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Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.6, No.2, 267-276, April, 1995
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키토산에 대한 2-아크릴아미도-2-메틸프로판 술폰산의 그라프트중합에 관한 연구
A Study on the Graft Polymerization of 2- Acrylamido-2-Methylpro panesulfonic Acid onto Chitosan
김천호, 조성관, 정병옥, 장병권, 최규석, 김재진
초록
게나 새우 등의 갑각류의 껍질에서 주로 얻어지는 생체고분자로 생체적 합성 천연고분자인 chitosan에 음이온계 수용성 비닐단량체인 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS)를 그라프트중합시켜 새로운 유도체를 합성하였다. 그라프트중합에서 개시제로는 1N 질산을 용매로 하여 ceric ammonium nitrate(CAN)를 0.1M 용액으로 제조하여 사용하였으며, 반응온도, 반응기간, 개시제의 농도, 단량체(AMPS)의 농도에 따른 그라프트율, 단랑체의 그라프트효율 및 단량체의 총전환율의 변화를 조사하여 최적조건을 규명하였다. 그라프트율은 개시제농도 2×10-3M, 단량체농도 0.17M, 반응온도 40℃에서 가장 높은 값을 나타내었고, 반응시간 2시간 이후로는 거의 같은 값을 나타내었다. 단량체의 그라프트 효율은 개시제농도 2×10-3M, 반응온도 50℃와 반응시간 2시간에서 가장 높은 값을 나타내었고, 단량체의 농도는 낮을수록 그라프트 효율은 높은 값을 나타내었다. 또한, 중합체의 응집성능을 시험해 보기 위해 실제 염색 공정 폐수를 대상으로 키토산과 그라프트중합체를 응집체로 사용하여 최저 흡착 pH 및 투입농도를 조사한 결과는 중성 영역과 알칼리 영역에서 중합체의 응집체가 키토산보다 뛰어난 투과도, 화학적 산소요구량(COD) 제거율 및 suspended solid(SS) 제거율을 보였고, 그라프트율이 100%인 중합체가 80%, 120%인 것보다 전체적으로 가장 좋은 응집성능을 나타내었다.
Chitosan from crabshelves or shrimps is known to be a biocompatible natural polymer. 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid(AMPS) was grafted onto chitosan of which their reaction conditions and properties of the obtained graft polymers were evaluated. Using ceric ammonium nitrate(CAN ) as the initiator, the optimum condition for graft polymerization was determined varying the amount of the initiator, monomer concentrations and reaction times. Grafting yield, total conversion, the percentage of grafting and the efficiency of grafting were calculated and examined the optimum reaction condition for high grafting yields. The maximum percentage of grafting was obtained at 2×10-3M of she concentration of initiator, 0.17M of monomer concentration and at 40℃, and stayed constant after two hours of reaction period. And grafting yield increased with decreasing monomer concentration. When chitosan and chitosan-g-AMPS tested on dyeing process waste water, they showed high flocculation performance in COD and SS test. Chitosan-g-AMPS showed better flocculation performance than chitosan itself in natural and alkaline pH ranges. Especially Chitosan-g-AMPS with 100% of grafting exhibited the best flocculation result than samples with 80% and 120% of grafting.
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