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액막법을 이용한 습식인산중의 우라늄(Ⅵ) 회수에 관한 실험적 고찰(1)
김광욱,박현수,유재형 한국화학공학회 1985 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.23 No.4
습식인산 중에 존재하는 소량의 우라늄을 담체로서 D₂EHPA와 TOPO를 함유한 W/O/W형태의 액막에 의하여 회수하였다. D₂EHPA와 TOPO에 의한 우라늄 추출은 발열반응인 반면에 역추출은 흡열반응이었으며 반응열은 역추출쪽이 더 큰 값을 나타내었다. 액막에 의한 물질전달은 확산 뿐만 아니라 역추출 과정도 율속단계임을 보였다. 본 연구의 실험변수로 사용된 계의 온도, 계면활성제의 농도, 교반속도, W/O비율, 담체의 농도, HF의 농도 등은 물질전달 속도 뿐만 아니라 액막의 안정성에도 영향을 미치므로 이 두 조건을 동시에 만족시킬 수 있는 최적 실험조건을 규명하였다. Experimental investigation was performed on the recovery of uranium (VI) from Wet Process Phosphoric Acid by the novel liquid surfactant membrane with carrier mediated counter transport mechanism through batch operation. The membrane carrier used were D₂EHPA and TOPO showing the synergistic effect. The extraction of uranium (VI) was an exothermic reaction and the stripping of urnaium complex was an endothermic reaction. The various experimental variables such as temperature of system, concentration of surfactant, stirring speed, W/O ratio, concentration of carrier, concentration of HF had to be properly controlled in order to maintain the membrane stability and the recovery efficiency of uranium. In the transfer riechanism of uranium (VI), both diffusion and stripping reaction were rate controlling steps. By use of ICP-Emission Spectroscopy as an analysis instrument, the efficiency of recovery and membrane breakage were simultaneously measured.
고농도 질산 분해를 위한 연속식 화학-전해 조합 탈질 공정 (I)
김광욱,김수호,이일희 한국화학공학회 2004 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.42 No.1
본 논문에서는 고준위 폐액 중의 장수명 핵종을 분리하기 위한 군분리 공정에서 추출 공정의 산도조절 목적으로 사용되는 기존의 회분식 개미산 탈질 고정 개선이 시도되었다. 연속식 개미산 탈질과 잔여 산의 전해 분해 공정 조합 시의 질산 및 개미산의 분해 특성과 그때 분해 생성물의 변화 특성에 대한 연구가 수행되었다. 연속식 개미산 탈질에서는 약 30분 내에 정상상태에 도달하며 용액의 탈질 반응기 내의 체류시간은 최종 산도에 영향을 주고, 회분식처럼 개미산/질산의 몰 비가 1.5일 때 탈질에 의한 최저산도 값을 보여주었다. Ti-IrO_(2) 전해 반응기를 사용시 전류밀도에 따른 질산과 개미산의 분해 속도는 각각 9.33×10^(-3), 1.37×10^(-2)M(hrㆍ㎃/㎠)이었다. 질산은 Ti 음극의 환원에 의한 개미산은 IrO_(2) 양극의 산화에 의해서만 분해되었다. 본 연구에서 새롭게 제시된 연속식 개미산 탈질-잔여 산 전해 분해 공정의 조합은 2.0M 질산 용액을 최종적으로 약 0.1M 이하까지 연속 처리할 수 있었다. This work has improved the conventional batch denitration by formic acid which has been used for controlling the acidity of solution for the solvent extractions to partition the long lived-radionuclides from the high level radioactive liquid waste. The characteristics of destructions of nitric acid and formic acid and their destructive products in a continuous denitration process combining a continuous denitration system by formic acid and an electrolytic residual acid-trimming system suggested in this work was evaluated. The continuous denitration by formic acid reached a steady state in 30 minutes and showed the dependence of the final acidity on the residence time of feeding solution into the reactor. Also the system had the lowest final acidity at a mole ratio of formic acid and nitric acid of 1.5 like the batch denitration. In a Ti-IrO₂ electrolytic cell, the destructive rates of formic acid and nitric acid were 9.33×10^(-3) and 10^(-2)/M(hr·mA/㎠), respectively. The nitric acid and the formic acid were destructed through the reduction at the T₁ cathode and the oxidation at the IrO₂ anode, respectively. The newly suggested continuous denitration process combining the denitation by formic acid and residual acid-electrolytic treatment could control continuously a feeding nitric acid of 2.0M to below about 0.1M.
고밀집 섬유 집합체에 의해 유도된 모세관 현상을 이용한 정적 액 - 액 접촉장치의 개발과 그 특성 연구
김광욱,변기호,이일희,유재형,박현수 ( Kwang Wook Kim,Kee Hoh Byeon,Eil Hee Lee,Jae Hyung Yoo,Hyun Soo Park ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.4
본 연구에서는 고밀집 섬유 다발체 내에 수용상과 유기상을 동시에 주입시켜 나타나는 모세관 현상을 이용하여 최소 공간에서 최대한의 물질 전달 면적을 갖게 한 정적 액-액 접촉 장치가 개발되었다. 이 장치의 특성과 안정성을 평가하기 위해 TBP와 우라닐 이온을 함유한 질산계의 연속 추출 실험이 수행되었으며, 추출 성능은 동일 상비 조건에서 수행된 회분식 성능과 동일하였다. 초기 수용액에 대한 추출 수율을 증가 시키기 위해서는 일정한 수용액 유속에서 유기상의 유속 증가가 필요하였고, 같은 상비 조건의 회분식의 추출수율을 갖기 위해서는 수용액이 장치 내에서 일정한 체류 시간을 유지해야함을 알 수 있었고 본 추출계에서는 약 1.9분이 필요함을 알 수 있었다. 본 연구에서 개발된 고 밀집 섬유체 접촉기는 안정성과 재현성이 뛰어 났으며, 일반 물질 분리용 뿐만 아니라, 액-액계면 넓고 안정되어 있어 용매 추출 속도론 해석에도 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다. A new static contactor using capillary phenomena induced by a highly packed fiber bundle was developed for the solvent extraction. When two immiscible phases being cocurrently and forcedly fed into the packed fiber bundle, the contactor brings about a very large liquid-liquid contact area for mass transfer within a small definite space without any turbulence and drop phenomena. In order to test the characteristics and stability of the static contactor system, continuous extraction experiments of TBP-uranyl ion-nitric acid system were done and compared with the batch extraction experiment of the same chemical system. The performance of the static contactor were the same as that of the ideal batch extractor with the same extraction condition. For the increase of the extraction yield by the contactor, the increase of organic flow rate was required at a fixed aqueous flow rate, and a certain residence time of the aqueous phase flow within the contactor system had to be maintained to meet the performance of the batch system of the same phase ratio. The residence time in the case of TBP-uranyl ion-nitric acid system was about 1.9 minutes. This system was confirmed to be effective and stable enough for purposes of the kinetic study of solvent extraction as well as the mutual separation and purification of ordinary materials because of good reproducibility and the stable and large static liquid-liquid contact area.
대형 유리-세라믹 복합 매질 소결체 제조 시 비등방성 변형 특성 평가
김광욱,손성준,김지민,포스터 리차드,이근영,Kim, Kwang-Wook,Sohn, Sungjune,Kim, Jimin,Foster, Richard I.,Lee, Keunyoung 한국방사성폐기물학회 2020 방사성폐기물학회지 Vol.18 No.1
본 연구에서는 우라늄 폐촉매 처리 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물 대상으로 유리-세라믹 매질 구조의 대형 디스크 소결체 형태로 제작 시, 최종 제작된 소결체의 비등방향 수축 특성 및 변형율 변화를 연구하였다. 본 연구에서는 최대 직경 40 cm를 갖는 다양한 크기 원형 디스크 형태와 원형 디스크의 1/4 크기의 부채꼴 형 소결체를 제작하여 이들의 비등방성 수축 특성을 평가하였다. 60 MPa 압력하에서 만들어지는 성형체는 소결 시 성형체의 크기 및 형태에 관계없이 높은 등방성 수축하였다. 제조된 전체 소결체에 대한 비등방성율은 평균 1.6%이었고 이때 평균 부피 감용율은 37.4% 이었다. 이러한 결과로부터 국내에서 발생한 우라늄 폐촉매를 처리하기 위한 공정에서 발생하는 우라늄 함유 폐기물은 대형 디스크 형태의 유리-세라믹 매질 형태로 고형화함으로써 높은 안정성과 부피감용 효과를 가지며 200 L 드럼에 포장될 수 있음이 확인되었다.