폐 PET 섬유의 가수분해 생성물인 r-TPA의 최적 정제공정 및 순도분석 기술에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

폐폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유의 해중합을 이용한 화학적 재활용기술은 환경 지속 가능성을 촉진하는데 중요한 역할이 기대되어 왔다. 그러나 폐PET 섬유의 가수분해에 의한 해중합 공정에서는 잔존하는 불순물의 제거를 위한 실용적, 경제적 정제기술의 미비로 고순도 재 활용 테레프탈산(r-TPA)을 생산하는 데 어려움을 겪어 왔다. 본 연구에서는 활성탄 흡착과 n-헥산 전처리를 결합한 정제공정을 도입하여 폐 PET섬유의 해중합 공정에서 생성된 r-TPA 순도를 향상시키는 연구를 수행하였다. PET섬유로 이루어진 폐퀼팅면을 원료로 해중합 공정을 거쳐 생성된 혼합물에 함유된 불순물을 n-헥산 전처리로 섬유로부터 용해, 분리시킨 후 본 연구에서 제조한 활성탄으로 선택적으로 흡착하여 제거 했다. 최종 생성된 r-TPA는 최대 99.75%의 순도를 달성 및 동일한 형 상,과 물리ㆍ화학적 특성을 보였다. 또한 기능성 등의 특성은 버진 TPA 와 비슷한 수준을 유지하였다. 이에 따라 개발된 불순물 정제기술은 고유 특성의 손상 및 불순물 잔종량을 최소화한 고순도 r-TPA를 생산하여 폐 PET 섬유의 효율적이고 지속가능한 자원순환에 기여할 수 있다. 이 정제법에 의한 효과를 새롭게 제안된 다양한 물리적, 화학적 분석결 과를 통해 입증하였으며, 이를 토대로 r-TPA의 최적 순도분석법을 개발 하여 KS 표준시험법으로 제안하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Chemical recycling technology based on the depolymerization of waste polyethylene terephthalate (PET) fibers is expected to play a crucial role in promoting environmental sustainability. However, producing high-purity recycled terephthalic acid (r-TPA) via hydrolytic depolymerization of waste PET fibers has remained challenging due to the lack of practical and cost-effective purification technologies for removing residual impurities. In this study, the purity of r-TPA generated during the depolymerization of waste PET fibers was enhanced by introducing a purification process that combines activated carbon adsorption with n-hexane pretreatment. Impurities present in the depolymerization mixture obtained from waste PET quilting cotton were first dissolved and separated through n-hexane pretreatment, followed by selective adsorption using activated carbon prepared in this study. As a result, the final r-TPA achieved a purity of up to 99.75%, while maintaining thermal stability and functional group characteristics comparable to those of virgin TPA. Therefore, the developed impurity purification technology enables the production of high-purity r-TPA without compromising its inherent properties, contributing to the efficient and sustainable resource circulation of waste PET fibers. The effectiveness of this purification method was validated through various physicochemical analyses, and an optimized analytical method for evaluating r-TPA purity was developed and proposed for adoption as a KS standard test method.