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이온교환수지

개요

이온교환수지는 고분자기체에 이온교환기를 결합시킨 구조이며, 고분자기체는 스틸렌과 디비닐벤젠의 공중합체이다. 이온교환수지는 함수 상태에서 미세공을 갖고 있고 이 미세공의 공간을 이온이 확산하여 이온 교환이 이루어 지며, 이온의 형태와 용도에 따라 양이온교환수지, 음이온교환수지, 혼합수지, 중금속제거(킬레이트)수지, 촉매수지, 합성흡착제, 크로마토분리용 수지, 특수성분 제거용 이온교환수지, 음용수용 수지 등이 있다.
불용성 다공질의 고체로 자신이 갖고 있는 이온을 다른 이온과 교환하여 흡착하는 수지이다. 음이온 교환 수지, 양이온 교환 수지, 양성 수지 등이 있으며 경수의 연화, 순수한 물의 제조, 금속의 회수 등에서 사용되고 있다.

구조 및 원리

이온교환수지는 미세한 3차원 구조의 고분자에 이온교환기(functional group)를 결합시킨 것으로서 극성, 비극성 용액중에 녹아있는 이온성 불순물을 교환, 정제하여주는 고분자 물질이다. 즉, 이온교환수지가 가지고 있는 가용이온이 용액중의 다른 이온과 서로 치환하여주는 합성수지라고 할 수 있다.

이온교환수지는 교환기에 따라서 이온교환성이 다르며 양이온을 교환하는 양이온교환수지(Cation exchange resin)와 음이온을 교환하여 주는 음이온교환수지(Anion exchange resin)로 크게 나눌 수 있다. 이온교환수지의 미세란 3차원 고분자 구조는 이온교환성, 내구성과 밀접한 관계가 있는데 일반적으로 Styrene 또는 Acrylic Acid와 같은 Vinyl기가 있는 단량체(Monomer)와 Divinyl Benzene (D.V.B)을 공중합하여 제조한다.

여기에 교환기를 도입하면 이온교환수지를 제조할 수 있고 D.V.B가 많은 것일수록 조밀한 기체구조의 수지가 된다. 중합때에 투입하는 전체단량체에 대한 D.V.B %를 가교도라고 한다. 이온교환수지가 물을 흡수하면 수지상내에 미세공(micro pore)이 형성된다. 대립이온은 흡수에 의하여 형성된 미세공내를 확산하여 이온교환이 이루어지고 미세공의 크기는 가교도가 결정하므로 가교도가 중요하다. 이온교환수지를 원래 상태로 되돌리고 싶다면 양이온의 경우는 염산, 음이온의 경우는 수산화나트륨과 같은 강산, 강염기를 흘려준다면 농도차이로 인해 이온교환수지에 붙어 있던 불순물들이 교환되어 재사용 할 수 있습니다.

양이온 교환수지

중합하여 만든 삼차원 고분자기체에 교환기로서 황산기(-SO3H)와 초산기(-COOH)등을 결합시킨 것을 양이온교환수지라고 한다.

음이온 교환수지

음이온을 교환하는 이온교환수지로 삼차원으로 중합한 고분자기체에 교환기로서 4급 암모늄 또는 1~3급 아민 등을 결합시킨 것을 음이온교환수지라고 한다.

혼합수지 (카트리지 타입)

H형 강산성양이온교환수지와 OH형 강염기성음이온교환수지 1형을 당량비로 혼합하여 사용 즉시 재생 공정없이 순수를 제조할 수 있는 1회용 제품이다.순수 사용량이 적으며, 재생 약품을 다루기 힘든 경우에 사용이 적합하다.