한국지하수토양환경학회 추계학술발표회 및 통합 10주년 기념 국제심포지엄 2010년 10월 14-15일 한양대학교
해수 중 미량원소 분석법 비교 연구
민보라1․정강섭2․배조리1․정미진1․윤철호1․윤혜온1*
1Korea Basic Science Institute, Seoul 136-701, Korea,
2KoreaInstituteofGeoscience&MineralResources,Taejon, 305-350,Korea.
e-mail: [email protected]
1. 연구배경
해수 내에 포함되어 있는 유용금속원소들은 극미량으로 존재하지만 전체 해수로부터 회수가 가능 할 경우 그 양이 상당하기 때문에 세계 각국에서는 기술개발에 많은 노력을 기울이고 있다. 해수로부터 상 업적으로 회수되는 용존 원소들은 NaCl을 비롯하여 Na2CO3, Na2SO4, Mg, K, Br, I, Li, B 등이 있으며 세 계 각국에서는 현재 상용가능성이 가장 높은 미량금속인 Li을 비롯하여 U, Sr, Mo 등의 원소를 회수하기 위한 연구가 많이 진행되고 있는 실정이다. 해수는 높은 염도와 다양한 성분이 함께 녹아있어 일반적인 육 상자원 개발 공정과 다르며 특히 미량의 유용금속 회수 시 효율적으로 분리하기 위하여 분리 공정 개발과 함께 정확한 회수율 평가를 위한 표준 분석 방법이 적용되어야 한다.
따라서 본 연구에서는 고염도의 해수 내에 존재하는 극미량의 유용원소를 화학적 간섭없이 분석할 수 있는 방법에 대하여 연구하고, 표준분석법을 달리하여 Li, B, Br 및 Mg를 회수되는 효율을 비교하고자 하였다.
2. 연구방법
연구에 사용한 해수는 크게 4종류로 청정해수 1종과 소금정제 공정에서 분리되어진 염수, 탈염수, 간수 등의 공정수 3종이다. 청정해수는 강원도 동해에서 채취하였으며 잔류 용존원소에 대한 보존을 위하여 여과작업을 거쳐 플랑크톤을 제거하였다. 채취된 시료는 냉장보관하여 실험 시 바로 사용하였으며 공정수는 전기투석 및 증발 결정 등의 공정을 마친 뒤 보내온 시료를 여과하여 사용하였다.
해수 내 극미량의 유용금속원소를 화학적 간섭없이 분석하기 위하여 매질특성을 적용한 희석법, 표준물질첨가법, 매질일치 표준물질첨가법 등의 연구방법을 사용하여 Li, B, Br 원소를 분석하였다. 또한 공 정간수로부터 Mg을 회수하는 과정 중 자발적침전 과정을 통하여 분리되는 Mg(OH)2의 안정도 및 미량원소 들의 분포에 따른 Mg 산화물의 생성 조건 등에 대한 연구를 진행하였다.
모든 분석은 한국기초과학지원연구원에서 보유하고 있는 ICP-AES, ICP-MS, XRD, XRF를 이용하 였다.
3. 연구결과
본 연구는 해수의 고염도 및 다량의 원소들로 인하여 미량의 유용원소의 함량을 정확하게 분석 하기 어려운 점을 개선하기 위하여 유도결합 플라즈마 질량분석기 (ICP-MS), 유도결합 플라즈마 방출 분광분석기 (ICP-AES), 및 원자흡광분석기 (AAS)를 종합적으로 이용하여 다양한 매질 속에 포함되어 있는 유용원소 함량 종합분석법을 확립하고자 하였다.
해수의 복잡한 매트릭스를 보정하여 해수 내 Li, B과 Br의 검출한계를 측정하기 위하여 희석법 을 기본으로 표준물질첨가법, 매질일치 표준물질첨가법을 적용하였으며 이를 통해 최저 검출한계를 알 아내었다. 또한 Na2CO3 , CaCO3 , NaOH를 사용하여 공정간수로부터 회수한 Mg 침전물 중 주요원소분
석을 통해 화학 조성을 알아보고 각각의 침전물은 XRD 분석을 통해 화합물의 상을 관찰하였다.
연구를 통하여 대상 원소에 따라 적용된 분석법은 최저 검출한계를 판단하는 기준이 될 수 있 다. 이는 실제 회수대상원소들을 정확하게 평가하는데 중요하게 적용될 수 있으며 나아가 고밀도 매질 에 의한 화학적 간섭을 최소화 하는 분석 기술로서 이용될 수 있을 것으로 판단된다.
사사
이 연구는 해양과학기술연구개발사업 "해양용존자원 추출기술 개발" 과제의 연구비 지원에 의해 수행되었습니다.
4. 참고문헌
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