Ion Exchanger와 Chelate Resin의 이용과 발전

Abstract

20세기에 이르러 각종 공해는 유기적인 관련을 맺으면서 전개되어 가고 있으며 그 중에서도 중금속 이온에 의한 수질오염은 생태계의 급격한 파괴를 가져왔다. 고기능을 지니는 분리형 수지로서 ion exchanger와 chelate resin에 대한 연구가 중요하고 시급한 문제로 대두되었다. ion exchanger와 chelate resin에 대한 역사적 배경을 연대별로 4단계로 살펴보았다. 1단계는 1940년대 후반부터 1950년대말까지이며 이 기간에는 주로 polystyrene계가 resin matrix의 90%이상이었다. 2단계는 1950년대 후반부터 1960년대 중반까지이며 이때부터 해수 uranium채취사업이 개시되었던 시기이다. Polystyrene의 phosphorylation에 관한 연구와 polystyrene계 P원자 함유 chelate resin의 개발이 촉진되었다. 3단계는 1970년대 초부터 1980년대 중반까지로 무기물 흡착제와 유기계 chelate resin의 연구가 해수 uranium채취를 목표로 발전되었다. 4단계는 1989년 이후의 시기로 수질오염과 중금속오염의 해결방법으로 사용되는 ion exchanger나 chelate resin이 야기시키는 오염을 방지하기 위해서 ion exchanger나 chelate resin의 matrix를 생분해성을 갖는 천연고분자 화합물로 대치하려는 연구가 시작되었다. polystyrene계에서는 matrix자체의 고유한 물리·화학적 물성으로서는 외관 (gel형, macroporous형, macroreticular형, popcon형, macronet형)과 matrix를 불용화시키기 위하여 사용된 가교제의 종류와 가교도, 표면적 등이 가장 주요한 인자로 꼽힐 수 있다. poly-styrene의 염화메틸화에서는 polystyrene주쇄에 -CH_(2)Cl group의 도입과 함께 주쇄중에 도입된 -CH_(2)Cl group간의 상호작용(site-site interaction)에 의해서 Cl 함량이 낮아지게 된다. polyacrylonitrile계에서는 아미드옥심형 chelate resin은 다양한 종류의 금속에 대하여 광범위한 친화성을 지닌다. 아미드옥심형 chelate resin의 외관은 섬유상, bead상, 필름상으로 구분되며 이들 외관과 흡착능간의 관계는 체계적으로 논의된 바 없다. acrylonitrile의 중합시 가교제로서 divinylbenzene이 주로 사용되었으며 이 가교제 divinylbenzene은 acrylonitrile의 중합능을 현저히 저하시키는 것으로 밝혀졌다. polyacrylonitrile의 중합시에는 가교제의 종류에 관계없이 acrylonitrile의 중합능을 저하시켜서 가교 polyacrylonitrile내부에 존재하는 acrylonitrile단위의 함량을 이론치에서 벗어나게 한다. polyacrylonitrile의 아미드옥심화에서는 상이한 고분자 주쇄간, 동일한 고분자 주쇄내에서 site - site interaction이 수반된다고 예측된다. 이제까지의 연구보고에 의하면 전자보다는 후자에서 유발되는 고분자효과가 지배적인 것으로 알려져 있다.;We looked at the historical backgrounds of the ion exchanger, and chelate resin through four steps, chronically. The first step is from the late 1940's to the 1950's and during this period the polystyrene were more than 90% of the resin matrix. The second step is from the late 1950's to the mid 1960's and the extraction of sea water uranium began in this period. The studies of the phosphorylation of PS and the development of chelate resin containing PS system P atom was accelerated. The third step is from early 1970's to mid 1980's and the study of inorganic absorbent and organic system chelate resin was progressed under the objective of extraction of sea water uranium. The fourth step of ion from after 1989 and the studies began to substitute the matrix of ion exchanger or chelate resin to biodegradable natural polymerized compound to present the contamination caused by chelate resin or ion exchanger which is used to solve water and heavy metal contamination. The effect of the external appearance of polystyrene resin matrix (gel type, macroporous type, macroreticular type, popcon type, macronet type) and kind of diluent, degree of diluent and the surface area of resin matix and polymeric reactivity was studied. In amination of polychloromethylstyrene matrix, phase transfer catalyst influenced in the extent of site-site interaction. Amidoxime type chelate resin of PAN has an excellent adsorption capacity for heavy metal ions. Amidoxime type chelate resin of the external appearance is fiber type, bead type, film type. Crossliking agent added to the polymerization system of PAN prominently lower polymerization of AN in proportion to the additive amount of crosslinking agent. Amidoximation of PAN accompanies the site-site interaction caused by intramolecular interaction and intermolecular interaction.