유기고분자 응집제



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유기고분자 응집제

유기고분자 응집제는 천연적인 것과 인공적으로 합성하여 만들어진 것이 있다.
천연적인 것으로는 전분, 아교, 셀룰로오즈, 젤라틴, 아라비아고무 등이 있으며 인공적으로 합성된 것은 주로 아크릴아마이드모노머를 원료로 합성해서 만든 물질들이 있다.
이것들의 분자량은 대개 수만에서 수백만이며 일반적으로 분자량이 큰 화합물일수록 응집효과가 크다.
천연 수용성 고분자가 응집효과를 나타낸다는 것은 오래 전부터 알고 있었으나 1955년 경에 알긴산 소다가 상수도 정수처리에 효과가 있다고 연구 보고된 1년 뒤인 1956년 정수처리용으로 처음 실용화 되었다.

현재 주로 사용되는 아크릴아마이드계의 유기고분자가 사용되기 시작된 것은 Dow 케미칼에서 개발하여 광산의 고·액분리에서 크게 호평을 받은 이후다.
그 이후로 유기고분자로써 아크릴아마이드계가 이용되고 있으나 잔존 모노머가 발암성이라는 보고가 있어서 정수처리보다는 상·하수 슬러지 처리나 산업폐수에 주로 활용되어 왔으며 지금도 독성에 대한 논의는 계속되고 있다.
고분자응집제는 그 제조과정에 따라 분류하는 것과 분자구조에 따라 분류하는 방법이 있다.
제조하는 과정에 따라서는 천연고분자응집제와 합성고분자응집제로 크게 나뉘며, 천연고분자응집제는 알긴산나트륨, 구알검(guar gum)과 같은 식물성 고분자응집제와 아교와 같은 동물성고분자응집제가 있다.
합성고분자응집제는 아크릴산, 스테마이렌산을 원료로 만들어지며 1종 또는 수종의 -COOH, -OH, -CO, -CONH2, -MH2 기를 포함하는 장기구조를 가진다.
분자량은 수만에서 수백만 정도에 이르며 일반적으로 분자량이 크고 음이온계이며 분자량이 수만 정도로서 합성고분자 응집제보다 월등하게 작다. 하지만 독성이 없으므로 정수처리에 많이 사용된다.
합성고분자 응집제는 분자표면의 이온성에 따라 양이온성(cationic), 비이온성(nonionic), 음이온성(anionic)으로 구분된다.
대개 전하가 0.5∼-0.5meq/g 범위내에 있는 물질을 비이온성, 0.5meq/g 이상이면 양이온성, -0.5meq/g 이하이면 음이온성이라고 한다

유기고분자 응집제는 분자량 1,000이상의 고분자로서 강력한 관능기를 가지는 화합물이다.
이러한 관능기는 현탁물질의 표면에서 높은 친화력을 가져 그 표면에 유기고분자 응집제의 분자를 확고하게 흡착시켜주는 역할을 한다.
다시 말하면 무기응집제를 주입함으로써 생성되었던 미세플럭들이 있는 수중에 나선형 분자구조를 가지고 고분자응집제를 주입하면 플록끼리의 친화력을 높여서 좀 더 거대한 플럭을 형성하게 된다.
이러한 작용을 고분자응집제의 가교작용이라 한다.
플럭이 커지면 침강성이 증진하여 응집효과가 좋아지게 되며 가교작용은 고분자응집제의 분자량에 비례한다.
따라서 분자량이 큰 비이온계와 음이온계응집제 양이온계응집제보다 많이 사용되고 있다.

유기고분자응집제가 현탁물의 침강 및 부상촉진, 폐수의 청정화, 슬러지의 여과 탈수율의 향상, 슬러지의 감량화 및 가연성증진 등의 역할을 한다.
고분자응집제를 주입하여 생성된 거대플럭을 급속교반을 통하여 파괴시키면 재응집되기 어렵거나, 다시 응집되어도 전과 같은 크기의 플럭이 형성되지 않으므로 반응이 끝난 수용액에 대해서는 주의를 기울여야 한다.
고분자응집제의 응집력은 수용액의 특성(pH, 이온물질의 함유량 등)에 따라 좌우되며 염소와 반응하는 고분자응집제도 있다