Ion Exchange Kinetics for Cs and Sr in a Batch Zeolite System

회분식 제올라이트계에서 Cs 및 Sr의 이온교환속도 연구

  • 이일희 (한국원자력연구소 부설 원자력환경관리센터) ;
  • 유재형 (한국원자력연구소 부설 원자력환경관리센터) ;
  • 박현수 (한국원자력연구소 부설 원자력환경관리센터)
  • Received : 1993.04.29
  • Accepted : 1993.07.02
  • Published : 1993.09.01

Abstract

The characteristics of mass transfer in an inorganic ion exchange system where Cs and/or Sr are separated by means of zeolites was investigated. Experimental work to separate Cs or Sr was carried out for Cs-AW300 and CS-AW500 systems in case of Cs whereas for Sr-4A and Sr-13X systems in case of Sr. The experimental conditions were chosen as follows in the batch type separation : temperature $25^{\circ}C$, agitation speed 300rpm, amount of zeolite 4g, volume of solution $0.5{\ell}$, and concentrations of solution 1000ppm, 2000ppm, respectively. As a result, it was found that the mass transfer rate is controlled mainly by the liquid film diffusion. The mass transfer coefficients in the film were found to be in the range of $10^{-4}{\sim}10^{-3}cm/sec$, while the apparent diffusivity inside the particles was found to be in the order of $10^{-8}cm^2/sec$.

본 연구에서는 제올라이트에 의하여 Cs 및 Sr을 분리하는 무기이온 교환계에 있어서 물질전달 특성을 규명하는데 중점을 두었다. Cs이온의 경우 선택도가 우수한 AW300 및 AW500 제올라이트, Sr이온의 경우는 4A, 13X 제올라이트를 각각 선정하여 물질전달실험을 수행하였다. 실험조건으로는 $25^{\circ}C$, 교반속도 300rpm, 제올라이트량 4g, Cs 및 Sr 용액의 농도, 부피는 각각 1000ppm, 2000ppm의 $0.5{\ell}$에서 회분식의 이온교환 방식을 채택하였다. 물질전달속도는 경막내 확산에 의해 지배됨을 알았으며, 경막 내 물질 전달계수는 $10^{-4}{\sim}10^{-3}cm/sec$, 입자내 겉보기 확산계수는 $10^{-8}cm^2/sec$의 차수를 나타내었다.

Keywords