KR20240065887A - 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 해수 또는 칼슘 이온이 용해되어 있는 수용액에서 미네랄화를 통해 이산화탄소를 고정화함으로써 탄소중립에 기여하는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 해수 내의 이산화탄소를 포집하여 탄산칼슘 입자, 더욱 좋게는 아라고나이트형 탄산칼슘을 형성하는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양태는 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지하고 상온상압에서 유지하여, 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제조하는 단계; 를 포함하는 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 해수 또는 칼슘 이온이 용해되어 있는 수용액에서 미네랄화를 통해 이산화탄소를 고정화함으로써 탄소중립에 기여하는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 해수 내의 이산화탄소를 포집하여 탄산칼슘 입자, 더욱 좋게는 아라고나이트형 탄산칼슘을 형성하는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
현대사회의 석유화학 소비는 대기 중의 막대한 탄소 배출로 이어지고, 발생한 이산화탄소로 인하여 전 지구적으로 기후위기로 이어지고 있다. 이를 해결하기 위해서는 석유화학 생산 및 소비를 줄여나가는 노력과 함께 발생한 이산화탄소를 효과적으로 포집하는 기술의 진보가 반드시 필요하다.
종래 이산화탄소 흡착을 위하여 모노에탄올아민(MEA) 수용액을 사용하지만, 수용액을 사용할 때 장비의 부식, 독성 증기 발생 및 흡착된 이산화탄소를 재형성할 때 고온이 필요한 단점이 있다. 또한 제올라이트 등의 무기물이나, 폴리에틸렌이민(PEI)을 함유하는 흡수체(adsorbents), 다공성 탄소(porous carbon) 및 MOF(metal organic framework)등을 사용하여 이산화탄소 가스를 흡착하고자 하는 시도가 있으나 공기중의 수분과 온도의 영향을 많이 받으며, 효율적 흡착을 위해서는 고압이나 고온이 요구된다. 기존에 알려진 흡착제 중 MOF/GO-U3의 이산화탄소의 흡착 효율이 가장 높은 것으로 알려져 있으며, 186 mg/g 수준인 것으로 알려졌다.
하지만, 수중의 이산화탄소를 흡착 및 제거하는 기술은 아직 개발되지 않았다.
본 발명자들은 종래 알려진 이산화탄소 흡수체에 비하여 더욱 안전하고, 사용이 편리하면서, 이산화탄소 포집 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 연구하였으며, 그 결과 새로운 개념의 이산화탄소 포집입자를 개발하게 되어 본 발명을 완성하였다.
또한, 입자 형태로 이산화탄소를 포집하며, 해수에서 자연적으로 CaCO3 미네랄화가 진행되므로 인위적인 추가 에너지 투입이나 별도의 실험장치가 필요 없는 이산화탄소 포집 복합입자 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 해수를 이용하여 별도의 장치나 공정이 없이, 다량의 아라고나이트(Aragonite)형 탄산칼슘을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지하고 상온상압에서 유지하여, 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제조하는 단계;를 포함하는 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법을 제공한다.
일 양태로, 상기 탄산칼슘 입자는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자인 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제공한다.
일 양태로, 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에서 서로 면접하여 성장하는 이산화탄소 포집 복합입자인 것일 수 있다.
일 양태로, 이산화탄소 고정화 효율이 50 mg-CO2/g-polymer 이상, 더욱 좋게는 200 mg-CO2/g-polymer 이상인 이산화탄소 포집 복합입자를 제공한다.
본 발명의 일 양태에 따른 이산화탄소 포집 복합입자는 입자 형태이므로 부식을 유발하지 않고, 사용이 용이하며, 별도의 장치나 공정을 필요로 하지 않으며, 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 담지하여 유지하는 것만으로 미네랄화가 진행이 되어 아라고나이트형 탄산칼슘이 표면에 형성이 된다. 이 과정에서 이산화탄소를 포집하게 되며, 이때 이산화탄소 고정화 효율이 60 mg-CO2/g-polymer 이상, 더욱 좋게는 200 mg-CO2/g-polymer 이상으로 종래 알려진 이산화탄소 흡수체와 비교하여 동등 이상의 우수한 효과를 달성할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 이산화탄소 포집 복합입자는 별도의 장치나 고온 고압 등의 공정 조건을 필요로 하지 않고, 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에서 미네랄화를 통해 다량의 아라고나이트를 생성할 수 있으며, 동시에 이산화탄소 저감효과를 달성할 수 있다.
도 1은 제조예 1에서 제조된 폴리아미도아민 입자의 표면을 관찰한 전자현미경진이다.
도 2는 실시예 1에서 제조예 1의 입자를 해수에 침지시킨 뒤 한 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1에서 제조예 1의 입자를 해수에 침지시킨 뒤 두 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 해수에 침지 후 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성된 복합입자의 X선 분광 회절 분석 결과이다.
도 5는 실시예 1에서 해수에 침지 후 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성된 복합입자의 열중량분석 결과이다.
도 6은 실시예 1에서 입자를 해수에 침지한 후 첫째날부터 15일동안 해수의 총 이산화탄소 변화량을 도시한 것이다.
도 2는 실시예 1에서 제조예 1의 입자를 해수에 침지시킨 뒤 한 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이다.
도 3은 실시예 1에서 제조예 1의 입자를 해수에 침지시킨 뒤 두 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 해수에 침지 후 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성된 복합입자의 X선 분광 회절 분석 결과이다.
도 5는 실시예 1에서 해수에 침지 후 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성된 복합입자의 열중량분석 결과이다.
도 6은 실시예 1에서 입자를 해수에 침지한 후 첫째날부터 15일동안 해수의 총 이산화탄소 변화량을 도시한 것이다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 일 양태는 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지하고 상온상압에서 유지하여, 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제조하는 단계;
를 포함하는 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법을 제공한다.
일 양태로, 상기 탄산칼슘 입자는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지 후, 폴리아미도아민 입자가 분해될 때 발생하는 아민 유도체에 의해 pH가 8이상이 되는 조건에서 탄산칼슘 입자가 형성되는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자는 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액 200 mL를 기준으로 50 mg 이상 사용하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액은 Ca2+ 농도가 0.04 g/kg-water 이상, CO3 2- 농도가 0.02 g/kg-water 이상인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자는 아민기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아민 단량체와 아크릴기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아크릴아미드 단량체로부터 제조된 가교입자인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자는 다관능성 아민 단량체와 아크릴아미드 단량체를 1 : 0.8 내지 2.5몰비로 반응시킨 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 다관능성 아민 단량체는 일차 아민기가 2개인 디아민이고, 상기 다관능성 아크릴아미드 단량체는 아크릴기가 2개인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자는 입자크기가 10 nm 내지 80 mm인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 또 다른 양태는 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제공한다.
일 양태로, 상기 탄산칼슘 입자가 아라고나이트형 탄산칼슘 입자인 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 이산화탄소 포집 복합입자는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에서 서로 면접하여 성장하는 것일 수 있다.
일 양태로, 상기 이산화탄소 포집 복합입자는 이산화탄소 고정화 효율이 50 mg-CO2/g-polymer 이상인 것일 수 있다.
이하 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
탄산칼슘은 크게 칼사이트, 아라고나이트 및 베터라이트 3가지 동질 이상을 가지고 있다. 이중 아라고나이트는 바늘모양이나 사방정계의 입자이고, 종횡비가 크며, 공업적으로 고무, 플라스틱, 도료의 충진제나 제지용 안료 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 아라고나이트는 통상적으로 60 ℃ 이상의 높은 온도조건이나 마그네슘 이온의 존재 하에서 생성되고 있다. 아라고나이트는 다른 형태의 탄산칼슘보다 생성 조건이 까다로워 비용이 많이 들어갈 뿐만 아니라 가장 고가의 형태이다.
본 발명의 발명자들은 특정한 아민계 고분자, 구체적으로 폴리아미도아민 입자를 해수에 담지하는 것만으로 미네랄화가 진행되면서 자연적으로 폴리아미도아민 입자의 표면에서 탄산칼슘 입자가 성장하는 것을 발견하였으며, 이 과정에서 해수 내 이산화탄소를 이용하여 미네랄화가 진행됨에 따라 이산화탄소 저감효과를 동시에 발현할 수 있는 새롭고 매우 놀라운 효과를 발견하여 본 발명을 완성하였다. 또한, 특정 단량체를 특정 몰비로 하여 제조된 폴리아미도아민 입자를 사용하는 경우, 다량의 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 성장하는 놀라운 효과를 발견하였다.
이 때 상기 해수는 일반 해수, 해수담수화 농축수, 염수(brine), 간수(bittern) 등으로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것일 수 있다. 상기 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액은 인공해수인 것일 수 있으며, 구체적으로 Ca2+ 농도가 0.04 g/kg-water 이상, CO3 2- 농도가 0.02 g/kg-water 이상인 것이 다량의 탄산칼슘 입자를 형성할 수 있으며, 더욱 좋게는 다량의 아라고나이트를 형성할 수 있으므로 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 폴리아미도아민 입자는 하이퍼브랜치 구조를 가지는 가교 입자이며, 아민 및 아미드 결합(또는 펩티드 결합)을 포함하는 것이 탄산칼슘을 형성하기에 더욱 바람직하다. 이러한 아미드의 가수분해는 폴리아미도아민 입자를 물에서 분해되도록 할 수 있다. 통상적으로 탈이온수 내에서 37 ℃에서 2주 이내에 쉽게 가수분해 및 분해될 수 있으며, 3개월 이내에 완전히 분해될 수 있다.
하지만 놀랍게도 상기 폴리아미도아민 입자를 해수에 침지하는 경우는 폴리아미도아민 입자가 일부 분해되면서 팽윤이 되고, 팽윤된 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 나노사이즈의 기공에서 탄산칼슘 입자, 더욱 좋게는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 형성되어 성장된다. 즉, 폴리아미도아민 입자가 분해되면서 표면에 아민 유도체를 생성하고, 이로 인해 pH가 8이상이 되는 조건에서, 탄산이온의 농도가 증가해 탄산칼슘이 형성되기 좋은 환경이 조성된다. 또한 분해된 폴리아미도아민 입자의 아민 관능기는 칼슘이온을 붙잡고, 암모늄 관능기는 카보네이트 이온을 붙잡음으로써 국소적으로 상호 이온의 농도를 높여 폴리아미도아민 입자의 표면에 탄산칼슘이 미네랄화되는 것으로 판단된다. 또한, 상기 팽윤되면서 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 나노사이즈의 기공에서 탄산칼슘 입자가 형성되어 성장하는 것으로 판단된다. 이에 따라 상온상압의 벌크 해수에서 다량의 안정한 탄산칼슘 입자가 생성이 되는 매우 놀라운 효과를 제공할 수 있다. 또한 이 과정에서 이산화탄소 고정화 효율이 50 mg-CO2/g-polymer 이상, 60 mg-CO2/g-polymer 이상, 더욱 좋게는 100 mg-CO2/g-polymer 이상, 더욱 좋게는 200 mg-CO2/g-polymer 이상인 효과를 달성할 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 입자는 해수 200 mL를 기준으로 50 mg 이상, 더욱 좋게는 100 mg 이상을 사용하는 것이 별도의 염기를 첨가하지 않아도 pH가 8이상이 되는 조건이 형성되어 탄산칼슘 입자, 더욱 구체적으로 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 만약 해수의 양에 비하여 폴리아미도아민 입자의 양이 너무 소량으로 사용되는 경우는 pH가 8미만으로 유지되어 아라고나이트의 생성이 어려울 수 있다.
일 양태로, 해수 내 폴리아미도아민 입자의 농도가 높을수록 아라고나이트의 성장 속도가 더 빠르며, pH가 8이상인 조건에서 더욱 잘 형성될 수 있다. 따라서 필요에 따라서는 염기성 물질을 더 첨가하여 pH가 8이상이 되도록 조절하는 단계를 더 포함할 수도 있으나, 별도의 염기성 물질을 첨가하지 않아도 폴리아미도아민 입자의 함량을 조절함으로써 10시간 내에 아라고나이트 핵형성이 이루어질 수 있으며, 수일 내지 수개월 내에 아라고나이트가 형성될 수 있다.
또한, 제한되는 것은 아니지만 상기 해수 내 폴리아미도아민 입자를 담지할 때, 금속 또는 금속이온이 존재하지 않는 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 금속 또는 금속이온은 해수에 자체적으로 존재하는 이온 이외에 추가적으로 금속성 물질이나 금속이온이 발생할 수 있는 물질을 첨가하는 것을 제외하는 것을 의미한다.
상기 폴리아미도아민 입자는 아민기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아민 단량체와 아크릴기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아크릴아미드 단량체로부터 제조된 가교입자인 것일 수 있다.
구체적으로 상기 폴리아미도아민 입자를 제조하는 방법은
a) 다관능성 아민 단량체와 다관능성 아크릴아미드 단량체로부터 폴리아미도아민 전구체 수용액을 제조하는 단계;
b) 상기 폴리아미도아민 전구체 수용액을 역상 현탁중합하여 가교된 폴리아미도아민 입자를 수득하는 단계;
를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 다관능성 아민 단량체와 다관능성 아크릴아미드 단량체는 아민의 질소원자가 아크릴아미드의 아크릴기 탄소와 반응하는 마이클 부가반응에 의해 폴리아미도아민 전구체 혼합물이 제조될 수 있다. 또한 상기 마이클 부가반응은 이후단계인 역상 현탁중합방법에서도 하이퍼브랜치 폴리아미도아민 입자를 제조하기 위한 가교반응에서도 사용된다.
상기 폴리아미도아민 전구체 수용액은 상기 다관능성 아민 단량체와 다관능성 아크릴아미드 단량체로부터, 가교된 하이퍼브랜치 폴리아미도아민 입자를 생성하기 위한 중간체에 해당하며, 올리고머성 단분자로 이루어진 혼합물이다. 예를들면, 상기 폴리아미도아민 전구체 혼합물은 하나의 아민 단량체와 하나의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머, 두개의 아민 단량체와 하나의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머, 하나의 아민 단량체와 두 개의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머, 두 개의 아민 단량체와 두 개의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머, 세 개의 아민 단량체와 두 개의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머, 두 개의 아민 단량체와 세 개의 아크릴아미드 단량체가 반응하여 얻어지는 올리고머 등을 포함할 수 있다.
구체적인 아민화합물과 아크릴아미드의 화합물로서, 알킬렌디아민(A)과 비스 아크릴아미드 단량체(B)를 사용한 경우에 있어서, 각각의 단량체를 이용하여 폴리아미도아민 전구체 혼합물을 제조하는 경우에 A-B, A-B-A, B-A-B, A-BA-B, B-A-B-A, A-B-A-B-A, B-A-B-A-B, ... 등의 선형의 올리고머 화합물이 얻어질 수 있고, 상기 폴리아미도아민 전구체 혼합물은 이들의 혼합물을 의미하는 것이다.
또한 상기 알킬렌디아민의 경우에 하나의 아민기는 상기 아크릴아미드와 두 번 마이클 부가반응이 진행될 수 있어, 상기 선형의 올리고머 화합물뿐만 아니라, 하나의 아민기에 두 개의 아크릴아미드가 결합된 가지(branch) 형태의 올리고머 화합물도 얻을 수 있고, 본 발명에서의 폴리아미도아민 전구체 혼합물은 이들도 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명에서 사용되는 다관능성 아민 단량체는 하나의 단량체 내의 아민기가 적어도 2개 이상일 수 있다. 즉, 알킬렌기의 말단에 아민기가 2개 이상인 디아민, 트리아민 또는 폴리아민일 수 있고 알킬렌기의 중간에 수소원자대신에 아민기를 포함하거나 또는 알킬렌기의 중간에 수소 대신 아민기를 포함하는 알킬기가 치환될 수 있다. 상기 디아민의 경우에 1차 디아민(primary diamine)은 하나의 아민기가 두 개의 아크릴아미드와 마이클 부가반응이 가능하기 때문에 추가의 가교반응이 가능하다.
일 양태로, 상기 다관능성 아민 단량체는 에틸렌디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,4-디아미노부탄, 헥사메틸렌디아민, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라아민, 트리스(2-아미노에틸)아민, 디아미노싸이클로헥산, 펜타에틸렌헥사아민, 2-아미노에틸피페라진 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않지만, 바람직하게는 에틸렌디아민, 1,4-부틸렌디아민, 디에틸렌트리아민 등이 사용될 수 있다.
일 양태로, 상기 다관능성 아크릴아미드 단량체는 하나의 단량체 내의 아크릴기가 적어도 2개 이상일 수 있고, 상기 다관능성 아크릴아미드 단량체의 바림직한 아크릴기의 개수는 2 내지 3이고, 더욱 바람직하게는 2개가 적당하다.
본 발명의 일 양태로, 상기 다관능성 아민 단량체는 하나의 단량체 내의 일차 아민기가 2개인 디아민이고, 다관능성 아크릴아미드 단량체는 하나의 단량체 내의 아크릴기가 2개일 수 있다.
상기 다관능성 아크릴아미드 단량체의 예로서는, N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드, N,N'-(1,2-디하이드록시에틸렌)비스아크릴아마이드, N,N'-에틸렌비스아크릴아마이드, 에틸렌글라이콜 디메타크릴레이트, 에틸렌글라이콜디아크릴레이트, 디에틸렌글라이콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글라이콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 및 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트 등이 사용될 수 있으며, 이에 제한되지 않지만, 바람직하게는 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드나 N,N'-에틸렌비스아크릴아마이드가 사용될 수 있다.
일 양태로, 상기 폴리아미도아민 전구체 혼합물을 제조하는 단계는 수용액 상태에서 반응시킬 경우 상기 단량체간 물에 대한 용해도 차이가 있는 단량체를 선택함으로써 용이하게 이루어질 수 있다. 즉, 물에 대한 용해도차이가 큰 단량체를 우선 물에 녹여 수용액상태로 만들고, 이후에 물에 잘 녹지 않는 단량체를 한꺼번에 투여하더라도 상기 물에 잘 녹지 않는 단량체는 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 결국은 물에 잘 녹지 않는 단량체를 물에 잘녹는 단량체가 녹아 있는 수용액에 서서히 투입한 것과 같은 효과를 낼 수 있기 때문이다.
일 양태로, 에틸렌디아민과 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드의 마이클 부가반응에 의해 상기 폴리아미도아민 전구체 혼합물을 제조하는 경우를 예로들면, 상기 에틸렌디아민은 물에 매우 잘녹는 B4 단량체로서 수용액상에 잘 녹는 상태로 존재할 수 있다. 그러나 A2 단량체인 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드의 경우 물에 잘 녹지 않음으로써, 에틸렌디아민 수용액에 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드를 한꺼번에 투여하더라도 물에 대한 용해도차이로 인해 상기 N,N'-메틸렌비스아크릴아마이드가 에틸렌디아민과 모두가 한꺼번에 반응하지 않고, 반응초기상태에서는 수용액상에 에틸렌디아민이 절대적으로 많은 수로 존재함에 따라 폴리아미도아민 전구체 혼합물의 말단은 아민기를 포함하는 것이 대부분일 수 있다.
이후에 계속적으로 반응이 진행되면서 메틸렌비스아크릴아마이드가 서서히 용해되어 마이클 부가 중합반응이 계속 진행되어 하이퍼브랜치 폴리아미도아민 전구체 혼합물이 계속적으로 만들어진다.
본 발명의 상기 가교된 하이퍼브랜치 폴리아미도아민 입자의 제조에 있어, 가교도는 추가적인 가교제를 사용하지 않고 다관능성 단량체의 각각의 몰비를 변화시켜 조절될 수 있다.
제한되는 것은 아니지만, 다관능성 아민 단량체와 다관능성 아크릴아미드 단량체를 1 : 0.8 내지 2.5몰비로 반응시키는 것이 탄산칼슘 생성이 용이하며, 더욱 좋게는 1 : 1 내지 1.5몰비로 반응시키는 것이 아라고나이트형 탄산칼슘의 생성이 용이하며, 이산화탄소의 포집효율이 우수할 수 있어서 바람직하다. 상기 다관능성 아크릴아미드 단량체의 함량이 증가할수록 가교도가 증가되며, 가교도가 너무 증가하는 경우는 함수율이 감소하여 해수 내에서 팽윤되기 어렵고 이에 따라 아라고나이트의 생성을 저해할 수 있다. 하지만, 상기 몰비에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서 상기 역상 현탁 중합은 안정제를 포함하지 않거나 또는 안정제와 함께 폴리아미도아민 전구체 2배에서 20배 정도의 부피를 갖는 유기용매에 분산하고, 30 내지 80 ℃에서 역상 현탁 중합을 수행할 수 있다. 일실시예로서, 상기 폴리아미도아민 전구체 혼합물의 수용액을 톨루엔이나 사이클로헥산과 같이 물과 섞이지 않는 용매에 적절한 안정제를 사용하여 분산하면 역상 현탁중합을 수행할 수 있으며 중합반응이 진행됨에 따라 가교가 일어나면서 크기가 조절된 하이퍼브랜치 폴리아미도아민 입자가 만들어진다.
일 양태로, 상기 역상 현탁중합에 사용되는 용매는 탄소수 5 내지 12의 알칸, 탄소수 5 내지 12의 사이클로알칸, 탄소수 6 내지 12의 방향족 탄화수소 중에서 선택되는 어느 하나이고, 상기 안정제는 스팬(span) 60, 스팬(span) 80을 포함하는 지방산 소르비탄 에스터 화합물(sorbitan esters of fatty acids), 12-부티노일옥시-9-옥타데세네이트(12-butinoyloxy-9-octadecenate), 폴리 하이드록시 스테아릭산과 4-폴리 에틸렌옥사이드의 블록 공중합체(poly(hydroxy stearic acid)-copoly(ethylene oxide) block copolymers) 등에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물 일 수 있다.
일 양태로, 상기 역상 현탁중합은 40 내지 50 ℃에서 2 내지 5시간 동안 반응시키는 것일 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
상기 폴리아미도아민 입자의 크기는 제한되지 않지만, 10 nm 내지 80 mm인 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 10 ㎛ 내지 2000 ㎛, 더욱 구체적으로 50 ㎛ 내지 500 ㎛의 범위일 수 있다. 상기 범위에서 효율적으로 탄산칼슘 입자가 생성될 수 있어서 바람직하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에 따른 이산화탄소 포집 복합입자는 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 것으로, 더욱 구체적인 일 양태로, 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에서 서로 면접하여 성장하는 것일 수 있다.
일 양태로, 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자 표면의 50% 이상, 더욱 구체적으로 50 내지 100%가 되도록 성장시키는 것일 수 있다. 상기 표면적은 SEM등의 사진을 이용하여 측정함으로써 용이하게 측정할 수 있으므로, 여기서는 더 이상 자세히 설명하지 않는다.
본 발명의 일 양태에 따른 이산화탄소 포집 복합입자는 이산화탄소 고정화 효율이 50 mg-CO2/g-polymer 이상, 좋게는 100 mg-CO2/g-polymer 이상, 더욱 좋게는 200 mg-CO2/g-polymer 이상인 효과를 제공할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
<물성평가>
1. 해수 속 이산화탄소 광물화
하기 실시예에서 제조된 아민계 고분자 혼합물의 광물화로 고정된 이산화탄소의 양을 계산하기 위하여, 고분자 첨가 전과 후의 용존무기탄소/알칼리도 분석기를 이용하여 총 이산화탄소와 알칼리도를 측정한 후, 해수에서 감소한 CO2를 계산하였다. 고분자를 해수에 넣기 전과 후의 총 이산화탄소 양을 C0와 C1로 표기하였으며, 하기 식1로 평가되었다. 사용한 해수의 양은 V로 나타냈으며, 첨가한 고분자의 질량은 M0로 표시되었다.
[식1]
총 이산화탄소 = [H2CO3]+[HCO3-]+[CO3 2-]
총 이산화탄소 양 (μmol/kg seawater) = C0 - C1
고분자 g당 이산화탄소 양 (mmol) = (C0-C1)ⅹV/M0ⅹ0.001
고분자 g당 이산화탄소 양 (mg) = (C0-C1)ⅹV/M0ⅹ0.001ⅹ44
2. 열중량분석
실시예에서 폴리아미도아민 입자의 광물화가 된 양을 계산하기 위하여, 열중량분석기(TGA, Pyris 1, Perkin Elmer, USA)를 이용하여 고분자(폴리아미도아민 입자)와 광물의 비율을 분석하였다. 광물의 양은 CaCO3가 열분해되기 전인 550 ℃를 기준으로 잡았으며, 하기 식2로 평가되었다. 광물화 전 550 ℃에서의 고분자 중량%와 광물화 후 550 ℃에서의 고분자 중량%를 W0와 W1로 표시하였으며, 광물화 후 입자의 질량을 Ms로 표시하였다.
[식2]
미네랄 양 (mg) = (W1-W0)/100ⅹMs
[식3]
고분자 g당 이산화탄소의 양 ＝ (Mmⅹ44/100.09) / M0
(미네랄 양 (g)은 Mm으로 표시하였으며, 광물화 전 고분자의 질량은 M0로 표시하였다.)
3. 해수 속 이산화탄소 광물화
하기 실시예에서 폴리아미도아민 입자의 광물화로 고정된 이산화탄소의 양을 계산하기 위하여, 용존무기탄소/알칼리도 분석기를 이용한 방법과 열중량분석으로 얻은 미네랄 비율을 이용한 방법을 모두 사용하였다.
[제조예 1]
1-넥 둥근 플라스크에 에틸렌 다이아민(Ethylene diamine; EDA) 0.6 g (10 mmol) 과 N,N′-메틸렌비스아크릴아마이드(N,N′-methylene bisacrylamide: MBA) 1.541 g (10 mmol)로 동일한 몰비율을 넣고 증류수 4 mL을 첨가한 뒤 균일한 혼합물이 될 때까지 교반하였다.
톨루엔 16 mL에 span 60 (Sorbitane monosterate) 0.02 g을 녹인 뒤, 제조된 전구체 수용액과 30넥 둥근 바닥 플라스크에 투입하고, 질소를 불어주며 45 ℃에서 3.5시간 반응시킨 뒤, 메탄올로 씻어 필터하였다. 얻어진 입자는 60 ℃에서 24시간 진공건조하였다.
상기 실시예 1의 가교된 폴리아미도아민 입자는 평균직경이 280 ㎛이며, 팽윤비는 9.25 g/g이었다.
도 1은 상기 제조예1에 따른 가교된 폴리아미도아민 입자의 전자현미경사진이다. 하기 도1을 살펴보면, 입자는 구형의 형태를 가지며, 표면이 매끄러움을 확인하였다.
[제조예 2]
상기 제조예 1에서 EDA를 8 mmol, MBA를 12 mmol을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하여 폴리아미도아민 입자를 제조하였다.
[제조예 3]
상기 제조예 1에 있어서, EDA를 8 mmol, MBA를 16 mmol을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하여 폴리아미도아민 입자를 제조하였다.
[제조예 4]
상기 제조예 1에서 EDA를 12 mmol, MBA를 8 mmol을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하여 폴리아미도아민 입자를 제조하였다.
[제조예 5]
상기 제조예 1에 있어서, EDA를 7 mmol, MBA를 21 mmol을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일하여 폴리아미도아민 입자를 제조하였다.
[실시예 1]
실제 바닷물을 활용하여 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자의 이산화탄소 미네랄화를 평가하였다. 실제 해수를 5 ㎛ 여과지에 여과하여 불순물을 거른 뒤, 폴리아미도아민 입자 100 mg을 여과한 해수 200 mL에 담지하여 20 ℃ 상온에 두고 1달 및 2달째에 고분자 샘플을 확인하였다. 일정 시간이 지난 뒤 광물화가 진행된 폴리아미도아민 입자를 회수하여 2차 증류수로 표면의 잔류염을 세척하고 50 ℃에서 건조하였다.
도 2는 상기 제조예 1의 입자를 해수에 침지시킨 뒤 한 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이고, 도 3은 두 달 째에 회수하여 확인한 전자현미경 사진이다. 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 입자 표면에 바늘 형태의 아라고나이트가 자라난 것을 확인하였다.
상기 평가방법에 따른 X선 분광 회절 분석 결과를 하기 도 4에 도시하였다.
상기 평가방법에 따른 열중량분석 결과를 하기 도 5에 도시하였다.
또한, 해수에 침지한 후 첫째날부터 15일동안 해수의 총 이산화탄소 변화량을 하기 도 6에 도시하였다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 제조예 2에서 제조한 폴리아미도아민 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 제조예 3에서 제조한 폴리아미도아민 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서, 해수 (Ca2+ 농도 = 0.41 g/kg-water, CO3 2- 농도 = 0.016 g/kg-water) 대신에 해수와 동일한 Ca2+ 농도 = 0.41 g/kg-water, CO3 2- 농도 = 0.016 g/kg-water의 수용액을 제조하여 실시한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자의 함량을 0.15g으로 사용하여, 해수 5L에 담지함으로써 아민계 고분자가 가수분해되어도 pH가 8.0 이하가 되게 유지한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
[비교예 1]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 폴리락트산을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
[비교예 2]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 폴리(부틸렌 숙시네이트)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
[비교예 3]
상기 실시예 1에서, 해수 대신에 담수인 증류수를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다. 그 결과, 폴리아미도아민 입자가 완전히 분해되는 것을 확인하였다.
[비교예 4]
상기 실시예 1에서, 해수 (Ca2+ 농도 = 0.41 g/kg-water, CO3 2- 농도 = 0.016 g/kg-water) 대신에 Ca2+ 농도 = 0.03 g/kg-water, CO3 2- 농도 = 0.001 g/kg-water의 수용액을 제조하여 실시한 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일하게 수행하였다.
[비교예 5]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 제조예 4에서 제조한 폴리아미도아민 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
[비교예 6]
상기 실시예 1에서, 제조예 1에서 제조한 폴리아미도아민 입자 대신 제조예 5에서 제조한 폴리아미도아민 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실험을 수행하였다.
| 아라고나이트형 탄산칼슘 입자 형성 유무 | 고분자 g당 광물화로 고정화된 이산화탄소 양 (mg) |
||
| 용존무기탄소/알칼리도 분석법 | 열중량분석법 | ||
| 실시예 1 | O | 263 | 158 |
| 실시예 2 | O | 193 | 113 |
| 실시예 3 | O | 102 | 65 |
| 실시예 4 | O | 260 | 156 |
| 실시예 5 | X | - | - |
| 비교예 1 | X | - | - |
| 비교예 2 | X | - | - |
| 비교예 3 | X | - | - |
| 비교예 4 | X | - | - |
| 비교예 5 | X | - | - |
| 비교예 6 | X | - | - |
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 해수 또는 인공 해수에서도 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성된 복합입자가 제조되는 것을 확인하였다. 실시예 1 내지 3에서 보는 바와 같이 폴리아미도아민 가교 입자 제조 시, 단량체의 몰비를 조절함으로써 아라고나이트형 탄산칼슘의 형성이 더욱 잘 형성될 수 있음을 확인하였다. 구체적으로, MBA를 EDA와 동몰비로 사용하거나, 또는 MBA를 과량으로 사용하는 경우 아라고나이트가 형성됨을 확인하였으며, 1 : 0.8 내지 2.5 몰비의 범위에서 아라고나이트가 가장 잘 형성되고, 이산화탄소 흡착효율이 증가하는 것을 확인하였다.
또한, 실시예 4에서 보는 바와 같이 인공 해수에서도 아라고나이트형 탄산칼슘이 형성되는 것을 확인하였다.
또한, 실시예 5에서 보는 바와 같이 폴리아미도아민 가교입자의 함량을 소량으로 사용하여 해수에 침지 후 pH가 8 미만이 되는 조건에서는 아라고나이트가 잘 형성되지 않는 것을 확인하였다.
비교예 1 및 2에서 보는 바와 같이 다른 종류의 고분자 입자를 사용하는 경우에는 아라고나이트가 형성되지 않는 것을 확인하였다.
비교예 3에서 보는 바와 같이 증류수에서는 폴리아미도아민 가교입자가 분해되는 것을 확인하였다.
비교예 4에서 보는 바와 같이 인공 해수를 제조하되, Ca2+ 농도 및 CO3 2- 농도가 해수에 비하여 낮은 농도에서는 아라고나이트가 형성되지 않는 것을 확인하였다.
비교예 5 및 비교예 6에서 보는 바와 같이 EDA와 MBA의 비율이 한계 비율을 초과 또는 미달되었을 경우 폴리아미도아민 가교입자가 형성되지 않거나, 아라고나이트가 형성되지 않는 것을 확인하였다.
이상과 같이, 본 발명에서 사용한 방법은 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에서 미네랄화를 통해 이산화탄소를 고정화하는 방법으로 별도의 실험장치가 필요 없고, 일반적인 상온상압의 해수조건이면 이산화탄소의 포집이 가능하기 때문에 매우 효과적이다. 또한, 263 mg-CO2/g-polymer (용존무기탄소/알칼리도 분석기); 158 mg-CO2/g-polymer (열중량분석)의 매우 높은 포집효율을 보인다.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (13)
- 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지하고 상온상압에서 유지하여, 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자를 제조하는 단계;
를 포함하는 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 탄산칼슘 입자는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자인 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리아미도아민 입자를 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액에 침지 후, 폴리아미도아민 입자가 분해될 때 발생하는 아민 유도체에 의해 pH가 8이상이 되는 조건에서 탄산칼슘 입자가 형성되는 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 3항에 있어서,
상기 폴리아미도아민 입자는 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액 200 mL를 기준으로 50 mg 이상 사용하는 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 해수 또는 칼슘이온이 용해되어 있는 수용액은 Ca2+ 농도가 0.04 g/kg-water 이상, CO3 2- 농도가 0.02 g/kg-water 이상인 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리아미도아민 입자는 아민기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아민 단량체와 아크릴기가 적어도 2개 이상인 다관능성 아크릴아미드 단량체로부터 제조된 가교입자인 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 6항에 있어서,
상기 폴리아미도아민 입자는 다관능성 아민 단량체와 아크릴아미드 단량체를 1 : 0.8 내지 2.5몰비로 반응시킨 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 6항에 있어서,
상기 다관능성 아민 단량체는 일차 아민기가 2개인 디아민이고,
상기 다관능성 아크릴아미드 단량체는 아크릴기가 2개인 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 폴리아미도아민 입자는 입자크기가 10 nm 내지 80 mm인 것인, 이산화탄소 포집 복합입자의 제조방법. - 제 1항 내지 제 9항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되며, 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에 형성된 이산화탄소 포집 복합입자.
- 제 10항에 있어서,
상기 탄산칼슘 입자가 아라고나이트형 탄산칼슘 입자인 이산화탄소 포집 복합입자. - 제 11항에 있어서,
상기 이산화탄소 포집 복합입자는 아라고나이트형 탄산칼슘 입자가 폴리아미도아민 입자의 표면에서 서로 면접하여 성장하는 것인 이산화탄소 포집 복합입자. - 제 10항에 있어서,
상기 이산화탄소 포집 복합입자는 이산화탄소 고정화 효율이 50 mg-CO2/g-polymer 이상인 이산화탄소 포집 복합입자.
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Citations (1)
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Family Cites Families (4)
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| KR101524457B1 (ko) * | 2013-09-13 | 2015-06-01 | 한국에너지기술연구원 | 입체장애 아민 및 유기칼슘염을 포함하는 이산화탄소의 흡수 및 탄산염 고정화를 위한 수용액 및 이를 이용한 이산화탄소의 흡수 및 탄산염 고정화 방법 |
| KR20150036864A (ko) * | 2013-09-30 | 2015-04-08 | 한국전력공사 | 고체 이산화탄소 흡수제 조성물 및 이를 함유하는 고체 이산화탄소 흡수제 |
| KR101967508B1 (ko) * | 2016-07-08 | 2019-04-09 | 한국과학기술원 | 고분자 아민계 이산화탄소 흡착제 |
| KR102209962B1 (ko) * | 2019-08-27 | 2021-02-01 | 한국화학연구원 | 폴리아미도아민 입자 및 이를 이용한 중금속 오염수의 처리방법 |
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- 2023-01-12 US US18/096,116 patent/US20240149244A1/en active Pending
Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR20220063429A (ko) | 2020-11-10 | 2022-05-17 | 연세대학교 산학협력단 | 아민계 흡수제의 구조적 특성을 활용한 탄산칼슘 성상제어 및 해수담수화 폐수 활용 co2 재이용 기술 |
Also Published As
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