사이클로덱스트린을 포함하는 멤브레인을 이용하는 분리과정: 최근의 발전 동향

[아이팍스]

○ 혼합물을 분리하거나 회수하기 위한 다양한 방법이 알려져 있으나 중금속 이온을 물로부터 제거하는 문제는 경제적인 목적을 넘어 깨끗한 물을 확보할 수 있다는 환경 보호의 관점에서 매우 중요한 의미를 가진다. 금속을 회수하는 것은 자원의 고갈로 자원 확보가 어려운 시점에서 경제적인 관점에서 아주 중요하나 사용하고 난 후의 금속의 회수에는 막대한 에너지와 경비가 소용되므로 저에너지의 경제적인 회수가 요구된다.

○ 현재 해수의 담수화나 폐수 중에 금속을 제거하거나 회수에는 멤브레인 공정이 널리 이용되고 있는데 이는 분리 회수에 있어 멤브레인 공정이 에너지의 절감, 소규모의 설비 투자, 운전 경비의 절감과 간편한 조작에 의존하는 바가 크다. 특히 멤브레인의 중공 섬유화는 설비의 소규모화에 획기적인 발전을 가져온 계기가 되었다.

○ 사이클로덱스트린(CD)은 천연탄수화물로부터 미생물을 이용하여 현재 공업적으로 다량 생산되고 있는데 CD는 수용성인 큰 고리화합물로 β- D-글루코스 고리가 1,4-탄소로 연결되어 있으며 고리를 구성하는 글루코스의 수가 5, 6과 7인 CD를 각각 α-, β-, γ-CD라 하는데 이들 분자가 만드는 공동의 크기는 중합된 글루코스 단위 수가 증가함에 따라 증가된다.

○ CD의 공동은 소수성으로 물속에서는 비공유결합적 상호작용으로 공동 내에 손님분자를 포접하며 고리 바깥쪽은 친수성이다. CD는 분석화학과 물질분리에서 중요한 역할을 담당하며 키랄 선택성을 나타낼 수 있다. 또 CD는 금속이온을 공동 내에 포접하여 착체를 형성하는 특성을 가지고 있으므로 이러한 CD의 독특한 특성을 활용하면 금속이온의 직경과 CD 공동과의 조합을 통하여 선택적인 금속이온의 분리와 회수가 가능하다.

○ 본고는 CD를 포함하는 멤브레인을 합성하고 멤브레인을 이용하는 금속이온의 분리 및 회수에 관련된 최근의 연구 결과를 소개한 것으로서 첨단 기능의 멤브레인 개발에 기초적인 자료를 제공하고 있다.

출처:Reseat

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