KR101680931B1 - Magnetic Ion-Exchanging Particles, Method for Preparing the Same and Method for Treating Water Using the Same - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 제1 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제1 시드를 제조하는 단계; 상기 제1 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제1 입자를 제조하는 단계; 제2 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제2 시드를 제조하는 단계; 상기 제2 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제2 입자를 제조하는 단계; 상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 결합하여 이온교환입자를 제조하는 단계; 및 상기 이온교환입자에 자성 입자를 결합하여 자성 이온교환입자를 제조하는 단계를 포함하며, 상기 제1 입자는 상기 제2 입자와 반대의 전하를 가지는 것인 자성 이온교환입자의 제조방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a process for preparing a composition comprising: preparing a first seed through batch emulsion polymerization from a first composition; Preparing a first particle through batch emulsion polymerization of the first seed; Preparing a second seed through batch emulsion polymerization from a second composition; Preparing a second particle through batch emulsion polymerization of the second seed; Preparing an ion exchange particle by combining the first particle and the second particle; And preparing magnetic ion exchange particles by binding magnetic particles to the ion exchange particles, wherein the first particles have an electric charge opposite to that of the second particles .
Description
본 명세서는 이온교환입자의 제조방법, 그 방법으로 제조된 자성 이온교환입자 및 이를 이용한 수중의 오염물질의 처리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing ion exchange particles, magnetic ion exchange particles prepared by the method, and a method for treating contaminants in water using the same.
종래의 정수처리 방법은 응집, 침전 및 여과의 공정을 포함한다. 그러나, 이러한 방법은 과다한 응집제가 필요하고, 응집에 장시간을 요구하며, 응집된 물질의 처리 중 2차 오염이 발생하는 문제가 있다.Conventional methods of treating water include processes of flocculation, precipitation and filtration. However, this method requires an excessive amount of coagulant, requires a long time for coagulation, and causes secondary contamination during the treatment of the coagulated material.
또한, 종래의 정수처리 방법의 대안으로 이온교환입자를 이용할 수 있다.Further, ion exchange particles can be used as an alternative to the conventional water treatment method.
그러나, 입자의 크기가 나노 단위 또는 마이크론 단위이기 때문에, 입자 회수가 어렵고 재생에 손실이 큰 단점이 있다. 또한, 이온교환입자를 종래의 현탁 중합법(suspension polymerization)으로 제조하는 경우 공정이 복잡한 문제점이 있어, 개선이 요구된다.However, since the particle size is in the nanometer scale or the micron scale, there is a disadvantage that particle recovery is difficult and loss in regeneration is large. In addition, when ion-exchange particles are prepared by conventional suspension polymerization, there is a problem in that the process is complicated, and improvement is required.
본 명세서는 정수처리에 있어서, 회수 및 재생이 용이하고, 정수시간을 단축시킬 수 있는 이온교환입자를 간단한 공정으로 제조할 수 있는 방법을 제공한다. 또한, 그 방법으로 제조된 이온교환입자를 이용한 수중의 오염물질의 처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a method for manufacturing ion exchange particles which can be easily recovered and regenerated and can shorten the purification time in a simple process. It is another object of the present invention to provide a method for treating contaminants in water using ion exchange particles produced by the method.
본 명세서는 제1 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제1 시드를 제조하는 단계; The present disclosure relates to a process for preparing a composition comprising: preparing a first seed through batch emulsion polymerization from a first composition;
상기 제1 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제1 입자를 제조하는 단계; Preparing a first particle through batch emulsion polymerization of the first seed;
제2 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제2 시드를 제조하는 단계; Preparing a second seed through batch emulsion polymerization from a second composition;
상기 제2 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제2 입자를 제조하는 단계; Preparing a second particle through batch emulsion polymerization of the second seed;
상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 결합하여 이온교환입자를 제조하는 단계; 및 Preparing an ion exchange particle by combining the first particle and the second particle; And
상기 이온교환입자에 자성 입자를 결합하여 자성 이온교환입자를 제조하는 단계를 포함하며, And preparing magnetic ion exchange particles by binding magnetic particles to the ion exchange particles,
상기 제1 입자는 상기 제2 입자와 반대의 전하를 가지는 것인 자성 이온교환입자의 제조방법을 제공한다.Wherein the first particle has an electric charge opposite to that of the second particle.
또한, 본 명세서는 상기 자성 이온교환입자의 제조방법으로 제조된 자성 이온교환입자를 제공한다.The present invention also provides magnetic ion-exchanged particles prepared by the method for producing magnetic ion-exchanged particles.
또한, 본 명세서는 양이온 또는 음이온을 교환할 수 있는 제1 입자;Further, the present specification discloses a method for producing a composite particle comprising a first particle capable of exchanging a cation or an anion;
제1 입자가 교환할 수 있는 이온의 전하와 반대 전하를 가지는 이온을 교환할 수 있는 제2 입자; 및 A second particle capable of exchanging ions having an opposite charge to the charge of the first particle capable of exchange; And
상기 제1 입자 및 상기 제2 입자의 표면에 결합되는 자성 입자를 포함하는 자성 이온교환입자를 제공한다.Wherein the first particles and the magnetic particles bonded to the surfaces of the second particles are provided.
또한, 본 명세서는 상기 자성 이온교환입자에 식별물질을 결합시키는 단계; 및 분광장치를 이용하여 상기 식별물질이 결합된 이온교환입자에 오염물질 부착 시 방출되는 파장을 측정하는 단계를 포함하는 자성 이온교환입자에 부착된 오염물질의 식별방법을 제공한다.Further, the present disclosure relates to a method for preparing a magnetic ion-exchange particle, comprising the steps of: And a step of measuring a wavelength of the ion-exchange particles to which the identification substance is bound, using the spectroscopic device, and measuring the wavelength of the ion-exchange particles attached to the ion-exchange particles.
또한, 본 명세서는 상기 자성 이온교환입자를 이용한 수처리 방법을 제공한다.The present invention also provides a water treatment method using the above magnetic ion exchange particles.
또한, 본 명세서는 상기 수처리에 이용된 자성 이온교환입자를 회수하는 단계; 및 회수된 자성 이온교환입자에 재생제를 첨가하는 단계를 포함하는 오염물질이 부착된 자성 이온교환입자의 재생방법을 제공한다.Further, the present invention relates to a method for recovering magnetic ion-exchanged particles, comprising the steps of: recovering magnetic ion-exchanged particles used for the water treatment; And a step of adding a regenerant to the recovered magnetic ion-exchanged particles.
또한, 본 명세서는 상기 자성 이온교환입자를 이용한 수처리 장치를 제공한다.The present invention also provides a water treatment apparatus using the above magnetic ion exchange particles.
본 명세서에 따른 자성 이온교환입자의 제조방법은 종래의 현탁 중합법에 비하여 간단하게 이온교환입자를 제조할 수 있으며, 이온교환입자를 제조한 이후에 제조된 이온교환입자와 자성 입자를 결합시킨다. 또한, 상기 제조방법으로 제조된 자성 이온교환입자를 이용한 수처리 방법은 자기적 성질 때문에 오염물질과 결합한 이온교환입자의 회수가 용이하여 휴대용 또는 소형 장치에 이용될 수 있다.The method of producing magnetic ion-exchange particles according to the present invention can easily produce ion-exchange particles as compared with the conventional suspension polymerization method, and combines the ion-exchange particles and the magnetic particles produced after the preparation of the ion-exchange particles. In addition, the water treatment method using the magnetic ion exchange particles manufactured by the above-described method is easy to recover ion-exchange particles bound to contaminants due to its magnetic properties, and thus can be used in portable or small-sized apparatuses.
도 1 은 본 출원의 1 내지 3 구현예로서, 자성 이온교환입자를 제조하는 방법을 도시화한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of a method for producing magnetic ion-exchanged particles according to one or more embodiments of the present application. Fig.
본 명세서는 상기 자성 이온교환입자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing the above magnetic ion exchange particles.
상기 자성 이온교환입자의 제조방법의 제1 입자 및 제2 입자는 각각 단량체, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함하는 조성물로부터 시드를 배치 유화 중합 (batch emulsion polymerization)을 통하여 중합하는 단계와 중합된 시드를 배치 유화 중합을 통하여 입자를 제조하는 단계를 포함한다.The first particle and the second particle of the method for producing magnetic ion-exchange particles each include a step of polymerizing a seed through batch emulsion polymerization from a composition comprising a monomer, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator and a solvent, And polymerizing the seed to prepare particles by emulsion polymerization.
상기 배치 유화 중합은 모든 성분을 초기에 반응조에 투입하는 유화 중합법으로, 단량체와 이에 용해되는 중합개시제를 사용하여 이들을 용매 속에 넣고 격렬하게 교반하는 중합법이다. The batch emulsion polymerization is an emulsion polymerization method in which all components are initially introduced into a reaction tank, and the polymerization is carried out by using a monomer and a polymerization initiator dissolved therein, placing them in a solvent and vigorously stirring.
종래에는 현탁 중합법을 사용하여 마이크로미터(㎛) 사이즈의 이온교환입자를 제조하였지만, 유화 중합법을 사용하면 나노미터(nm) 사이즈의 이온교환입자를 용이하게 제조할 수 있다.Conventionally, ion exchange particles of micrometer (탆) size are prepared by suspension polymerization method, but ion exchange particles of nanometer (nm) size can be easily produced by emulsion polymerization.
또한, 현탁 중합법은 낮은 수용성(water solubility)성질을 가진 단량체와 개시제만을 사용할 수 있기 때문에 사용 가능한 단량체 또는 개시제의 종류가 한정되는 반면에, 유화 중합법은 수용성에 영향을 받지 않기 때문에, 비교적 다양한 종류의 단량체 및 개시제를 사용할 수 있는 장점이 있다. In addition, since the suspension polymerization method can use only a monomer having a water solubility property and an initiator, the types of usable monomers or initiators are limited, while the emulsion polymerization method is not affected by water solubility, Type monomers and initiators can be used.
특히, 수처리를 하기 위해 필요한 관능기(functional group), 예를 들어, 설폰기 또는 암모늄기를 가지고 있는 코모노머(comonomer)들은 수용성(water solubility)이 높기 때문에, 현탁 중합법보다 유화 중합법이 결합반응에 유리하다.Particularly, functional groups required for water treatment, for example, comonomers having a sulfonic group or an ammonium group, have high water solubility, and therefore emulsion polymerization is more preferable than suspension polymerization It is advantageous.
또한, 현탁 중합법을 사용하는 경우, 수처리 입자 제조에 있어서, 비표면적을 높이기 위해 중합 이후 입자 내에 기공(pore)을 만드는 공정 단계를 거쳐야 했다. 그러나, 유화 중합법을 이용하는 경우, 중합에 의해 나노 사이즈의 수처리 입자를 만들 수 있기 때문에, 비표면적 증가를 위한 후 공정 단계를 거치지 않아도 되므로 공정시 유리한 장점이 있다.Further, in the case of using the suspension polymerization method, in order to increase the specific surface area in the water treatment particle production, a process step of making pores in the particles after the polymerization has been required. However, when the emulsion polymerization method is used, nano-sized water-treated particles can be produced by polymerization, so there is advantageous in the process because there is no need to carry out a post-processing step for increasing the specific surface area.
본 명세서는 제1 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제1 시드를 제조하는 단계; 상기 제1 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제1 입자를 제조하는 단계; 제2 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제2 시드를 제조하는 단계; 상기 제2 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제2 입자를 제조하는 단계; 상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 결합하여 이온교환입자를 제조하는 단계; 및 상기 이온교환입자에 자성 입자를 결합하여 자성 이온교환입자를 제조하는 단계를 포함하는 자성 이온 교환입자의 제조방법을 제공한다.The present disclosure relates to a process for preparing a composition comprising: preparing a first seed through batch emulsion polymerization from a first composition; Preparing a first particle through batch emulsion polymerization of the first seed; Preparing a second seed through batch emulsion polymerization from a second composition; Preparing a second particle through batch emulsion polymerization of the second seed; Preparing an ion exchange particle by combining the first particle and the second particle; And preparing magnetic ion exchange particles by binding magnetic particles to the ion exchange particles.
또한, 상기 제1 입자는 상기 제2 입자와 반대의 전하를 가진다.Further, the first particle has a charge opposite to that of the second particle.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 입자는 양전하를 가지고, 상기 제2 입자는 음전하를 가진다. According to one embodiment of the present disclosure, the first particle has a positive charge and the second particle has a negative charge.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 입자는 음전하를 가지고, 상기 제2 입자는 양전하를 가진다. According to one embodiment of the present disclosure, the first particle has a negative charge and the second particle has a positive charge.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 입자는 상기 제2 입자보다 직경 크기가 크다.According to one embodiment of the present disclosure, the first particle has a larger diameter than the second particle.
상기 제2 입자를 교반하는 동안 상기 제2 입자보다 직경 크기가 큰 제1 입자를 한방울씩(dropwise) 떨어뜨리면, 표면장력을 줄이려는 성질로 인하여 상기 제1 입자에 상기 제2 입자가 둘러싸여 라즈베리(raspberry)형 입자가 형성된다. 라즈베리 형태를 가질 경우, 다량의 제 2의 입자가 제 1 입자에 결합할 수 있다. When the first particle having a diameter larger than that of the second particle is dropped dropwise while stirring the second particle, due to the property of reducing the surface tension, the second particle is surrounded by the first particle and raspberry raspberry) -type particles are formed. When having a raspberry shape, a large amount of second particles can bind to the first particles.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 조성물 및 제2 조성물은 단량체, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함한다.According to one embodiment of the present disclosure, the first composition and the second composition include a monomer, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator, and a solvent.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 조성물은 단량체, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the first composition includes a monomer, a compound having a functional group capable of exchanging a cation, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator and a solvent.
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본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제2 조성물은 단량체, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the second composition includes a monomer, a compound having a functional group capable of exchanging a cation, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator and a solvent.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제2 조성물은 단량체, 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the second composition includes a monomer, a compound having a functional group capable of exchanging anions, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator, and a solvent.
본 명세서의 제1 구현예에 따르면, 상기 자성 이온교환입자의 제조방법은 상기 제1 조성물은 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 포함하고, 상기 제2 조성물은 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 포함한다.According to a first embodiment of the present invention, in the method for producing magnetic ion-exchange particles, the first composition comprises a monomer having a functional group capable of exchanging cations, and the second composition is a functional group capable of exchanging anions ≪ / RTI >
본 명세서의 제1 구현예에 따르면, 상기 제1 입자의 직경 크기는 300 nm 이상 1000 nm 이하이고, According to a first embodiment of the present invention, the diameter of the first particles is 300 nm or more and 1000 nm or less,
상기 제2 입자의 크기는 50 nm 이상 300 nm 이하이다.The size of the second particles is 50 nm or more and 300 nm or less.
본 명세서의 제2 구현예에 따르면, 상기 자성 이온교환입자의 제조방법에 있어서, 상기 자성입자를 이온교환입자와 결합시키기 전에 상기 자성 입자를 커플링제 또는 이온성 관능기를 가진 물질로 코팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to a second embodiment of the present invention, in the method for producing magnetic ion-exchange particles, the step of coating the magnetic particles with a coupling agent or a substance having an ionic functional group before bonding the magnetic particles to the ion- .
상기 커플링제는 실란계 커플링제일 수 있다. 상기 실란계 커플링제는 당업계에서 사용되는 것이 용이하게 사용될 수 있으며, 양전하, 음전하, 친유성 또는 친수성 관능기를 가지는 실란계 커플링제를 사용할 수 있다. 예를 들어, 옥타데실트리메톡시실란 (octadecyltrimethoxysilane, OTMOS)을 들 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다. The coupling agent may be a silane coupling agent. The silane-based coupling agent can be easily used in the art, and a silane-based coupling agent having a positive charge, negative charge, lipophilic or hydrophilic functional group can be used. For example, octadecyltrimethoxysilane (OTMOS) may be used, but is not limited thereto.
자성 입자에 옥타데실트리메톡시실란을 코팅할 경우, 상기 자성 입자의 표면이 친수성에서 친유성으로 변화하여 입자의 성질을 용이하게 변화시킬 수 있다.When the magnetic particles are coated with octadecyltrimethoxysilane, the surface of the magnetic particles may change from hydrophilic to lipophilic so that the properties of the particles can be easily changed.
상기 이온성 관능기를 가진 물질은 후술하는 "양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체" 또는 "음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체"일 수 있다. The substance having the ionic functional group may be a "monomer having a functional group capable of exchanging a cation" or a "monomer having a functional group capable of exchanging an anion" which will be described later.
예를 들어, 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물 중 하나인 폴리알릴아민히드로클로라이드(PAH)를 자성입자에 코팅할 경우, 상기 PAH는 음전하 물질과 결합할 수 있는 고분자전해질(polyelectrolyte)로써, 자성입자를 PAH 코팅에 의해 음이온 관능기로 치환할 수 있다.For example, when a magnetic particle is coated with polyallylamine hydrochloride (PAH), which is one of the compounds having a functional group capable of exchanging anions, the PAH is a polyelectrolyte capable of binding with a negative charge, The magnetic particles can be replaced by anionic functional groups by PAH coating.
본 명세서의 제3 구현예에 따르면, 상기 자성 이온교환입자의 제조방법은 상기 제1 조성물이 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 포함하고, 상기 제2 조성물은 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 포함하며, 상기 제1 입자를 제조하는 단계는 상기 제1 입자에 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체로 코팅하는 단계를 더 포함한다.According to a third embodiment of the present invention, there is provided a method for producing magnetic ion-exchange particles, wherein the first composition comprises a monomer having a functional group capable of exchanging cations, and the second composition comprises a functional group capable of exchanging cations Wherein the step of preparing the first particles further comprises coating the first particles with a monomer having a functional group capable of exchanging anions.
본 명세서의 제3 구현예에 따르면, 상기 제1 입자의 직경 크기는 300 nm 이상 1000 nm 이하이고,According to a third embodiment of the present invention, the first particle has a diameter of 300 nm or more and 1000 nm or less,
상기 제2 입자의 크기는 50 nm 이상 300 nm 이하이다.The size of the second particles is 50 nm or more and 300 nm or less.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 단량체는 1 내지 6 중량부, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체는 0.5 내지 1 중량부, 가교제는 0.01 내지 0.05 중량부, 분산안정제는 0.1 내지 1 중량부, 중합개시제는 0.1 내지 0.05 중량부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the first composition contains 1 to 6 parts by weight of a monomer, 0.5 to 1 part by weight of a monomer having a functional group capable of exchanging a cation, and 0.01 to 0.05 part by weight of a crosslinking agent, based on 100 parts by weight of the solvent. 0.1 to 1 part by weight of the dispersion stabilizer, and 0.1 to 0.05 part by weight of the polymerization initiator.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제1 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 단량체는 10 중량부, 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체는 1 중량부, 가교제는 1 중량부, 분산안정제는 0.3 중량부, 중합개시제는 0.1 내지 0.05 중량부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the first composition contains 10 parts by weight of a monomer, 1 part by weight of a monomer having a functional group capable of exchanging anions, 1 part by weight of a crosslinking agent, 0.3 parts by weight, and 0.1 to 0.05 parts by weight of a polymerization initiator.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제2 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 단량체는 1 내지 6 중량부, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체는 0.5 내지 1 중량부, 가교제는 0.01 내지 0.05 중량부, 분산안정제는 0.1 내지 1 중량부, 중합개시제는 0.1 내지 0.05 중량부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the second composition contains 1 to 6 parts by weight of monomers, 0.5 to 1 part by weight of monomers having a functional group capable of exchanging cations, 0.01 to 0.05 parts by weight of a crosslinking agent, 0.1 to 1 part by weight of the dispersion stabilizer, and 0.1 to 0.05 part by weight of the polymerization initiator.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 제2 조성물은 용매 100 중량부에 대하여, 단량체는 10 중량부, 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체는 1 중량부, 가교제는 1 중량부, 분산안정제는 0.3 중량부, 중합개시제는 0.1 내지 0.05 중량부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the second composition comprises 10 parts by weight of a monomer, 1 part by weight of a monomer having an anion-exchangeable functional group, 1 part by weight of a crosslinking agent, 0.3 parts by weight, and 0.1 to 0.05 parts by weight of a polymerization initiator.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 각 단량체는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 스티렌 및 비닐벤젠클로라이드 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the respective monomers of the first and second compositions are the same or different, and are independently selected from styrene and vinylbenzene chloride.
상기 스티렌 및 비닐벤젠클로라이드는 양이온, 음이온의 관능기와 결합할 수 있는 자리를 제공하는 주 단량체(main monomer)이다.The styrene and vinylbenzene chloride are main monomers which provide a site capable of bonding with functional groups of cations and anions.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 각 가교제는 디비닐벤젠이다.According to one embodiment of the present disclosure, each of the crosslinking agents of the first composition and the second composition is divinylbenzene.
상기 디비닐벤젠은 Sigma-Aldrich사에서 제조된 상품명 dvb-80 또는 Sigma-Aldrich사에서 제조된 상품명 dvb-55일 수 있다.The divinylbenzene may be dvb-80 (trade name) manufactured by Sigma-Aldrich or dvb-55 (trade name) manufactured by Sigma-Aldrich.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 각 분산안정제는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 폴리비닐피롤리돈, 소디움다이헥실 술포숙시네이트 및 폴리옥시에틸렌소르비탄 모노올레인산 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present disclosure, each of the dispersion stabilizers of the first composition and the second composition are the same or different from each other and each independently polyvinylpyrrolidone, sodium dihexylsulfosuccinate and polyoxyethylene sorbitan Monooleic acid.
상기 소디움다이헥실 술포숙시네이트는 CYTEC Industries사에서 제조된 상품명 AEROSOL MA-80일 수 있다.The sodium dihexyl sulfosuccinate may be AEROSOL MA-80, a product of CYTEC Industries, Inc.
상기 폴리옥시에틸렌소르비탄 모노올레인산은 Sigma-Aldrich사에서 제조된 상품명 TWEEN 80일 수 있다.The polyoxyethylene sorbitan monooleic acid may be TWEEN 80 manufactured by Sigma-Aldrich.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 각 중합개시제는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 2,2'-아조비스-이소부티로나이트릴(2,2'-azobis-isobutyronitrile, AIBN), 2,2'-아조비스-(2-메틸프로피온아미드 디하이드로클로라이드(2-2'-azobis(2-methylpropionamide dihydrochloride)) 및 포타슘 퍼설페이트 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the polymerization initiators of the first composition and the second composition are the same or different from each other, and each independently represents 2,2'-azobis-isobutyronitrile (2,2'- azobis-isobutyronitrile (AIBN), 2,2'-azobis (2-methylpropionamide dihydrochloride) and potassium persulfate.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 조성물 및 제2 조성물의 각 용매는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 물, 메탄올 및 물의 혼합물, 에탄올 및 물의 혼합물 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the solvents of the first and second compositions are the same or different, and each independently selected from a mixture of water, methanol and water, ethanol and water.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 양이온을 교환할 수 있는 관능기는 술포네이트기일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the functional group capable of exchanging the cation may be a sulfonate group.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물은 소디움 스티렌 술포네이트 (sodium styrene sulfonate, NaSS), 메탄술포네이트 (methanesulfonate), 트리플루오로메탄술포네이트 (trifluoromethanesulfonate), p-톨루엔술포네이트 (p-toluenesulfonate) 및 벤젠술포네이트 (benzenesulfonate) 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the compound having a functional group capable of exchanging the cation is selected from the group consisting of sodium styrene sulfonate (NaSS), methanesulfonate, trifluoromethanesulfonate, toluenesulfonate, p-toluenesulfonate and benzenesulfonate.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 음이온을 교환할 수 있는 관능기는 암모늄기일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the functional group capable of exchanging the anion may be an ammonium group.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물은 (비닐벤질)트리메틸암모늄 클로라이드 ((vinylbenzyl)trimethylammonium chloride, VBTMAC), 바이닐벤질트리메틸암모늄 클로라이드 (vinylbenzyltrimethylammonium chloride), (2-클로로에틸)트리메틸암모늄 클로라이드 ((2-chloroethyl)trimethylammonium chloride), (3-카르복시프로필)트리메틸암모늄 클로라이드 ((3-carboxypropyl)trimethylammonium chloride), (2-브로모에틸)트리메틸암모늄 클로라이드 ((2-bromoethyl)trimethylammonium chloride), (도데실벤질)트리메틸암모늄 클로라이드 ((dodecylbenzyl) trimethylammonium chloride) 및 폴리(알릴아민 히드로클로라이드) (poly(allylamine hydrochloride), PAH) 중에 선택되는 것이다.According to one embodiment of the present invention, the compound having an anion-exchangeable functional group is (vinylbenzyl) trimethylammonium chloride (VBTMAC), vinylbenzyltrimethylammonium chloride, (2 (2-chloroethyl) trimethylammonium chloride, (3-carboxypropyl) trimethylammonium chloride, (2-bromoethyl) trimethylammonium chloride ((2- bromoethyl trimethylammonium chloride, dodecylbenzyl trimethylammonium chloride and poly allylamine hydrochloride (PAH).
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 자성 입자는 Fe2O3이다.According to one embodiment of the present disclosure, the magnetic particles are Fe 2 O 3 .
상기 자성 입자는 Aldrich 사에서 제조된 상품명 Iron(III) oxide nanopowder(code: 544884)을 사용할 수 있다.The magnetic particles may be iron (III) oxide nanopowder (code: 544884) manufactured by Aldrich.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 자성 입자의 직경 크기는 5 nm 이상 250 nm 이하이다. 상기 자성 입자의 직경 크기가 250 nm 초과일 경우 제 1 입자에 결합하는 것이 어려울 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the diameter of the magnetic particles is not less than 5 nm and not more than 250 nm. When the diameter of the magnetic particles exceeds 250 nm, it may be difficult to bond to the first particles.
자성 입자를 이온교환입자를 제조한 후 결합시키는 경우, 주로 정전기 전하를 이용하여 결합시킬 수 있다. 예를 들어 이온교환입자가 음전하값을 가지고 있다면, 양전하를 가지고 있는 자성입자 또는 커플링제로 코팅하여 치환된 자성입자를 이온교환입자와 결합시킬 수 있다.When the magnetic particles are bonded after preparing the ion exchange particles, they can be bonded mainly by using the electrostatic charge. For example, if the ion exchange particles have a negative charge value, they can be coated with magnetic particles or a coupling agent having a positive charge to bond the substituted magnetic particles with the ion exchange particles.
본 명세서는 상기 자성 이온교환입자의 제조방법으로 제조된 자성 이온교환입자를 제공한다.The present invention provides magnetic ion-exchanged particles prepared by the above-mentioned process for producing magnetic ion-exchanged particles.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 자성 이온교환입자는 양이온 또는 음이온을 교환할 수 있는 제1 입자; 상기 제1 입자와 결합되고, 제1 입자가 교환할 수 있는 이온의 전하와 반대 전하를 가지는 이온을 교환할 수 있는 제2 입자; 및 상기 제1 입자 및 상기 제2 입자의 표면에 결합되는 자성 입자를 포함한다.According to one embodiment of the present disclosure, the magnetic ion-exchange particles include a first particle capable of exchanging a cation or an anion; A second particle coupled to the first particle and capable of exchanging ions having an opposite charge to the charge of the first particle capable of exchange; And magnetic particles bonded to the surface of the first particle and the second particle.
본 명세서의 제1 구현예에 따르면, 상기 제1 입자는 양이온을 교환할 수 있고, 상기 제2 입자는 음이온을 교환할 수 있다.According to the first embodiment of the present invention, the first particles can exchange cations, and the second particles can exchange anions.
본 명세서의 제2 구현예에 따르면, 상기 제1 입자는 양이온을 교환할 수 있고, 상기 제2 입자는 음이온을 교환할 수 있으며, 상기 자성 입자는 실란계 커플링제 또는 이온성 관능기를 가진 물질로 코팅된다.According to the second embodiment of the present invention, the first particles can exchange cations, the second particles can exchange anions, and the magnetic particles can be made of a material having a silane coupling agent or an ionic functional group Coated.
본 명세서의 제3 구현예에 따르면, 상기 제1 입자는 음이온을 교환할 수 있고, 상기 제2 입자는 양이온을 교환할 수 있다.According to a third embodiment of the present disclosure, the first particle can exchange anions and the second particles can exchange cations.
본 명세서의 제3 구현예에 따르면, 상기 제1 입자는 음이온을 교환할 수 있는 단량체로 코팅되어 있고, 상기 제2 입자는 양이온을 교환할 수 있다.According to a third embodiment of the present disclosure, the first particle is coated with a monomer capable of exchanging anions, and the second particle can exchange cations.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 입자는 상기 제2 입자보다 직경 크기가 크다.According to one embodiment of the present disclosure, the first particle has a larger diameter than the second particle.
상기 자성 이온교환입자는 자성입자가 이온교환입자의 표면에 결합되어 있다. 이러한 경우, 이온교환입자 내부에 자성입자가 포함된 자성 이온교환입자에 비하여, 동일한 자기장의 힘으로 더 높은 입자 회수능력을 가질 수 있다.The magnetic ion-exchange particles are bonded to the surface of the ion-exchange particle. In this case, it is possible to have a higher particle retrieving ability by the same magnetic field force, as compared with the magnetic ion-exchanging particles including the magnetic particles in the ion-exchanging particles.
본 명세서는 자성 이온교환입자에 부착된 오염물질의 식별방법을 제공한다. 상기 식별방법으로 오염물질의 부착 여부와 오염물질의 종류 등을 식별할 수 있다.The present disclosure provides a method for identifying contaminants attached to magnetic ion exchange particles. With the above identification method, it is possible to identify whether or not the pollutant is attached and the kind of the pollutant.
상기 식별방법은 자성 이온교환입자에 식별물질을 결합시키는 단계; 및 분광장치를 이용하여 상기 식별물질이 결합된 이온교환입자에 오염물질 부착 시 방출되는 파장을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.Said identification method comprising: coupling an identification material to magnetic ion exchange particles; And measuring a wavelength of the ion-exchange particles to which the identification material is bound, using the spectroscopic device.
상기 식별방법에는 염료코팅(Dye Coating, Dye labeling)법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 식별물질로서 로다민(Rodamine)과 같은 염료를 입자의 표면에 결합시키면 오염 입자들이 부착되었을 때 방출 파장이 변화하게 되어, 적외선 또는 자외선 분광장치(UV-vis) 등의 분광장치로 측정하여 식별할 수 있다.Dye coating (Dye coating) method can be used for the identification method. For example, when a dye such as rodamine is bonded to the surface of a particle as an identification material, the emission wavelength changes when the contaminant particles adhere to the particle. Thus, a spectroscopic device such as an infrared ray or ultraviolet ray spectroscope (UV-vis) Can be measured and identified.
식별물질로서 염료 대신, 금 또는 은과 같은 표면 플라즈마를 일으키는 나노입자를 이온교환입자의 표면에 정전기적 또는 화학적으로 결합시키고, 분광장치를 이용하여 오염물질의 여부를 식별할 수도 있다.Nanoparticles causing surface plasmas such as gold or silver may be electrostatically or chemically bonded to the surface of ion-exchange particles instead of dyes as identification material, and the presence of contaminants may be identified using a spectroscope.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 자성 이온교환입자의 제조방법은 상기 자성 이온교환입자 표면에 식별물질을 결합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 식별물질을 결합하는 단계를 더욱 포함하는 경우, 전술한 식별방법을 활용할 수 있다. 즉, 상기 자성 이온교환입자에 오염물질이 부착될 경우, 이를 식별할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method for producing magnetic ion-exchanged particles may further comprise the step of binding an identification material to the surface of the magnetic ion-exchanged particles. When the method further includes a step of binding the identification material, the identification method described above can be utilized. That is, when contaminants are attached to the magnetic ion exchange particles, they can be identified.
본 명세서는 상기 자성 이온교환입자를 이용한 수처리 방법을 제공한다.The present invention provides a water treatment method using the above magnetic ion exchange particles.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 방법은 상기 자성 이온교환입자를 오염수에 주입하는 단계; 상기 자성 이온교환입자에 오염물질이 부착되도록 교반하여 응집시키는 단계; 및 외부에서 자기장을 형성하여 오염수로부터 상기 오염물질된이 부착된 자성 이온교환입자를 회수하는 단계를 포함한다. According to one embodiment of the present disclosure, the water treatment method includes the steps of injecting the magnetic ion-exchange particles into the contaminated water; Agitating and agglomerating the magnetic ion-exchange particles so as to adhere contaminants thereto; And forming a magnetic field from the outside to recover the contaminated magnetic ion exchange particles from the contaminated water.
본 명세서는 상기 수처리 방법에 이용된 자성 이온교환입자의 재생방법을 제공한다.The present invention provides a method for regenerating magnetic ion-exchanged particles used in the water treatment method.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 방법에 이용된 자성 이온교환입자의 재생방법은 상기 오염물질과 결합한 자성 이온교환입자에 재생제를 첨가하는 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method of regenerating the magnetic ion-exchange particles used in the water treatment method may include adding a regenerant to the magnetic ion-exchanged particles combined with the pollutant.
구체적으로, 상기 수처리 방법은 수처리에 이용된 자성 이온교환입자를 회수하는 단계; 및 회수된 자성 이온교환입자에 재생제를 첨가하는 단계를 포함할 수 있다.Specifically, the water treatment method includes: recovering magnetic ion exchange particles used for water treatment; And adding regenerant to the recovered magnetic ion-exchanged particles.
상기 재생제는 소디움 히드로설파이트 (sodium hydrosulphite, Na2S2O4) 수용액, 염산 (hydrochloric acid) 수용액 및 염화나트륨 (sodium chloride) 수용액 중에 선택되는 것이다.The regenerant is selected from an aqueous solution of sodium hydrosulphite (Na 2 S 2 O 4 ), an aqueous hydrochloric acid solution and an aqueous sodium chloride solution.
본 명세서는 상기 자성 이온교환입자를 이용한 수처리 장치를 제공한다.The present invention provides a water treatment apparatus using the above magnetic ion exchange particles.
상기 수처리 장치는 오염수 저장탱크; 및 상기 오염수 저장탱크에 첨가된 자성 이온교환입자와 오염수를 교반하여 혼합수를 만드는 교반기를 포함할 수 있다.The water treatment apparatus includes a polluted water storage tank; And a stirrer for mixing the magnetic ion-exchanged particles and the contaminated water added to the contaminated water storage tank to produce mixed water.
상기 수처리 장치는 오염수로부터 오염물질이 부착된 자성 이온교환입자를 제거하기 위한 여과장치를 더 포함할 수 있다.The water treatment apparatus may further include a filtration device for removing the magnetic ion exchange particles to which contaminants are attached from the contaminated water.
또한, 상기 수처리 장치는 자성 이온교환입자를 회수할 수 있는 자기장 형성 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 자기장 형성 장치가 존재할 경우, 여과장치의 존재여부와 상관없이, 외부에서 자기장을 형성하여 오염물질이 부착된 자성 이온교환입자를 용이하게 회수할 수 있다.In addition, the water treatment apparatus may further include a magnetic field forming device capable of recovering the magnetic ion exchange particles. When the magnetic field forming apparatus is present, the magnetic ion exchange particles having the contaminants attached thereto can be easily recovered by forming a magnetic field from the outside regardless of the presence or absence of the filtration apparatus.
이하, 본 출원을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 설명한다. 그러나, 본 출원에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 출원의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 본 출원의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 출원을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, the present application will be described in detail by way of examples. However, the embodiments according to the present application may be modified into various other forms, and the scope of the present application should not be construed as being limited to the embodiments described below. Embodiments of the present application are provided to more fully describe the present application to those of ordinary skill in the art.
제조예 1: 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물의 제조Preparation Example 1: Preparation of a composition for producing particles having a functional group capable of exchanging cations
양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물은 메탄올 (또는 에탄올) 및 물의 혼합물 100 중량부에 대하여, 스티렌 1 내지 6 중량부, NaSS 0.1 내지 3 중량부, PVP K-30 (Fluka사 제조) 0.5 내지 1 중량부, AIBN 0.1 내지 1 중량부 및 DVB 80 (divinylbenzene, Sigma-Aldrich사 제조) 0.01 내지 0.05 중량부를 포함하였다.The composition for producing a particle having a functional group capable of exchanging a cation is 1 to 6 parts by weight of styrene, 0.1 to 3 parts by weight of NaSS, 0.1 to 3 parts by weight of PVP K-30 (Fluka 0.5 to 1 part by weight of AIBN, 0.1 to 1 part by weight of AIBN and 0.01 to 0.05 part by weight of DVB 80 (divinylbenzene, Sigma-Aldrich).
제조예 2: 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물의 제조Production Example 2: Preparation of a composition for producing particles having a functional group capable of exchanging anions
음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물은 물의 혼합물 100 중량부에 대하여, 스티렌 10 중량부, VBTMAC 3 중량부, V-50 (2,2'-azobis(2-metylpropionamide dihydrochloride, Wako Pure Chemical Industries Ltd.사 제조) 0.3 중량부 및 Tween 80 (Sigma-Aldrich사 제조) 1 중량부를 포함하였다.A composition for producing particles having a functional group capable of exchanging anions is prepared by mixing 10 parts by weight of styrene, 3 parts by weight of VBTMAC, 2,2'-azobis (2-methylpropionamide dihydrochloride, Manufactured by Wako Pure Chemical Industries Ltd.) and 1 part by weight of Tween 80 (manufactured by Sigma-Aldrich).
[실시예 1][Example 1]
상기 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물인 스티렌 10 내지 40 g 및 소디움 스티렌 술포네이트 0.1 내지 0.8g을 유화제 에어로졸 MA-80 (CYTEC Industries사 제조) 0.5 내지 3g 와 함께, 60℃ 이상의 온도에서, 24시간동안 반응기에 넣고 제1 시드를 중합하였다. 제1 시드를 60℃ 이상의 온도에서, 3 내지 24시간동안 반응기에 넣고 입자 직경 크기 500nm의 음이온 관능기를 갖는 입자를 제조하였다.10 to 40 g of styrene, which is a composition for producing particles having a functional group capable of exchanging the cation, and 0.1 to 0.8 g of sodium styrenesulfonate are mixed with 0.5 to 3 g of emulsifier aerosol MA-80 (manufactured by Cytec Industries) Lt; 0 > C or more for 24 hours to polymerize the first seed. The first seed was placed in a reactor at a temperature of 60 占 폚 or higher for 3 to 24 hours to prepare particles having an anionic functional group having a particle diameter of 500 nm.
음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물 스티렌 10 내지 40g 및 비닐벤질 트리메틸암모늄 클로라이드 0.1 내지 0.8g을 유화제 Tween 80 (Sigma-Aldrich사 제조) 0.5 내지 3g과 함께, 60℃ 이상의 온도에서, 24 시간동안 반응기에 넣고 제2 시드를 중합하였다. 제2 시드를 60℃ 이상의 온도에서, 3 내지 24 시간동안 반응기에 넣고 입자 직경 크기 180nm의 양이온 관능기를 갖는 입자를 제조하였다.10 to 40 g of styrene and 0.1 to 0.8 g of vinylbenzyltrimethylammonium chloride are added together with 0.5 to 3 g of an emulsifier Tween 80 (manufactured by Sigma-Aldrich) at a temperature of 60 ° C or higher , The reactor was placed in the reactor for 24 hours to polymerize the second seed. The second seed was placed in a reactor at a temperature of 60 ° C or higher for 3 to 24 hours to prepare particles having a cationic functional group having a particle size of 180 nm.
상기 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자 (제1 입자), 상기 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자 (제2 입자) 및 입자 직경 크기 50nm의 Fe2O3 입자 (자성 입자, Aldrich사에서 제조된 상품명 Iron(III) oxide nanopowder(code: 544884))를 결합하여 자성 이온교환입자를 제조하였다.Particles having a functional group capable of exchanging the cation (first particle), particles having a functional group capable of exchanging the anion (second particle), and Fe 2 O 3 particles having a particle diameter of 50 nm (magnetic particles, Iron (III) oxide nanopowder (code: 544884) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) were combined to prepare magnetic ion exchange particles.
[실시예 2][Example 2]
Fe2O3 입자를 폴리알릴아민히드로클로라이드(PAH)로 코팅한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.The procedure of Example 1 was repeated except that the Fe 2 O 3 particles were coated with polyallylamine hydrochloride (PAH).
[실시예 3] [Example 3]
상기 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물인 스티렌 10 내지 40g을 유화제 에어로졸 MA-80 (CYTEC Industries사 제조) 0.5 내지 3g 와 함께, 60℃ 이상의 온도에서, 24시간동안 반응기에 넣고 제1 시드를 중합한다. 제1 시드를 60 ℃ 이상의 온도에서, 3 내지 24시간동안 반응기에 넣고 입자 직경 크기 500nm의 음이온 관능기를 갖는 입자를 제조하였다. 상기 음이온 관능기를 갖는 입자를 PAH에 침지시켜 코팅하였다. 상기 코팅에 의해 입자의 표면을 음이온 관능기로 치환하였다.10 to 40 g of styrene, which is a composition for producing particles having a functional group capable of exchanging the cation, together with 0.5 to 3 g of Emulsifier Aerosol MA-80 (manufactured by CYTEC Industries) is added to the reactor And the first seed is polymerized. The first seed was placed in a reactor at a temperature of 60 占 폚 or higher for 3 to 24 hours to prepare particles having an anionic functional group having a particle diameter of 500 nm. The particles having the anionic functional groups were immersed in PAH and coated. The surface of the particles was replaced with anionic functional groups by the above coating.
음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자를 제조하기 위한 조성물 스티렌 10 내지 40g 및 비닐벤질 트리메틸암모늄 클로라이드 0.1 내지 0.8g을 유화제 Tween 80 (Sigma-Aldrich사 제조) 0.5 내지 3g과 함께, 60℃ 이상의 온도에서, 24시간동안 반응기에 넣고 제2 시드를 중합한다. 제2 시드를 60℃ 이상의 온도에서, 3 내지 24시간동안 반응기에 넣고 입자 직경 크기 180nm의 양이온 관능기를 갖는 입자를 제조하였다.10 to 40 g of styrene and 0.1 to 0.8 g of vinylbenzyltrimethylammonium chloride are added together with 0.5 to 3 g of an emulsifier Tween 80 (manufactured by Sigma-Aldrich) at a temperature of 60 ° C or higher , The reactor is placed in the reactor for 24 hours to polymerize the second seed. The second seed was placed in a reactor at a temperature of 60 ° C or higher for 3 to 24 hours to prepare particles having a cationic functional group having a particle size of 180 nm.
상기 PAH로 코팅된 입자 (제1 입자), 상기 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 입자 (제2 입자) 및 입자 직경 크기 50nm의 Fe2O3 입자 (자성 입자)를 결합하여 자성 이온교환입자를 제조하였다.(First particle) coated with the PAH, particles having a functional group capable of exchanging the anion (second particle), and Fe 2 O 3 particles having a particle size of 50 nm (magnetic particle) .
[비교예 1][Comparative Example 1]
이온교환수지의 기본 메트릭스를 교반기, 냉각기, 질소 유입기, 온도계 꽂이가 부착된 4구 실린더형 반응기에서 현탁중합을 실시하여 합성하였다. 반응기 벽면에 배플(baffle)을 달았으며, 반응기에 탈이온수 420㎖, 용액(증류수/폴리비닐알콜/메틸티몰블루/ = 11.9/0.09/0.01 중량비) 12g을 넣고 2 시간 동안 교반을 하였다. 그리고 여기에 2l-비이커에서 1시간 동안 미리 교반한 스티렌(104.2g), α-메틸스티렌(11.8g), 디비닐벤젠(5.8g) 및 2-(4-비스페닐)-5-페닐옥사졸(BPO, 0.2g)을 넣고 분산속도를 조절하면서 70℃ 까지 2 시간 30 분 동안 승온을 시킨 후, 70℃ 에서 10 시간 동안 유지시켰다. 미반응물을 완전히 반응시키기 위하여 90℃ 에서 2 시간 동안 더 반응을 시켰다. 반응물은 여러번 탈이온수로 세척한 후, 탈수 분리기로 2,500rpm에서 수분을 제거하였고, 진공건조기에서 완전히 수분을 제거하여 이온교환수지의 기본 메트릭스를 만들었다.The basic matrix of the ion exchange resin was synthesized by suspension polymerization in a four - cylinder cylindrical reactor equipped with a stirrer, a condenser, a nitrogen inlet and a thermometer holder. The reactor was charged with 420 ml of deionized water and 12 g of a solution (distilled water / polyvinyl alcohol / methyl thymol blue / = 11.9 / 0.09 / 0.01 weight ratio) and stirred for 2 hours. To this were added styrene (104.2 g), a-methylstyrene (11.8 g), divinylbenzene (5.8 g) and 2- (4-bisphenyl) -5-phenyloxazole (BPO, 0.2 g) was added and the temperature was raised to 70 캜 for 2 hours and 30 minutes while controlling the dispersion rate, and then maintained at 70 캜 for 10 hours. The unreacted materials were further reacted at 90 DEG C for 2 hours to completely react. The reaction was washed several times with deionized water, and then dehydrated at 2500 rpm with a dehydrating separator. The dehydration was completely removed in a vacuum drier to form a basic matrix of the ion exchange resin.
건조된 수지(50g)과 니트로벤젠(100g)을 2구 플라스크에 넣고 50℃ 에서 기계적 교반기로 1시간 동안 팽윤을 시킨 후, 농축 황산 100g을 서서히 가하여 반응시켰다. 제산(除酸)을 위하여 탈이온수를 1 ㎖/분의 속도로 2 시간 가한 후, 황산화된 이온교환수지를 분리하였다. 분리된 수지를 탈이온수로 세척한 다음 탈수분리기로 수분을 제거하고, 다시 진공건조기로 건조하여 고강도 양이온 교환수지를 합성하였다.The dried resin (50 g) and nitrobenzene (100 g) were placed in a two-necked flask, swelled at 50 ° C for 1 hour with a mechanical stirrer, and then 100 g of concentrated sulfuric acid was slowly added thereto for reaction. After deionized water was added at a rate of 1 ml / min for 2 hours for dissociation, the sulfated ion exchange resin was separated. The separated resin was washed with deionized water, then dehydrated by a dehydrator, and then dried with a vacuum dryer to synthesize a high strength cation exchange resin.
Claims (19)
상기 제1 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제1 입자를 제조하는 단계;
제2 조성물로부터 배치 유화 중합을 통하여 제2 시드를 제조하는 단계;
상기 제2 시드를 배치 유화 중합을 통하여 제2 입자를 제조하는 단계;
상기 제1 입자와 상기 제2 입자를 결합하여 이온교환입자를 제조하는 단계; 및
상기 이온교환입자의 표면에 자성 입자를 정전기 전하를 이용하여 결합하는 자성 이온교환입자를 제조하는 단계를 포함하며,
상기 제1 입자는 상기 제2 입자와 반대의 전하를 가지고,
상기 제1 조성물은 주 단량체, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함하고,
상기 제2 조성물은 주 단량체, 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물 또는 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 화합물, 가교제, 분산안정제, 중합개시제 및 용매를 포함하는 것인 자성 이온교환입자의 제조방법.Preparing a first seed through batch emulsion polymerization from a first composition;
Preparing a first particle through batch emulsion polymerization of the first seed;
Preparing a second seed through batch emulsion polymerization from a second composition;
Preparing a second particle through batch emulsion polymerization of the second seed;
Preparing an ion exchange particle by combining the first particle and the second particle; And
Preparing magnetic ion-exchange particles for binding magnetic particles to the surface of the ion-exchange particles using an electrostatic charge,
Wherein the first particle has an electric charge opposite to that of the second particle,
The first composition includes a main monomer, a compound having a functional group capable of exchanging a cation, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator and a solvent,
Wherein the second composition comprises a main monomer, a compound having a functional group capable of exchanging a cation or a compound having a functional group capable of exchanging an anion, a crosslinking agent, a dispersion stabilizer, a polymerization initiator and a solvent. Way.
상기 제2 조성물은 양이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 포함하며,
상기 제1 입자를 제조하는 단계는 상기 제1 입자에 음이온을 교환할 수 있는 관능기를 갖는 단량체를 코팅하는 단계를 더 포함하는 자성 이온교환입자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the first composition comprises a monomer having a functional group capable of exchanging cations,
Wherein the second composition comprises a monomer having a functional group capable of exchanging cations,
Wherein the step of preparing the first particles further comprises coating a monomer having a functional group capable of exchanging anions with the first particles.
상기 제1 조성물의 단량체 및 제2 조성물의 주 단량체는 서로 동일하거나 상이하며, 각각 독립적으로 스티렌 및 비닐벤젠클로라이드 중에서 선택되는 단량체를 포함하는 것인 자성 이온교환입자의 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the monomer of the first composition and the main monomer of the second composition are the same or different and each independently comprise a monomer selected from styrene and vinylbenzene chloride.
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