Synthesis of Amino-type Anion Exchanger from Acrylic Acid Grafted Polypropylene Nonwoven Fabric and Its Ion-Exchange Property

The purpose of this study is the development of more effective filter-type polymer adsorbent for removal of anionic pollutants from wastewater. In order to synthesize the polymer adsorbent that possesses anionic exchangeable function, carboxyl(-COOH) group of PP-g-AA nonwoven fabric was converted into amine($-NH_2$) group by the chemical modification using diethylene triamine(DETA). FT-IR data indicate that amine group was introduced into PP-g-AA through amidation of grafted acrylic acid by reaction with DETA. The degree of amination increased with increase in the reaction time and temperature of the chemical modification process, and was significantly improved by the pre-swelling treatment of PP-g-AA with solvent and addition of metal chlorides as a catalyst in following order as $NH_4OH>MeOH{\geq}HCl{\geq}H_2O\;and\;AlCl_3>FeCl_3{\geq}SnCl_2{\gg}ZnCl_2{\geq}FeCl_2$, respectively. However, the addition of catalyst limited the reusability of DETA, hence was less useful from the viewpoint of cost effectiveness and waste management. The anion exchange capacity of the aminated PP-g-AA(PP-g-AA-Am) increased with increase in the degree of amination, but it reached maximum value at the degree of amination as about $50{\sim}60%$. The anion exchange capacity of PP-g-AA-Am was higher than those of commercial anion resins.

아크릴산 그라프트 폴리프로필렌 부직포로부터 아민형 음이온 교환체의 합성 및 이온교환특성(I)

본 연구의 목적은 폐수 중의 음이온성 오염물질을 효율적으로 제거하기 위한 필터형의 고분자 흡착제를 개발하는데 있다. 음이온 교환기능기를 갖는 고분자 흡착제를 합성하기 위하여 DETA를 아민원으로 하는 화학적 개질반응을 이용하여 PP-g-AA 부직포의 카르복시기를 아민기로 변환시켰다. FT-IR분석결과는 그라프트된 아크릴산이 DETA와 반응하여 아미드화됨에 따라 PP-g-AA에 아민그룹이 도입되었음을 시사하였다. PP-g-AA의 아민화율은 반응온도가 높을수록, 반응시간이 길수록 증가하였으며, PP-g-AA 부직포를 용매를 이용하여 먼저 팽윤시키거나 금속염화물 촉매를 첨가한 다음 아민화 반응을 실시하였을 때 더욱 증가하였다. 팽윤용매별 아민화율은 $NH_4OH>HCl{\geq}MeOH>H_2O$, 금속염화물 촉매별 아민화율은 $AlCl_3>FeCl_3{\geq}SnCl_2{\gg}ZnCl_2{\geq}FeCl_2$순으로 높게 나타났다. 다만 촉매의 첨가는 DETA의 재사용을 제한하기 때문에 제조비용과 폐기물 관리면에서 그 유용성이 낮았다. PP-g-AA-Am 부직포의 음이온 교환능은 아민화율이 증가할수록 증가하였으나 대략 $50{\sim}60%$의 아민화율에서 최대가 되었으며, 상용의 음이온교환수지의 교환능에 비해 높았다.