Polymer(Korea), Vol.5, No.4, 266-277, August, 1981
유기물질 및 중금속이온 분리용 킬레이트 고분자에 관한 연구
Studies on the Polymer Chelates Removing Organic Substance and Heavy Metalic Ions
초록
Polyethyleneimine과 tolylene-2, 4-diisocyanate를 반응시켜 3차원구조의 고분자킬레이트를 제조하여 유기화합물 및 중금속이온들의 제거를 목적으로 입상의 silica gel 및 입상의 polysulfone을 담체로 하여 그 표면에 이 고분자킬레이트를 생성시킨 킬레이트 수지의 Pb++, Cd++ 및 Hg++이온등의 중금속이온등에 대한 흡착성을 검토하였고, 다음으로 polysulfone 막을 제조하고 그 표면에 polyethyleneimine과 tolylene-2, 4-diisocyanate를 반응시킨 고분자킬레이트를 생성케한 membrane을 사용하여 reverse osmosis에 의해서 중금속이온(Pb++, Cd++ 및 Hg++) 및 유기화합물(페놀)의 제거실험을 행하였다. 먼저 입상 킬레이트수지의 경우, silica gel-chelate resin이 polysulfone-chelate resin의 경우보다 더 좋은 흡착성을 나타내었으며 Pb++ > Cd++ > Hg++ 이온의 순이고 Pb++이온의 경우 30분간 curing시킨 킬레이트수지가 90%(0.17mmol/g resin)의 흡착성을 나타내었다. pH변화에 따라서는 Pb++이온의 경우 pH2에서 silica gel-chelate resin 및 polysulfonechelate resin 다같이 거의 100%의 흡착성을 나타내었으며 pH증가에 따라 급격히 감소하나, Cd++ 및 Hg++이온의 경우는 대체적으로 흡착성은 강하지만 Pb++이온과는 반대로 pH증가에 따라 다소 증가하는 경향을 나타내고 있다. Reverse osmosis에 의한 polysulfone-chelate resin membrane을 사용한 제거실험에서는 5000ppm의 염화나트륨수용액을 600psi에서 조작한 경우 95%의 rejection(제거율)을 나타내었고, 중금속이온들에 대한 rejection은 Cd++ Hg++ > Pd++이온의 경향이었으며, 300∼500 psi에서 Cd++ 및 Hg++이온의 경우 97%의 좋은 제거율을 나타내었다. 이 membrane에 의한 페놀의 제거실험에서는 100ppm의 feed solution을 사용하고 300 psi(일정)에서 조작한 경우 pH 증가와 더불어 rejection은 증가하였으며 pH11.5에서 100%의 좋은 rejection을 나타내었다.
Polymer chelate of three dimensional network structure was obtained in the reaction of polyethyleneimine with tolylene-2, 4-diisocyanate, and in order to remove the heavy metallic ions such as Pb++, Cd++, and Hg++ ion by adsorption, silica gel and bead polysulfone carriers coated with above polymer chelate were used, and furthermore to reject the organic compound such as phenol and the heavy metallic ions (Pb++, Cd++, Hg++ ion) by reverse omosis, polysulfone membrane coated with polymer chelate formed by the reaction of polyethyleneimine and tolylene-2, 4-diisocyanate was used at the same time. In the case of bead type of chelate resin, silica gel-chelate resin showed better adsorptivity than polysulfone-chelate resin and the order was as follows: Pb ++ > Cd++ > Hg++ In case of Pb++ ion 90% (0.17m mol/g resin) of the ion was adsorbed to the chelate resin cured at 110℃ for 30 minutes. To Pb++ ion both silica gel-chelate resin and polysulfone-chelate resin showed 100% adsorptivity at pH 2, but the adsorptivity decreased suddenly as pH increased. In rejection experiment by reverse osmosis using polysulfone-chelate resin membrane, 5000 ppm of sodium chloride feed solution was rejected to 95% at 600 psi, and to the heavy metallic ions the rejection rate showed following tendency: Cd++ Hg++ > Pb++. In the pressure range of 300∼500 psi, both Cd++ and Hg++ ion showed high rejection of 97%. In rejection of 100 ppm phenol feed solution, the rejection rate increased with pH increase and 100% of phenol was effectively rejected at pH 11.5 using polysulfone-chelate resin membrane by reverse osmosis when operated at 300 psi.