Alkoxysilane-functionalized polymer precursor를 이용한 hyperbranched O-I composite particle 제조 및 중금속 흡착에 관한 연구 = Manufacture of hyperbranched O-I composite particle using alkoxysilane functionalized amphphilic polymer presursor and their application as absorbent for heavy metals

국문 초록 (Abstract)

Hyperbranched형 polymer는 가지가 매우 많은 거대분자로서 말단에 다수의 관능기를 개질하여 소수성 오염물질 및 중금속 흡착능을 극대화시켜 수처리 분야에 많이 사용되고 있다. 하지만 수처리공정 종결 후 분리 회수가 어렵다는 단점이 있다.
본 연구에서는 소수성 물질 및 중금속에 대해 높은 흡착능을 가지고 있으면서 수분산성 및 분리 회수가 가능한 흡착제를 개발하기 위하여 새로운 형태의 반응성 유기 알콕시 실란 전구체 (APAS)를 합성하였고, 이를 사용하여 반응성 유기 실란인 (3-Aminopropyl)triethoxysilane (APTES)과 실리카 입자 (Aerosil 200)를 Hydrolysis-Condensation 반응을 통해 결합시켜 Hyperbranched O-I Composite particles을 제조하였다. Hyperbranched형 polymer를 확인하기 위해 Si-NMR로 구조를 확인 하였으며, 다양한 조성비로 제조된 입자들의 구조 및 물성을 확인하기 위하여 SEM, Cryo-TEM, TGA 등을 이용하여 모폴로지 및 그라프팅 효율을 조사하였고, 흡착제로서의 가능성을 보기 위해 ICP-OES를 이용하여 중금속 흡착능을 조사하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Hyperbranched type polymer is used as a large number of macromolecules by modifying a large number of functional groups at the ends to maximize hydrophobic contaminants and heavy metal adsorption capacity and is widely used in the field of water treatment. However, after completion of the water treatment process, there is a disadvantage that it is difficult to separate and recover.
In this study, the new reactivity organic alkoxy silane precursor (APAS) of the form was synthesized to it had the adsorption ability which the hydrophobic material and on heavy metal is high and the water dispersibility and separation collection could develop the possible adsorbent and by using this, the (3-Aminopropyl) Triethoxysilane (APTES), that is the reactivity organosilane, and silica particle (Aerosil 200) was combined through the Hydrolysis-Condensation reaction and the Hyperbranched O-I Composite Particles was manufactured. The structure was checked with Si-NMR in order to confirm the Hyperbranched type Polymer and in order to confirm the structure and physical properties of particles produced with various composition ratios, Mopolorology and grafting efficiency were investigated using SEM, Cryo-TEM, TGA. In order to see the possibility as an adsorbent, heavy metal adsorption ability was investigated using ICP – OES.

목차 (Table of Contents)

• I. 서 론 1
• II. 이 론 적 배 경 3
• 2.1 Hyperbranched polymer 3
• 2.2 중금속 흡착 5
• III. 실 험 방 법 7
• 3.1 시약 7
• 3.2 유/무기 하이브리드형 전구체 합성 8
• 3.2.1 Alkoxysilane-functionalized Precursor 8
• 3.2.2 Alkoxysilane-functionalized Amphiphilic Precursor 8
• 3.3 Hyperbranched O-I Composite Particle 제조 10
• 3.3.1 M-APAS를 이용한 Hyperbranched O-I Composite Particle 11
• 3.3.2 APAS-APTES를 이용한 Hyperbranched O-I Composite Particle 12
• 3.4 특 성 분 석 15
• 3.4.1 29Si-NMR 분석 15
• 3.4.2 열적 특성 분석 15
• 3.4.3 FE-SEM 분석 15
• 3.4.4 Cryo-TEM 분석 15
• 3.4.5 중금속 이온 흡착능 분석 16
• IV. 결과 및 고찰 17
• 4.1 유.무기 하이브리드형 전구체 제조 17
• 4.2 Hyperbranched O-I Composite Particle 제조 및 분석 18
• 4.2.1 Hyperbranched O-I Composite Particle의 Hyperbranched 구조 형성 확인 20
• 4.2.2 Hyperbranched O-I Composite Particle의 그래프팅 효율 확인 22
• 4.2.3 Hyperbranched O-I Composite Particle의 미세구조 확인 25
• 4.2.4 Hyperbranched O-I Composite Particle의 중금속 이온 흡착능 확인 27
• V. 결 론 29
• Reference
• Abstract