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이온성 염료의 효과적인 제거를 위한 셀룰로오스 기반 고분자 전해질 복합 하이드로겔의 제조 및 특성 분석
정민정 ( Minjung Jung ),김정규 ( Jungkyu Kim ),방준식 ( Junsik Bang ),김윤진 ( Yunjin Kim ),정승오 ( Seungoh Jung ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
염료는 여러 가지 산업에서 사용되고 있으며 그 종류도 다양하다. 하지만 사용량과 비례하여 염료 폐수로 인한 수질 오염도 증가하고 있다. 폐수 속에 용해되어있는 염료 오염물은 생태계와 인간의 신체건강에 잠재적인 부정적 영향을 끼칠 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다양한 연구들이 진행되고 있으며, 목질계 바이오매스 기반 흡착 소재가 이에 대한 해결책이 될 수 있다. 본 연구의 목적은 셀룰로오스 기반 pH 감응성 수화겔을 제조하여 음이온성 염료인 Acid OrangeⅡ(AO)와 양이온성 염료인 Methylene Blue(MB)를 효과적으로 제거하기 위함이다. 셀룰로오스 기반의 수화겔은 카복시메틸셀룰로오스(CMC)와 폴리에틸렌이민(PEI)를 이용한 고분자 전해질을 가교 공정을 통해 제조하였다. pH 감응성과 수분 환경에서의 안정성을 확보하기 위한 최적 공정을 탐색하여 고분자 및 가교제의 적정 비율을 탐색하였다. pH 조건의 변화에 따른 팽윤도를 통해 pH 감응성을 평가하였으며 주사전자 현미경(FE-SEM)을 통하여 수화겔의 몰폴로지를 관찰하였다. 최종적으로 제조한 수화겔의 이온성 염료에 대한 흡착 성능을 등온흡착, 흡착 동역학 및 열역학적 분석을 통해 확인하였다. 실험결과 수화겔은 AO 397mg/g, MB 208mg/g의 흡착능을 보였다. 바이오 폴리머 기반의 흡착 소재인 셀룰로오스 기반의 수화겔은 염료 흡착 이외에도 다양한 환경 복원 분야에 적용될 수 있을 것으로 예상된다.
효율적인 염료 제거를 위한 재생 리그노셀룰로오스 하이드로겔의 제조 및 특성분석
김윤진 ( Yunjin Kim ),방준식 ( Junsik Bang ),김정규 ( Jungkyu Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),정승오 ( Jung Seungoh ),여환명 ( Hwanmyeong Yeo ),최인규 ( In-gyu Choi ),곽효원 ( Hyo Won Kwak ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.1
목질계 바이오매스 중 하나인 리그닌은 천연 방향족 고분자로 구성되어 있고, 자연에서 두 번째로 풍부한 소재이다. 최근 탄소자원의 선순환에 관한 관심이 높아짐에 따라 리그닌의 응용 연구 또한 활발히 이루어지고 있다. 이와 동시에 염료, 중금속과 관련한 수질 오염이 지속적으로 문제로 제기 됨에 따라, 이를 해결하기 위한 수처리 소재로 리그닌을 이용하려는 연구가 활발히 보고되고 있다. 하지만 리그닌은 구조가 매우 복잡하고, 고분자로서의 가공성이 낮아 실제 응용 분야에서는 활용 가능성이 떨어진다는 단점이 있다. 따라서 본 연구는 염료 제거를 위해 리그닌을 재생 나노셀룰로오스 하이드로겔에 복합화하여 리그닌 함유 재생 나노셀룰로오스 하이드로겔을 제조하였다. 이를 통해 리그닌의 부족한 구조적 안정성을 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 셀룰로오스 기반 하이드로겔의 기계적 특성을 향상시킬 수 있었다. 제조한 리그노셀룰로오스 기반 하이드로겔은 리그닌 첨가에 의해 염료 제거 성능이 크게 증가하였으며, 이는 수처리 재료로서의 응용 가능성을 보일 수 있었다.
팔라듐 이온 흡착을 위한 양이온화 리그닌 함유 셀룰로오스 비드의 제조 및 특성분석
김윤진 ( Yunjin Kim ),박상우 ( Sang-woo Park ),방준식 ( Junsik Bang ),김정규 ( Jungkyu Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),정승오 ( Seungoh Jung ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
최근 음극 전극 및 온실가스 공정 내 팔라듐의 사용량이 증가함에 따라 산업 폐수로 유출되는 양도 함께 급증하여 폐수로부터 팔라듐을 다시 회수하는 기술이 계속해서 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 나노셀룰로오스 섬유 구조를 활용하기 위해 친환경 수용액 공정을 통해 가공한 재생셀룰로오스(RC) 기반 흡착 소재를 제조했다. 양이온화 개질한 리그닌을 함유한 재생셀룰로오스(P-Lig/RC)는 적하 방식을 통해 비드 형태로 제조하여 표면적과 회수 용이성을 향상했고 그 결과, 212 mg/g의 우수한 Pd(II) 제거 성능을 나타내었다.
리그닌 아세틸화를 통한 고함량 리그닌 기반 PBAT 복합 필름 개발 및 특성 평가
김정규 ( Jungkyu Kim ),방준식 ( Junsik Bang ),박상우 ( Sang-woo Park ),김윤진 ( Yunjin Kim ),정민정 ( Minjung Jung ),정승오 ( Seungoh Jung ) 한국목재공학회 2022 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.2
리그닌은 생산 비용이 낮을 뿐만 아니라 UV 차단성, 항산화성을 가지고 있어 PBAT의 생산 비용 절감을 위한 블렌드 물질로 적합하다고 평가된다. 그러나 압사출 및 고분자 가공 공정에서 리그닌의 응집이 발생하여 PBAT와의 상용성과 복합재의 기계적 물성을 감소시키기 때문에 리그닌의 전처리를 통해 자가응집을 방지하는 기술이 필요하다. 본 연구에서는 리그닌의 아세틸화를 통해 리그닌의 수산기를 개질하여 리그닌/PBAT 복합 필름 제조 시 자가 응집을 방지하였다.