일반기술

팔라듐 흡착성 침윤수지의 제조 및 그 적용방법

◦ 본 기술은 새로운 팔라듐 흡착성 침윤수지, 그 제조방법 및 그것을 사용하여 팔라듐을 회수하는 방법에 관한 것이다.◦ 팔라듐(백금)과 같은 귀금속 원소들은 전기 및 전자재료, 화학공업용 촉매, 의료용 재료 등에 사용되며, 그 수요가 광범위하나 고가의 물질이기 때문에 경제적인 면에서 사용의 제약을 받고 있다. 핵연료 주기 중 원자로 내에서 핵분열 과정을 거쳐 연료로서의 수명이 끝난 고준위 방사성 폐기물에는 상술한 귀금속 핵분열 생성물들이 다량 포함되어 있으며, 자동차 배기가스 촉매 정화장치에도 백금족 원소들이 포함되어 있다. 따라서 방사성 폐기물이나 자동차 배기가스 촉매 정화장치 또는 폐 전자회로 기판으로부터 귀금속 원소들을 효과적으로 분리할 수 있다면, 귀금속 원소의 경제성을 향상시킬 수 있다.◦ 본 기술은 이미다졸 또는 벤즈이미다졸을 포함하는 헤테로고리형 아민을 고분자 수지체 세공 내로 침윤시킨 후 헤테로고리형 아민의 질소 원자를 알킬화하여 새로운 팔라듐 흡착성 침윤수지를 제조하고, 산 용액으로 용출된 팔라듐의 회수에 상기 침윤수지를 사용함으로써, 팔라듐에 대한 흡착 분배계수 및 팔라듐의 회수율이 우수한 팔라듐 흡착성 침윤수지를 제공하고 있다.◦ 종래, 핵연료 폐기물에서 귀금속 원소를 분리하기 위해, 일반적으로는 우선 질산을 사용해 귀금속 원소를 용출시킨다. 즉, 강산을 사용한 용출법을 사용해 오고 있다. 또한 강산에 녹아 있는 백금족 원소들을 분리하기 위해서는 용매 추출법을 이용하거나 강염기성 음이온 교환수지를 사용해 왔다. ◦ 한편, 이미다졸 (imidazole)이나 벤즈이미다졸 (benzimidazole)과 같이 질소를 포함하는 헤테로고리형 아민 (heterocyclic amines)은 전이금속 착화합물의 리간드 중 물 분자와 쉽게 자리바꿈하여 전이금속의 착화합물을 형성하는 것으로 알려져 있다. 따라서 벤즈이미다졸 또는 이미다졸 유도체를 이용하여 백금족 원소에 대한 새로운 흡착제를 개발하기 위한 연구가 계속되어 왔다. 즉, 이미다졸 또는 벤즈이미다졸 유도체를 구조적으로 변화시키거나, 이들 유도체를 담체인 수지 등에 결합시키는 방법 또는 담체인 수지의 종류를 변화시킴으로써 보다 효과적인 백금족 원소에 대한 흡착제를 개발하고자 하였다. 예를 들어, 리우 등에 의해 곁사슬에 이미다졸 또는 벤즈이미다졸을 포함하는 고분자 유도체는 Ag(Ⅱ), Cu(Ⅱ), Fe(Ⅱ), Co(Ⅱ)와 같은 전이금속 이온과 착화합물을 형성하고, 이를 이용하여 전이금속을 선택적으로 흡착시킬 수 있다는 것이 보고되었다 (M. Liu, et. al., Thin Solid Films, 295, pp 250-254 (1997)). 또한 거시 기공형 폴리비닐클로라이드수지 중합체 (resinification polymer, 이하 수지체라 함)의 곁사슬에 이미다졸이 화학적으로 결합된 물질은 pH 4 이하의 산성 분위기에서 극미량 존재하는 Ag(Ⅱ), Pt(Ⅱ), Pd(Ⅱ) 등을 정량적으로 흡착할 수 있음이 보고된 바 있다 (Z. X. Su, et. al., Talanta, 42, pp 1127-1133 (1995)). 웨이 등은 벤즈이미다졸이 화학적으로 결합된 기능성 수지를 내방사선성인 다공성 실리카 비드 담체에 침윤시킴으로써 백금족 원소에 대한 흡착성 침윤수지를 제조하고, Rh, Pd, Ru 등의 백금족 원소들에 대하여 흡착·탈착 실험을 수행하였다 (Y. Wei et. al., J. Nuclear Science and Technology, 35 (5), pp 357-364 (1998)). 그 결과 이들 침윤수지의 팔라듐에 대한 흡착 분배계수는 약 1,000이었다. 한편, 일본 특허 출원번호 소59-174608호에서는 벤즈이미다졸 등의 염기성 관능기를 가진 유도체를 수지체 표면에 유기합성법으로 직접 합성하는 제조법을 기술하였다.