Abstract
Solid beta-dicalcium silicate hydrate $(\beta-C_2SH)$ synthesized under hydrothermal conditions at $240^{\circ}C$ and Ca/Si=2 molar ratio shows cation exchange properties towards divalent metal cations such as Fe, Cu, Zn, Cd, or Pb. The ability of metal cation uptake by the solid was found to be in the order: $Fe^{2+}$〉$Cu^{2+}$〉$Zn^{2+}$〉$Cd^{2+}$ = $Pb^{2+}$. Cesium selectivity of the solid was demonstrated in the presence of univalent cation such as $Li^+$, $Na^+$ and $K^+$ and divalent cations such as $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$ and $Ba^{2+}$, which are one hundred times more concentrated than the $Cs^+$. The uptake of $Cs^+$ is maximum in the presence of $Mg^{2+}$ whereas it is minimum in the presence of $K^+$. The different affinities of ${\beta}-C_2SH$ towards divalent metal cations can be used for the separation of those ions. Due to its selectivity for cesium it can be used in partitioning of radioactive Cs+ from nuclear wastes containing numerous cations. The mechanism of the metal cation exchange and cesium selectivity reactions by the solid is studied.
240$^{\circ}C$와 Ca/Si=2 몰 비율의 열수상태에서 합성된 고체 베타-디칼슘 실리케이트 하이드레이트($\beta-C_2$SH)는 Fe, Cu, Zn, Cd, 및 Pb와 같은 2가 금속 양이온에 대한 양이온 교환 성질을 보여준다. 그 고체에 희한 금속 양이온 흡인력은 $Fe^{2+}$〉$Cu^{2+}$〉$Zn^{2+}$〉$Cd^{2+}$ = $Pb^{2+}$의 순서로 됨이 밝혀졌다. 고체에 세슘 선택성은 $Li^+$, $Na^+$ 및 $K^+$와 같은 1가 양이온이나 $Ca^{++}$, $Mg^{++}$ 및 $Ba^{++}$와 같은 2가 양이온이 $Cs^+$보다 백배이상 진한 상태에서 나타내었다. $Cs^+$의 흡인력은 $Mg^{++}$의 존재하에서 최대치를 보여주었고, 반면에 $K^+$의 존재하에서 최소치를 보여주었다. 2가 금속이온에 대한 $\beta-C_2$SH의 다른 친화도는 이들 이온을 분리하는데 사용 할수 있다. 또한 $\beta-C_2$SH에 희한 금속 양이온 교환에 대한 반응경로 및 세슘 선택성이 연구되었다.