Carboxymethyl Chitin의 합성 및 알칼리 토금속 이온의 흡착분리에 관한 연구

A Study on the Synthesis of Carboxymethyl Chitin and Separation of Alkali-Earth Metal ions by Adsorption

게 껍질로부터 단리한 천연고분자인 chitin을 이용하여 특정금속이온에 대하여 높은 선택성을 갖는 carboxymethyl chitin을 합성하였다. 실험에 사용된 chitin 은 개량한 Hackman 법으로 순수한 상태로 제조하고 이를 여러농도의 수산화나트륨 용액으로 akali chitin을 제조한 후, chitin 단위구조의 C-6 위치($CH_2OH$)를 isoproryl alcohol 중에서 monochloroacetic 로 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 $KNO_3$나 $NaNO_3$와 같은 중성염이 존재할 때에도 마찬가지였다. Carboxymethyl chitin에 결합된 $Mg^{2+}$ 이온은 $Ca^{2+}$이온이 있는 곳에서 방출되며, 이러한 $Ca^{2+}$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 selectivity adsorption property toward $Ca^{2+}$ ion was examined in the 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 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 observed that adsorptivity of only $Ca^{2+}$ ions was not affected by these monovalent cations.