Carboxymethyl Chitin 의 합성 및 알칼리 토금속 이온의 흡착분리에 관한 연구

최규석,장병권,김종희,김용무 ( Kyu Suk Choi,Byung Kwon Chang,Chong Hee Kim,Yong Moon Kim ) 한국공업화학회 1991 공업화학 Vol.2 No.3

게껍질로부터 단리한 천연고분자인 chitin을 이용하여 특정금속이온에 대하여 높은 선택성을 갖는 carboxymethyl chitin을 합성하였다. 실험에 사용된 chitin은 개량한 Hackman법으로 순수한 상태로 제조하고 이를 여러농도의 수산화나트륨 용액으로 alkali chitin을 제조한 후, chitin 단위구조의 C-6위치(CH_2OH)를 isopropyl alcohol중에서 monochloroacetic acid로 처리하여 카르복시기를 갖는 유도체를 합성하였다. Kjeldahl 법에 의한 질소함량의 분석 및 원소분석에 의해 최적반응조건과 치환율을 구하였고, 이들 수지의 구조는 적외선흡수스펙트럼으로 확인하였다. 낮은 치환도를 가지며 물에 불용인 carboxymethyl chitin은 알칼리 토금속이온들 중 Ca^(2+) 이온에 대하여 가장 높은 선택적 흡착능을 나타내었으며, 이러한 성질은 KNO₃나 NaN0₃와 같은 중성염이 존재할 때에도 마찬가지였다. Carboxymethyl chitin에 결합된 Mg^(2+) 이온은 Ca^(2+)이온이 있는 곳에서 방출되며, 이러한 Ca^(2+) 이온에 대한 선택적 흡착능을 조사하기 위하여 Ca^(2+) 및 Mg^(2+) 이온 혼합계를 이용하였다. 합성된 흡착담체는 Ca^(2+), Mg^(2+), Sr^(2+), Ba^(2+) 등의 금속이온들과의 흡착특성을 검토하였고, 나아가 Na^+, K^+ 등 공통양이온 존재하에서 특정금속이온의 선택적 흡착능을 atomic absorption spectrometer로 정량, 확인하였다. Carboxymethyl chitin(CM-chitin) was prepared by the reaction of alkali chitin with monochloroacetic acid in isopropyl alcohol. According to the pH variation, the adsorptivity of this chelating polymer to the alkali-earth metal ions such as Ca^(2+), Mg^(2+), Sr^(2+), Ba^(2+) ions was determined by batch method. The adsorption tendency of this chelating polymer to most metal ions was increased with the increase of pH. The highest degree of adsorption was observed toward Ca^(2+) ion among the alkali-earth metal ions. The selective adsorption property toward Ca^(2+) ion was examined in the mixed solution of Ca^(2+) and Mg^(2+) ions, and it was observed that CM-chitin showed excellent selectivity to Ca^(2+) ion than Mg^(2+) ion. Mg^(2+) ion bound to CM-chitin was released from CM-chitin molecule in the presence of Ca^(2+) ion owing to low equilibrium constant. In the adsorption experiment of Ca^(2+) and Mg^(2+) ions to the CM-chitin under coexistence of Na^+ and K^+ ions, it was observed that adsorptivity of only Ca^(2+) ion was not affected by these monovalent cations.

Carbon - Black 표면에의 폴리머 그라프트화

최규석(Kyu Suk Choi),장병권(Byung Kwon Chang) 한국고분자학회 1991 고분자 과학과 기술 Vol.2 No.2

가교 Chitosan 계 인산유도체의 합성과 금속이온 흡착특성에 관한 연구

최규석(Kyu Suk Choi),안형수(Hyung Su Ahn) 한국고분자학회 1990 폴리머 Vol.14 No.5

활성화된 Chitosan 계 분리용 소재의 제조와 금속이온 분리능에 관한 연구

최규석(Kyu Suk Choi),류영완(Young Wan Ryu) 한국고분자학회 1990 폴리머 Vol.14 No.4

Chitosan 부분가수분해물과 PALA 와의 가교체의 담즙산염 흡착성에 관한 연구

김천호,최규석 ( Chun Ho Kim,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5

천연 고분자인 chitin을 탈아세틸화 시킨 chitosan은 자체의 아민기가 답즙산과 흡착능을 가져 혈중 콜레스테롤 값을 저하시킴이 보고 되고 있다. 이 chitosan의 용해성을 높이기 위해 먼저 cellulase (Triohoderma reesei)로 가수분해하여 chitosan 부분 가수분해물의 혼합물인 Fraction A, B 그리고 C를 제조하여 이 중 저당의 혼합물인 Fraction C와 polyallyamine을 glutaraldehyde를 이용하여 표면 가교시켜 질소함량이 각각 9.87, 9.34, 8.10%인 Resin I, II, III을 합성하였다. 담즙산염인 cholic acid sodium salt와 deoxycholic acid sodium salt를 tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer (pH 7.5) 용액에 각각 녹여, 새로이 제조한 각 수지를 가하여 농도에 따른 흡착량을 HPLC로 조사한 결과, 모두 chitosan 보다 우수한 흡착능을 나타내었고, chitosan 부분 가수분해물과 polyallyamine의 몰비를 1:1로 조정하여 제조한 가교체인 Resin II가 흡착량이 가장 높았다. Chitosan is the deacetylation product of chitin. Its binding with bile salt in intestine is reported to cause the lowering concentration of cholesterol in serum. In order to increase the bind with bile salt, chitosan was modified as follow. Hydrolyzed chitosan mixture were obtained by enzymatic hydrolysis with trichoderma reesei, and then Fraction C of them was crosslinked with polyallylamine (Mw=50,000) by glutaraldehyde. The weight percents of nitrogen of crosslinked polymers are 9.87% for Resin I, 9.34% for Resin II, 8.10% for Resin III. After cholic acid sodium salt and deoxycholic acid sodium salt were dissolved in tris (hydroxymethyl) aminomethane buffer (pH 7.5) respectively, Resin I, II, III were incubated in the solution for 1hr. As a result, Resin I, II, Ill were improved than chitosan itself. Especially Resin II exhibited the best binding result than other resin.

N - Dodecanoyl , N - Methyl Glucamine ( GL-12 ) 과 음이온 계면활성제 혼합물의 상승효과에 관한 연구

안호정,최규석 ( Ho Jeong Ahn,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.5

본 연구에서는 비이온성 계면활성제인 GL-12와 음이온성 계면활성제인 linear laurylbenzene sulfonate(LAS) 또는 sodium polyoxyethylene(3) glycol lauryl ether sulfate (SLES)의 혼합시 이들 혼합물의 상승 효과에 관하여 조사하였다. GL12/LAS 또는 GL-12/SLES 혼합계에서 각각의 혼합비를 변화시키면서 표면장력, cmc 저하능 및 기포력을 측정하였고 이 결과들로부터 혼합계에서 각각의 계면활성제가 표면 또는 미셀 내부에 존재하는 비율을 구하였으며 계면 활성제 분자 사이의 상호작용을 나타내는 β-parameter를 구하여 상호작용의 종류 (attractive or repulsive)와 정도에 대하여 비교·분석하였다. GL-12와 LAS 또는 SLES의 혼합시, GL-12는 계면에 흡착하는 경향이 큰 반면 LAS 또는 SLES는 혼합 미셀을 형성하는 경향이 컸다. 기포력 실험에서는 계면에서 GL-12와 LAS 또는 SLES의 조성 비율이 3:1일 때 가장 우수하였으며 이러한 결과들을 계면에서 육각형(Hexagonal) 분자배열 모델을 이용하여 설명하였다. Synergistic effects of GL-12/LAS and GL-12/SLES mixtures were studied by the measurements of surface tension, cmc and foaming ability of these systems at various mixing ratios. The composition of each surfactant at the air/water interface and in micelles was calculated based on the regular solution theory to find out the distribution of surfactants when they were mixed. The kinds and degree of interaction between the different surfactant molecules were explained through the β-parameter. In both GL-12/LAS and GL-12/SLES mixtures, GL-12 showed greater tendency for the adsorption at air/water interface and less tendency for the formation of mixed micelles in the solution compared to LAS or SLES. The foaming ability of solution was maximum when the molecular ratio of GL-12 to LAS or SLES at the air/water interface was 3:1. These results were explained based on the hexagonal packing model of surfactant molecules at the interface.

N - alkyl - n - acyl glucamines 의 합성에 관한 연구

안호정,최규석 ( Ho Jeong Ahn,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1996 공업화학 Vol.7 No.1

환경 친화성인 비이온 계면활성제 글루카마이드(N-알킬-N-아실 글루카민)는 크게 두 단계 반응으로 구분되는데, 첫 단계는 알킬 아민과 글루코스를 메탄올 용매하에 아민화 반응시킨 후, Ni 촉매하에 고압으로 환원시킨 결과 4종의 알킬 글루카민을 86∼93%의 수율로 얻었다. 2단계 반응에서는 4종의 알킬 글루카민과 4종의 지방산 메틸 에스테르를 알칼리 촉매하에 메탄올을 환류시키면서 합성한 결과 16종중 12종의 글루카마이드는 84∼95%수준의 높은 수율을 보였으나, 알킬기가 벤질일 경우에는 50∼70%의 낮은 수율을 나타내었다. 알킬 글루카민 4종과 글루카마이드 16종에 대한 분자구조 확인은 IR, MS, NMR로 확인하였다. The easily biodegradable nonionic surfactant of glucamide(N-alkyl-N-acyl glucamine) was synthesized by the two-step reaction. The first step was the amination between alkylamine and glucose in methanol. Then, alkyl glucamines were obtained by reduction using Ni catalyst under the high pressure with 86∼93% of reaction yield. The second step was the synthesis of glucamide from alkyl glucamine and fatty acid methyl ester in methanol under the alkali catalytic condition while refluxing the solvent. The reaction yield of this step was 84∼95% except the benzyl glucamine, which the reaction yield was 50∼70%. The molecular structure of four kinds of alkyl glucamine and 16 kinds of glucamide with different alkyl and acyl groups was studied by IR, MS and NMR.

Alkyl Polyglucoside 계면활성제의 물리적 거동에 관한 연구 (Ⅰ) - 계면활성과 세정력에 관하여 -

윤여경,최규석 ( Yeo Kyung Yoon,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1994 공업화학 Vol.5 No.3

천연계 비이온 계면활성제 APG(Alkyl Polyglucoside)는 옥수수 성분의 글루코스와 팜, 야자유에서 얻어지는 지방 알코올을 이용하여 합성된다. 친수성인 글루코스의 중합도(D.P.=1.2∼1.8)와 소수성인 alkyl chain 길이 (C8-C14)에 따른 계면특성(표면·계면장력, cmc, 기포력, effectiveness 등)을 조사한 바 중합도에는 영향이 적으나, alkyl chain 길이에는 큰 영향을 받았다. 지방산 오염에 대한 APG alkyl chain 길이별 세정력 평가를 한 결과 계면 장력이 낮을수록, 단위 면적당 흡착량이 많을수록 우수한 세정력을 나타내었으며, 그 순서는 APG 0814> APG 1214> APG 10> APG 0810> APG 08과 같다. Alkyl polyglucosides (APG), so called natural nonionic surfactants, are prepared with glucose from corn starch and fatty alcohol from palm and/or coconut oil. When we studied on interfacial properties of APG, surface and interfacial tension, cmc, foaming and effectiveness, according to degree of polymerization of glucose unit (D.P.=1.2∼1.8) and alkyl chain length, the former hardly affects but the latter greatly affects on them. The order of detergency for fatty acid soils decreased as followings ; APG 0814 > APG 1214 > APG 10 > APG 0810 > APG 08, and the samples with lowest interfacial tension and maximum adsorption had a better detergency.

키토산 변성 유도체의 담즙산염 흡착성에 관한 연구

진창우,김천호,최규석 ( Chang Woo Jin,Chun Ho Kim,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.3

천연 고분자인 chitin을 탈아세틸화시켜 제조한 chitosan은 유리아미노기를 가지고 있기 때문에 이 아미노기와 담즙산과의 흡착능에 의해 혈중 콜레스테롤 값을 저하시킴이 보고되고 있다. 이러한 chitosan에 아민기 함량을 높이기 위한 방법으로 먼저, 산화환원 개시제인 ceric ammonium nitrate(CAN)을 사용하여 수용성 비닐계 모노머인 dimethylaminoethyl methacrylate(DMAEMA)를 키토산에 그라프트 시켜 그라프트율이 각각 23, 28, 35% 인 DMAEMA-g-chitosan을 제조하였으며, 또한 N, N-dielhylaminoethyl chloride를 chitosan과 반응시켜 chitosan의 6번 위치의 수산기에 선택적으로 도입시킨 DEAE-chitosan을 각각 합성하여 이들의 담즙산염인 cholate와 deoxycholate에 대한 흡착량을 조사하였다. HPLC로 분석한 결과, 제조한 각 수지들에 대한 담즙산의 흡착능은 chitosan 보다 우수하였고, 특히 DEAE-chitosan에서는 아민기의 함량에 따라 흡착량이 증가하였고, DMAEMA-g-chitosan의 경우에서도 그라프트율에 따라 흡착량이 증가하였다. Chitosan, which is produced by the deacethylation of chitin, has free amino groups. And its binding with bile salt in intestine is reported to cause the lowering concentration of cholesterol in serum. In order to increase the bind with bile, salts, chitosan was modified with two methods. First, using ceric ammonium nitrate (CAN) as the initiator, dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) was grafted onto chitosan. Percents of grafting of DMAEMA-g-chitosan were 23, 28 and 35%. And DEAE-chitosan (D. S. 8%, 16%) was produced by selective reaction of ^6OH group of chitosan with N, N-diethylaminoethyl chloride. After cholic acid sodium salt and deoxycholic acid sodium salt were dissolved in tromethane buffer(pH 7.5), these modified chitosan, DMAEMA-g-chitosan and DEAE-chitosan, were incubated in the solution for 1 hr. The binding between bile salt and these modified chitosan was improved than chitosan itself, as percents of grafting of DMAEMA-g-achitosan was increased and amino contents of DEAE-chitosan.

Chitin 및 Chitosan 에의 고정화 탄닌의 금속이온 흡착특성에 관한 연구

김창호,장병권,최규석 ( Chang Ho Kim,Byung Kwon Chang,Kyu Suk Choi ) 한국공업화학회 1993 공업화학 Vol.4 No.1

게껍질과 같은 수산계 페기물로부터 추출한 chitin과 epichlorohydrin을 반응시켜 epoxy-activated chitin을 합성하였다. 이것을 hexamethylene diamine을 사용하여 aminohexyl chitin을 합성하였고 다시 epichlorohydrin과 반응시켜 epoxy-activated aminohexyl chitin을 합성하였다. 최종적으로 epoxy-activated aminohexyl chitin을 tannin용액과 반응시켜 tannin을 고정화시킨 chitin(Resin I )을 합성하였다. 또한 chitosan과 silane coupling agent인 γ-glycidoxypropyl-trimethoxy silane을 반응시켜 tannin을 고정화 시킨 chitosan(Resin II )을 합성하였다. pH를 변화시키면서 Cu^(+2), Ni^(+2), Cr^(+6), Co^(+2), Pb^(+2), Ba^(+2) 및 UO_2^(2+)와 같은 금속이온들에 대한 고정화 tannin의 흡착은 batch법으로 측정하였다. 금속이온들에 대한 이들 고정화 tannin의 흡착 경향은 pH의 중가와 더불어 흡착능이 증가하였다. 또한 pH의 변화, 접촉시간, 수지의양 그리고 금속이온의 농도에 따른 Resin(I)과 Resin(II)의 흡착능을 검토하였다. 결과적으로 chitin과 chitosan에 고정화시킨 tannin은 uranyl이온에 대해 좋은 흡착능을 보였다. Epoxy-activated chitin was synthesized by the reaction of epichlorohydrin with chitin which was isolated from waste marine sources such as crab shell. Followed by the reaction of epoxy-activated chitin with hexamethylenediamine, the aminohexyl chitin was synthesized. The aminohexyl chitin was subsequently reacted with epichlorohydrin to prepare the epoxy-activated aminohexyl chitin. Finally, the tannin-immobilized chitin (Resin I ) was synthsized by the reaction of tannin solution with epoxy-activated aminohexyl chitin. Using silane coupling agent, the tannin-immoblized chitosan( Resin II) was synthesized by the reaction of γ-glycidoxypropyltrimethoxy silane with chitosan which was prepared by the deacetylation of chitin. Upon the pH variation, adsorptivities of these immobilized tannins to the metal irons such as Cu^(+2), Ni^(+2), Cr^(+6), Co^(+2), Pb^(+2), Ba^(+2) and UO_2^(+2) ions were determined by batch method. The adsorptivity tendencies of these immobilized tannin to the most of metallic ions were increased with pH. Frthermore, the adsorptivities of Resin(I) and Resin(II) upon the variation of pH, contact time, amount of resin and concentration of metal ion were investigated. As a result, it was found that these immobilized tannin on both chitin and chitosan showed good adsorptivities for uranyl ion.