연속식 환류반응기에서 가교결합된 키토산 복합막을 이용한 중금속 흡착 평가

천연고분자인 키토산(평균 분자량 70,000, 점도 30~50 cps, 탈아세틸화도 95%)분말을 초산 및 같은 카르복실기를 함유하고 있는 여러 유기산을 이용하여 멤브레인을 제조하고, 또한 이 멤브레인을 가교 결합하여 이들의 중금속 흡착성능과 투과 특성을 실험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 기존용매인 아세트산과 여러 유기산을 사용하여 키토산 멤브레인을 제조하여 중금속 흡착실험을 한 결과, 각 멤브레인마다 중금속 이온에 대한 흡착 선택도와 흡착능이 약간씩 다르게 나타났다. Asp-키토산 이외의 멤브레인에서는 구리(Cu2+)와 수은(Hg2+)에 대해서는 98%, 니켈(Ni2+)과 카드뮴(Cd2+)은 약60~70%의 흡착율을 나타내었다. 따라서 처리하고자 하는 용액의 특성에 따라 멤브레인을 선택 사용하여 제거율을 향상시킬 수 있으리라 생각된다. 용매 변화에 따른 키토산 멤브레인의 투과 유량을 측정한 결과, 모든 멤브레인에 있어서 유량의 차이가 크게 나타나지 않았다. 이것은 용매의 변화가 멤브레인의 기공 크기나 구조에는 많은 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 본 연구에서 제조한 여러 키토산 멤브레인을 FT-IR 스펙트럼을 이용하여 분석해본 결과, 용매에 따른 키토산 막의 차이는 거의 나타나지 않았고, 가교결합 후에는 키토산의 아민기가 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 가교결합 키토산 멤브레인의 투과 유량을 측정한 결과, 가교결합 전보다 매우 높아진 것을 알 수 있다. 이것은 가교결합 반응에 의해 멤브레인의 기공이나 구조가 영향을 받았기 때문으로 생각된다. 각각의 키토산 멤브레인을 가교결합 반응을 진행한 후에 중금속 흡착실험을 한 결과, 차이는 있으나 가교결합 전보다 낮은 흡착율을 나타내었고, 선택도도 다르게 나타났다. 평균적으로 구리(Cu2+)는 약 65%, 수은(Hg2+)은 약 60%, 니켈(Ni2+)은 약 43%, 카드뮴(Cd2+)은 약 46%로 가교결합에 의해 흡착율이 많이 감소됨을 알 수 있었다. 이것은 금속이온과 반응하는 멤브레인의 아민(amine)기가 cross-linking agent인 glutaric dialdehyde와 반응하여 키토산 사슬의 활성 site가 감소했기 때문이라 생각된다.