KR910002358B1 - Flocculating agents of kitonic acid copolymer - Google Patents

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KR910002358B1
KR910002358B1 KR1019890005942A KR890005942A KR910002358B1 KR 910002358 B1 KR910002358 B1 KR 910002358B1 KR 1019890005942 A KR1019890005942 A KR 1019890005942A KR 890005942 A KR890005942 A KR 890005942A KR 910002358 B1 KR910002358 B1 KR 910002358B1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents

Abstract

The chitosan copolymer based-cohering agent is prepd. by graft copolymerization of chitosan, and acrylic acid or acryl amide in the presence of ceric ammonium nitrate as an initiator. The cohering agent has 3.17-4.42x105 of viscosity NVC. molecular weight. Pref. the reaction temp. is 30-55 C. The obtd. chitosan based cohering agent is useful for the treatment of waste water.

Description

키토산계 공중합체의 응집제 및 그의 용도Flocculant of chitosan copolymers and uses thereof

제1도는 폴리아크릴산(PAA), 아크릴산이 그라프트된 키토산(A1) 및 키토산(C)의 IR스펙트라를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the IR spectra of polyacrylic acid (PAA), chitosan (A 1 ) and chitosan (C) grafted with acrylic acid.

제2도는 폴리아크릴아미드(PAM), 아크릴아미드가 그라프트된 키토산(A2) 및 키토산(C)의 IR스펙트라를 나타내는 그래프.2 is a graph showing IR spectra of polyacrylamide (PAM), acrylamide-grafted chitosan (A 2 ) and chitosan (C).

제3도는 pH 4.4의 0.4중량%-카올린 현탁액에서의 분자량이 다른 폴리아크릴산의 단일중합체들 및 아크릴산이 그라프트된 공중합체 응집제(점도평균분자량(

Figure kpo00001
v) : PAA-1=4.25×105, PAA-2=9.87×105,A1-4=4.35×105)의 첨가량에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.3 shows homopolymers of polyacrylic acid having different molecular weights and copolymers in which acrylic acid is grafted in a 0.4 wt% -kaolin suspension at pH 4.4 (viscosity average molecular weight (
Figure kpo00001
v): Graph showing sedimentation rate with respect to addition amount of PAA-1 = 4.25 × 10 5 , PAA-2 = 9.87 × 10 5 , A 1 -4 = 4.35 × 10 5 ).

제4도는 pH 4.4의 0.4중량%-카올린 현탁액에서의 분자량이 다른 폴리아크릴산의 단일중합체들 및 아크릴산이 그라프트된 공중합체 응집제(점도평균분자량(

Figure kpo00002
V) : PAA-1=4.25×105, PAA-2=9.87×105, A1-4=4.35×105)의 첨가량에 대한 투과도를 나타내는 그래프.4 shows homopolymers of polyacrylic acid having different molecular weights and copolymers in which acrylic acid is grafted in a 0.4 wt% -kaolin suspension at pH 4.4 (viscosity average molecular weight (
Figure kpo00002
V): A graph showing the permeability with respect to the addition amount of PAA-1 = 4.25 × 10 5 , PAA-2 = 9.87 × 10 5 , A 1 -4 = 4.35 × 10 5 ).

제5도는 제 3 도와 유사한 것으로서, pH값이 9.7일때의 그래프.5 is similar to FIG. 3, with a pH of 9.7.

제6도는 제 4 도와 유사한 것으로서, pH값이 9.7일때의 그래프.6 is similar to FIG. 4, with a pH of 9.7.

제7도는 pH 3.8의 4중량%-카올린 현탁액중에서의 분자량이 다른 폴리아크릴아미드의 단일중합체들 및 아크릴아미드가 그라프트된 공중합체 응집제(점도평균분자량(

Figure kpo00003
v) : PAM-1=3.85×105, PAM-2=10.21×10, A2-4=4.12×105)의 첨가량에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.7 shows homopolymers of polyacrylamide and copolymers grafted with acrylamide in a 4% by weight kaolin suspension at pH 3.8 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00003
v): Graph showing sedimentation rate with respect to the addition amount of PAM-1 = 3.85 × 10 5 , PAM-2 = 10.21 × 10, A 2 -4 = 4.12 × 10 5 ).

제8도는 pH 3.8의 4중량%-카올린 현탁액중에서의 분자량이 다른 폴리아크릴아미드의 단일중합체들 및 아크릴아미드가 그라프트된 공중합체 응집제(점도평균분자량(

Figure kpo00004
v) : PAM-1=3.85×105, PAM-2=10.21×105, A2-4=4.12×105)의 첨가량에 대한 투과도를 나타내는 그래프.FIG. 8 shows homopolymers of polyacrylamide and copolymers grafted with acrylamide in a 4 wt% -kaolin suspension at pH 3.8 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00004
v): PAM-1 = 3.85 × 10 5 , PAM-2 = 10.21 × 10 5 , A 2 -4 = 4.12 × 10 5 ) A graph showing the permeability with respect to the addition amount.

제9도는 0.4중량%-카올린 현탁액(가해진 Al-4응집제량 : 35.71mg/

Figure kpo00005
)의 산성 pH값에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.Ninth turning 0.4 wt% - kaolin suspension (A applied l -4 flocculant amount: 35.71mg /
Figure kpo00005
Graph showing sedimentation rate versus acidic pH value of

제10도는 0.4중량%-카올린 현탁액(가해진 Al-4응집제량 : 35.71mg/

Figure kpo00006
)의 산성 pH값에 대한 투과도를 나타내는 그래프.Claim 10 degrees 0.4 wt% - kaolin suspension (A applied l -4 flocculant amount: 35.71mg /
Figure kpo00006
A graph showing the permeability to acidic pH value of).

제11도는 0.4중량%-카올린 현탁액(가해진 Al-4응집제량 : 35.71mg/

Figure kpo00007
), 가해진 Al2(SO4)3의 량 : 0.8g/
Figure kpo00008
)의 알칼리성 pH값에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.Claim 11 degrees 0.4 wt% - kaolin suspension (A applied l -4 flocculant amount: 35.71mg /
Figure kpo00007
), Amount of Al 2 (SO 4 ) 3 added : 0.8 g /
Figure kpo00008
Graph showing sedimentation rate with respect to alkaline pH value).

제12도는 0.4중량%-카올린 현탁액(가해진 A1-4응집제량:35.71mg/

Figure kpo00009
, 가해진 Al2(SO4)3의 량 : 0.8g/
Figure kpo00010
)의 알칼리성 pH값에 대한 투과도를 나타내는 그래프.Figure 12 shows 0.4% by weight kaolin suspension (amount of A 1-4 coagulant added: 35.71 mg /
Figure kpo00009
, Amount of Al 2 (SO 4 ) 3 added : 0.8 g /
Figure kpo00010
A graph showing the permeability to the alkaline pH value of).

제13도는 4중량%-카올린 현탁액(가해진 A2-4응집제의 량:50mg/

Figure kpo00011
)에 있어서의 pH값에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.Figure 13 shows 4% by weight of kaolin suspension (amount of A 2-4 coagulant added: 50 mg /
Figure kpo00011
Graph showing the sedimentation rate with respect to the pH value in).

제14도는 여러가지 pH값을 갖는 4중량%-카올린 현탁액중에 있어서의 A2-4응집제의 첨가량에 대한 침강속도와 투과도를 나타대는 그래프로서, 점선은 투과도를, 실선은 침강속도를 나타낸다.FIG. 14 is a graph showing sedimentation rate and permeability with respect to the amount of A 2-4 coagulant added in a 4 wt% -kaolin suspension having various pH values, with dotted lines representing permeability and solid lines representing sedimentation rates.

제15도는 pH 4.4의 0.4중량%-카올린 현탁액에 있어서의 아크릴산이 그라프트된 공중합체 응집제들(점도평균분자량(

Figure kpo00012
v) : Al-1=3.18×105, A1-2=3.52×105, A1-4=4.35×105)의 첨가량에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.FIG. 15 shows copolymers of grafted acrylic acid in a 0.4 wt% -kaolin suspension at pH 4.4 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00012
v): A l -1 = 3.18 × 10 5, A 1 -2 = 3.52 × 10 5, A 1 -4 = 4.35 × 10 5 a graph showing the sedimentation rate of the amount of).

제16도는 pH 4.4의 0.4중량%-카올린 현탁액에 있어서의 아크릴산이 그라프트된 공중합체 응집제들(점도평균분자량(

Figure kpo00013
v) : Al-1=3.18×105, A1-2=3.52×105, A1-4=4.35×105)의 첨가량에 대한 투과도를 나타내는 그래프.FIG. 16 shows copolymers of grafted acrylic acid in a 0.4 wt% kaolin suspension at pH 4.4 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00013
v): A l -1 = 3.18 x 10 5 , A 1 -2 = 3.52 x 10 5 , A 1 -4 = 4.35 x 10 5 ) A graph showing the permeability with respect to the addition amount.

제17도는 제15도와 유사한 것으로서, pH값이 9.7일때의 그래프.FIG. 17 is similar to FIG. 15, with a pH value of 9.7.

제18도는 제16도와 유사한 것으로서, pH값이 9.7일때의 그래프.FIG. 18 is similar to FIG. 16, with a pH value of 9.7.

제19도는 pH 3.8의 4중량%-카올린 현탁액중에 있어서의 아크릴아미드가 그라프트된 공중합체 응집제들(점도평균분자량(

Figure kpo00014
v) : A2-1=3.48×105, A2-2=3.68×105, A2-4=4.12×105의 첨가량에 대한 침강속도를 나타내는 그래프.19 shows copolymer coagulants grafted with acrylamide in a 4 wt% kaolin suspension at pH 3.8 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00014
v): Graph showing sedimentation rate with respect to the amount of A 2 -1 = 3.48 × 10 5 , A 2 -2 = 3.68 × 10 5 , and A 2 -4 = 4.12 × 10 5 .

제20도는 pH 3.8의 4중량%-카올린 현탁액에 있어서의 아크릴아미드가 그라프트된 공중합체 응집제들(점도평균분자량(

Figure kpo00015
v) : A2-1=3.48×105, A2-2=3.68×105, A2-4=4.12×105의 첨가량에 대한 투과도를 나타내는 그래프.FIG. 20 shows copolymer coagulants grafted with acrylamide in a 4 wt% -kaolin suspension at pH 3.8 (viscosity average molecular weight
Figure kpo00015
v): A graph showing the permeability with respect to the addition amount of A 2 -1 = 3.48 × 10 5 , A 2 -2 = 3.68 × 10 5 , A 2 -4 = 4.12 × 10 5 .

본 발명은 새로운 키토산계 공중합체 응집제에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양이온 및 음이온성의 양쪽성 응집특성을 나타내는 새로운 키토산계 공중합체 응집제및 용도에 관한 것이다. 산업의 발달과 인구의 급증에 따라 각종폐수에 의한 수질오염은 수산자원에 피해를 줄 뿐만 아니라 생활용수나 산업용수로도 사용할 수 없을 정도만큼 심각한 상태에 이르고 있는 실정이다. 일반적으로, 용액중에 있는 분산입자의 처리에는 입자의 종류와 크기에 따라서 처리 방법이 다르다. 입자의 직경이 l㎛이상의 침전가능한 부유물질은 침전에 의하여 쉽게 제거할 수 있으나 1㎛이하의 콜로이드 물질은 여과나 침전에 의해서도 분리되지 않는다. 특히, 소수성 콜로이드는 표면하전을 띄고 있어서 염등을 첨가하여 표면하전을 저하하여 응집시키며, 친수성 클로이드입자는 수하층을 형성하여 안정한 상태로 유지하고 있기 때문에 이들의 입자접착력을 부여하여 응집시켜야 한다.The present invention relates to a novel chitosan-based copolymer flocculant, and more particularly, to a novel chitosan-based copolymer flocculant and its use exhibiting cationic and anionic amphoteric aggregation properties. Due to the development of industry and the rapid increase of population, water pollution caused by various wastewaters is not only damaging to fisheries resources, but also reaching a serious condition that can not be used as living water or industrial water. In general, the treatment method of the dispersed particles in the solution differs depending on the type and size of the particles. Precipitable suspended solids having a particle diameter of 1 μm or more can be easily removed by precipitation, but colloidal materials of 1 μm or less are not separated by filtration or precipitation. Particularly, hydrophobic colloids have surface charges, so that the surface charges are agglomerated by adding salts and the like, and the hydrophilic clade particles form a drooping layer and are kept in a stable state.

현재 폐수처리에 사용되고 있는 응집제중에는 플리아크릴아미드계 응집제, 폴리아크릴산계 응집제 또는이들의 유도체로 된 것이 대부분이다. 그러나, 이들 응집제들은 분자량이 대단히 커야 응집력이 있기 때문에 용해가 곤란하며, 교반에 의한 용해조작에 의해 분자사슬이 절단되므로써 점도가 1/3로 감소하게 되어 응집제로서의 성능이 저하되는 단점이 있다. 이와 같은 단점을 해결하기 위해 폴리아크릴아미드계등의 응집제보다 비교적 저분자량이고 우수한 효과를 갖는 전분-아크릴아미드계 공중합체, 셀룰로오스-아크릴아미드 공중합체등의 응집제도 제조되었으나, 이들 응집제등도 산업에 이용하기에는 그의 경제성이 없으며 응집제로서의 응집효과도 불만족스러웠다.Among flocculants currently used in wastewater treatment, most of them are polyacrylamide flocculants, polyacrylic acid flocculants or derivatives thereof. However, these flocculants are difficult to dissolve because they have a very large molecular weight and have a cohesive force, and the viscosity decreases to 1/3 by the molecular chain being cut by the dissolution operation by stirring, thereby degrading the performance as a flocculant. In order to solve such disadvantages, flocculants such as starch-acrylamide copolymers and cellulose-acrylamide copolymers having a relatively low molecular weight and superior effects than those of flocculants such as polyacrylamides have been prepared. It was not economical to use, and the coagulation effect as a coagulant was also unsatisfactory.

최근에는 특별한 용도가 없이 버려지고 있는 키틴을 변형하여 사용가능한 기능성 고분자재료를 만드는 학술적 연구가 진행되고 있다. 특히 응집제에 관한 연구로서는 키토산 단독으로 응용 또는 연구된 실정이며 폐수처리를 행하는데는 그다지 만족스럽지 못하였다.Recently, academic research is being conducted to make functional polymer materials that can be used by modifying discarded chitin without any special use. In particular, in the study of flocculants, chitosan alone has been applied or studied, and it has not been very satisfactory for wastewater treatment.

따라서 본 출원인은 갑오징어의 뼈에 존재하는 키틴(β-키틴)이 분자사슬이 평행하게 배열되어 있기 때문에 작은 분자, 특히 여과나 침천에 의해 분리되지 않는 1㎛이하의 콜로이드물질이 쉽게 끼어들 수 있다는 것을 이용하여 새로운 응집제를 제조하기에 이르렀다.Therefore, the applicant can easily intercalate small molecules, especially colloidal materials of 1 μm or less that cannot be separated by filtration or sedimentation because the chitin (β-chitin) present in the cuttlefish bone is arranged in parallel. It has been used to produce a new flocculant.

본 발명의 목적은 폐자원을 활용할 수 있는 고분자재료의 응집제를 합성하기 위해 갑오징어의 뼈에 존재하는 키틴을 이용한 키토산을 출발물질로 하여 개시제로서 질산세릭암모늄(CAN)의 존재하에 키토산과 아크릴산 또는 아크릴아미드를 반응시켜 키토산계 공중합체 응집제를 제조하는데 있다.An object of the present invention is to synthesize chitosan and acrylic acid in the presence of ceric ammonium nitrate (CAN) as an initiator using chitosan using chitin present in bone of cuttlefish to synthesize a flocculant of polymer material that can utilize waste resources. The acrylamide is reacted to prepare a chitosan copolymer coagulant.

본 발명의 다른 목적은 얻어진 키토산계 공중합체 응집제의 폐수처리에의 이용에 있다.Another object of the present invention is the use of the obtained chitosan copolymer coagulant for wastewater treatment.

본 발명의 또 다른 목적은 분자내에 키토산이 갖는 양이온성 응집제와 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리아크릴산(PAA)이 양, 음이온성 응집제의 특성을 함께 갖는 새로운 응집제의 제조에 있다.Still another object of the present invention is to prepare a new coagulant in which the cationic coagulant possessed by chitosan, polyacrylamide (PAM), and polyacrylic acid (PAA) together have both positive and anionic coagulants.

본 발명에 있어, 출발물질로서 사용한 키토산은 핵크만(Hackman)방법에 의해 갑오징어의 뼈로부터 분리한 키틴을 리지비(Rigby)방법에 의해 탈아세틸화하여 제조한 것이며, 아크릴산 단량체는 일본 Hayashi Pure Chemical Co. 제1급 시약을 40mmHg, 66.2℃에서 감압증류하여 사용하였고 또한 아크릴아미드 단량체는 상기 회사 제1급시약을 메탄올에서 2번 재결정하여 감압건조한 후 사용하였다.In the present invention, chitosan used as a starting material is prepared by deacetylating chitin separated from cuttlefish bone by the Hackman method by Rigby method, and the acrylic acid monomer is manufactured by Japan Hayashi Pure Chemical. Co. The primary reagent was used by distillation under reduced pressure at 40 mmHg, 66.2 ° C., and the acrylamide monomer was used after drying under reduced pressure by recrystallizing the primary reagent of the company in methanol twice.

반응개시제인 질산세릭암모늄(Ceric ammonium nitrate : 이하 "CAN"으로 칭함)은 일본 WaKo회사 제1급 시약 5.48g을 1N-HNO3100ml에 녹여 용액상태로 사용하였다.Ceric ammonium nitrate (hereinafter referred to as "CAN"), a reaction initiator, was used in solution by dissolving 5.48 g of a first-class reagent of WaKo Company in 100 ml of 1N-HNO 3 .

본 발명에 응집효과 시험을 위해 사용한 미립자로는 일본 Hayashi Pure Chemical Co. 제품인 카올린을 100±5℃로 3시간 건조시켜 200메쉬체를 통과한 미립자를 사용하였다.Particles used for the coagulation effect test in the present invention is Japan Hayashi Pure Chemical Co. Kaolin, a product, was dried at 100 ± 5 ° C. for 3 hours to use fine particles that passed through a 200 mesh sieve.

이하, 본 발명은 다음 실시예들에서 더 상세하게 설명되어질 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail in the following examples.

[실시예 1]Example 1

질소유입관, 온도계, 교반기, 냉각기가 장치된 300ml 4구 플라스크에 각기 일정량의 키토산, 아크릴산 단량체, 15wt%-초산용액 150ml를 넣고 온도가 일정하게 유지되는 수조(water bath)에 장치하여 질소를 통하면서 1시간동안 교반시켰다.Into a 300 ml four-necked flask equipped with nitrogen inlet tube, thermometer, stirrer, and cooler, put a certain amount of chitosan, acrylic acid monomer, and 150 ml of 15wt% -acetic acid solution in a water bath where the temperature is kept constant. Stirring for 1 hour.

여기에 CAN용액을 일정량 주가한 후 일정시간동안 중합을 행하였다. 얻어진 생성물을 약 10배 정도의 아세톤에 침전시켜서 유리필터를 사용하여 여과한 다음 50℃에서 감압건조하였다. 건조된 생성물중에 포함되어 있는 아크릴산 단일중합체를 제거하기 위하여 디옥산-물(체적비=80:20)혼합액으로 4시간동안 교반하여 추출하였으며 다시 아세톤에 침전시켜서 진공오븐 50℃에서 건조하였다.After adding a certain amount of CAN solution to the stock solution, polymerization was carried out for a certain time. The obtained product was precipitated in about 10 times acetone, filtered using a glass filter, and dried under reduced pressure at 50 ° C. In order to remove the acrylic acid homopolymer contained in the dried product, the mixture was extracted by stirring with dioxane-water (volume ratio = 80:20) mixture for 4 hours, precipitated in acetone, and dried at 50 ° C. in a vacuum oven.

폴리아크릴산은 물 160ml, 아크릴산 단량체 83ml, 과황산칼륨 0.2g, 과황산암모늄 0.2g을 각각 500ml 3구 플라크스에 넣고 60℃에서 일정시간 중합한 다음 아세톤에 침전시켜 감압건조하였다·Polyacrylic acid was added to 160 ml of water, 83 ml of acrylic acid monomer, 0.2 g of potassium persulfate, 0.2 g of ammonium persulfate in 500 ml three-necked plaques, and then polymerized at 60 ° C. for a predetermined time, and then precipitated in acetone and dried under reduced pressure.

[실시예 2]Example 2

250ml, 4구 플라스크에 N2가스유입관, 온도계, 교반기, 냉각기를 장치하고 4g의 키토산과 소정량의 아크릴아미드 단량체, 15wt%-식초산용액을 150ml가한 다음 30℃물 중탕상에서 N2가스를 통하면서 1시간동안 교반하여 팽윤시켰다. 여기에 0.lM-CAN을 7.87×10-5M이 되게 가하고 30℃에서 3시간동안 반응시켰다.250ml, device a N 2 gas inlet tube, a thermometer, a stirrer, a condenser, four-necked flask, and the acrylic monomer, 15wt% of 4g chitosan and a predetermined amount - the N 2 gas over the next 30 ℃ water bath was added to vinegar acid solution 150ml Swell by stirring for 1 hour while passing. 0.1 M-CAN was added to 7.87 × 10 −5 M and reacted at 30 ° C. for 3 hours.

얻어진 생성물에 증류수를 가하여 고체함량이 5%정도 되게 하였으며, 이를 아세톤에 침전시켜 여과하고50℃에서 감압건조하였다. 건조된 생성물중에 포함되어 있는 아크릴아미드 단일중합체를 제거하기 위하여 아세톤-물(체적비=40:60)혼합물로 8시간동안 교반하여 추출하였으며, 다시 아세톤에 침전시켜 감압건조하였다.Distilled water was added to the obtained product to a solid content of about 5%, which was precipitated in acetone, filtered, and dried under reduced pressure at 50 ° C. In order to remove the acrylamide homopolymer contained in the dried product, the mixture was extracted by stirring with acetone-water (volume ratio = 40:60) mixture for 8 hours, precipitated in acetone, and dried under reduced pressure.

또한, 폴리아크릴아미드는 이소프로필알코올 20ml, 물 180ml, 아크릴아미드 20g, 과황산칼륨 0.4g을 300ml 4구 플라스크에 넣고 N2가스를 주입하면서 70℃에서 일정 시간동안 산화환원(redox) 중합시킨 다음 아세톤에 침전시켜 감압건조하였다.In addition, polyacrylamide was redox-polymerized at 70 ° C. for a predetermined time while injecting N 2 gas into 20 ml of isopropyl alcohol, 180 ml of water, 20 g of acrylamide, and 0.4 g of potassium persulfate in a 300 ml four-necked flask. It precipitated in acetone and dried under reduced pressure.

[실시예 3-7]Example 3-7

상기 실시예 1과 유사한 방법으로 키토산 2g, CAN=3.33×10-3M, l5wt%-식초산용액을 150ml로 일정하게 하고, 아크릴산의 농도를 0.093∼0.741M으로 변환시키면서 30℃에서 3시간 반응시켜 다음 표 l의 그라프트된 공중합체를 제조하였다.2 g of chitosan, CAN = 3.33 × 10 -3 M, l5wt% -vinegar acetic acid solution in 150 ml and the reaction of 3 hours at 30 ° C. while converting the concentration of acrylic acid to 0.093∼0.741M To prepare the grafted copolymer of the following Table l.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00016
Figure kpo00016

[실시예 8-12]Example 8-12

실시예 2와 유사한 방법으로 키토산 2g, CAN의 농도를 7.87×10-5M, 15wt%-식초산용액 150ml로 일정하게 하고, 아크릴아미드의 농도를 2.11∼16.88×10-3M로 변화시키면서 30℃에서 3시간동안 반응시켜서 다음 표 2의 그라프트된 공중합체를 제조하였다.In a similar manner to Example 2, the concentration of 2 g of chitosan and CAN was constant at 7.87 × 10 −5 M and 15 ml of 15 wt% vinegar solution, and the concentration of acrylamide was changed to 2.11 to 16.88 × 10 −3 M. By reacting for 3 hours at ℃ to prepare a grafted copolymer of Table 2.

[표 2]TABLE 2

Figure kpo00017
Figure kpo00017

상기 실시예에서 합성된 응집제들은 IR스펙트럼을 이용하여 확인하였다. 즉, 제1도에 있어, 키토산(C)의 경우는 아미드특성 흡수띠가 거의 없어지고 1590cm-1부근에서 -NH2흡수띠가 나타났다. 또한 폴리아크릴산(PAA)의 경우 1700cm-1부근에서 C=0의 강한 흡수띠가 나타났으며 그라프트된 키토산(A1)의 경우는1700cm-1부근의 흡수띠가 1590cm-1에서의 흡수띠와의 겹침현상이 일어나 폭넓은 흡수띠로 나타난 것으로 보아 키토산 골격에 아크릴산이 그라프트되었음을 확인하였다.The coagulants synthesized in the above examples were identified using IR spectrum. That is, in FIG. 1, in the case of chitosan (C), the amide characteristic band disappeared almost and -NH 2 band appeared in the vicinity of 1590 cm -1 . In the case of polyacrylic acid (PAA), a strong absorption band of C = 0 was observed around 1700cm -1 , and in the case of grafted chitosan (A 1 ), the absorption band near 1700cm -1 overlaps with the absorption band at 1590cm -1 . The phenomenon occurred and appeared as a broad band, it was confirmed that the acrylic acid was grafted to the chitosan skeleton.

폴리아크릴아미드와 그라프트된 키토산의 IR스펙트라를 보면 폴리아크릴 아미드의 경우는 1650cm-1에서C=0의 강한 흡수피크(Peak)가 나타났으며, 키토산의 경우는 1590cm-1서 강한 흡수띠가 나타났다. 그라프트된 키토산의 경우를 보면 1650cm-1에서 강한 흡수피크가 나타난 것으로 보아 키토산중합체에 아크릴아미드가 그라프트되었다는 것을 확인하였다. 제조된 응집제들은 다음식에 의해 중량증가율과 그라프트%를 구하였다.In the case of polyacrylamide and grafted chitosan In the IR spectra of the polyacrylamide it has reached the appeared strong C = 0 absorption peak (Peak) at 1650cm -1, if the chitosan showed a strong absorption band standing 1590cm -1 . In the case of grafted chitosan, strong absorption peak appeared at 1650cm -1 , indicating that acrylamide was grafted to the chitosan polymer. The prepared flocculants obtained the weight increase rate and the graft% by the following equation.

Figure kpo00018
Figure kpo00018

여기서, △W는 중량증가율, Ø는 단량체가 그라프트된 비율(%), Wp는 생성물의 무게, Wc는 키토산의 최초무게, Wg는 그라프트된 아크릴산 또는 아크릴아미드의 무게, Wa는 가해준 아크릴산 또는 아크릴아미드의 무게이다. 분자량은 다음식에 의해 측정하였다. 즉, 0.2M-초산, 0.1M-염화나트륨, 4M-요소의 같은 부피의 혼합용액에 키토산과 그라프트된 키토산을 1g/dl로 용해한 후 우베로드(Ubbelohde) 점도계를 사용하여 25℃에서 고유점성도[η]를 측정하여 다음식에 의해 점도평균분자량(

Figure kpo00019
v)를 구하였다.Where ΔW is the weight increase rate, Ø is the ratio of monomer grafted (%), Wp is the weight of the product, Wc is the initial weight of chitosan, Wg is the weight of grafted acrylic acid or acrylamide, Wa is added acrylic acid Or the weight of acrylamide. Molecular weight was measured by the following formula. In other words, 1 g / dl of chitosan and grafted chitosan in 0.2 M-acetic acid, 0.1 M-sodium chloride, and 4 M-urea in the same volume of mixed solution, and then using an Ubbelohde viscometer at an intrinsic viscosity [ η] and the viscosity average molecular weight (
Figure kpo00019
v) was obtained.

[η]=8.93×10-4

Figure kpo00020
v0.71(dl/g, 25℃) ………………………………………………(3)[η] = 8.93 × 10 -4
Figure kpo00020
v 0.71 (dl / g, 25 ° C.). … … … … … … … … … … … … … … … … … (3)

폴리아크릴산의 분자량은 1.4-디옥산에 0.5g/dl로 만들어서 다음식에 의하여 구하였다.The molecular weight of polyacrylic acid was made 0.5g / dl in 1.4-dioxane and calculated | required by the following formula.

[η]=7.6×10-4

Figure kpo00021
v0.50………………………………………………………………(4)[η] = 7.6 × 10 -4
Figure kpo00021
v 0.50 ... … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … (4)

[η]=1.34×10-3

Figure kpo00022
v0.37(dl/g, 30℃) ……………………………………………(5)[η] = 1.34 × 10 -3
Figure kpo00022
v 0.37 (dl / g, 30 ° C.). … … … … … … … … … … … … … … … … (5)

침강속도의 측정에 관해서는, 내경 17mm, 길이가 180mm인 25ml들이 침강관에 카올린 일정량을 정평하여 넣고 증류수를 가하여 잘 흔들어서 현탁시킨 다음 일정량의 응집제 수용액을 가하고 전액량이 25ml가 되도록 증류수를 다시 가한 후 침강관을 20회정도 강하게 흔들어준 후 침강관을 수직으로 세워 침강계면의 눈금을 일정시간 간격으로 읽어서 초기등속 침강부분의 속도를 산출하여 침강속도를 구하였다. 아울러 상등액의 투과도측정에 있어서도, 침강속도 측정방법과 같이 침강관을 20회정도 강하게 흔들어준 후 수직으로 세워 10분간 정치후의 상등액의 흡광도를 분광광도계를 사용하여 500nm에서 증류수의 투과율을 100으로 하였을때 각 상등액의 투과도를 구하였다.Regarding the measurement of the sedimentation rate, 25 ml of inner diameter of 17 mm and 180 mm in length are settled in a settling kaolin in a settling tube. After distilled water is added, shaken well and suspended. After shaking the sedimentation tube about 20 times strongly, set the sedimentation tube vertically and read the scale of the sedimentation interface at regular intervals to calculate the velocity of the initial constant velocity sedimentation section. In addition, in measuring the permeability of the supernatant, as in the method of measuring the sedimentation rate, after shaking the sedimentation tube about 20 times vigorously and standing vertically, the absorbance of the supernatant after standing for 10 minutes was measured using a spectrophotometer and the transmittance of distilled water was 500 at The permeability of each supernatant was obtained.

응집제 첨가량에 따른 응집효과Coagulation Effect According to Coagulant Addition

제3도와 4도는 산성영역의 pH 4.4에서 0.4wt%의 카올린 현탁액에 대하여 분자량이 각기 4.25×105과 9.87×105인 공지의 폴리아크릴산(PAA-1 및 PAA-2)의 단일중합체와 실시예 5에서 제조한 그라프트 공중합체(A1-4) (표1 참조)를 응집제 첨가량에 따라서 응집효과를 나타낸 것이다.3 and 4 are carried out with homopolymers of known polyacrylic acids (PAA-1 and PAA-2) having molecular weights of 4.25 × 10 5 and 9.87 × 10 5 , respectively, for 0.4 wt% kaolin suspension at pH 4.4 in the acidic zone. The graft copolymer (A 1-4 ) prepared in Example 5 (see Table 1) shows the coagulation effect according to the amount of coagulant added.

제3도에서 보면, 분자량이 4.25×105인 단일중합체 PAA-1은 응집제 첨가량에 적은 경우에는 침강속도를 구할 수가 없었으며 첨가량이 8mg/

Figure kpo00023
부터 70mg/
Figure kpo00024
까지는 거의 직선적인 증가를 보여 주고 있다.In FIG. 3, the homopolymer PAA-1 having a molecular weight of 4.25 × 10 5 was unable to determine the settling rate when the amount of flocculant was small and the amount of 8mg /
Figure kpo00023
From 70mg /
Figure kpo00024
Up to almost linear increase.

또한 분자량이 9.87×105인 단일중합제 PAA-2는 모든 범위에서 측정이 가능하였으며 첨가량이 35mg/

Figure kpo00025
까지는 급격히 증가하다가 그 이상에서는 침강속도 증가가 둔화되어 거의 평행에 도달한다.In addition, the PAA-2 homopolymer having a molecular weight of 9.87 × 10 5 can be measured in all ranges and the amount of addition was 35 mg /
Figure kpo00025
The rate increases sharply, but above that, the rate of settling slows down to near parallel.

본 발명, 즉 실시예 5에서 합성한 그라프트 공중합체인 A1-4는 단일중합체인 PAA-2의 분자량에 1/2정도이며 PAA-1과는 거의 비슷한 값을 보이고 있는데 침강속도는 가장 좋은 결과를 보이고 있다. 이러한 현상은 산성용액내에서 키토산내의 유리아미노기가 +하전으로 전리할 뿐만 아니라 분자내 수산기와 카르복실기가 전리하지 않은 단일중합체인 PAA-1이나 PAA-2보다 훨씬 강한 흡착력을 작용하는 동시에 분기상 구조에 따른 피복율θ값이 선형구조인 PAA-1,2보다 크고 입자에 부착한 응집제의 전하가 제타전위 값(Z)을 떨어뜨리기 때문일 것이다.In the present invention, that is, the graft copolymer A 1-4 synthesized in Example 5 is about 1/2 of the molecular weight of the homopolymer PAA-2 and shows almost the same value as PAA-1, but the sedimentation rate is the best result. Is showing. This phenomenon not only ionizes free amino groups in chitosan to positive charges in acidic solutions, but also acts much stronger than PAA-1 or PAA-2, homopolymers without hydroxyl and carboxyl groups in the molecule. This is because the coverage ratio θ is greater than the linear structure PAA-1,2 and the charge of the coagulant adhered to the particles lowers the zeta potential value (Z).

제4도에는 분자량이 작은 단일중합체 PAA-1은 응집제 첨가량이 35mg/

Figure kpo00026
까지는 투과도가 약간 증가하다가 그 이상에서는 서서히 감소하는 경향을 보이고 있다. 이러한 이유는 선상중합체인 응집제의 경우 분자량이 어느 한계점 이하의 경우에는 콜로이드성 분자입자에 응집제분자가 과잉 흡착되어서 오히려 친수성을 갖는 응집제입자가 분산을 초래하게 되어 투과도가 저하하기 때문이다.In FIG. 4, the homopolymer PAA-1 having a small molecular weight has a coagulant added amount of 35 mg /
Figure kpo00026
Until now, the transmittance is slightly increased but above that, it tends to decrease gradually. This is because, in the case of the coagulant which is a linear polymer, when the molecular weight is below a certain threshold, the coagulant molecule is excessively adsorbed to the colloidal molecular particles, so that the coagulant particles having hydrophilicity cause dispersion and the permeability decreases.

또한 PAA-2의 경우는 응집제 첨가량이 25mg/

Figure kpo00027
까지는 투과도가 급속히 증가하다가 그 이상에서는 증가폭이 둔화되는 경향이 있다. 본 발명에 따른 응집제인 A1-4의 경우에는 거의 일정하게 좋은 투과도를 보여주고 있다.In the case of PAA-2, the amount of flocculant added is 25 mg /
Figure kpo00027
The transmittance tends to increase rapidly until the increase is slowed. In the case of A 1-4 , the flocculant according to the present invention, the permeability is almost constant.

이러한 경향은 PAA-2의 응집제는 PAA-l의 응집제보다 분자량이 커서 과잉 흡착에 의한 분산이 없으며 A1-4의 경우는 분자내 전리기(-NH3 +1)의 작용과 θ값 및 Z값등이 크게 작용하기 때문인것으로 생각된다. 또한 0.4wt%-카올린 현탁액의 알칼리영역에서는 PAA-1, PAA-2 및 A1-4의 단독으로는 응집현상이 관찰되지 않았으며, 이에 대해 응집효과를 높이기 위해 0.08g/

Figure kpo00028
의 Al2(SO4)3를 첨가한 후 pH 9.7에서 응집제의 투입량을 0.8mg/
Figure kpo00029
부터 180mg/
Figure kpo00030
까지 변화시키면서 침강속도와 투과도를 측정한 결과를 제5도 및 6도에 나타내었다.This tendency of the coagulant PAA-2 is a PAA-l flocculant no more large molecular weight distribution by over adsorption and θ values of Rigi around within the molecule for A 1 -4 (-NH 3 +1), and the Z It seems to be because price and the like work greatly. In addition, in the alkaline region of the 0.4 wt% kaolin suspension, PAA-1, PAA-2, and A 1-4 alone did not show aggregation, and in order to increase the aggregation effect, 0.08 g /
Figure kpo00028
Of Al 2 (SO 4 ) 3 was added at a pH of 9.7.
Figure kpo00029
From 180mg /
Figure kpo00030
The results of measuring the sedimentation velocity and permeability with varying to 5 are shown in FIGS. 5 and 6.

제5도는 침강속도는 단일중합제(PAA-1 및 PAA-2)나 그라프트된 공중합체(A1-4)의 모든 경우에 있어서 응집제의 양을 70mg/

Figure kpo00031
정도 첨가했을때, 가장 좋은 침강속도를 보이고 있으며 그 이상에서는 거의 일정한 값을 보이고 있다. 또 침강속도를 PAA-1, PAA-2, A1-4의 순이며 이러한 경향은 키토산에 그라프트된 아크릴산이 PAA-1이나 PAA-2처럼 카르복실기가 -하전으로 전리하여 분자내의 아미노기 및 수산기와 함께 강한 흡착작용을 할 뿐만 아니라 분기상 구조탓으로 피복율 θ값을 크게하기 때문인 것으로 보아진다.5 shows that the settling rate is 70 mg / g in all cases of monopolymers (PAA-1 and PAA-2) or grafted copolymers (A 1-4 ).
Figure kpo00031
When it is added, it shows the best sedimentation rate and above that it shows almost constant value. The sedimentation rate is in the order of PAA-1, PAA-2, A 1-4 , and this tendency is that the acrylic acid grafted to chitosan, like PAA-1 or PAA-2, is isolated by the carboxyl group to -charge, so that amino and hydroxyl groups in the molecule It is believed that not only does it have a strong adsorption effect but also increases the coverage ratio? Due to the branched structure.

제6도에서는 투과도를 비교한 것으로서 A1-4의 투과도가 제일 크고 그 다음이 PAA-2, PAA-1의 순으로 나타났는데, 이 경우 단일중합체와 그라프트 공중합체의 응집제가 투과도에서 현저한 차이를 나타내고 있다.In FIG. 6, the permeability of A 1-4 was the highest, followed by PAA-2 and PAA-1. In this case, the coagulant of the homopolymer and the graft copolymer showed a significant difference in permeability. Indicates.

이러한 경향은 pH 9.7의 알칼리 영역에서는 카올린의 콜로이드성 분자입자와 Al3+은 먼저 정전기적 인력에 의하여 엉김(flocculation)을 형성한 후 이 엉김이 응집제분자와 응집이 형성되는 것으로 판단된다. 투과도는 -COOH그룹의 관능기가 작용하는 선상중합체의 PAA의 경우에는 분산입자에 대하여 과잉흡착되어서 오히려 선상중합체가 갖는 특정으로 인하여 현탁액에 분산되어 투과도는 좋지않은 결과를 보이고 있다. 한편, 4wt%-카올린 현탁액에 대하여 본 발명인 실시예 10에서 제조한 응집제(A2-4)를 0.087∼87mg/

Figure kpo00032
로 변화시키면서 침강속도와 투과율을 구한 결과를 제7도 및 8도에 나타내었다.This tendency indicates that in the alkaline region of pH 9.7, colloidal molecular particles of kaolin and Al 3+ first form flocculation by electrostatic attraction, and then the agglomeration forms flocculation molecules and flocculation. In the case of PAA of the linear polymer in which the functional group of the -COOH group functions, the permeability is excessively adsorbed to the dispersed particles, so that the permeability is dispersed in the suspension due to the specificity of the linear polymer. On the other hand, 4wt% - a flocculating agent (A 2 -4) prepared in Example 10, the present inventors with respect to the kaolin suspension 0.087~87mg /
Figure kpo00032
The results of determining the sedimentation velocity and transmittance while changing to are shown in FIGS. 7 and 8.

제7도에 있어, 분자량이 3.85×105및 10.21×l05인 공지의 폴리아크릴아미드 단일중합제(PAA-1 및 PAM-2)와 실시예 10에서 제조한 응집제(A2-4)를 서로 비교한 것으로서, PAM-l의 경우는 응집제의 첨가량이 0.870mg/

Figure kpo00033
까지는 침강속도가 서서히 증가하다가 그 이상에서는 급격히 증가하는 경향을 보이고 있으며 PAM-2와 A2-4의 경우는 응집제 첨가량이 1.0mg/
Figure kpo00034
까지는 침강속도가 증가하다가 그 이상에서는 거의 일정한 값을 보이고 있다. 이러한 경항을 PAM-2에 비하여 PAM-1은 분자량이 적어서 응집제의 양이 증가할수록 침강속도가 증가하는 것으로 생각되며, 분기상 공중합체인 A2-4의 경우는 선상중합체인 PAM-2보다 분자량은 적지만 키토산분자내의 -NH2,-OH그룹의 흡착에 의한 응집작용에 의하여 응집효과가 좋은 결과를 나타내고 있다고 볼수 있다.In FIG. 7, the known polyacrylamide homopolymers (PAA-1 and PAM-2) having molecular weights of 3.85 × 10 5 and 10.21 × 10 5 and the flocculant (A 2-4 ) prepared in Example 10 were prepared. As compared with each other, in the case of PAM-l, the amount of flocculant added was 0.870 mg /
Figure kpo00033
The sedimentation rate gradually increased until then, but increased rapidly above that. In the case of PAM-2 and A 2 -4, the amount of flocculant added was 1.0 mg /
Figure kpo00034
The sedimentation rate increases until then, but above that, it is almost constant. The more this tendency as compared to the PAM-2 PAM-1 can write down the molecular weight increases the amount of the flocculant is thought to increase the settling velocity, when the gaseous minutes copolymer A 2 -4 are more linear polymer of molecular weight of PAM-2 Although small, the coagulation effect by the adsorption of -NH 2 and -OH groups in the chitosan molecule can be said to have a good result.

또한 제8도를 보면 폴리아크릴아미드(PAM)의 경우는 응집제량이 1.0mg/

Figure kpo00035
이하인 저농도에서는 응집제량의 증가에 따라 투과도가 증가하다가 포화치에 도단한 다음 응집제가 대량 첨가되었을 경우에는 입자표면이 과잉 흡착상태로 되어서 폴리아크릴아미드는 입자의 분산안정제로 작용하여 다시 투과도가 낮아지는 경향이 보이고 있다. 그러나, 그라프트된 키토산의 경우는 응집제의 첨가량이 0.522mg/
Figure kpo00036
까지는 증가하다가 그 이상에서는 거의 일정한 값을 나타내고 있으며, 투과도의 우선순위를 보면 그라프트된 키토산(A2-4) >PAM-2>PAM-1의 순으로 좋은 것을 알수 있다.8, in the case of polyacrylamide (PAM), the amount of flocculant is 1.0 mg /
Figure kpo00035
At low concentrations below, the permeability increases with increasing amount of flocculant, but when the coagulant is added to the saturation value, when the flocculant is added in a large amount, the surface of the particles becomes excessively adsorbed, and the polyacrylamide acts as a dispersion stabilizer of the particles, thereby decreasing the permeability. Is showing. However, in the case of grafted chitosan, the amount of flocculant added was 0.522 mg /
Figure kpo00036
It is increasing until then, it shows a substantially constant value, and the priority of the permeability is good in the order of grafted chitosan (A 2 -4)>PAM-2> PAM-1.

이러한 결과를 볼때 분자량이 적은 것 보다는 어느정도 큰것일수록 즉 분자의 직경이 클수록 또한, 선상구조를 갖는 것 보다는 -NH2,-OH그룹이 있는 분기상 구조를 갖는 것이 응집력이 좋은 결과를 나타낸다고 볼수 있다.From these results, it can be seen that the greater the molecular weight, the smaller the molecular diameter, the larger the diameter of the molecule, and the cohesive force of the branched structure with -NH 2 , -OH group than the linear structure.

pH에 따른 응집효과flocculation effect according to pH

0.4wt%-카올린 현탁액을 묽은 HCl이나 묽은 NaOH수용액으로 pH를 0.6부터 12.5까지 변화시키면서 응집제를 넣지않을때 (A1-0)와 본 발명의 실시예 5에서의 응집제(A1-4)를 넣었을 때를 비교한 결과를 제9,10,11,12도에 나타내었다.0.4 wt% kaolin suspension was diluted with dilute HCl or dilute NaOH solution without changing the pH from 0.6 to 12.5 (A 1 -0) and the coagulant (A 1 -4) in Example 5 of the present invention. The comparison result when put in is shown in 9, 10, 11, 12 degrees.

제9,10도의 산성영역에서 보면 응집제를 넣지 않았을때와 넣었을 경우에 현저한 차이를 보이고 있다. A1-4응집제 분자내에 있는 -NH2관능기는 산성영역에서 -NH3 +을 나타내고 있기 때문에 이 -NH3 +가 음전하를 띠고 있는 카올린 콜로이드성 입자와 인력이 작용하여 응집효과가 크게 된다. 또한 A1-4응집제의 경우 투과도는 거의 일정한 높은 값을 나타내고 있는데 침강속도는 중성에 가까워질수록 저하되나 어느정도 시간이 경과한 후에는 클로이드 입자가 거의 응집이 된다고 보아진다.In the acidic region of 9 and 10 degrees, there is a significant difference between the case when the flocculant and the flocculant are not added. -NH 2 functional groups within A 1 -4 flocculant molecules cohesive effect is significant to the -NH 3 + the action is kaolin, colloidal particles with a negative charge because the personnel tinged represents -NH 3 + in the acid region. In the case of the A 1-4 coagulant, the permeability is almost constant, and the sedimentation rate decreases as the neutral gets closer to neutral, but after some time, the clade particles are almost aggregated.

알칼리성 영역에서는 A1-4응집제만을 넣었을때와 넣지 않았을 경우 모두 응집이 되지 않았으며, 무기질응집제인 Al2(SO4)3을 첨가하여 카올린의 콜로이드성 입자와 전하를 형성시킨 후에 다시 A1-4응집제를 첨가하여야 응집이 되었다.In the alkaline region it was not all aggregated if incorrectly loaded when loaded only coagulant A 1 -4, by the addition of an inorganic flocculant of Al 2 (SO 4) 3 After forming the colloidal particles and the charge of the kaolin re-A 1 - The flocculation agent was added only to aggregate.

제11도 및 12도는 Al2(SO4)3을 넣었을때와 Al2(SO4)3을 0.8g/

Figure kpo00037
넣고 A1-4응집제를 35.7mg/
Figure kpo00038
로 일정하게 하였을 때를 비교한 그래프이다.Claim 11 and also 12 turns 0.8g of Al 2 (SO 4) when the insert 3 and Al 2 (SO 4) 3 /
Figure kpo00037
Add A 1-4 coagulant 35.7mg /
Figure kpo00038
It is a graph comparing the time when it was set as constant.

A1-4응집제의 경우 pH l0부근에서 침강속도가 가장 높았으며 투과도도 좋은 결과를 나타내고 있다. 그러나 pH l0이상에서는 침강속도가 급격히 저하하고 투과도도 떨어지는 경항이 알수 있다. 이러한 경향은 Al2(SO4)3가 갖고 있는 Al3 +이 ph가 높아짐에 따라 현탁액속에 있는 OH-와 결합하여 Al(OH)3로 되기 때문에 Al3 +이 콜로이드성 분산입자와 작용하는 전하 상호교환이 저하되어서 결국 응집특성이 적어지는 것으로 생각된다.In the case of A 1-4 coagulant, the sedimentation rate was highest near pH 10 and the permeability was good. However, above pH l0, the sedimentation rate decreases rapidly and the permeability decreases. This trend is Al 2 (SO 4) 3 Al 3 + charge acts as a colloidal particle dispersion, because the Al 3 + ph is combined with OH-, which in the suspension is in the higher Al (OH) 3 which has It is thought that the interchange is lowered and eventually the cohesive characteristics are reduced.

제12도의 투과도는 Al2(SO4)3을 0.8g/

Figure kpo00039
넣고, A1-4응집제를 35.7mg/
Figure kpo00040
넣었을 때와 Al2(SO4)3만을 0.8g/
Figure kpo00041
넣을을 경우가 비슷한 경향을 나타내고 있다.The transmittance of FIG. 12 is 0.8 g / Al 2 (SO 4 ) 3 .
Figure kpo00039
35.7 mg / L of A 1-4 coagulant
Figure kpo00040
0.8 g / of Al 2 (SO 4 ) 3
Figure kpo00041
If you put it is showing a similar trend.

제11도에서는 침강속도가 pH l0부근까지는 급격히 증가하다가 그 이상에서는 급격히 감소하는 경향을 나타내고 있는 반면, 제12도의 투과도는 pH l0부근까지는 서서히 증가하다가 그 이상에서는 완만하게 감소하고 있다. 또한 응접제를 넣지 않은 A1=0의 경우에는 오히려 pH가 높아질수륵 증가하는 경향을 보임을 알수 있다.In FIG. 11, the sedimentation rate is rapidly increased up to around pH 10 and rapidly decreased above that, while the permeability of FIG. 12 gradually increases up to around pH 10 and slowly decreases above it. In addition, in the case of A 1 = 0 without a binder, it can be seen that the pH tends to increase rather than increase.

한편, 4wt%-카올린 현탁액을 묽은 HCl수용액이나 묽은 NaOH수용액으로 pH를 2.4부터 11.0까지 변화시키면서 합성한 A2-4응집제와 이 응집제를 넣지 않았을 때의 pH의 영향을 검토한 결과를 제13도 및14도에 나타내었다.On the other hand, 4wt% - the results of investigation of influence of the pH at the time did not put the kaolin suspension was diluted HCl aqueous solution and dilute coagulant A 2 -4 synthesized by changing the pH from 2.4 to 11.0 with NaOH solution and the coagulant of claim 13 also And 14 degrees.

제13도에서 보면, 응집제를 첨가하지 않았을 때 보다 A2-4응집제를 첨가하였을 때가 응집력이 월등히 좋은 것을 알수 있으며, A2-4응집제를 50mg/

Figure kpo00042
첨가하였을 경우는 pH 2.0∼3.5부근에서 응집효과가 좋은 반면 pH가 점차적으로 증가할수록 응집력이 급격히 저하되는 것을 알수 있다. 또한 제14도에 나타낸 바와 같이 응집제의 첨가량이 50mg/
Figure kpo00043
정도일때 높은 pH에서는 침강속도나 투과도를 측정할 수 없으며, 500mg/
Figure kpo00044
이상의 높온 농도에서 비교적 높은 응집력을 나다내고 있는 것을 알수 있다. 또한, pH가 11에서 보다 8의 경우가 더 좋은 응집효과가 있는 것으로 나타났다. 이러한 경향은 키토산 분차자체의 2번 탄소에 있는 -NH2가 산성에서는 -NH3 +로 존재하고 있어서 정전기적 인력에 의한 흡착응집이 pH가 높아질수록 둔화되는데 기인한 것으로 보며, 그라프트된 아크릴아미드가 높은 pH에서는 이온화되어 점착에 의한 응집이 둔화되는데 기인된다고 생각된다.In the Figure 13, and see that when A 2 -4 hayeoteul the coagulant than when no addition of coagulant added is much good cohesion, A 2 -4 a coagulant 50mg /
Figure kpo00042
When added, the cohesive effect was good at pH 2.0-3.5, but the cohesive force rapidly decreased as the pH was gradually increased. In addition, as shown in FIG. 14, the addition amount of the flocculant was 50 mg /
Figure kpo00043
At high pH, no sedimentation rate or permeability can be measured, and 500 mg /
Figure kpo00044
It can be seen that the cohesive force is relatively high at the above high concentration. In addition, it was found that the case of 8 has a better flocculation effect than at pH 11. This tendency is attributed to the fact that -NH 2 in the carbon number 2 of the chitosan sediment itself is -NH 3 + in acid, so that the adsorption agglomeration by electrostatic attraction slows down as the pH increases. Is considered to be due to the ionization at a high pH to slow the aggregation due to adhesion.

분자량에 따른 응집효과Coagulation Effect According to Molecular Weight

각기 다른 분자량을 갖는 그라프트 공중합체의 응집성을 검토한 결과를 제 15,16.17 및 18도에 나타내었다.Results of examining the cohesiveness of the graft copolymers having different molecular weights are shown in FIGS. 15, 16.17 and 18 degrees.

제15도에 나타낸 바와 같이 pH 4.4의 산성영역에서의 침강속도는 분자량이 작은 A1-1응집제의 침강속도가 가장 느렸으며 첨가량이 10mg/

Figure kpo00045
정도까지는 거의 직선적인 증가를 나타내다가 그 이상에서는 거의 일정한 값을 보여주고 있다. A1-2응집제와 A1-4응집제의 경우에는 첨가량이 증가할수록 계속적으로 완만한 증가를 보여주고 있다. 또한 제16도에서의 투과도는 모든 경우에 있어서 첨가량이 10mg/
Figure kpo00046
이상에서는 95%정도의 우수한 특성을 나타내고 있다. 이러한 이유는 분기상 구조를 갖는 그라프트 공중합체의 분자거동에 의한 응집특성은 분자량의 크기에 따라 침강속도가 차이가 나지만 응집제첨가 l0분후에 측정한 응집특성에는 별다른 영향을 나타내지 않는 것으로 보인다.As shown in FIG. 15, in the acidic region of pH 4.4, the sedimentation rate of the A 1 -1 coagulant having the smallest molecular weight was the slowest and the addition amount was 10 mg / g.
Figure kpo00045
To the extent it shows a nearly linear increase and above that it shows a nearly constant value. In the case of A 1 -2 and A 1 -4 coagulants, the increase gradually increased as the amount added. In addition, the permeability in FIG. 16 shows that the addition amount in all cases is 10 mg /
Figure kpo00046
In the above, the outstanding characteristic of about 95% is shown. For this reason, the flocculation characteristics of the graft copolymer having a branched structure due to the molecular behavior of the sedimentation rate is different depending on the size of the molecular weight, but it does not seem to have a significant effect on the flocculation characteristics measured after the addition of flocculant 10 minutes.

제17도와 18도의 pH 9.7의 알칼리성 영역에서는 Al-l, A1-2응집제는 첨가량이 증가할수록 급속한 증가를 나타내는 반면, A1-4응집제의 경우에는 50mg/

Figure kpo00047
를 첨가할때까지는 급격한 증가를 보이다가 그 이상에서는 거의 평형에 도달하였다.In the case of claim 17, whereas in the alkaline region of 18 degrees to help pH 9.7 A l -l, A 1 -2 coagulant addition amount is more increased indicating a rapid increase, A 1 -4 coagulant is 50mg /
Figure kpo00047
The addition increased sharply until, and nearly reached equilibrium.

제18도에 있어서도 제16도의 경우와 유사한 결과를 나타내었다. 이러한 경향은 분자량이 서로 다른 수용성 응집제를 동일량 첨가하였을 때에는 분자량이 클수록, 즉 응집제 입자분자의 직경이 클수록 관능기의 정전기적 인력에 의한 흡착이나 점착에 의한 응집력이 크다는 노다(Noda)의 이론과 일치하고 있다.Also in FIG. 18, results similar to those in FIG. This tendency is consistent with Noda's theory that when the same amount of water-soluble coagulant having different molecular weights is added, the larger the molecular weight, that is, the larger the diameter of the coagulant particle molecule, the greater the cohesive force by adsorption or adhesion by the electrostatic attraction of the functional group. Doing.

한편, 그라프트된 키토산의 분자량이 침강속도나 상등액의 투과도에 미치는 영향이 제19도 및 20도에 나타내었다. 제19도에 나타낸 바와 같이 A2-1, A2-2응집제의 경우는 응집제의 농도가 증가함에 따라 증가하고 있으나 A2-4응집제의 경우는 응집제의 농도가 1.0mg/

Figure kpo00048
까지는 증가하다가 그 이상에서는 거의 변화가 없으며, 합성한 응집제의 분자량이 큰 A2-4응집제의 경우가 A2-1, A2-2응집제 보다 우수한 응집력을 나타내고 있어 알수 있다.On the other hand, the effect of the molecular weight of the grafted chitosan on the sedimentation rate or permeability of the supernatant is shown in Figure 19 and 20 degrees. For A 2 -1, A 2 -2 coagulant, as shown in Figure 19, but increased as the concentration of the coagulant increased in the case of A 2 -4 coagulant the concentration of the coagulant 1.0mg /
Figure kpo00048
By increasing while we can see here above in no little change, in the case of the large molecular weight of the synthetic flocculant A 2 -4 aggregating agent exhibit excellent cohesive than A 2 -1, A 2 -2 coagulant.

또한, 제20도에 나타낸 바와 같이 합성한 모든 응집제의 농도가 증가함에 따라 투과%는 거의 변화가 없는 것을 알수 있으며, 분자량이 큰 A2-4응집제의 경우가 가장 우수한 응집효과를 보이고 있다. 이러한 결과 역시 상기의 노다이론과 일치하는 것이다.In addition, as shown in FIG. 20, as the concentration of all the coagulant synthesized increases, the permeation rate is almost unchanged. The A 2-4 coagulant having a high molecular weight shows the best coagulation effect. This result is also consistent with the above nodiron.

이상의 설명에서와 같이, 특별한 용도가 없이 버려지고 있는 키틴을 이용하여 고분자응집제를 제조할 수 있고, 또한 이들 응집제를 폐수처리에 사용하므로써 상당한 효과를 거둘 수 있게 된다. 당업자들로서는 본 발명이 청구범위에만 국한되지 않고 많은 변형예가 있을 것이라는 것을 잘 알것이다.As described above, the polymer coagulant can be prepared using chitin that has been discarded without any special use, and the coagulant can be used for wastewater treatment to have a considerable effect. Those skilled in the art will appreciate that the invention is not limited to the claims and there will be many variations.

Claims (4)

개시제로서 질산세릭암모늄의 존재하에 키토산에 아크릴산 또는 아크릴아미드를 그라프트 공중합시켜 얻어진 키토산계 공중합체 응집제.A chitosan copolymer coagulant obtained by graft copolymerizing acrylic acid or acrylamide to chitosan in the presence of ceric ammonium nitrate as an initiator. 제1항에 있어서, 상기 응집제의 점도평균분자량이 3.17∼4.42×105임을 특징으로 하는 키토산계 공중합체 응집제.The chitosan copolymer coagulant according to claim 1, wherein the coagulant has a viscosity average molecular weight of 3.17 to 4.42 x 10 5 . 제1항에 있어서, 반응온도가 30∼55℃임을 특징으로 하는 키토산계 공중합체 응집제.The chitosan copolymer coagulant according to claim 1, wherein the reaction temperature is 30 to 55 ° C. 폐수처리를 위해 제1항에서 얻어진 키토산계 공중합체 응집제를 사용하는 응집제의 사용방법.A method of using a flocculant using the chitosan copolymer coagulant obtained in claim 1 for wastewater treatment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074358A1 (en) * 2008-12-24 2010-07-01 Korea Institute Of Energy Research Chitosan-nipam thermosensitive polymer coagulant and method for the preparation therefor

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