KR101016231B1 - Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions - Google Patents

Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions Download PDF

Info

Publication number
KR101016231B1
KR101016231B1 KR1020090008954A KR20090008954A KR101016231B1 KR 101016231 B1 KR101016231 B1 KR 101016231B1 KR 1020090008954 A KR1020090008954 A KR 1020090008954A KR 20090008954 A KR20090008954 A KR 20090008954A KR 101016231 B1 KR101016231 B1 KR 101016231B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
monomer
polymer particles
porous
producing
solution
Prior art date
Application number
KR1020090008954A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100089621A (en
Inventor
김덕준
토 화이 누엔
유동근
Original Assignee
성균관대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 성균관대학교산학협력단 filed Critical 성균관대학교산학협력단
Priority to KR1020090008954A priority Critical patent/KR101016231B1/en
Publication of KR20100089621A publication Critical patent/KR20100089621A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101016231B1 publication Critical patent/KR101016231B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/09Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids
    • C08J3/091Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in organic liquids characterised by the chemical constitution of the organic liquid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00Processes of polymerisation
    • C08F2/04Polymerisation in solution
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F20/00Homopolymers and copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F20/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms, Derivatives thereof
    • C08F20/10Esters
    • C08F20/12Esters of monohydric alcohols or phenols
    • C08F20/16Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms
    • C08F20/18Esters of monohydric alcohols or phenols of phenols or of alcohols containing two or more carbon atoms with acrylic or methacrylic acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/12Powdering or granulating
    • C08J3/128Polymer particles coated by inorganic and non-macromolecular organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C08L33/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/04Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters
    • C08J2333/06Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers esters of esters containing only carbon, hydrogen, and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 중금속 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서, (S1) 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계; (S2) 안정제 수용액을 제조하는 단계; (S3) (S1) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (S2) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 다공성제 용액(porogenic solvent)을 혼합하는 단계; (S4) (S3) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 금속이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및 (S5) (S4) 단계에서 수득된 고분자로부터 금속이온을 제거하는 단계를 포함하는 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법은 중금속 이온의 흡착 사이트 수의 조절이 용이하며, 흡착력이 매우 우수하며, 선택성을 사용 용도에 따라 임의적으로 부여할 수 있으며, 재생 효과가 매우 뛰어나며, 반응 시간을 줄일 수 있어 매우 경제적이다.The present invention provides a method for producing a porous stamping polymer particles for selectively separating heavy metal ions, comprising: (S1) preparing a metal salt-acid monomer complex solution by reacting a metal salt solution, an acid monomer and a basic monomer; (S2) preparing a stabilizer aqueous solution; (S3) mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (S1) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (S2), and then mixing a porous solvent solution with the mixed solution; (S4) polymerizing the mixed solution mixed in the step (S3) to obtain a polymer containing a metal ion; And (S5) provides a method for producing a porous stamping polymer particles capable of separating heavy metal ions comprising the step of removing metal ions from the polymer obtained in step (S4). The method for producing porous stamping polymer particles according to the present invention is easy to control the number of adsorption sites of heavy metal ions, the adsorption power is very good, can be given arbitrarily according to the intended use, the regeneration effect is very excellent, the reaction It is very economical because it saves time.

다공성 각인 고분자, 중금속 이온, 분리, 금속염, 산성 단량체, 염기성 단량체 Porous stamping polymer, heavy metal ion, separation, metal salt, acid monomer, basic monomer

Description

선택적으로 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법{METHOD FOR PREPARING POROUS IMPRINTED POLYMER PARTICLES FOR THE SELECTIVE SEPARATION OF HEAVY METAL IONS}METHODS FOR PREPARING POROUS IMPRINTED POLYMER PARTICLES FOR THE SELECTIVE SEPARATION OF HEAVY METAL IONS}

본 발명은 선택적으로 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 특정 중금속 이온에 대한 선택성을 유지하면서 높은 흡착력과 빠른 흡착속도를 가지며, 경제적인 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a porous stamping polymer particles that can selectively separate heavy metal ions, more specifically, having a high adsorption power and a fast adsorption rate while maintaining the selectivity to a specific heavy metal ion, economical porous stamping polymer particles It relates to a manufacturing method of.

최근에는 분리 개념에서 환경 친화적이고 공정 단순화에 매우 유리한 분자각인 중합체(molecularly imprinted polymer: MIP) 또는 금속이온각인 중합체(metal ion imprinted polymer: MIIP)가 개발되고 있다. 분자 각인 중합체(MIP) 또는 금속이온각인 중합체(MIIP)란, 적당한 주형물질(template)과 결합하고 있는 단량체(monomer)를 출발물질로 사용하여 중합체를 합성한 후 주형물질을 제거함으로써 주형물질과 형태가 동일한 공간이 존재하는 중합체를 말한다.Recently, molecularly imprinted polymers (MIPs) or metal ion imprinted polymers (MIIPs) have been developed which are environmentally friendly in separation concepts and very advantageous for process simplification. Molecular imprinted polymer (MIP) or metal ion-engraved polymer (MIIP) is a template and form by removing the template material after synthesizing the polymer using a monomer that is combined with a suitable template. Refers to a polymer in which the same space exists.

주형물질 공간에는 형태적으로 동일한 주형물질만 끼어들 수 있고 주형물질과 다른 입체구조를 지닌 분자는 끼어들 수 없기 때문에 주형물질 공간을 가진 중합체를 사용하여 주형물질과 다른 여러 분자들을 분리할 수 있다.Since only the morphologically identical template can be inserted into the template space and molecules with different conformations than the template material, polymers with template space can be used to separate the template and other molecules. .

이것은 마치 항원에 대하여 형성된 항체가 항원과만 선택적으로 상호 작용하는 원리(Fischer's Lock-and-Key Concept)나 혹은 생체내의 효소가 특정한 기질(substrate)에 대하여서만 활성을 나타내는 것(Receptor Theory)과 같은 이치이다. 분자각인 중합체(MIP)의 기본적인 제조방법은 유럽특허 제0190228호에 개시되어 있다.This is like the principle that antibodies formed against an antigen selectively interact with the antigen only (Fischer's Lock-and-Key Concept) or that enzymes in vivo only act on a specific substrate (Receptor Theory). It makes sense. A basic process for the preparation of molecular imprinted polymers (MIPs) is disclosed in EP 0190228.

분자 또는 이온각인 중합체 제조방법의 전반부에 대하여 구체적으로 살펴보면, 분자 또는 이온각인은 먼저 주형물질(template)을 용매에 용해시킨 후 주형물질 일부분과 결합할 수 있는 작용기를 가진 중합 가능한 기능성 단위체(functional monomer)를 혼합함으로써 주형물질과 기능성 단위체간의 복합체를 형성시킨다. 이후 주형물질과 결합된 기능성 단위체의 배열을 유지하기 위하여 과량의 불활성 단위체인 가교제(cross-linker)와 중합개시제를 첨가하여 중합시킨다. 이 과정에서 주형물질을 용해시키는 용매는 합성된 중합체의 특성을 결정하는데 중요한 역할을 하며 특히 극성 용매는 극성 분자를 용해하기 때문에 주형과 기능성 단분자 사이에 일어나는 결합을 파괴시킬 수도 있다.Looking specifically at the first half of the process for preparing a molecule or an ionic angle polymer, the molecular or ionic imprint is a polymerizable functional monomer having a functional group capable of first dissolving a template in a solvent and then binding to a portion of the template material. ) Forms a complex between the template material and the functional unit. Then, in order to maintain the alignment of the functional units combined with the template material, an excess amount of inert units, a cross-linker and a polymerization initiator, are added and polymerized. In this process, the solvent that dissolves the template material plays an important role in determining the properties of the synthesized polymer. In particular, the polar solvent dissolves the polar molecule, which may break the bond between the template and the functional single molecule.

실제적으로, 분자각인 고분자기술과 관계되어서 현재까지 특정 분자인식능력을 가진 분자들에 대한 구조적 설계와 제조방법에 대한 연구가 끊임없이 진행되어 왔는데 대부분 라세믹(racemic) 구조의 화합물, 아미노 산(amino acid) 등 분리가 어려운 화합물의 분리에 적용되어져 왔다. 분자각인고분자 기술을 중금속 이온의 선택적 분리에 응용하고자 하는 기본적 아이디어는 극히 최근에 제시된 바 있는데현재 미국, 일본 스웨덴 등 몇몇 선진국에서 연구가 진행되고 있으며 최근 들어 연구의 폭을 더욱 넓혀가고 있는 상황이다.In practice, research on the structural design and manufacturing method of molecules with specific molecular recognition ability has been continuously conducted in relation to the molecular imprinting polymer technology, mostly racemic compound, amino acid Has been applied to the separation of compounds that are difficult to separate. The basic idea to apply the molecular imprinting polymer technology to the selective separation of heavy metal ions has been presented very recently. Currently, research is being conducted in several advanced countries such as the United States, Japan, and Sweden, and the scope of research has been expanded.

스웨덴 Lund대학의 Mosbach 그룹은 여러 종류의 유사구조화합물을 대상으로 분자각인에 따른 선택적 분리 효과를 보고하였다. 미국 메릴랜드 대학의 Murray 그룹은 이온 각인 고분자를 합성하여 Pb(II), Cd(II), Li(II), Na(II), Mg(II), Ca(II), Cu(II), Zn(II), Hg(II) 등 금속 이온에 대한 선택적 분리 특성을 보고하였다. 미국의 Lawrence Berkely 연구소의 Fish 그룹은 triazacyclononane 리간드를 이용하여 Zn(II)이온의 선택적 분리를 확인하였다. 일본도 최근에 Kyushu 대학 등에서 금속이온 각인을 이용한 분리특성에 대한 연구를 진행하고 있고 좋은 결과를 얻고 있다. The Mosbach group of the University of Lund, Sweden, reported the selective separation effect of several types of similar structural compounds by molecular imprinting. Murray Group of the University of Maryland, U.S., synthesized ion-imprinted polymers to produce Pb (II), Cd (II), Li (II), Na (II), Mg (II), Ca (II), Cu (II), Zn ( II), selective separation characteristics for metal ions such as Hg (II) was reported. Fish Group of Lawrence Berkely Laboratories in the United States confirmed the selective separation of Zn (II) ions using triazacyclononane ligands. Recently, Japan has been conducting research on separation characteristics using metal ion imprinting at Kyushu University.

본 기술과 유사한 기능을 가진 중금속이온 분리제로서 킬레이트형 이온교환 수지가 미국, 일본, 중국 등에서 제조되어 해외로 수출되고 있다. 미국의 DOW 에서는 DOWEX 라는 상표명으로 알려진 킬레이트형 이온 수지를 코발트 정제 공정 중 니켈을 분리해 내는데 적용되고 있다. 미국의 Invitrongen 에서도 Ni 이온에 대한 분리특성을 가진다는 Probond라는 상표명으로 니켈 분리 공정에 적용되고 있다. 미국의 Rohm and Haas사의 Amberlite라는 킬레이트형 이온 교환 수지가 금속이온을 분리하는 공정에 적용되고 있다. 일본의 Mitsubishi chemical에서 DIAION이라는 상표명으로 킬레이트형 이온교환 수지가 제조 판매 되고 있다. 위와 같이 미국이나 일 본에서 제조 판매되는 킬레이트 형 이온교환 수지의 경우 현재 공정에 여러 가지 형태로 적용되고 있으나 선택성이 그렇게 뛰어나지 않고 일부 금속이온의 분리에만 한정되어 쓰이고 있다.As a heavy metal ion separator having a function similar to the present technology, chelated ion exchange resins are manufactured in the United States, Japan, China, and exported to overseas countries. In the US, DOW, a chelate type ionic resin known under the trade name DOWEX is used to separate nickel during the cobalt purification process. Invitrongen in the United States is also used in the nickel separation process under the trade name Probond, which has a separation property for Ni ions. Amberlate, a chelating ion exchange resin from Rohm and Haas of the United States, is being applied to the process of separating metal ions. Chelated ion exchange resins are manufactured and sold under the trade name DIAION at Mitsubishi Chemical in Japan. As described above, the chelate type ion exchange resin manufactured and sold in the United States or Japan is currently applied in various forms in the process, but the selectivity is not so excellent and is limited to the separation of some metal ions.

이와 관련하여 본 발명자들은 중금속 이온 분리 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 계면활성제나 안정제를 사용하지 않음으로써 경제적으로 환경적으로 유리한 표면 각인된 코어-쉘 형태의 미소구체의 제조방법을 개발하여 특허등록(대한민국등록특허 제10-0861452)을 받은 바 있다.In connection with this, the present inventors have developed a method for manufacturing a surface-engraved core-shell microspheres that are economically and environmentally advantageous by not only shortening the heavy metal ion separation time but also using no surfactant or stabilizer and registering a patent. (Korea Patent Registration No. 10-0861452).

본 발명자들은 중금속 이온을 선택적으로 분리할 수 있는 방법에 대해 추가적인 연구를 거듭한 결과, 중금속 흡착제를 이온 각인 기술을 이용하여 만들기 때문에 일반 이온 교환 수지에 비교하여 흡착 사이트 수의 조절이 용이하며, 흡착력이 매우 우수하며, 선택성을 사용 용도에 따라 임의적으로 부여할 수 있으며, 재생 효과가 매우 뛰어나며 경제적으로 우수한, 특정 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 개발하기에 이르렀다.The present inventors have conducted further studies on the method for selectively separating heavy metal ions. As a result, heavy metal adsorbents are made by using ion-imprinting technology, and thus the number of adsorption sites can be easily adjusted as compared to general ion exchange resins. It has been developed a method for producing a porous stamping polymer particles that can be very excellent, can be given arbitrarily according to the intended use, excellent regeneration effect and economically excellent, which can separate specific heavy metal ions.

본 발명의 목적은 중금속 이온의 흡착 사이트 수의 조절이 용이하며, 흡착력이 매우 우수하며, 선택성을 사용 용도에 따라 임의적으로 부여할 수 있으며, 재생 효과가 매우 뛰어나며, 경제적으로 매우 뛰어난 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is easy to control the number of adsorption sites of heavy metal ions, very good adsorption power, can be given arbitrarily according to the intended use, excellent regeneration effect, economically excellent porous stamping polymer particles It is to provide a method of manufacturing.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중금속 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서, (S1) 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계; (S2) 안정제 수용액을 제조하는 단계; (S3) (S1) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (S2) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 다공성제 용액(porogenic solvent)을 혼합하는 단계; (S4) (S3) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 금속이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및 (S5) (S4) 단계에서 수득된 고분자로부터 금속이온을 제거하는 단계를 포함하는 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a method of producing a porous stamping polymer particles for selectively separating heavy metal ions, (S1) to prepare a metal salt-acid monomer complex solution by reacting a metal salt solution, an acid monomer and a basic monomer Making; (S2) preparing a stabilizer aqueous solution; (S3) mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (S1) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (S2), and then mixing a porous solvent solution with the mixed solution; (S4) polymerizing the mixed solution mixed in the step (S3) to obtain a polymer containing a metal ion; And (S5) provides a method for producing a porous stamping polymer particles capable of separating heavy metal ions comprising the step of removing metal ions from the polymer obtained in step (S4).

상기 금속염 용액은 금속염 및 물, C1 내지 C6의 알코올 및 C1 내지 C6의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 혼합하여 제조될 수 있다.The metal salt solution may be prepared by mixing a metal salt and a solvent selected from the group consisting of water, C 1 to C 6 alcohols and C 1 to C 6 hydrocarbons.

상기 금속염은 Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택되는 염을 사용할 수 있다.The metal salt may be a salt selected from the group consisting of Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg and Fe.

산성 단량체로는 카르복시기를 함유하는 아크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 또는 실란계 단량체를 사용할 수 있으며, 보다 특히, 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 비닐벤조산, 디비닐벤조산, 에틸렌 글리콜 디메틸메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.As the acidic monomer, an acrylate monomer, a styrene monomer or a silane monomer containing a carboxyl group may be used, and more particularly, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, vinylbenzoic acid, divinylbenzoic acid, ethylene glycol dimethyl methacrylate, and the like. Can be used.

상기 염기성 단량체로는 비닐피리딘계 단량체를 사용할 수 있으며, 보다 특히, 4-비닐피리딘 및 2-비닐피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.As the basic monomer, a vinylpyridine monomer may be used, and more particularly, one selected from the group consisting of 4-vinylpyridine and 2-vinylpyridine may be used.

본 발명은 특정 중금속 이온을 분리할 수 있으며, 중금속 이온의 흡착 사이트 수의 조절이 용이하며, 흡착력이 매우 우수하며, 선택성을 사용 용도에 따라 임의적으로 부여할 수 있으며, 재생 효과가 매우 뛰어나며, 경제적으로 매우 뛰어난 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공하는 효과를 갖는다.The present invention can separate specific heavy metal ions, it is easy to control the number of adsorption sites of heavy metal ions, the adsorption power is very good, can be given arbitrarily according to the intended use, the regeneration effect is very excellent, economical It has the effect of providing a method for producing a very excellent stamping porous polymer particles.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명은 중금속 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서,The present invention is a method for producing a porous stamping polymer particles for selectively separating heavy metal ions,

(S1) 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계;(S1) reacting the metal salt solution, the acid monomer and the basic monomer to prepare a metal salt-acid monomer complex solution;

(S2) 안정제 수용액을 제조하는 단계;(S2) preparing a stabilizer aqueous solution;

(S3) (S1) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (S2) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 다공성제 용액(porogenic solvent)을 혼합하는 단계;(S3) mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (S1) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (S2), and then mixing a porous solvent solution with the mixed solution;

(S4) (S3) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 금속이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및(S4) polymerizing the mixed solution mixed in the step (S3) to obtain a polymer containing a metal ion; And

(S5) (S4) 단계에서 수득된 고분자로부터 금속이온을 제거하는 단계를 포함하는 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공한다.(S5) Provides a method for producing a porous stamping polymer particles capable of separating heavy metal ions comprising the step of removing metal ions from the polymer obtained in step (S4).

하기에서 본 발명에 따른 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 단계별로 구체적으로 설명한다.Hereinafter will be described in detail step by step a method for producing a porous stamping polymer particles capable of separating heavy metal ions according to the present invention.

상기 (S1) 단계는 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계이다.The step (S1) is a step of preparing a metal salt-acid monomer complex solution by reacting a metal salt solution, an acid monomer and a basic monomer.

상기 금속염 용액은 금속염과 용매를 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 금속염은 선택적으로 분리하고자 하는 금속이온을 포함하는 금속염으로써 Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택되는 염을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 CuSO4를 사용할 수 있다.The metal salt solution may be prepared by mixing a metal salt and a solvent. The metal salt may be a salt selected from the group consisting of Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg and Fe as a metal salt containing a metal ion to be selectively separated, more preferably CuSO 4 can be used.

상기 금속염과 혼합하여 금속염 용액을 제조하기 위한 용매로는 물, C1 내지 C6의 알코올 및 C1 내지 C6의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 사용할 수 있다.As a solvent for preparing the metal salt solution by mixing with the metal salt, a solvent selected from the group consisting of water, C 1 to C 6 alcohols and C 1 to C 6 hydrocarbons may be used.

상기 산성 단량체로는 카르복시기를 함유하는 아크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 또는 실란계 단량체를 사용할 수 있으며, 보다 특히, 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 비닐벤조산, 디비닐벤조산, 에틸렌 글리콜 디메틸메타크릴레이트 등을 사용할 수 있다.As the acidic monomer, an acrylate monomer, a styrene monomer or a silane monomer containing a carboxyl group may be used, and more particularly, acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, vinyl benzoic acid, divinylbenzoic acid, and ethylene glycol dimethyl methacrylate. Etc. can be used.

상기 염기성 단량체는 비닐피리딘 계열의 단량체가 사용될 수 있고, 보다 특히, 4-비닐피리딘 및 2-비닐피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 본 발명에서 염기성 단량체는 금속이온과 산성 단량체의 결합을 도와주는 역할을 수행한다. The basic monomer may be a vinylpyridine-based monomer, more particularly selected from the group consisting of 4-vinylpyridine and 2-vinylpyridine. In the present invention, the basic monomer plays a role of assisting the binding of the metal ion and the acidic monomer.

도 1은 (S1) 단계에서 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 합성도식이다. 도 1을 참조하면, 카르복시기를 함유하는 산성 단량체(2)와 금속 이온(Cu2 +)이 결합된 착물(complex) 형성시 일반적인 수용액 상에서는 카르복시기를 함유하는 산성 단량체(2)의 카르복시기가 쉽게 이온화가 되지 않기 때문에 금속염-산성 단량체 착물(1)을 형성하는 별도의 과정이 요구되나, 본 발명에서와 같이 염기성 단량체(3)를 넣어주는 경우, 염기성 단량체가 산성 단량체의 카르복시기로부터 양전하(H+)를 끌어와 이온화시킴으로써 용이하게 금속염-산성 단량체 착물(1)을 형성할 수 있게 된다.1 is a schematic diagram schematically illustrating a process of forming a metal salt-acid monomer complex by reacting a metal salt solution, an acid monomer and a basic monomer in step (S1). Referring to Figure 1, the carboxyl groups are easily ionized in the acidic monomer (2) and metal ions acid monomer (2) containing a carboxyl group-On (Cu 2 +) coupling the complex (complex) common solution in the formation containing the carboxyl group However, a separate process of forming the metal salt-acidic monomer complex (1) is required, but when the basic monomer (3) is added as in the present invention, the basic monomer is charged with a positive charge (H + ) from the carboxyl group of the acidic monomer. By dragging and ionizing, the metal salt-acidic monomer complex 1 can be easily formed.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 금속염-산성 단량체 착물 형성시 상기 염 기성 단량체를 사용함으로써 금속이온을 함유한 단량체의 합성 과정과 이의 중합 과정을 별도의 과정으로 수행할 필요 없이 한 번에 수행할 수 있고, 이로 인하여 다공성 각인 고분자 입자를 제조함에 있어서 반응 시간을 크게 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 높은 수율로 얻을 수 있기 때문에 경제적으로도 매우 유용하다. As described above, in the present invention, by using the basic monomer when forming the metal salt-acid monomer complex, the synthesis process of the metal ion-containing monomer and the polymerization process thereof may be performed at once without performing a separate process. As a result, the reaction time can be greatly shortened in the preparation of the porous-marked polymer particles, and it is very economically useful because it can be obtained in high yield.

상기 (S1) 단계에서 사용되는 산성 단량체 대비 염기성 단량체의 비율은 0.01 내지 100인 것이 바람직하다. The ratio of the basic monomers to the acidic monomers used in the step (S1) is preferably 0.01 to 100.

본 발명에서 염기성 단량체의 역할은 산성 단량체로부터 양이온을 끌어와서 산성단량체가 이온화를 일으키도록 하는 것이다. 이온화된 산성 단량체는 금속 이온과 쉽게 착물을 형성할 수 있다. 본 발명에서 사용된 산성단량체는 약산성을 나타내는 카르복실 그룹을 가지고 있기 때문에 이온화가 잘 일어나지 않는다. 그래서 염기성 단량체가 첨가 되었을 경우에 이온화가 일어나고 그리고 금속이온과 착물을 형성하게 되는 것이다. 산성 단량체 대비 염기성 단량체의 비율이 0.01 미만인 경우 산성 단량체의 이온화를 도와 줄 수 있는 염기성 단량체가 부족해서 산성단량체의 이온화가 거의 일어나지 않게 되므로 금속이온과의 착물 형성이 어려워 질 것이다. 반대로 산성 단량체 대비 염기성 단량체의 비율이 100 초과인 경우 흡착용량(adsorption capacity)과 선택도가 저하될 수 있다. 이것은 금속이온과 착물을 형성할 수 있는 산성 단량체의 양이 줄어들게 되기 때문이다.The role of the basic monomer in the present invention is to draw cations from the acidic monomers so that the acid monomers cause ionization. Ionized acidic monomers can easily complex with metal ions. Since the acid monomer used in the present invention has a carboxyl group exhibiting weak acidity, ionization does not occur well. Thus, when basic monomer is added, ionization occurs and complexes with metal ions. When the ratio of the basic monomer to the acid monomer is less than 0.01, the formation of a complex with the metal ion will be difficult since the ionization of the acid monomer hardly occurs due to the lack of the basic monomer which may help the ionization of the acid monomer. On the contrary, when the ratio of the basic monomer to the acidic monomer is greater than 100, the adsorption capacity and selectivity may decrease. This is because the amount of acidic monomers that can form complexes with metal ions is reduced.

상기 (S1) 단계에서의 금속염-산성 단량체 착물 용액에는 가교제 및 개시제를 더 포함시킬 수 있다.The metal salt-acid monomer complex solution in step (S1) may further include a crosslinking agent and an initiator.

상기 가교제로는 아크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 또는 실란계 단량체를 사용할 수 있으며, 보다 특히, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 사용할 수 있다.As the crosslinking agent, an acrylate monomer, a styrene monomer or a silane-based monomer may be used, and more particularly, ethylene glycol dimethacrylate may be used.

상기 개시제로는 산화환원 계열 개시제 또는 과산화물 계열 개시제를 사용할 수 있으며, 보다 특히, 아조디이소부티로니트릴(azodiisobutyronitrile)을 사용할 수 있다.The initiator may be a redox-based initiator or a peroxide-based initiator, and more particularly, azodiisobutyronitrile may be used.

상기 (S2) 단계는 안정제 수용액을 제조하는 단계이다. The (S2) step is to prepare a stabilizer aqueous solution.

상기 안정제는 하이드록시 에틸셀룰로오스, 개질된 하이드록시 에틸셀룰로오스, 폴리(비닐 알코올), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐 메틸 에테르, 폴리메타크릴산 등을 사용할 수 있다.The stabilizer may be hydroxy ethyl cellulose, modified hydroxy ethyl cellulose, poly (vinyl alcohol), poly (ethylene oxide), polyvinyl methyl ether, polymethacrylic acid and the like.

상기 (S3) 단계는 (S1) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (S2) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 다공성제 용액(porogenic solvent)을 혼합하는 단계이다.Step (S3) is a step of mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (S1) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (S2), followed by mixing a porous solvent solution (porogenic solvent) in the mixed solution. .

상기 다공성제 용액(porogenic solvent)은 고분자 중합시 기공 형성을 유도하는 용액을 의미하며, 톨루엔, 벤젠, 자일렌, C1 내지 C6의 알코올 및 C1 내지 C6의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것을 아니다.The porous solvent means a solution that induces pore formation during polymer polymerization, and is selected from the group consisting of toluene, benzene, xylene, C 1 to C 6 alcohols and C 1 to C 6 hydrocarbons. May be used, but is not limited thereto.

본 발명에서는 각인 고분자 입자를 다공성제 용액을 사용하여 넓은 표면적을 가진 다공성 구조로 제조함으로써, 특정 금속에 대한 선택성을 유지할 뿐만 아니라 높은 흡착력과 빠른 분리 속도를 나타낼 수 있어서 분리 공정에서도 매우 뛰어난 효과를 나타낼 수 있다. In the present invention, by manufacturing the imprinted polymer particles in a porous structure having a large surface area using a porous agent solution, not only can maintain the selectivity to a specific metal, but also can exhibit a high adsorptive power and fast separation rate, it will show a very excellent effect in the separation process Can be.

상기 (S4) 단계는 (S3) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 금속이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계이다.The step (S4) is a step of polymerizing the mixed solution mixed in the step (S3) to obtain a polymer containing a metal ion.

상기 (S5) 단계는 (S4) 단계에서 수득된 고분자로부터 금속이온을 제거하여 본 발명에 따른 다공성 각인 고분자 입자를 수득하는 단계이다.Step (S5) is a step of obtaining a porous stamping polymer particles according to the present invention by removing metal ions from the polymer obtained in the step (S4).

본 발명은 구리 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서,(a) 황산구리 용액, 메타크릴레이트 단량체 및 4-비닐피리딘을 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계; (b) 하이드록시 에틸셀룰로오스를 사용하여 안정제 수용액을 제조하는 단계; (c) (a) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (b) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 톨루엔, 아조디이소부티로니트릴 및 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 혼합하는 단계; (d) (c) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 구리이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및 (e) (d) 단계에서 수득된 고분자로부터 구리이온을 제거하는 단계를 포함하는 구리 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing porous stamping polymer particles for selectively separating copper ions, comprising the steps of: (a) preparing a metal salt-acid monomer complex solution by reacting a copper sulfate solution, a methacrylate monomer and 4-vinylpyridine; (b) preparing a stabilizer aqueous solution using hydroxy ethylcellulose; (c) after mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (a) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (b), toluene, azodiisobutyronitrile and ethylene glycol dimethacrylate are added to the mixed solution. Mixing; (d) polymerizing the mixed solution mixed in step (c) to obtain a polymer containing copper ions; And (e) removing the copper ions from the polymer obtained in step (d).

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example >>

실시예Example 1 One

CuSO45H2O를 물에 용해시켜 Cu2 + 금속액 용액을 제조하였다. 상기 금속액 용액에 산성 단량체로서 메타크릴산(MAA, Aldrich, Miwaukee, WI, USA), 염기성 단량체로서 4-비닐피리딘(4-VP, Aldrich), 가교제로서 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트(EGDMA, Aldrich) 및 개시제로서 아조디이소부티로니트릴(AIBN, Aldrich)을 차례대로 넣고 Cu2 +와 메타크릴산 사이의 착물을 형성할 수 있도록 2 시간 동안 충분히 교반시켰다. 그리고 안정제인 하이드록시 셀룰로오스(HEC)를 물에 넣고 70℃ 정도에서 완전히 용해될 때까지 교반시켰다. Cu 이온과 산성 단량체 사이에 착물이 형성된 용액을 기계식 교반기가 장착되어 있는 250 ml의 3구 플라스크에 넣고, 이후 상기 플라스크에 다공성제 용매로 톨루엔(Aldrich) 10 ml와 안정제 수용액을 넣고 질소 퍼지 시키면서 15분 동안 교반시켰다. 고분자 합성 반응은 250 rpm에서 70℃에서 6시간 동안 수행되었다. 고분자 합성 반응 동안 질소 기체를 계속 퍼지시켰다. 합성이 끝난 후 미 반응된 단량체나 안정제 등을 제거하기 위해서 물/아세톤을 1:1로 혼합한 용액과 섞어서 30분간 교반시켰다. 이런 과정을 4번 반복하였다. 이후 진공오븐에서 40 ℃로 하루 정도 건조시켜 구리 이온 각인 고분자를 수득하였다. 고분자 내에 있는 Cu(Ⅱ) 이온을 제거하기 위해서 HNO3 수용액에서 40분 동안 담구어 두었다. Cu(Ⅱ) 이온을 완전히 제거하기 위해 상기 과정을 5번 반복하였다. Cu(Ⅱ) 이온이 제거되고 난 후 고분자 입자는 탈염수(deionized water)로 세척한 후 진공오븐에서 건조하여 다공성 각인 고분자 입자를 제조하였고, 제조된 다공성 각인 고분자 입자에 대해 주사전자현미경 사진을 촬영하여 도 2에 나타내었다. 도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 다공성 각인 고분자 입자의 크기는 250 ㎛정도이고 구 형태를 하고 있다. 다공성 구조를 나타내는 비드는 표면적을 증가시키면서 금속이온 용액의 이동을 증가시키게 되므로 다공성 각인 고분자의 흡착용량을 증가시킨다. 그리고 FT-IR(IFS-66/s, Bruker, USA)을 이용하여 다공성 각인 고분자의 합성을 확인하였다(도 3 참조). 도 3을 참조하면, Cu-O의 피이크가 1610 cm-1에서 구리 이온이 제거되기 전인 구리이온 함유 각인 고분자(Cu 이온 함유 MIP)에서 나타났으나 구리 이온이 제거된 후에는 상기 피이크가 사라졌다. 이것은 구리 이온이 제거되었다는 것을 알 수 있다. 피리딘 링의 특성 피이크가 1638 cm-1에서 나타났다. By dissolving CuSO 4 5H 2 O in water to prepare a Cu 2 + metal liquid solution. Methacrylic acid (MAA, Aldrich, Miwaukee, WI, USA) as acidic monomer, 4-vinylpyridine (4-VP, Aldrich) as basic monomer, ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA, Aldrich) as crosslinking agent ) and put as an initiator ah as the acrylonitrile Jody isobutyronitrile (AIBN, Aldrich) in turn was sufficiently stirred for 2 hours to form a complex between Cu 2 + and methacrylic acid. And hydroxy cellulose (HEC) as a stabilizer was added to water and stirred until completely dissolved at about 70 ℃. The solution formed with a complex between Cu ions and an acidic monomer was placed in a 250 ml three-necked flask equipped with a mechanical stirrer. After that, 10 ml of toluene (Aldrich) and a stabilizer aqueous solution were added to the flask as a porous solvent, and nitrogen purged. Stir for minutes. The polymer synthesis reaction was carried out for 6 hours at 70 ℃ at 250 rpm. Nitrogen gas was continuously purged during the polymer synthesis reaction. After the synthesis was completed, in order to remove the unreacted monomer or stabilizer, the mixture was mixed with water / acetone 1: 1 and stirred for 30 minutes. This process was repeated four times. Thereafter, the resultant was dried at 40 ° C. for about one day in a vacuum oven to obtain a copper ion-imprinted polymer. To remove Cu (II) ions in the polymer, it was immersed in HNO 3 aqueous solution for 40 minutes. The procedure was repeated five times to completely remove the Cu (II) ions. After the Cu (II) ions were removed, the polymer particles were washed with deionized water and dried in a vacuum oven to prepare porous stamping polymer particles, and scanning electron micrographs were taken of the prepared porous stamping polymer particles. 2 is shown. As shown in Figure 2, the size of the porous stamping polymer particles produced according to the present invention is about 250 ㎛ and has a spherical shape. Beads showing a porous structure increases the movement of the metal ion solution while increasing the surface area, thereby increasing the adsorption capacity of the porous stamping polymer. And FT-IR (IFS-66 / s, Bruker, USA) was used to confirm the synthesis of the porous stamping polymer (see Figure 3). Referring to FIG. 3, a peak of Cu—O was observed in a copper ion-containing imprinted polymer (Cu ion-containing MIP) before copper ions were removed at 1610 cm −1 , but the peak disappeared after copper ions were removed. . It can be seen that copper ions have been removed. The characteristic peak of the pyridine ring was found at 1638 cm −1 .

<실험예 1> 다공성 각인 고분자와 상용화된 이온교환 수지의 표면적 비교Experimental Example 1 Comparison of Surface Area of Porous Marking Polymer and Commercially Used Ion Exchange Resins

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자와 Bayer Chemical(Germany)로부터 구입한 상용화된 이온교환 수지의 표면적, 전체 공극 부피, 공극 크기를 BET법을 이용하여 구하여 표 1에 나타내었다. 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자가 3가지의 상용화된 이온교환 수지에 비해서 더 넓은 표면적을 가지고 있고 이는 공극을 많이 가지고 있다는 것을 나타낸다. 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자의 전체 공극 부피는 0.14 cm3/g이고 다른 수지에 비해서 높은 값을 나타내었다. 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자의 평균 공극 크기는 다른 두 가지 수지(약산성 수지, 킬레이트 수지)의 중간 정도의 값을 나타내었다.The surface area, total pore volume, and pore size of the porous stamping polymer prepared in Example 1 and a commercially available ion exchange resin purchased from Bayer Chemical (Germany) were obtained by using the BET method. As shown in Table 1, the porous stamping polymer prepared in Example 1 has a larger surface area than the three commercially available ion exchange resins, indicating that it has many voids. The total pore volume of the porous stamped polymer prepared in Example 1 was 0.14 cm 3 / g and showed a higher value than other resins. The average pore size of the porous stamping polymer prepared in Example 1 showed a medium value between the other two resins (weak acid resin, chelate resin).

BET 표면적
(m2/g)
BET surface area
(m 2 / g)
전체 공극 부피
(cm3/g)
Total void volume
(cm 3 / g)
평균 공극 크기
(nm)
Average pore size
(nm)
실시예 1
(Cu(Ⅱ)-MIP)
Example 1
(Cu (Ⅱ) -MIP)
60.560.5 0.140.14 9.169.16
강산성 수지Strong acid resin 0.0130.013 N/DN / D N/DN / D 약산성 수지Weakly acidic resin 1.571.57 0.0001380.000138 2.072.07 킬레이트 수지Chelate resin 8.588.58 0.0470.047 21.421.4

* 강산성 수지(strong acid resin,SR) : Lewatit monoplus S 100* Strong acid resin (SR): Lewatit monoplus S 100

* 약산성 수지(weak acid resin, WR) : Lewatit CNP 80 * Weak acid resin (WR): Lewatit CNP 80

* 킬레이트 수지(chelating resin, CR) : Lewatit TP 207Chelating resin (CR): Lewatit TP 207

<< 실험예Experimental Example 2> 흡착 및 선택도 실험 2> adsorption and selectivity experiment

흡착 및 선택도 실험은 배치형(Batch type)과 컬럼형(Column type) 2 가지 방법으로 진행하였다.Adsorption and selectivity experiments were carried out in two ways: batch type and column type.

(1) 배치형((1) batch type BatchBatch typetype ) 흡착 및 선택도 실험) Adsorption and Selectivity Experiment

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자 입자 0.1g을 Cu(NO3)2, Ni(NO3)2, Zn(NO3)2를 함유하는 5 cm3의 수용액에 담구어 두었다. 각각 금속이온의 농도는 0.05에서 0.5 mM로 변화시켰다. pH는 100 mM의 acetic/sodium acetate 용액과 100 mM의 질산용액을 더함으로써 1.0에서 6.0사이의 원하는 값에 맞추었다. 상기 혼합물을 3분 동안 초음파로 처리하고 상온에서 5 내지 60분 동안 교반하였다. 입자는 폴리에틸렌 멤브레인(Sumplep LCR 25-LG, Nippon Millipore, Ltd., Japan)을 사용하여 걸러졌다. 입자에 흡착된 금속이온은 Hitachi 180-70 polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer (AAS, Hitachi, Japan)을 사용하여 측정되었다. 흡착용량(μmol/g)은 처음과 끝의 용액의 금속이온의 농도 차이에 의해서 계산되었다. 실험은 3번씩 반복되었고 pH 측정은 LI-120 digital pH meter (ELICO, India)를 이용하였다. Mg2 +, Ni2 +, Zn2 + 와 같은 금속들에 비해서 우수한 Cu2 +에 대한 선택적 분리력이 측정되었다.0.1 g of the porous stamped polymer particles prepared in Example 1 were immersed in an aqueous solution of 5 cm 3 containing Cu (NO 3 ) 2 , Ni (NO 3 ) 2 , and Zn (NO 3 ) 2 . Each metal ion concentration was changed from 0.05 to 0.5 mM. The pH was adjusted to the desired value between 1.0 and 6.0 by adding 100 mM acetic / sodium acetate solution and 100 mM nitric acid solution. The mixture was sonicated for 3 minutes and stirred at room temperature for 5 to 60 minutes. The particles were filtered using a polyethylene membrane (Sumplep LCR 25-LG, Nippon Millipore, Ltd., Japan). Metal ions adsorbed on the particles were measured using a Hitachi 180-70 polarized Zeeman atomic absorption spectrophotometer (AAS, Hitachi, Japan). The adsorption capacity (μmol / g) was calculated by the difference in the concentration of metal ions in the solution at the beginning and at the end. The experiment was repeated three times and pH measurement was performed using a LI-120 digital pH meter (ELICO, India). This selective separation force for the excellent Cu 2 + was measured relative to metals, such as Mg 2 +, Ni 2 +, Zn 2 +.

* 결과 및 분석* Results and Analysis

1) One) pHpH 에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량 분석Analysis of Adsorption Capacity of Porous Imprinted Polymer

흡착력(Q)은 하기 수학식 1로 정의된다.Adsorption force Q is defined by the following equation.

Q = 전체 흡착된 금속이온의 양/ 사용된 각인 고분자 입자의 무게Q = total amount of adsorbed metal ions / weight of imprinted polymer particles used

도 4는 pH의 변화에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량을 나타내는 그래프이다(초기 농도 10 ppm). pH의 증가는 고분자 말단 카르복실 그룹의 이온화를 증가시킨다. 그러므로 가까이 있는 카르복실 그룹과 구리 이온의 복합체를 형성한다. 도 4에 나타난 바와 같이 금속이온의 수착(sorption)된 양이 pH가 증가 할수록 증가한다는 것은 호스트(host)분자 말단에 존재하는 카르복시기의 이온화가 금속이온의 흡착에 중요한 역할을 한다는 것을 가리킨다. 카르복시기의 프로토네이션이 일어나기 때문에 pH 2.0 이하에서 수착능력이 가장 낮다. Cu(Ⅱ)가 각인된 다공성 각인 고분자 입자는 전체 pH 범위에서 다른 금속이온들보다 Cu(Ⅱ) 이온에 대한 흡착용량이 더 높다.Figure 4 is a graph showing the adsorption capacity of the porous stamping polymer with a change in pH (initial concentration 10 ppm). Increasing pH increases the ionization of the polymer terminal carboxyl groups. Therefore, it forms a complex of adjacent carboxyl groups and copper ions. As shown in FIG. 4, the sorption amount of metal ions increases as pH increases, indicating that ionization of carboxyl groups present at the host molecule ends plays an important role in adsorption of metal ions. Since the protonation of carboxyl group occurs, sorption capacity is lowest at pH below 2.0. Porous imprinted polymer particles bearing Cu (II) have a higher adsorption capacity for Cu (II) ions than other metal ions in the entire pH range.

2) 입자 크기에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량 분석2) Analysis of Adsorption Capacity of Porous Marking Polymer According to Particle Size

도 5는 입자 크기에 따른 다공성 각인 고분자 입자의 흡착용량을 나타낸 그래프이다. 도 5를 참조하면 입자 크기가 감소함으로써 다공성 각인 고분자의 흡착용량은 증가함을 알 수 있다. 이는 입자 크기가 작아지면서 표면적이 증가하였기 때문이다. 표면적이 증가한다면 금속이온과 용이하게 접촉할 수 있기 때문이다.5 is a graph showing the adsorption capacity of the porous stamping polymer particles according to the particle size. Referring to Figure 5 it can be seen that as the particle size decreases the adsorption capacity of the porous stamping polymer increases. This is because the surface area increased as the particle size became smaller. If the surface area is increased, it can be easily in contact with the metal ion.

3) 흡착속도(3) adsorption rate ( AdsorptionAdsorption kineticskinetics ) 측정) Measure

도 6은 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자의 금속이온에 대한 흡착속도를 측정한 그래프이다. 흡착진행 초기에 빠른 흡착속도를 나타내면서 10분 이내에 흡착평형에 도달하였다. 이때 Cu2 + 이온이 다공성 각인 고분자에 흡착된 양은 약 50 μmol/g이고 다른 이온들(Ni2 +, Zn2 +)에 비해서 높았다. 이와 같이 빠른 흡착과정은 이온 복합체 형성률이 높고 Cu2 +와 Cu2 +가 추출된 자리에서의 기하학적 친화력 때문이다. 고분자 내에서의 주형이 제거된 자리에 비슷한 크기, 모양, 주형의 화학기능성 그룹을 남긴다. 원하는 모양의 공간이 형성되고 각인된 구리이온과의 상호작용을 촉진한다. Cu(Ⅱ)가 각인된 다공성 고분자 입자의 재사용 가능성을 알아보기 위해서 동일한 다공성 각인 고분자를 사용하여 흡착-탈착 과정을 반복적으로 10회 실시하였다. 이런 반복과정 동안 흡착량의 변화가 일어나지 않았고, 이는 상기 Cu(Ⅱ)가 각인된 다공성 각인 고분자 입자가 재사용될 수 있음을 의미한다.Figure 6 is a graph measuring the adsorption rate for the metal ion of the porous stamping polymer prepared in Example 1. The adsorption equilibrium was reached within 10 minutes, showing a rapid adsorption rate at the beginning of the adsorption process. The Cu 2 + ions, and the amount is about 50 μmol / g suction to the porous imprinted polymers were compared to other ions (Ni 2 +, Zn 2 + ). Thus, rapid adsorption process is due to the ion complex formation rate is high, and Cu 2 + Cu 2 + affinity of the geometrical place in the extraction. Where the template is removed in the polymer, it leaves a chemofunctional group of similar size, shape, and template. Spaces of the desired shape are formed and promote interaction with the imprinted copper ions. In order to determine the reusability of the porous polymer particles with Cu (II) imprinted, the adsorption-desorption process was repeated 10 times using the same porous imprinted polymer. There was no change in the amount of adsorption during this iteration, which means that the porous stamping polymer particles imprinted with Cu (II) can be reused.

4) 초기 금속이온 농도에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량 분석4) Analysis of Adsorption Capacity of Porous Marking Polymer According to Initial Metal Ion Concentration

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자를 이용하여 수용액 상의 Cu2 +, Ni2+, Zn2 + 이온에 대한 흡착실험을 pH 6.2에서 진행하였고 그 결과를 도 7에 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 다공성 각인 고분자 입자의 단위질량당 흡착된 금속이온의 양은 초기 금속이온의 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 흡착은 대략 235 μmol 금속이온농도에서 완결되었다. Cu2 + 이온의 흡착은 다른 금속이온보다 매우 높은 결과를 나타내었으며 최대 흡착용량은 235 μmol/g 이었다.Example 1 using a porous imprinted polymer was prepared in the adsorption test in progress for Cu 2 +, Ni 2+, Zn 2 + ions on an aqueous solution at pH 6.2. The results are shown in Fig. As shown in FIG. 7, the amount of adsorbed metal ions per unit mass of the porous marking polymer particles increased as the concentration of the initial metal ion increased. Adsorption was completed at approximately 235 μmol metal ion concentration. Adsorption of Cu 2 + ions exhibited a still higher results than the other metal ions the maximum absorption capacity was 235 μmol / g.

5) 상용화된 이온교환 수지와의 흡착 특성 비교5) Comparison of Adsorption Characteristics with Commercialized Ion Exchange Resins

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자와 상용화된 이온교환 수지의 흡착특성을 비교하여 도 8에 나타내었다. 3가지 종류의 상용화된 이온교환수지를 Bayer Chemical(Germany)로부터 구입하여 특성을 비교해 보았다. 3가지 종류의 상용화된 이온교환수지는 강산성 수지(strong acid resin,SR)인 Lewatit monoplus S 100, 약산성 수지(weak acid resin, WR)인 Lewatit CNP 80, 그리고 마지막으로 킬레이트 수지(chelating resin, CR)인 Lewatit TP 207이다. 3가지의 이온교환수지 중에서는 킬레이트 수지가 구리 이온뿐만 아니라 니켈이나 아연 이온을 가장 많이 흡착하였다. 그에 반해서 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자는 3가지 종류의 이온교환 수지 보다 금속이온에 대한 흡착량은 적었으나 흡착된 구리 이온의 양은 다른 이온들에 비해서 매우 높은 것을 알 수 있다. 이런 결과들을 바탕으로 상용화된 이온교환 수지 보다는 구리 이온에 대해 강한 친화력을 가지고 있다는 것을 알 수 있다.The adsorption characteristics of the porous stamping polymer prepared in Example 1 and the commercially available ion exchange resin were compared and shown in FIG. 8. Three types of commercialized ion exchange resins were purchased from Bayer Chemical (Germany) to compare their properties. Three commercially available ion exchange resins were Lewatit monoplus S 100, a strong acid resin (SR), Lewatit CNP 80, a weak acid resin (WR), and finally a chelating resin (CR). Lewatit TP 207. Of the three ion exchange resins, chelate resins adsorbed the most nickel and zinc ions as well as copper ions. On the other hand, the porous stamping polymer prepared in Example 1 has a smaller amount of adsorption to metal ions than three kinds of ion exchange resins, but the amount of copper ions adsorbed is very high compared to other ions. Based on these results, it can be seen that they have a stronger affinity for copper ions than commercially available ion exchange resins.

6) 선택도 분석6) Selectivity Analysis

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자와 상용화된 이온교환 수지의 선택 도를 비교하여 보았다. 상기와 동일한 3가지 종류의 상용화된 이온교환수지에 대해 선택성을 비교해 보았다. 구리 이온에 대한 다공성 각인 고분자의 선택성은 다양한 금속 이온들 속에서 구리 이온을 흡착시키는 실험을 통하여 비교해 보았다. 분포비(D), 선택계수(α) 및 상대 선택계수(α)는 하기 수학식을 사용하여 산출한다.The selectivity of the commercially available ion exchange resin and the porous stamping polymer prepared in Example 1 were compared. The selectivity of three commercially available ion exchange resins was compared. The selectivity of the porous stamping polymer for copper ions was compared by experiments to adsorb copper ions in various metal ions. The distribution ratio D, the selection coefficient α and the relative selection coefficient α are calculated using the following equation.

분포비(D)는 하기 수학식 2에 따라 산출된다.The distribution ratio D is calculated according to the following equation.

Figure 112009006994966-pat00001
Figure 112009006994966-pat00001

상기 수학식 2에서 v는 용액의 부피(ml)를 나타내고,In Equation 2, v represents the volume of solution (ml),

m은 고분자 입자의 질량(g)을 나타내며,m represents the mass (g) of the polymer particles,

CA는 금속이온의 초기 농도(umol/l)를 나타내고,C A represents the initial concentration (umol / l) of the metal ion,

CB는 금속이온의 최종 농도(umol/l)를 나타낸다.C B represents the final concentration of metal ions (umol / l).

다른 종류의 금속이온과 존재할 경우, 구리이온 선택계수(α)는 하기 수학식 3에 따르는 평형 상태의 결과를 통해 얻어질 수 있다.When present with other kinds of metal ions, the copper ion selection coefficient α can be obtained through the result of an equilibrium state according to Equation 3 below.

Figure 112009006994966-pat00002
Figure 112009006994966-pat00002

상기 수학식 3에서 DCu는 Cu2 +의 분포비를 나타내며,In Equation 3 D Cu represents the distribution ratio of Cu + 2,

DM는 다른 금속 이온의 분포비를 나타낸다.D M represents a distribution ratio of other metal ions.

상기 금속 이온들로 각인된 고분자들의 선택계수와 각인되지 않은 고분자들의 상대 선택계수의 비교는 선택도를 가지고 각인 효과를 평가할 수 있다. 상대 선택계수(α)는 하기 수학식 4로부터 구할 수 있다.Comparing the selection coefficient of the polymers imprinted with the metal ions and the relative selection coefficients of the polymers not imprinted with each other can evaluate the imprinting effect with selectivity. The relative selection coefficient α can be obtained from Equation 4 below.

Figure 112009006994966-pat00003
Figure 112009006994966-pat00003

상기 수학식 4에서 αi와 αn는 각각 금속 이온들로 각인된 고분자(MIIP)와 각인되지 않은 고분자(non-MIIP)들의 상대계수를 나타낸다.In Equation 4, α i and α n represent the relative coefficients of the polymer (MIIP) and the non-MIIP (engraved with metal ions), respectively.

표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조된 다공성 각인 고분자의 구리 이온에 대한 분포비(D)는 매우 큰 값을 나타내었으나, 다른 이온(Ni, Zn)에 대한 분포비는 매우 작은 값을 나타내었다. As shown in Table 2, the distribution ratio (D) for copper ions of the porous stamping polymer prepared in Example 1 was very large, but the distribution ratio for other ions (Ni, Zn) was very small. Indicated.

상대 선택계수(α)는 각인된 구리 이온들에 대한 흡착 인식부위에 관한 흡착 친화력을 나타낸다. 측정 결과, 구리 이온이 각인된 다공성 고분자들의 상관적인 선택계수 Cu( II) / Ni(II)와 Cu( II) / Zn(II)는 각각 42.48, 43.48 배를 나타내었다.The relative selectivity coefficient α represents adsorption affinity with respect to the adsorption recognition site for the imprinted copper ions. As a result, the correlation coefficients Cu (II) / Ni (II) and Cu (II) / Zn (II) of the porous polymers with copper ions were 42.48 and 43.48 times, respectively.

DCu D Cu DNi D Ni DZn D Zn α(DCu/DNi)α (D Cu / D Ni ) α(DCu/DZn)α (D Cu / D Zn ) 실시예 1
(Cu(Ⅱ)-MIP)
Example 1
(Cu (Ⅱ) -MIP)
23.4823.48 0.540.54 0.5540.554 43.4843.48 42.3842.38
강산성 수지Strong acid resin 49.549.5 46.8046.80 47.847.8 1.061.06 1.041.04 약산성 수지Weakly acidic resin 32.4832.48 6.706.70 9.699.69 4.854.85 3.353.35 킬레이트 수지Chelate resin 52.5952.59 48.748.7 47.2247.22 1.081.08 1.111.11

* 강산성 수지(strong acid resin,SR) : Lewatit monoplus S 100* Strong acid resin (SR): Lewatit monoplus S 100

* 약산성 수지(weak acid resin, WR) : Lewatit CNP 80 * Weak acid resin (WR): Lewatit CNP 80

* 킬레이트 수지(chelating resin, CR) : Lewatit TP 207Chelating resin (CR): Lewatit TP 207

7) 7) LangmuirLangmuir adsortionadsortion isothermisotherm 을 이용한 최대 Using 흡착량(QAdsorption amount (Q maxmax )결정)decision

다공성 각인 고분자의 흡착 거동은 흡착 isotherm을 사용하여 분석 할 수 있다. 이런 흡착 isotherm중에 가장 널리 쓰이고 있는 것은 Langmuir isotherm이다. Langmuir isotherm는 각인 장소에는 하나의 분자 혹은 이온과 결합 할 수 있고 각인 된 분자들 사이에는 서로간의 인력을 미치지 않을 정도로 떨어져서 존재한다는 가정 하에서 적용된다. Langmuir isotherm에 따른 흡착량(Q)은 하기 수학식 5에 따라 산출된다.Adsorption behavior of porous stamped polymers can be analyzed using adsorption isotherm. The most widely used of these adsorption isotherms is the Langmuir isotherm. Langmuir isotherm is applied under the assumption that it can be bound to one molecule or ion at the place of imprinting and that the imprinted molecules are separated from each other so as not to attract each other. Adsorption amount Q according to Langmuir isotherm is calculated according to Equation 5 below.

Q=QmaxbCe/1+bCe Q = Q max bCe / 1 + bCe

상기 수학식 5에서 Q는 평형농도에서 다공성 각인 고분자의 단위 무게당 흡착된 이온의 양(μmol/g)을 나타내고,In Equation 5, Q represents the amount of adsorbed ions (μmol / g) per unit weight of the porous stamping polymer at the equilibrium concentration,

Ce는 평형상태에서 흡착되지 않은 구리 이온 농도(μmol/g)를 나타내며,Ce represents the copper ion concentration (μmol / g) not adsorbed at equilibrium,

b는 Langmuir 상수 (g/μmol),b is the Langmuir constant (g / μmol),

Qmax는 최대 흡착량을 나타낸다.Q max represents the maximum adsorption amount.

상기 변수는 실험 결과로부터 구할 수 있다. Qmax와 B 값은 Langmuir plot의 y축 절편과 기울기로부터 구해진다. The variable can be obtained from the experimental results. Q max and B values are obtained from the y-axis intercept and the slope of the Langmuir plot.

도 9는 Langmuir adsortion isotherm를 이용하여 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자에 대한 Qmax를 산출한 그래프이다. 도 9에 나타난 바와 같이, 다공성 각인 고분자의 최대 흡착량은 254 μmol/g로 구해졌고, 이 값은 초기 금속이온 농도에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량 분석에서 구한 최대값 235 μmol/g과 비슷한 값을 나타낸다는 것을 알 수 있다. 그리고 상관계수(correlation coeficient, R2)의 값이 0.9654이므로 Langmuir식이 적용될 수 있다.9 is a graph showing Q max for the porous stamping polymer prepared in Example 1 using Langmuir adsortion isotherm. As shown in FIG. 9, the maximum adsorption amount of the porous marking polymer was found to be 254 μmol / g, which is similar to the maximum value of 235 μmol / g obtained from the adsorption capacity analysis of the porous marking polymer according to the initial metal ion concentration. It can be seen that the. And since the value of correlation coefficient (correlation coeficient, R 2 ) is 0.9654, Langmuir's equation can be applied.

(2) (2) 컬럼형Columnar (( ColumnColumn typetype ) 흡착 및 선택도 실험) Adsorption and Selectivity Experiment

실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자 입자 2 g을 컬럼충진기(Alltech, model1666, USA)를 이용하여 컬럼(Alltech, Threaded SS, 4.6 mm id x 250 mm height)에 충진 시킨다. 탈염수를 컬럼 부피의 5배 만큼을 흘려보냈다. 탈염수를 이용하여 흘려보낸 뒤 10 ppm의 금속이온 (Cu2 +, Ni2 +, Zn2 +) 용액을 2 mL/min의 유량으로 컬럼을 통하여 흘러 보냈다. 컬럼을 통하여 배출된 용액을 주기적으로 채취한 후 AAS를 이용하여 각각 금속이온의 농도를 측정하였다. pH 6.2 용액이 사용되었 다.2 g of the porous stamped polymer particles prepared in Example 1 were filled in a column (Alltech, Threaded SS, 4.6 mm id x 250 mm height) using a column filler (Alltech, model1666, USA). Demineralized water was run by five times the column volume. From the back flow by using the demineralized water of 10 ppm of metal ion (Cu + 2, Ni + 2, Zn + 2) and sent to flow through the column at a flow rate of the solution was 2 mL / min. After periodically collecting the solution discharged through the column using a AAS to measure the concentration of each metal ion. pH 6.2 solution was used.

* 결과 및 분석* Results and Analysis

도 10은 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자 입자로 채워진 컬럼에 Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ), 그리고 Zn(Ⅱ)의 혼합용액을 흘렸을 때의 구리 이온의 선택적 흡착 특성을 측정한 그래프이다. Ni(Ⅱ), Zn(Ⅱ) 이온의 경우에는, 컬럼을 통해 흘러나온 유출(outlet) 농도가 가파르게 증가하여서 혼합 용액 주입 후 10분 안에 평형 농도에 도달하였는데, 이때 농도는 초기 농도와 비슷한 값을 나타내었다. 구리 각인 고분자의 구리 이온 흡착특성은 다른 금속 이온과는 매우 달랐다. 용액주입 후 40분이 지나서야 유출농도가 증가하기 시작하였으며 60분이 지나서야 초기 농도의 70%까지 증가하였고 그런 후 서서히 평형 농도에 도달하였다. 이것은 다공성 각인 고분자 입자가 다른 이온들 보다 구리 이온을 선택적으로 흡착한다는 것을 알 수 있다. 다공성 각인 고분자 입자의 많은 수의 각인 자리가 구리 이온으로 채워짐으로써 결합력이 약해졌기 때문에, 60분 이후에는 느린 흡착이 일어나났다는 것을 알 수 있다. 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자 입자(Cu(Ⅱ)-MIP)의 흡착된 양은 흡착양(μmol/ml)과 유출양(ml)의 관계를 이용하여 얻은 곡선을 적분하여 구할 수 있다. 60분 동안(유출량 480 ml) Cu(Ⅱ)-MIP의 흡착된 구리 이온의 양은 17.50 μmol/g 이었다.FIG. 10 is a graph illustrating selective adsorption characteristics of copper ions when a mixed solution of Cu (II), Ni (II), and Zn (II) is flowed into a column filled with porous stamping polymer particles prepared in Example 1 . In the case of Ni (II) and Zn (II) ions, the outlet concentration flowing through the column increased rapidly and reached equilibrium concentration within 10 minutes after the injection of the mixed solution. Indicated. The copper ion adsorption characteristics of the copper imprinted polymer were very different from other metal ions. After 40 minutes of solution injection, the effluent concentration began to increase, and after 60 minutes it increased to 70% of the initial concentration and then slowly reached the equilibrium concentration. It can be seen that the porous stamping polymer particles selectively adsorb copper ions more than other ions. It can be seen that the slow adsorption occurred after 60 minutes because the binding force was weakened by filling a large number of the imprinted sites of the porous imprinted polymer particles with copper ions. The adsorbed amount of the porous stamping polymer particles (Cu (II) -MIP) prepared in Example 1 can be obtained by integrating a curve obtained using the relationship between the adsorption amount (μmol / ml) and the outflow amount (ml). The amount of adsorbed copper ions of Cu (II) -MIP for 60 minutes (flow rate 480 ml) was 17.50 μmol / g.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따라 금속염 용액, 산성 단량체 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물을 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 합성도식이다.1 is a schematic diagram schematically illustrating a process of forming a metal salt-acid monomer complex by reacting a metal salt solution, an acid monomer and a basic monomer according to an embodiment of the present invention.

도 2의 (a)는 실시예 1에서 제조된 다공성 각인 고분자의 외부에 대해 촬영한 주사전자현미경 사진이고, 도 2의 (b)는 실시예 1에서 제조된 다공성 각인 고분자의 내부에 대해 촬영한 주사전자현미경 사진이다.2 (a) is a scanning electron microscope photograph taken of the outside of the porous stamping polymer prepared in Example 1, Figure 2 (b) is taken of the inside of the porous stamping polymer prepared in Example 1 Scanning electron micrograph.

도 3은 각인되지 않은 다공성 각인 고분자 및 다공성 각인 고분자에서 구리 이온을 제거하기 전과 후에 대한 FT-IR 분광도이다.3 is an FT-IR spectrogram before and after removal of copper ions from an unmarked porous marking polymer and a porous marking polymer.

도 4는 pH의 변화에 따른 다공성 각인 고분자의 흡착용량을 나타내는 그래프이다(초기 농도 10 ppm).Figure 4 is a graph showing the adsorption capacity of the porous stamping polymer with a change in pH (initial concentration 10 ppm).

도 5는 입자 크기에 따른 다공성 각인 고분자 입자의 흡착용량을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the adsorption capacity of the porous stamping polymer particles according to the particle size.

도 6은 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자의 금속이온에 대한 흡착속도를 측정한 그래프이다.Figure 6 is a graph measuring the adsorption rate for the metal ion of the porous stamping polymer prepared in Example 1.

도 7은 초기 금속이온 농도에 따른 다공성 각인 고분자 입자의 흡착용량을 나타낸 그래프이다.7 is a graph showing the adsorption capacity of the porous stamping polymer particles according to the initial metal ion concentration.

도 8은 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자와 상용화된 이온교환 수지의 흡착특성을 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the adsorption characteristics of the porous stamping polymer prepared in Example 1 and the commercially available ion exchange resin.

도 9는 Langmuir adsortion isotherm를 이용하여 실시예 1에서 제조한 다공 성 각인 고분자에 대한 Qmax를 산출한 그래프이다.9 is a graph showing Q max for the porous stamping polymer prepared in Example 1 using Langmuir adsortion isotherm.

도 10은 실시예 1에서 제조한 다공성 각인 고분자 입자로 채워진 컬럼에 Cu(Ⅱ), Ni(Ⅱ), 그리고 Zn(Ⅱ)의 혼합용액을 흘렸을 때의 구리 이온에 대한 선택적 흡착 특성을 측정한 그래프이다.10 is a graph measuring selective adsorption characteristics for copper ions when a mixed solution of Cu (II), Ni (II), and Zn (II) is flowed into a column filled with porous stamping polymer particles prepared in Example 1 to be.

Claims (17)

중금속 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서,As a method of producing porous stamping polymer particles for selectively separating heavy metal ions, (S1) 금속염 용액, 산성 단량체, 및 염기성 단량체를 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계;(S1) reacting the metal salt solution, the acidic monomer, and the basic monomer to prepare a metal salt-acidic monomer complex solution; (S2) 안정제 수용액을 제조하는 단계;(S2) preparing a stabilizer aqueous solution; (S3) (S1) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (S2) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 다공성제 용액(porogenic solvent)을 혼합하는 단계;(S3) mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (S1) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (S2), and then mixing a porous solvent solution with the mixed solution; (S4) (S3) 단계에서 혼합된 혼합용액을 가교제 및 개시제와 중합 반응시켜 금속이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및(S4) polymerizing the mixed solution mixed in the step (S3) with a crosslinking agent and an initiator to obtain a polymer containing a metal ion; And (S5) (S4) 단계에서 수득된 고분자로부터 금속이온을 제거하는 단계(S5) removing metal ions from the polymer obtained in step (S4) 를 포함하고,Including, 상기 (S1) 단계에서의 금속염은 Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg 및 Fe로 이루어진 군으로부터 선택되는 염이고,The metal salt in the step (S1) is a salt selected from the group consisting of Cu, Pb, Cd, Li, Na, Mg, Ca, Zn, Hg and Fe, 상기 (S3) 단계에서 사용되는 다공성제 용액(porogenic solvent)은 톨루엔, 벤젠 및 자일렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 중금속 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.Porous solvent (porogenic solvent) used in the step (S3) is toluene, benzene and xylene method for producing a porous marking polymer particles that can separate heavy metal ions, characterized in that selected from the group consisting of. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (S1) 단계에서의 금속염 용액은 금속염; 및 물, C1 내지 C6의 알코올 및 C1 내지 C6의 탄화수소로 이루어진 군으로부터 선택되는 용매를 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The metal salt solution in the step (S1) is a metal salt; And water, a C 1 to C 6 alcohol, and a solvent selected from the group consisting of C 1 to C 6 hydrocarbons. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 금속염은 CuSO4인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The metal salt is a method of producing a porous stamping polymer particles, characterized in that CuSO 4 . 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 산성 단량체는 카르복시기를 함유하는 아크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 또는 실란계 단량체인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The acid monomer is a method for producing a porous stamping polymer particles, characterized in that the carboxyl group-containing acrylate monomer, styrene monomer or silane-based monomer. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 산성 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 에타크릴산, 비닐벤조산, 디비닐벤조산 및 에틸렌 글리콜 디메틸메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The acidic monomer is a method of producing a porous stamping polymer particles, characterized in that selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, ethacrylic acid, vinyl benzoic acid, divinyl benzoic acid and ethylene glycol dimethyl methacrylate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 염기성 단량체는 비닐피리딘계 단량체인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The basic monomer is a method for producing a porous stamping polymer particles, characterized in that the vinylpyridine monomer. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 비닐피리딘계 단량체는 4-비닐피리딘 및 2-비닐피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The vinylpyridine-based monomer is a method for producing porous marking polymer particles, characterized in that selected from the group consisting of 4-vinylpyridine and 2-vinylpyridine. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 (S1) 단계에서 산성 단량체 대비 염기성 단량체의 비율은 0.01 내지 100인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The ratio of the basic monomers to the acidic monomers in the step (S1) is a method for producing porous marking polymer particles, characterized in that 0.01 to 100. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가교제는 아크릴레이트 단량체, 스티렌 단량체 또는 실란계 단량체인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The crosslinking agent is a method for producing a porous stamping polymer particles, characterized in that the acrylate monomer, styrene monomer or silane-based monomer. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 가교제는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The crosslinking agent is a method of producing a porous stamping polymer particles, characterized in that ethylene glycol dimethacrylate. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 개시제는 산화환원 계열 개시제 또는 과산화물 계열 개시제인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The initiator is a redox-based initiator or peroxide-based initiator, characterized in that for producing porous marking polymer particles. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 개시제는 아조디이소부티로니트릴(azodiisobutyronitrile)인 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The initiator is azodiisobutyronitrile (azodiisobutyronitrile) characterized in that the method for producing a porous stamping polymer particles. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 안정제는 하이드록시 에틸셀룰로오스, 개질된 하이드록시 에틸셀룰로오스, 폴리(비닐 알코올), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리비닐 메틸 에테르 및 폴리메타크릴산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.The stabilizer is a porous stamping polymer particles, characterized in that selected from the group consisting of hydroxy ethyl cellulose, modified hydroxy ethyl cellulose, poly (vinyl alcohol), poly (ethylene oxide), polyvinyl methyl ether and polymethacrylic acid Manufacturing method. 삭제delete 구리 이온을 선택적으로 분리하기 위한 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법으로서,As a method of producing porous stamping polymer particles for selectively separating copper ions, (a) 황산구리 용액, 메타크릴레이트 단량체 및 4-비닐피리딘을 반응시켜 금속염-산성 단량체 착물 용액을 제조하는 단계;(a) reacting a copper sulfate solution, a methacrylate monomer and 4-vinylpyridine to prepare a metal salt-acid monomer complex solution; (b) 하이드록시 에틸셀룰로오스를 사용하여 안정제 수용액을 제조하는 단계;(b) preparing a stabilizer aqueous solution using hydroxy ethylcellulose; (c) (a) 단계에서 수득된 금속염-산성 단량체 착물 용액과 (b) 단계에서 수득된 안정제 수용액을 혼합한 후, 상기 혼합 용액에 톨루엔, 아조디이소부티로니트릴 및 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 혼합하는 단계;(c) after mixing the metal salt-acid monomer complex solution obtained in step (a) and the stabilizer aqueous solution obtained in step (b), toluene, azodiisobutyronitrile and ethylene glycol dimethacrylate are added to the mixed solution. Mixing; (d) (c) 단계에서 혼합된 혼합용액을 중합 반응시켜 구리이온이 함유된 고분자를 수득하는 단계; 및(d) polymerizing the mixed solution mixed in step (c) to obtain a polymer containing copper ions; And (e) (d) 단계에서 수득된 고분자로부터 구리이온을 제거하는 단계(e) removing copper ions from the polymer obtained in step (d) 를 포함하는 구리 이온을 분리할 수 있는 다공성 각인 고분자 입자의 제조방법.Method of producing a porous stamping polymer particles capable of separating the copper ions comprising a.
KR1020090008954A 2009-02-04 2009-02-04 Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions KR101016231B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090008954A KR101016231B1 (en) 2009-02-04 2009-02-04 Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090008954A KR101016231B1 (en) 2009-02-04 2009-02-04 Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100089621A KR20100089621A (en) 2010-08-12
KR101016231B1 true KR101016231B1 (en) 2011-02-25

Family

ID=42755486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090008954A KR101016231B1 (en) 2009-02-04 2009-02-04 Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101016231B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101871636B1 (en) * 2017-10-24 2018-06-26 서울대학교산학협력단 Method for preparing heavy metal ions imprinted absorbent for the selective separation of heavy metal ions

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516215A (en) * 2013-05-23 2015-01-21 Univ Lincoln Metals recovery method and polymer for use in metals re-covery and process for making such a polymer
CN103254354B (en) * 2013-05-24 2016-03-09 福州大学 A kind of cadmium ion trace sorbent material and its preparation method and application
KR102200819B1 (en) * 2019-07-30 2021-01-08 서울여자대학교 산학협력단 Zinc ion imprinted polymer and the method for preparing thereof
CN113444203B (en) * 2021-08-30 2021-12-03 深圳市检验检疫科学研究院 Organic mercury detection device and detection method applying molecularly imprinted polymer

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248842B1 (en) 1999-02-25 2001-06-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Synthetic polymer matrices including pre-organized chelation sites for the selective and reversible binding of metals
WO2005063382A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 Council Of Scientific & Industrial Research Synthesis of ion imprinted polymer particles
KR100723919B1 (en) * 2006-02-16 2007-08-10 성균관대학교산학협력단 Selective separation of heavy metal ion using the metal ion imprinted polymer(miip)
KR100861452B1 (en) 2007-03-05 2008-10-02 성균관대학교산학협력단 Method for preparing surface-imprinted polyacrylate microsphere in the form of core-shell for the selective separation of heavy metal ion

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6248842B1 (en) 1999-02-25 2001-06-19 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Synthetic polymer matrices including pre-organized chelation sites for the selective and reversible binding of metals
WO2005063382A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-14 Council Of Scientific & Industrial Research Synthesis of ion imprinted polymer particles
KR100723919B1 (en) * 2006-02-16 2007-08-10 성균관대학교산학협력단 Selective separation of heavy metal ion using the metal ion imprinted polymer(miip)
KR100861452B1 (en) 2007-03-05 2008-10-02 성균관대학교산학협력단 Method for preparing surface-imprinted polyacrylate microsphere in the form of core-shell for the selective separation of heavy metal ion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101871636B1 (en) * 2017-10-24 2018-06-26 서울대학교산학협력단 Method for preparing heavy metal ions imprinted absorbent for the selective separation of heavy metal ions

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100089621A (en) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Review on preparation and adsorption properties of chitosan and chitosan composites
Baimenov et al. A review of cryogels synthesis, characterization and applications on the removal of heavy metals from aqueous solutions
KR100861452B1 (en) Method for preparing surface-imprinted polyacrylate microsphere in the form of core-shell for the selective separation of heavy metal ion
Sun et al. Polyethylenimine-functionalized poly (vinyl alcohol) magnetic microspheres as a novel adsorbent for rapid removal of Cr (VI) from aqueous solution
KR101206826B1 (en) Improved preparation of metal ion imprinted microporous polymer particles
Lu et al. Fabrication of cross-linked chitosan beads grafted by polyethylenimine for efficient adsorption of diclofenac sodium from water
KR100723919B1 (en) Selective separation of heavy metal ion using the metal ion imprinted polymer(miip)
Liu et al. Diethylenetriamine-grafted poly (glycidyl methacrylate) adsorbent for effective copper ion adsorption
Hoai et al. Batch and column separation characteristics of copper-imprinted porous polymer micro-beads synthesized by a direct imprinting method
Wan et al. Phosphate adsorption on novel hydrogel beads with interpenetrating network (IPN) structure in aqueous solutions: kinetics, isotherms and regeneration
Yoshida et al. Metal ion imprinted microsphere prepared by surface molecular imprinting technique using water‐in‐oil‐in‐water emulsions
KR101016231B1 (en) Method for preparing porous imprinted polymer particles for the selective separation of heavy metal ions
Wang et al. Straw-supported ion imprinted polymer sorbent prepared by surface imprinting technique combined with AGET ATRP for selective adsorption of La3+ ions
CN110139708B (en) Molecularly imprinted polymer beads for extracting lithium, mercury and scandium
US10889688B2 (en) Crosslinked polymer resin for contaminant adsorption from water
CN111974366A (en) Preparation and application of amphoteric carboxymethyl chitosan-based microspheres based on magnetic separation technology
Pengfei et al. Synthesis of PGMA microspheres with amino groups for high-capacity adsorption of Cr (VI) by cerium initiated graft polymerization
Liu et al. Preparation of an ion imprinted chitosan-based porous film with an interpenetrating network structure for efficient selective adsorption of Gd (III)
CN104356298A (en) Solid phase imprinted double-position extraction agent for copper (II) and preparation method of extraction agent
KR101586275B1 (en) Dendronized hyperbranched polymer for selective adsorption of metal ion, adsorbent containing the same, and manufacturing method thereof
US20050070676A1 (en) Cobalt imprinted polymer composition for selective removal of cobalt, process for preparation thereof, and process for removal of cobalt
Li et al. Preparation of 8‐hydroxyquinoline‐type composite chelating material HQ‐PHEMA/SiO2 and its adsorption behavior for heavy metal ions
Chen et al. Removal of La (III) by amino-phosphonic acid functionalized polystyrene microspheres prepared via electron beam irradiation
Sarhan et al. Adsorption characteristics of copper (II) ions from aqueous solution onto ionic cross-linked Pva/P (Aam-Nipaam) core-shell nanogels
WO2001098784A2 (en) Particles and their use in molecular imprinting

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140106

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150115

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee