KR20160113375A - Chitosan Core-shell adsorbent and method for preparing the same - Google Patents

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KR20160113375A
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Abstract

The present invention relates to a chitosan-based high-performance core-shell adsorbent, having improved adsorption properties and affinity with respect to an anionic metal by impregnating an amine group-containing cationic polymer, and relates to a manufacturing method thereof. According to the present invention, the manufacturing method of the core-shell adsorbent uses chitosan, an eco-friendly material, as a shell, and is an eco-friendly and economic method by minimizing a manufacturing process and the use of a toxic organic solvent. In addition, the adsorbent of the present invention with a core-shell structure enables a core having adsorption functions to be protected by a chitosan-shell, and provides excellent adsorption performance during the reuse. In addition, the adsorbent of the present invention has a core-shell bead structure, thereby being used and collected in various types of adsorption processes in an easy manner.

Description

키토산 기반의 코어-쉘 흡착제 및 이의 제조방법{Chitosan Core-shell adsorbent and method for preparing the same} A core-shell adsorbent based on chitosan and a method for preparing the same,

본 발명은 키토산 기반의 고성능 코어-쉘 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아민기 함유 양이온성 폴리머를 담지하여 음이온성 금속에 대한 흡착성능 및 친화도가 향상된 키토산 기반의 고성능 코어-쉘 흡착제 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-performance core-shell adsorbent based on chitosan and a method for producing the same, and more particularly, to a chitosan-based high-performance core-shell adsorbent having improved adsorption performance and affinity for an anionic metal by supporting an amine- Shell adsorbent and a method for producing the same.

각종 산업현장에서는 납, 수은, 카드뮴 등의 중금속 또는 금, 백금, 이리듐 등의 유가금속이 함유된 폐수가 발생하고 있다. 이러한 중금속 또는 유가금속 함유 폐수가 수계에 유입되면 심각한 오염을 유발하여 수중 생태계를 파괴하고 생물농축에 의해 인간에게까지 해로운 영향을 미치기 때문에 효과적인 방법이 모색되고 있다. In various industrial fields, heavy metals such as lead, mercury and cadmium or wastewater containing valuable metals such as gold, platinum and iridium are generated. When such heavy metals or valuable metal-containing wastewater flows into the water system, serious pollution is caused to destroy the aquatic ecosystem and harmful effects to human beings by bioconcentration. Thus, an effective method is being sought.

산업 폐수 중의 중금속 및 유가금속 등의 오염물질을 제거하는 방법으로는 화학적 처리방법, 물리화학적 처리방법 및 생물학적 처리방법 등이 사용되고 있다. As a method for removing contaminants such as heavy metals and valuable metals in industrial wastewater, a chemical treatment method, a physico-chemical treatment method, and a biological treatment method are used.

국내출원 2010-49870호에는 염소전해생성조(전기화학반응을 이용하여 염소가스를 발생시켜 침출조에 주입하는 장치)를 구비한 루테늄 등 금속 회수장치가 기재되어 있으나 상기 방법은 복잡하고 대량생산하기가 어려운 단점이 있다. Domestic Application No. 2010-49870 discloses a metal recovery apparatus such as a ruthenium including a chlorine electrolytic tank (an apparatus for generating chlorine gas using an electrochemical reaction and injecting it into a leaching tank). However, this method is complicated and requires mass production There are difficult disadvantages.

국내출원 10-2009-50033호에는 알카리 용융염 침출, 침전 및 환원과정을 거쳐 폐스크랩으로부터 루테늄 등 유가금속을 회수하는 방법이 개시되어 있다. 상기 특허는 화학침전법에 의한 분리방법으로서, 분리도와 회수율이 낮을 뿐만 아니라 용해-조건부여-화학침전(결정화)을 반복적으로 수행함으로서 시약의 과다한 소모, 장기간 공정운영에 의한 공정비용 상승, 유독가스 배출에 의한 열악한 작업환경 등의 문제점을 갖고 있다. Domestic Application 10-2009-50033 discloses a method for recovering valuable metals such as ruthenium from waste scrap through leaching, precipitation and reduction of alkali molten salt. The above patent discloses a separation method by a chemical precipitation method which not only has a low separation and recovery rate but also repeatedly performs dissolution-condition-chemical precipitation (crystallization), resulting in excessive consumption of reagents, increase in process cost due to long- And a poor working environment due to discharge.

이와 같이, 종래 중금속이나 유가금속을 처리하는 방법들은 운전비용이 비싸거나 처리 효율이 좋지 못하다는 점, 특히 인체에 위해한 중간 생성물이 발생되는 단점이 있었다. Thus, conventional methods of treating heavy metals and valuable metals have a disadvantage in that they are expensive to operate or have poor process efficiency, and in particular, produce intermediate products that are harmful to human bodies.

본 발명은 중금속 또는 유가금속 등과 같은 난분해성 오염물질을 효과적으로 처리할 수 있는 환경친화적인 고성능 흡착제를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide an environmentally friendly high performance adsorbent capable of effectively treating refractory pollutants such as heavy metals or valuable metals.

본 발명은 재사용시에도 흡착성능이 유지될 수 있는 고성능 흡착제를 제공하는 것이다. The present invention is to provide a high performance adsorbent which can maintain adsorption performance even when reused.

본 발명은 흡착공정에 쉽게 적용되고 회수도 용이한 고성능 흡착제를 제공하는 것이다. The present invention provides a high performance adsorbent that is easily applied to the adsorption process and is easily recovered.

본 발명의 하나의 양상은 One aspect of the present invention is

키토산 용액에 양이온성 폴리머를 첨가하여 고분자 혼합용액을 제조하는 단계 ; 및 Adding a cationic polymer to the chitosan solution to prepare a polymer mixed solution; And

상기 고분자 혼합 용액을 비드형태로 다가 음이온을 갖는 겔화 용액에 적하하여 반응시키는 단계를 포함하고, Dropping the polymer mixed solution into a gelated solution having polyvalent anions in a bead form and reacting,

상기 반응단계는 상기 겔화 용액이 상기 비드 내부로 확산함에 따라 상기 양이온성의 키토산이 비드 표면으로 이동 및 응고되어 쉘을 형성하고, 상기 양이온성 폴리머는 비드 내부에 잔존하여 코어를 형성하는 단계를 포함하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법에 관계한다. Wherein the reaction step comprises the step of the cationic chitosan moving and coagulating to form a shell as the gelling solution diffuses into the bead and the cationic polymer remaining in the bead to form a core Core-shell adsorbent material.

다른 양상에서 본 발명은 In another aspect,

분자량이 50,000 이상인 양이온성 폴리머가 담지된 코어 : 및 A core carrying a cationic polymer having a molecular weight of 50,000 or more: and

상기 코어를 둘러싸고 폴리인산나트륨과 키토산을 포함하는 쉘로서, 상기 쉘은 음이온성의 폴리인산나트륨과 양이온성의 키토산이 정전기적 인력으로 응집되어 형성된 코어-쉘 흡착소재에 관계한다. The shell surrounds the core and comprises sodium polyphosphate and chitosan. The shell relates to a core-shell adsorbent material formed by aggregation of anionic polyphosphate and cationic chitosan with electrostatic attraction.

본 발명에 의한 코어-쉘 흡착제 제조방법은 친환경적 소재인 키토산을 쉘로 사용하며, 독성의 유기용매 사용과 제조공정을 최소화하여 환경 친화적이고 경제적이다. 또한, 본 발명의 흡착제는 코어-쉘 구조로서, 흡착기능을 하는 코어를 키토산-쉘이 보호하고 있어 재사용 시에도 우수한 흡착성능을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명의 흡착제는 코어-쉘 비드 구조이므로 다양한 형태의 흡착공정에 사용 및 회수가 용이하다. The method of producing a core-shell adsorbent according to the present invention uses environmentally friendly chitosan as a shell, minimizes the use of toxic organic solvents and minimizes the manufacturing process, and is environmentally friendly and economical. In addition, the adsorbent of the present invention is a core-shell structure in which a chitosan-shell protects a core having an adsorption function and can provide excellent adsorption performance even when reused. In addition, since the adsorbent of the present invention has a core-shell bead structure, it can be easily used and recovered in various adsorption processes.

도 1은 혼합용액이 코어-쉘 구조로 변화하는 것을 보여주는 모식도이다.
도 2는 본 발명으로 제조된 코어-쉘 구조의 흡착제이다.
도 3은 실시예 1과 비교예 1에서 수득한 캡슐을 절단한 사진이다.
도 4는 실험 1에서의 최대 흡착량을 도시한 것이다.
도 5는 실험 2에서의 최대 흡착량을 도시한 것이다.
도 6은 실험 3에서의 실험결과를 나타낸 것이다.
1 is a schematic diagram showing that the mixed solution is changed into a core-shell structure.
Fig. 2 shows the adsorbent of the core-shell structure produced according to the present invention.
3 is a photograph of the capsule obtained in Example 1 and Comparative Example 1 cut.
Fig. 4 shows the maximum adsorption amount in Experiment 1. Fig.
5 shows the maximum adsorption amount in Experiment 2.
6 shows the results of the experiment in Experiment 3.

이하에서 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

도 1은 혼합용액이 코어-쉘 구조로 변화하는 것을 보여주는 모식도이다. 도 2는 본 발명으로 제조된 코어-쉘 구조의 흡착제이다. 1 is a schematic diagram showing that the mixed solution is changed into a core-shell structure. Fig. 2 shows the adsorbent of the core-shell structure produced according to the present invention.

도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 코어-쉘 흡착제 제조방법은 혼합용액 제조 단계 및 반응 단계를 포함한다, 1 and 2, the method for producing a core-shell adsorbent of the present invention includes a mixed solution preparation step and a reaction step.

고분자 혼합용액 제조 단계Preparation of polymer mixed solution

상기 고분자 혼합 용액 제조 단계는 키토산 용액에 양이온성 폴리머를 첨가하여 고분자 혼합용액을 제조하는 단계이다. The step of preparing the polymer mixed solution is a step of preparing a polymer mixed solution by adding a cationic polymer to the chitosan solution.

상기 키토산은 분자량이 10,000 ~ 1,000,000일 수 있다. The chitosan may have a molecular weight of 10,000 to 1,000,000.

상기 키토산은 키틴에 존재하는 아세틸기가 제거된 구조식을 갖고 있다. 그러나, 키틴의 탈아세틸화는 완전하지 못해 일반적으로 키토산은 키틴과 탈아세틸화된 키틴이 혼합된 고분자이다. 키토산은 일반적으로 탈아세틸화 정도에 의하여 특징 지워지며, 물에 불용성이나, 약 pH 6.5 이하 (키토산의 아민 함량에 따라 약 pH 6.2 내지 pH 6.5의 범위일 수 있음) 대부분의 산성 매질에 용해된다. The chitosan has a structural formula in which an acetyl group present in chitin is removed. However, the deacetylation of chitin is not complete. In general, chitosan is a polymer mixed with chitin and deacetylated chitin. Chitosan is generally characterized by the degree of deacetylation and is insoluble in water but soluble in most acidic media at a pH of about 6.5 or less (which may range from about pH 6.2 to pH 6.5, depending on the amine content of the chitosan).

본 발명의 방법에 사용될 수 있는 키토산은 탈아세틸화도가 90%이상, 바람직하게는 95%이상이다. 키토산의 탈아세틸화도가 90%이하일 경우에는 속이 가득 찬 비드형태로서 버블이 생성되지 않는다. The chitosan that can be used in the process of the present invention has a degree of deacetylation of at least 90%, preferably at least 95%. When the degree of deacetylation of chitosan is 90% or less, bubble is not formed as bead shape filled with hollow.

본 발명에 사용될 수 있는 키토산은 분자량이 10,000 ~ 1,000,000범위를 사용할 수 있고, 바람직하게는 분자량이 30,000이상 500,000이하, 더욱 바람직하게는 50,000 이상 250,000이하인 것을 사용할 수 있다. The chitosan which can be used in the present invention may have a molecular weight of 10,000 to 1,000,000, preferably 30,000 to 500,000, more preferably 50,000 to 250,000.

상기 키토산은 물, 젖산(lactic acid), 구연산(citric acid), 사과산(말산, malic acid), 옥살산(oxalic acid), 초산(acetic acid), 주석산(tartaric acid), 아디프산(adipic acid), 숙신산(succinic acid), 말레산(maleic acid), 글루타민산(glutamic aicd), 푸마르산(fumaric aicd), 피루빈산(pyruvic aicd), 글루콘산(gluconic acid), 시트르산(citric acid), 피크린산(picric acid), 아스파르트산(aspartic acid), 테레빈산(terebic acid) 등에 용해되어 사용될 수 있다. The chitosan may be selected from the group consisting of water, lactic acid, citric acid, malic acid, oxalic acid, acetic acid, tartaric acid, adipic acid, Succinic acid, maleic acid, glutamic acid, fumaric acid, pyruvic acid, gluconic acid, citric acid, picric acid, acid, aspartic acid, terebic acid, and the like.

상기 양이온성 폴리머는 아민기 함유 양이온성 폴리머를 사용할 수 있다. 상기 상기 양이온성 폴리머는 폴리에틸렌이민, 아민-터미네이티드 폴리에틸렌옥사이드, 아민-터미네이티드 폴리에틸렌/프로필렌옥사이드, 디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트의 폴리머 및 디메틸 아미노에틸 메타크릴레이트와 비닐피롤리돈의 코폴리머, 에피클로로히드린과 디메틸아민의 선형 폴리머, 폴리디알릴디메틸암모니움 클로라이드, 폴리에탄올아민/메틸클로라이드 및 개질된 폴리에틸렌이민의 군에서 선택된 하나 이상일 수 있다.  The cationic polymer may be an amine group-containing cationic polymer. Wherein the cationic polymer is selected from the group consisting of polyethyleneimine, amine-terminated polyethylene oxide, amine-terminated polyethylene / propylene oxide, polymer of dimethylaminoethyl methacrylate, and copolymer of dimethylaminoethyl methacrylate and vinylpyrrolidone , A linear polymer of epichlorohydrin and dimethylamine, polydiallyldimethylammonium chloride, polyethanolamine / methyl chloride, and modified polyethyleneimine.

상기 양이온성 폴리머는 중량평균 분자량이 50,000 이상일 수 있다. The cationic polymer may have a weight average molecular weight of 50,000 or more.

상기 고분자 혼합 용액은 용매에 키토산과 양이온성 폴리머가 혼합된 다. 상기 키토산 용액은 용매에 키토산이 0.1~10wt% 용해되고, 양이온성 폴리머는 상기 키토산 용액에 0.01~5wt% 용해될 수 있다. The polymer mixed solution is a mixture of chitosan and a cationic polymer in a solvent. In the chitosan solution, 0.1 to 10 wt% of chitosan is dissolved in the solvent and 0.01 to 5 wt% of the cationic polymer is dissolved in the chitosan solution.

반응단계Reaction step

본 발명은 상기 고분자 혼합 용액을 다가 음이온을 갖는 겔화 용액에 적하하여 반응시키는 단계를 포함한다. The present invention includes a step of dropping the polymer mixed solution into a gelling solution having polyvalent anions and reacting the solution.

상기 다가 음이온을 갖는 겔화용액으로는 폴리인산나트륨(sodium polyphosphate)을 사용할 수 있다. As the gelling solution having a polyvalent anion, sodium polyphosphate may be used.

상기 반응단계는 상기 겔화 용액이 상기 비드 내부로 확산함에 따라 상기 양이온성의 키토산이 비드 표면으로 이동 및 응고되어 쉘을 형성하고, 상기 양이온성 폴리머는 비드 내부에 잔존하여 코어를 형성하는 단계를 포함한다. The reaction step includes a step in which the cationic chitosan migrates and coagulates to form a shell as the gelling solution diffuses into the bead, and the cationic polymer remains in the bead to form a core .

도 1은 혼합 용액이 비드 형태에서 코어-쉘 구조로 변화하는 것을 보여주는 모식도이다. 도 1을 참조하면, 키토산 고분자(A)와 양이온성 폴리머(B)가 초산에 용해되어 겔 형태의 고분자 네트워크(비드형태)를 형성하고 있다. 이를 겔화 용액(폴리인산나트륨(TPP) 용액, C)에 적하하면 음이온성의 TPP(C)가 비드 내부로 점차 확산하면서 정전기적 인력에 의해 내부에 존재하던 양이온성의 키토산 고분자 사슬(A)이 비드 표면으로 이동하면서 표면부근에서의 고분자 밀도가 증가하여 외피(껍질)를 형성하게 된다. FIG. 1 is a schematic diagram showing a mixed solution changing from a bead shape to a core-shell structure. FIG. Referring to FIG. 1, the chitosan polymer (A) and the cationic polymer (B) are dissolved in acetic acid to form a gel-type polymer network (bead form). When the anionic TPP (C) is gradually diffused into the bead, the cationic chitosan polymer chain (A) existing inside due to the electrostatic attraction is adsorbed on the bead surface (C) The density of the polymer in the vicinity of the surface increases to form a shell.

하지만, 양이온성인 아민기 함유 폴리머(B)는 키토산과 달리 비드 표면으로 이동하지 않고 내부에 그대로 잔존한다. However, unlike chitosan, the cationic amine group-containing polymer (B) does not migrate to the surface of the beads but remains therein.

본 발명의 코어-쉘 구조의 흡착제는 코어를 이루는 양이온성 폴리머와 쉘을 이루는 키토산이 반응단계에서 서로 다른 거동을 보여줌에 따라 형성된다. The adsorbent of the core-shell structure of the present invention is formed as the cationic polymer constituting the core and the chitosan forming the shell exhibit different behaviors in the reaction step.

상기 반응단계는 30분 이상 교반할 수 있으며, 30분에서 2시간이 바람직하다. 상기 반응단계에서 반응시간이 30분 미만인 경우에는 쉘이 느슨하여 그 형상을 유지하기 어려울 수 있다. The reaction step can be stirred for 30 minutes or longer, preferably 30 minutes to 2 hours. If the reaction time is less than 30 minutes in the reaction step, the shell may be loose and it may be difficult to maintain its shape.

가교체Crosslinked body 처리 및  Processing and 산처리Acid treatment

본 발명은 상기 반응단계 후에 상기 흡착소재를 가교제로 처리하는 단계 및 산 처리하는 단계를 추가로 포함한다. The present invention further includes a step of treating the adsorbent material with a cross-linking agent after the reaction step and acid-treating the adsorbent material.

상기 가교제는 글루타르알데하이드(glutaraldehyde), 이소시아나이드 유도체(isocyanide derivatives) 및 비스디아조벤지딘으로 구성되는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. The crosslinking agent may be at least one member selected from the group consisting of glutaraldehyde, isocyanide derivatives and bisdiazobenzidine.

상기 가교제는 0.01~5%(v/v) 농도의 용액을 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.1~1%(v/v) 용액을 사용하는 것이 좋다.  The crosslinking agent may be used in a concentration of 0.01 to 5% (v / v), preferably 0.1 to 1% (v / v).

산 처리는 황산 등으로 상기 흡착제 캡슐을 처리하는 단계이다. The acid treatment is a step of treating the adsorbent capsule with sulfuric acid or the like.

다른 양상에 본 발명은 코어-쉘 흡착제에 관계한다. 상기 흡착제는 분자량이 50,000 이상인 양이온성 폴리머가 담지된 코어, 상기 코어를 둘러싸고 폴리인산나트륨과 키토산을 포함하는 쉘로 이루어진다. In another aspect, the present invention relates to a core-shell adsorbent. The adsorbent comprises a core carrying a cationic polymer having a molecular weight of 50,000 or more, and a shell surrounding the core and containing sodium polyphosphate and chitosan.

상기 쉘은 음이온성의 폴리인산나트륨과 양이온성의 키토산이 정전기적 인력으로 응집되어 형성된다. The shell is formed by aggregation of anionic polyphosphate and cationic chitosan with electrostatic attraction.

앞에서 상술한 바와 같이, 상기 양이온성 폴리머는 코어를 형성한다. 상기 코어는 음이온성의 유가금속, 중금속 등을 흡착할 수 있다. 또한, 흡착기능을 하는 코어를 키토산-쉘이 보호하고 있어 재사용시에도 우수한 흡착성능을 제공할 수 있다. As described above, the cationic polymer forms a core. The core can adsorb anionic, valuable metals, heavy metals, and the like. In addition, since the chitosan-shell protects the adsorption core, excellent adsorption performance can be provided even when reused.

또한, 본 발명의 흡착제는 코어-쉘 비드 구조이므로 다양한 형태의 흡착공정에 사용 및 회수가 용이하다. In addition, since the adsorbent of the present invention has a core-shell bead structure, it can be easily used and recovered in various adsorption processes.

상기 흡착제에 대해서는 앞에서 상술한 흡착제 제조방법을 참고할 수 있다. With respect to the adsorbent, the adsorbent production method described above may be referred to.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

실시예Example 1 One

2%(w/v) 초산 100 ml에 2g의 키토산을 녹인 키토산 용액 10 ml에 0.3 ml의 양이온성 폴리머(polyethylenimine, PEI)를 첨가하여 충분히 교반시켰다. 여기에. 2%(v/v)TPP(Sodium tripolyphosphate) 용액 500 ml에 위의 용액을 적하하여, droplet을 형성하게 한 후, 2시간 동안 응고시켰다. 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)를 넣어 1 시간 동안 가교하였다. 이어서, 황산을 넣어 산처리하였다. 끝으로, 수거된 캡슐을 동결 건조시켰다. 0.3 ml of polyethylenimine (PEI) was added to 10 ml of a chitosan solution containing 2 g of chitosan dissolved in 100 ml of 2% (w / v) acetic acid and sufficiently stirred. Here. The above solution was added dropwise to 500 ml of a 2% (v / v) TPP (sodium tripolyphosphate) solution to form droplets, followed by solidification for 2 hours. Glutaraldehyde was added and crosslinked for 1 hour. Subsequently, sulfuric acid was added thereto and acid treatment was carried out. Finally, the collected capsules were lyophilized.

비교예Comparative Example 1 One

양이온성 폴리머(polyethylenimine, PEI)를 첨가하지 않는 것을 제외하고 실시예 1과 동일하게 수행하였다. The procedure of Example 1 was repeated except that no cationic polymer (polyethylenimine, PEI) was added.

도 3은 실시예 1과 비교예 1에서 수드한 캡슐을 절단한 사진이다. 도 3을 참고하면, 키토산 용액만 적하한 비교예 1의 경우에는 속이 텅 빈 키토산 버블이 형성되고(도 3의 a), PEI를 함께 적하한 실시예 1의 경우에는 내부에 양이온성 폴리머(PEI)를 담지한 키토산 코어-셀을 제조할 수 있다. 이때 내부의 양이온성 폴리머와 외부 키토산 껍질 부분이 명확하게 구분된다. Fig. 3 is a photograph of a capsule obtained by cutting one capsule in Example 1 and Comparative Example 1. Fig. 3, in the case of Comparative Example 1 in which only the chitosan solution was dropped, a hollow chitosan bubble was formed (FIG. 3 a), and in Example 1 in which PEI was dropped together, a cationic polymer (PEI ) Can be produced. At this time, the internal cationic polymer and the external chitosan shell part are clearly distinguished.

실험 1 : 흡착량 평가Experiment 1: Adsorption amount evaluation

흡착 평가방법: 0.1M HCl 용액에 H2PtCl6nH2O (n=5.5)을 녹여 Pt 농도가 50~1000 mg/L 용액을 제조하였다. 이 용액 30ml에 실시예 1과 상용이온교환 수지(MonoPlusTP214, Lanxess, Germany)를 각각 0.03g을 넣고 25℃에서 24시간 120 rpm으로 교반하였다. 흡착전과 후의 용액의 농도를 ICP-AES로 측정하여 흡착량을 계산하였다.Adsorption evaluation method: H 2 PtCl 6 nH 2 O (n = 5.5) was dissolved in a 0.1 M HCl solution to prepare a solution having a Pt concentration of 50 to 1000 mg / L. 0.03 g of a commercially available ion exchange resin (MonoPlusTP214, Lanxess, Germany) was added to 30 ml of this solution, and the mixture was stirred at 25 rpm for 24 hours at 120 rpm. The concentration of the solution before and after the adsorption was measured by ICP-AES and the adsorption amount was calculated.

도 4는 실험 1에서의 최대 흡착량을 도시한 것이다. 도 4를 참고하면, 실시예 1의 흡착제는 백금 최대 흡착량이 815.2 mg/g로서, 상용 이온교환수지의 흡착량인 330.2 mg/g 보다 약 2.5배 높은 성능을 보여주고 있다. Fig. 4 shows the maximum adsorption amount in Experiment 1. Fig. Referring to FIG. 4, the adsorbent of Example 1 exhibited a platinum maximum adsorption amount of 815.2 mg / g, which is about 2.5 times higher than the adsorption amount of commercial ion exchange resin of 330.2 mg / g.

실시예Example 2,  2, 실시예Example 3,  3, 비교예Comparative Example 2 2

실시예 1에서 PEI 함량을 달리하여 하기와 같은 조건의 코어-쉘 캡슐을 얻었다. Core-shell capsules with the following conditions were obtained in Example 1 with different PEI contents.

실시예 2 : 내부에 PEI를 1% (v/v) 담지한 코어-쉘 흡착제 Example 2: Core-shell adsorbent having 1% (v / v) of PEI supported therein

실시예 3 : 내부에 PEI를 3% (v/v) 담지한 코어-쉘 흡착제(실시예 2, 3에서는 2 시간 동안 응고시킨 후 가교제(glutaraldehyde) 처리 - 산처리 순으로 제조하였음) Example 3: A core-shell adsorbent having 3% (v / v) of PEI supported therein (in Examples 2 and 3, it was solidified for 2 hours and then treated with glutaraldehyde in the order of acid treatment)

비교예 2 : 내부에 PEI를 3% (v/v) 담지한 코어-쉘 구조에 산 처리 후 가교제(glutaraldehyde) 처리 Comparative Example 2: Treatment of core-shell structure in which 3% (v / v) of PEI was loaded and acid treatment followed by glutaraldehyde treatment

실험 2 : 흡착량 평가(Experiment 2: Evaluation of adsorption amount 실시예Example 2, 3,  2, 3, 비교예Comparative Example 1, 2) 1, 2)

흡착 평가방법: 0.1M HCl 용액에 H2PtCl6nH2O (n=5.5)을 녹여 Pt 농도가 1000 mg/L 용액을 제조하였다. 이 용액 30ml에 실시예 2, 3, 비교예 1, 2와 상용이온교환 수지(MonoPlusTP214, Lanxess, Germany)를 각각 0.03g을 넣고 25℃에서 24시간 120 rpm으로 교반하였다. 흡착전과 후의 용액의 농도를 ICP-AES로 측정하여 흡착량을 계산하였다.Adsorption evaluation method: H 2 PtCl 6 nH 2 O (n = 5.5) was dissolved in a 0.1M HCl solution to prepare a 1000 mg / L solution of Pt concentration. To 30 ml of this solution, 0.03 g of each of the ion exchange resins (MonoPlusTP214, Lanxess, Germany) and the commercially available ion exchange resins of Examples 2 and 3, Comparative Examples 1 and 2 were added and stirred at 25 rpm for 24 hours at 120 rpm. The concentration of the solution before and after the adsorption was measured by ICP-AES and the adsorption amount was calculated.

도 5는 실험 2에서의 one point check를 도시한 것이다. 도 5를 참고하면, 실시예 3의 흡착제는 백금 최대 흡착량이 389.1mg/g로서, 비교예1, 비교예 2에 비해 2~3배 정도 높은 흡착성능을 보여주고 있다. 5 shows one point check in Experiment 2. 5, the adsorbent of Example 3 exhibited a maximum adsorption capacity of platinum of 389.1 mg / g, which was about two to three times higher than that of Comparative Example 1 and Comparative Example 2. FIG.

실험 Experiment 3 ; 10cycle3; 10cycle 흡착량 평가 Adsorption amount evaluation

흡착 평가방법: 0.1M HCl 용액에 H2PtCl6nH2O (n=5.5)을 녹여 Pt 농도가 100 mg/L 용액을 제조하였다. 이 용액 100ml에 실시예 1의 소재 1g을 넣고 25℃에서 24시간 100 rpm으로 교반하였다. 흡착전과 후의 용액의 농도를 ICP-AES로 측정하여 흡착량을 계산하였다(1회). Adsorption evaluation method: H 2 PtCl 6 nH 2 O (n = 5.5) was dissolved in 0.1 M HCl solution to prepare a 100 mg / L solution of Pt concentration. 1 g of the material of Example 1 was added to 100 ml of this solution and stirred at 25 rpm for 24 hours at 100 rpm. The concentration of the solution before and after the adsorption was measured by ICP-AES and the adsorption amount was calculated (once).

이어서, 새로운 용액 100ml을 넣어 동일하게 흡착반응을 수행하여 흡착량을 계산하였다(2회). 이러한 방법으로 10회 흡착반응을 수행하였다.Subsequently, 100 ml of the fresh solution was added, and the same adsorption reaction was carried out to calculate the adsorption amount (twice). In this way, 10 adsorption reactions were carried out.

도 6과 표 1은 실험 3에서의 실험결과를 나타낸 것이다. 도 6과 표 1을 참고하면, 10 cycle을 진행시키는 동안 실시예 1에서 제조된 흡착제의 백금 흡착효율은 97.45 ± 0.011 이상을 유지했으며, 이에 따른 각 반응조에서의 백금의 잔류량도 2.39 g/L 이하로 소재의 백금흡착 능력이 탁월함을 볼 수 있다. 6 and Table 1 show the results of the experiment in Experiment 3. Referring to FIG. 6 and Table 1, the platinum adsorption efficiency of the adsorbent prepared in Example 1 was maintained at 97.45 ± 0.011 or more during 10 cycles, and the residual amount of platinum in each reaction tank was 2.39 g / L or less The platinum adsorption ability of the material is excellent.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

지금까지 본 발명의 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본질적인 특성에 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention have been described. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (9)

키토산 용액에 양이온성 폴리머를 첨가하여 고분자 혼합용액을 제조하는 단계 ; 및
상기 고분자 혼합 용액을 비드형태로 다가 음이온을 갖는 겔화 용액에 적하하여 반응시키는 단계를 포함하고,
상기 반응단계는 상기 겔화 용액이 상기 비드 내부로 확산함에 따라 상기 양이온성의 키토산이 비드 표면으로 이동 및 응고되어 쉘을 형성하고, 상기 양이온성 폴리머는 비드 내부에 잔존하여 코어를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법.
Adding a cationic polymer to the chitosan solution to prepare a polymer mixed solution; And
Dropping the polymer mixed solution into a gelated solution having polyvalent anions in a bead form and reacting,
Wherein the reaction step comprises the step of the cationic chitosan moving and coagulating to form a shell as the gelling solution diffuses into the bead and the cationic polymer remaining in the bead to form a core ≪ / RTI > wherein the core-
제 1항에 있어서, 상기 키토산 용액은 용매에 키토산이 0.1~10wt% 용해되고, 양이온성 폴리머는 상기 키토산 용액에 0.01~5wt% 용해된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the chitosan solution is prepared by dissolving 0.1 to 10 wt% of chitosan in a solvent and 0.01 to 5 wt% of a cationic polymer in the chitosan solution. 제 1항에 있어서, 상기 양이온성 폴리머는 폴리에틸렌이민, 아민-터미네이티드 폴리에틸렌옥사이드, 아민-터미네이티드 폴리에틸렌/프로필렌옥사이드, 디메틸 아미노 에틸 메타크릴레이트의 폴리머 및 디메틸 아미노에틸 메타크릴레이트와 비닐피롤리돈의 코폴리머, 에피클로로히드린과 디메틸아민의 선형 폴리머, 폴리디알릴디메틸암모니움 클로라이드, 폴리에탄올아민/메틸클로라이드 및 개질된 폴리에틸렌이민의 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the cationic polymer is selected from the group consisting of polyethyleneimine, amine-terminated polyethylene oxide, amine-terminated polyethylene / propylene oxide, polymer of dimethylaminoethyl methacrylate, Wherein the core-shell adsorbent is at least one selected from the group of linear polymers of epichlorohydrin and dimethylamine, polydiallyldimethylammonium chloride, polyethanolamine / methyl chloride and modified polyethyleneimine, Method of manufacturing a material. 제 1항에 있어서, 상기 양이온성 폴리머는 중량평균 분자량이 50,000 이상인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the cationic polymer has a weight average molecular weight of 50,000 or more. 제 1항에 있어서, 상기 키토산은 키틴을 탈아세틸화하여 제조한 것으로 탈아세틸화도가 90% 이상이고, 중량평균 분자량이 10,000~1,000,000인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the chitosan is prepared by deacetylation of chitin and has a deacetylation degree of 90% or more and a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000. 제 1항에 있어서, 상기 겔화 용액은 폴리인산나트륨(sodium polyphosphate) 용액인 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of claim 1, wherein the gelled solution is a sodium polyphosphate solution. 제 1항에 있어서, 상기 반응단계는 30분 이상 교반하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method for producing a core-shell adsorbent material according to claim 1, wherein the reaction step is carried out for at least 30 minutes. 제 1항에 있어서, 상기 반응단계 후에 상기 흡착소재를 가교제로 처리하는 단계 및 산 처리하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재의 제조방법. The method of manufacturing a core-shell adsorbent material according to claim 1, further comprising the step of treating the adsorbent material with a cross-linking agent and acid treatment after the reaction step. 분자량이 50,000 이상인 양이온성 폴리머가 담지된 코어 : 및
상기 코어를 둘러싸고 폴리인산나트륨과 키토산을 포함하는 쉘로서, 상기 쉘은 음이온성의 폴리인산나트륨과 양이온성의 키토산이 정전기적 인력으로 응집되어 형성된 것을 특징으로 하는 코어-쉘 흡착소재.

A core carrying a cationic polymer having a molecular weight of 50,000 or more: and
Wherein the shell surrounds the core and comprises sodium polyphosphate and chitosan, wherein the shell is formed by aggregation of anionic polyphosphate and cationic chitosan with electrostatic attraction.

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