폐수에 특정 환원제를 주입하여 요오드산 이온을 요오드 이온으로 환원한 후 여기에 다시 질산은을 가하여 요오드 이온을 요오드화 은 (Agl)으로 침전시킴으로써 요오드 이온과 요오드산 이온을 제거하는 방법이 있다 (미국특허 제 5,352,367호). 그러나 이 방법 역시 요오드가 폐수중에 존재할 때는 전 요오드 혼합물에 대한 제거 효과가 감소할 우려가 있으며, 침전에 많은 시간이 소요됨은 물론 침전물 제거에 대한 대책이 필요하다. 특히 이 방법은 값비싼 은 화합물을 사용하기 때문에 경제적이지 못하다. 또한, 요오드화 화합물을 함유하는 매체를, 유기매체에서, 스티렌과 디비닐벤젠의 설폰화된 공중합체로 구성되고 적어도 1%의 활성부분이 은 또는 수은 형태로 전환된 거대 망상구조의 강산 양이온교환수시와 접촉시킴으로써 비수성 유기매체로부터 요오드화 화합물을 제거하는 요오드화 화합물의 제거방법이 있는데(대한민국 특허 제38438호), 상기 기술 역시 은 또는 수은 등의 고가의 중금속이 사용되는 방법으로 경제성이 떨어진다. 한편, 당 연구소에서 보유한 특허로 TEDA/KI 첨착 활성탄을 이용한 방사성 요오드 제거방법이 있는데(대한민국 특허 제72819호), 상기 기술은 방사성 유기요오드의 제거에는 유용하나, 요오드산 이온 등의 제거에는 부적합하다.◦ 본 기술의 폐수로부터 요오드를 제거하는 방법은 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온 또는 요오드산 이온 또는 이들 모두를 하기 반응식 1의 반응에 의하여 요오드로 변화시킨 후 생성된 요오드 및 원래 존재하던 요오드를 활성탄을 이용하여 흡착시킴으로써 요오드 이온, 요오드산 이온 및 요오드를 제거하는 원리에 따른 것이다. <반응식 1>5I- + IO3- + 6H+ → 3I2 + 3H2O◦ 본 기술의 방법은 원 수용액 또는 폐수중에 존재하는 요오드 이온과 요오드산 이온의 몰비에 관계없이 요오드 혼합물을 모두 제거할 수 있으며, 각종 원자력 산업에서 발생하는 방사성 폐수처리를 비롯하여 요오드를 취급하고 있는 일반산업 분야에도 유용하게 적용될 수 있다.