초록 ▼

본 연구의 궁극적 목표는 기존 흡착제를 대쳬할 수 있는 다기능－ 고효율 흡착제로 서 직물 여과포 형대의 고분자 흡착제를 폴리프로필렌 부직포에 쾅개시 그라프트 방법을 이용하여 개발하고자 하는데 있으며， 세부적으로는 쾅개시 그라프팅 방법을 이용하여 섬유 및 고분자 재료에의 기능성 부여의 한 방법으로 사용되어온 방사선 및 플라즈마 이용 개질법에 상응하는 대쳬수단을 확립하고 그 기능 및 효능을 검증， 다기능－ 고효율 흡착제로서의 그 활용성을 규명함으로써 실용화를 위한 바탕을 마련 하고자 하는데 있다．
본 연구에서는 쾅증감제로 벤조페논

본 연구의 궁극적 목표는 기존 흡착제를 대쳬할 수 있는 다기능－ 고효율 흡착제로 서 직물 여과포 형대의 고분자 흡착제를 폴리프로필렌 부직포에 쾅개시 그라프트 방법을 이용하여 개발하고자 하는데 있으며， 세부적으로는 쾅개시 그라프팅 방법을 이용하여 섬유 및 고분자 재료에의 기능성 부여의 한 방법으로 사용되어온 방사선 및 플라즈마 이용 개질법에 상응하는 대쳬수단을 확립하고 그 기능 및 효능을 검증， 다기능－ 고효율 흡착제로서의 그 활용성을 규명함으로써 실용화를 위한 바탕을 마련 하고자 하는데 있다．
본 연구에서는 쾅증감제로 벤조페논(BP）과 벤조인 에틸 에테르（BEE）를 사용하여 폴리프로필렌(PP）부직포에 아크릴산(AA） 과 스틸렌(St）을 광그라프팅하였다． 그라프트중합에 미치는 단량쳬 농도，광증감제 농도，반응시간 및 반응온도 등 각종 반응조 건 및 금속염， 산 및 다관능성 첨가제의 영향을 고찰하였다． 또한 보다 실용적인 라프트 공정을 개발하기 위해，단량쳬를 먼저 흡습시키고 광조사하는 방식으로 그라 프트 공정을 개선하고 그 유용성을 그라프트 중합 및 흡착효율 면에서 평가하였다． 다양한 조건에서 제조된 PP-g-AA 및 PP-g-St 부직포의 흡착특성을 용존상과 가 스상의 암모니아，중금속，방사성 핵종 및 휘발성 유기화합물을 대상으로 농도，관능기，pH, 이온경챙 등 다양한 조건에서 평가하였으며 각각의 재생효율도 평가하였다．
다관능성 첨가제와 산은 그라프트율 증진에 효과적이었으며 금속염과 다관능성 첨 가제를 함께 첨가한 경우 금속염을 단독 사용한 경우보다 그라프트율 증진에 더욱 효과적 이었다． 단량쳬 및 광증감제 농도가 증가할수록 특정 농도까지 그라프트율은 증가하다가 특정농도 이상에서는 저하하는 경향을 나타냈으며 반응시간 및 반응온도 가 증가할수록 그라프트율은 증가하였다． 융점， 융해열， 분자량 및 인장강도와 신도 는 그라프트율이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다． PP-g-AA부직포는 그 자쳬로 흡착능을 가지고 있으나 PP- g- St는 술폰화를 통해 활성화해 야만 하였다． PP-g-AA와 PP-g-St의 흡착능은 그라프트율이 증가할수록 증가하였으나 양이온의 경우 30, 50wt.$\percnt$ ，용종상이나 가스상의 NH3-N의 경우 80, 100wt$\percnt$ 의 그라프트율에 최대가 되었으며， 전반적으로 활성탕 및 제올라이트와 같 은 무기흡착제에 비해 우수하였다． 그라프트 중합쳬의 흡착거동은 양이온에 대해서 는 이온교환반응， NH3에 대해서는 화학흡착에 의해 지배되었으며 대쳬로 Langmuir 등온선과 일치 하는 경 향을 보였다． 이 온간 흡착경 챙성 은 N$H_3$ > N$H_{4^+}$ , Pb>Cu>Cd>Fe>Mn>Zn>Ni>Mg>Cr>K>Ca> U>Sr>Cs, o-Xylene>Et-benzene>Toluene>Benzene 의 순이었다． PP-g-AA는 산세과정을 통해 심각한 흡착능의 감소없이 5회 이상 재 생할 수 있었으나 PP- g- St의 경우 산세를 통해 재생은 가능하였지만 흡착능이 현저히 감소하였다． AA그라프트 공정은 단량쳬 선흡습식 광그라프트 방식을 통해 그라프트 및 흡착효율의 저하없이 성공적으로 개선할 수 있었다． 이 개선된 공정은 특히 단량 쳬의 손실 및 폐수발생을 최소화할 수 있어， PP상에 AA를 그라프트하는데 있어 기 존 그라프트 공정보다 효과적이고 실용적인 방법으로 활용 가능하였다． 이상의 결과들은 PP-g-AA와 덜 효과적이지만 PP-g-St가 폐수로부터 다양한 오 염물을 제거할 수 있는 다기능－ 고효율 흡착제로 활용할 수 있음을 시사하였다．

Abstract ▼

The purpose of this study is in development of more effective filter type polymer adsorbent for removal of pollutants from wastewater by photoinduced graft poly merization of the functional monomers onto polypropylene nonwoven fabric, and to making basement for its practical use from evaluate the us

The purpose of this study is in development of more effective filter type polymer adsorbent for removal of pollutants from wastewater by photoinduced graft poly merization of the functional monomers onto polypropylene nonwoven fabric, and to making basement for its practical use from evaluate the usefulness of grafting process as a substitutive technique for radiation induced grafting and of resulting graft copolymers as an multi functional and high efficient adsorbent able to substituted for conventional inorganic sorbents such as actiavted carbon and zeolite.
Photoinduced graft polymerization of acrylic acid(PP g AA) and styrene(PP g St) onto polypropylene nonwoven fabric by using benzophenone and benzoin ethyl ether as a photosensitizer in an solvent medium was carried out. The effects of inclusion of metallic salts, acid and multifunctional additives, and of various reaction parameters including monomer and photosensitizer concentrations, reaction time and temperature, on the efficiency of graft were investigated. In order to develop more practical photoinduced polymerization process. an improved grafting process characterized by pre absorption of monomer on PP nonwoven before photo irradiation was tested and its usefulness was evaluated by relative grafting efficiency and adsorption capacity. The adsorption properties of N$H_3$ N, heavy metals, radio nuclide and some VOCs for the AA and St graft PP nonwoven were examined under various conditions including concentration and type of functional group, pH value and ion competition etc. The regeneration efficiency was also evaluated.
The multi functional additives and mineral acid were effective to increase the degree of grafting. The addition of both metallic salt and multifunctional additive was found to accelerate the degree of grafting much more than the only metallic salt. As monomer concentration and photosensitizer concentration were increased, the degree of grafting was increased up to the limiting value and after decreased. The degree of grafting was increased with increasing reaction time and reaction temperature. As the degree of grafting was increased, melting temperature, heat of fusion, molecular weight and tensile strength and elongation at break point were decreased. Adsorption ability was initially in PP g AA but not in PP g St, thus must be activated by sulfonation. Adsorption capacity of PP g AA and PP g St was increased with increasing the degree of grafting but was generally maximized in the grafting yield of 30 SOwt.°o for cations and of 80 lOOwt.°o for dissolved and gaseous N$H_3$ , and was in general higher than those of conventional inorganic sorbents such as activated carbon and zeolite. The adsorption behaviour of graft copolymers was controlled by an ion exchange reaction in cations and by a chemical adsorption in N$H_3$ , and tend to agree with Langmuir isotherm. Adsorption competition was as follows; N$H_3$ >NH4 Pb>Cu> Cd >F’e>Mn>Zn>Ni>Mg>Cr> K>Ca; U>Sr>Cs; Xylene > Et benzene>Toluene> Benzene. PP g AA was easily regenerated more than 5 times by acid washing without a serious decrease of adsorption capacity. Regeneration of PP g St was also possible by acid washing but led to decrease of adsorption capacity. AA grafting procedure could be successfully improved by pre absorption of monomer type photoinduced polymerization without degradation of grafting and adsorption efficiency. F’uthermore, the improved method was able to prevent the waste of monomer and the generation of wastewater in minimal level, thus can be employed as more effective and practical method to graft AA on PP nonwoven fabric than conventional grafting procedure. All results suggest that PP g AA and in less effective, PP g St nonwoven fabric can be use as an multi functional and high efficient adsorbent for removal of various pollutants from wastewater.

목차 Contents

• Ⅰ. 연구계획 요약문...3
• 1. 국문요약문 ...3
• Ⅱ. 연구결과 요약문...4
• 1. 국문요약문 ...4
• 2. 영문요약문 ...5
• Ⅲ. 연구내용...6
• 1. 서론 ...6
• 2. 연구방법 및 이론 ...9
• 3. 결과 및 고찰 ...12
• 3-1.아크릴산 그라프트 중합...12
• 3-2.스티렌 그라프트 중합...21
• 3-3.아크릴산-그라프트 폴리프로필렌 부직포의 흡착특성...26
• 3-4.스티렌-그라프트 폴리프로필렌 부직포의 흡착특성...56
• 3-5.광그라프트 공정의 개선-단량체 선흡습식 광그라프트 공정...66
• 4. 결론...79
• 5. 인용문헌...82