화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Journal of the Korean Industrial and Engineering Chemistry, Vol.13, No.4, 340-344, June, 2002
Export Citation
크라운 에테르가 결합된 폴리아크릴아마이드 하이드로겔의 물성 응용
Properties and Applications of Polyacrylamide Hydrogel Containing Crown Ethers
이남윤, 이강택†, 조영일
  • 연세대학교 화공생명공학부, 서울 120-749
Nam Yoon Lee, Kangtaek Lee†, and Youngil Joe
  • School of Chemical Engineering and Biotechnology, Yonsei University, Seoul 120-749, Korea
E-mail:
초록
크라운 에테르 리간드가 결합된 폴리아크릴아마이드(CE-PAAM) 하이드로겔을 단량체로부터 합성한 후 겔의 물성을 측정하여 기존 폴리아크릴아마이드(PAAM) 겔과 비교하고, 합성된 겔을 이용하여 Pb(2+), Cd(2+), Cr(6+), Cu(2+) 등의 중금속 이온 제거 특성을 살펴보았다. 실험 결과, CE-PAAM 하이드로겔의 가교 밀도(crosslinking density)는 기존 PAAM 겔보다 증가하나 Flory-Huggins 계수는 큰 변화를 보이지 않는 것을 확인하였다. 또한, 물 속의 중금속 이온 제거 실험을 통하여 각 이온이 제거되기 위한 최적 조건(pH, 초기 이온농도 및 크라운 에테르 리간드 고리 크기)을 결정하고 순수한 PAAM의 겔의 결과와 비교하였다. 그 결과, Pb(2+)와 Cu(2+) 이온의 경우에는 크라운 에테르 리간드로 인하여 중금속 이온의 제거가 향상되나, Cd(2+)와 Cr(6+) 이온의 경우에는 큰 영향이 없는 것을 확인하였다.
Crown ether ligands were covalently attached to the polyacrylamide (PAAM) hydrogels using copolymerization. We investigated the effect of crown ether ligands on the physical and chemical properties of the prepared (CE-PAAM) gel, and tested whether the CE-PAAM gel can be used to remove heavy metal ions (Pb(2+), Cd(2+), Cr(6+), and Cu(2+)) from water. We found that the CE-PAAM gel had a higher cross-linking density than the PAAM gel, even though the Flory-Huggins parameter was almost identical for both gels. Using the CE-PAAM gels, we determined the optimal conditions(pH, the initial ion concentration, and the ring size of crown ether) to remove heavy metal ions from water; the results were compared with those of the plain PAAM gel. We found that the removal of Pb(2+) and Cu(2+) ions was improved by using the CE-PAAM gel, whereas the removal of Cd(2+) and Cr(6+) ions remained unaffected.
Keywords:polyacrylamide;crown ether;crosslinking density;Flory-Huggins parameter;heavy metal ion
  1. Tanaka T, Gels Sci. Am., 244, 124 (1981)
  2. Tanaka T, Structure and Dynamics of Biopolymers, ed. C. Nicolini, NATO ASI Ser. E, NATO: Dordrecht, 133, 237 (1986)
  3. Ricka J, Tanaka T, Macromolecules, 17, 2916 (1984) 
  4. Hirotsu S, Hirokawa Y, Tanaka T, J. Chem. Phys., 87, 15 (1987)
  5. Mafe S, Manzanares JA, English AE, Tanaka T, Phys. Rev. Lett., 79, 3086 (1997) 
  6. Annaka M, Tanaka T, Nature, 355, 430 (1992) 
  7. Annaka M, Berling D, Robert J, Tanaka T, Macromolecules, 26, 3234 (1993) 
  8. Tanaka T, Nishio I, Sun ST, Ueno-Nishio S, Science, 218, 467 (1982) 
  9. Ohmine I, Tanaka T, J. Chem. Phys., 77, 5725 (1982) 
  10. Flory PJ, Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, New York (1953)
  11. Holtz JH, Asher SA, Nature, 389(6653), 829 (1997) 
  12. Holtz JH, Holtz JSW, Munro CH, Asher SA, Anal. Chem., 70, 780 (1998) 
  13. Izatt RM, Stulik K, Ion-selective Electrodes, Cambridge University Press, London (1975)
  14. Inoue Y, Gokel GW, Cation Binding by Macrocycles, Marcel Dekker, Inc., New York (1990)
  15. Hayashita T, Sawano H, Higuchi T, Indo M, Hiratani K, Zhang ZY, Bartsch RA, Anal. Chem., 71, 791 (1999) 
  16. Hamilton CJ, Murphy SM, Tighe BJ, Polymer, 41(10), 3651 (2000) 
  17. Lee YG, Cho HS, Kim TS, Lee DK, Kim ET, Cho MH, Lee YK, Chae YB, J. Korean Chem. Soc., 41, 460 (1997)
  18. Meng LZ, Hu L, Chen YY, Du CQ, Wang YW, J. Appl. Polym. Sci., 76(9), 1457 (2000) 
  19. Denizli A, Ozkan G, Arica MY, J. Appl. Polym. Sci., 78(1), 81 (2000) 
  20. Marchetti M, Prager S, Cussler EL, Macromolecules, 23, 3445 (1990) 
  21. Mark JE, Erman B, Rubberlike elasticity, a molecular primer, John Wiley & Sons, New York (1988)
  22. Lee K, Asher SA, J. Am. Chem. Soc., 122(39), 9534 (2000)