팔라듐(II) 이온 각인 폴리머 나노구체: 수용액에서 Pd(II) 효율적 제거

초록

세 가지 작용기 단량체(4-비닐피리딘(4-VP), 2-(알릴티오)니코틴산(ANA), 2-아세타미도아크릴산(AAA))을 사용하여 침전중합법으로 팔라듐(II) 이온 각인 폴리머 나노구체(Pd(II) IIPs)를 합성하고, 각 단량체가 이온 각인 물질의 흡착 특성에 미치는 영향을 연구했습니다. 템플릿 이온 PdCl₄²⁻와 작용기 단량체 간 상호작용을 분석한 UV 스펙트럼 결과, 세 단량체와 반응 후 구조 변화에 큰 차이가 있었습니다. 4-VP와 ANA는 큰 구조 변화를 일으켰으나, AAA는 거의 변화를 주지 않았습니다. Pd(II) IIPs의 Pd(II) 흡착 성능 평가 결과, 4-VP가 ANA와 AAA에 비해 5.042mg/g의 흡착 용량으로 가장 유망한 후보임이 확인되었습니다. pH, 온도, 초기 Pd(II) 농도 등 운전 파라미터가 흡착 성능에 미치는 영향을 조사했습니다. pH, 온도, 초기 Pd(II) 농도가 높을수록 Pd(II) IIPs의 흡착 용량이 증가했습니다. 다중 금속 경쟁 흡착 실험에서 Pd(II) IIPs는 Pd(II)에 대한 선택성을 보였습니다. 흡착 평형은 180분에 도달했습니다. 동역학 분석 결과, 실험 데이터는 준이차 동역학 모델에 가장 잘 맞았으며 이론적 평형 흡착 용량은 약 5.085mg/g이었습니다. Pd(II) IIPs에 의한 Pd(II) 흡착 등온선은 프룬들리히 방정식과 잘 일치하여 최적 조건에서 유리한 흡착 반응을 나타냈습니다. 이러한 결과는 Pd(II) IIPs가 수용액에서 Pd(II) 제거에 잠재적 응용 가능성이 있으며, Pd(II) IIPs 제조 시 작용기 단량체 선택에 유용한 정보를 제공함을 보여줍니다.

배경

팔라듐은 독특한 물리화학적 특성으로 도금 재료, 촉매, 치과 합금, 브레이징 합금 등에 널리 사용됩니다. 팔라듐 응용 분야가 확대됨에 따라 팔라듐 함유 폐수가 다량 발생할 수 있습니다. 팔라듐 함유 폐수 방출은 자원 낭비뿐만 아니라 환경 오염과 인체 건강 위해를 초래합니다. 침전, 흡착, 이온 교환, 액-액 추출, 고상 추출, 마이크로액 추출, 구름점 추출 등 분리 농축 방법으로 이러한 문제를 해결할 수 있습니다. 이 중 흡착법은 간편하고 효율적이어서 널리 사용됩니다. 그러나 활성탄 등 일반적인 흡착제는 여러 금속이 함유된 수용액에서 팔라듐 이온을 선택적으로 격리하는 데 한계가 있습니다. 따라서 폐액에서 팔라듐 이온의 제거, 회수, 재활용을 위한 높은 선택성의 팔라듐 분리 소재 개발이 중요합니다.

수용액에서 금속 이온 분리를 위한 이온 각인 폴리머 나노구체는 일반 흡착제에 비해 높은 선택성을 가져 최근 연구 핫스팟이 되었습니다. 이온 각인 폴리머 나노구체 제조 시, 서로 다른 작용기를 가진 작용기 단량체가 금속 이온과 이온 결합이나 배위 결합으로 형성하는 킬레이트의 안정성은 작용기 단량체와 금속 이온 간 상호작용 강도에 의존하며, 상호작용이 강할수록 금속 이온 킬레이트 능력이 강하고 흡착 성능이 커집니다. 따라서 작용기 단량체 선택이 중요합니다.

많은 연구에서 Pd(II) IIPs 제조에 4-VP를 작용기 단량체로 사용했으나, 4-VP를 다른 작용기 단량체와 비교한 연구는 드뭅니다. 본 연구에서는 잘 알려지지 않은 두 작용기 단량체 ANA와 AAA를 4-VP와 비교했습니다. PdCl₄²⁻와 작용기 단량체 간 상호작용을 UV 전파장 스캐닝으로 분석했습니다. 이어서 세 작용기 단량체에 해당하는 Pd(II) IIPs의 팔라듐(II) 흡착 효과를 비교하여 최적 작용기 단량체를 선정했습니다. 배치 흡착 실험으로 Pd(II) IIPs의 수용액 내 팔라듐(II) 이온 흡착 성능을 평가했습니다. FTIR, SEM, TGA 등 다양한 특성 분석 수단으로 Pd(II) IIPs에 대한 Pd(II) 흡착 메커니즘을 추가로 탐구했습니다.

방법

재료

K₂PdCl₄, 4-비닐피리딘(4-VP, 96%), 2-알릴설프히드릴니코틴산(ANA, 98%), 2-아세타미도아크릴산(AAA, 99%), 에틸렌글리콜디메타크릴레이트(EGDMA, 98%)를 미국 Alfa사에서 구입했습니다. 아조이소부티로니트릴(AIBN, 99%)은 상하이 중푸강사에서 구매했습니다. 팔라듐 단일 원소 표준 용액은 중국 국가 표준 물질망에서 구입했습니다. 모든 시약은 분석용 등급으로 추가 정제 없이 사용했습니다. 초순수로 모든 용액을 제조했습니다. 모든 유리 기구는 세척 후 Milli-Q 물로 헹구고 오븐에서 하룻밤 건조했습니다.

팔라듐(II) 이온 각인 폴리머 나노구체 제조

침전중합법으로 Pd(II) IIPs를 합성했습니다. 침전 과정에서 템플릿(PdCl₄²⁻), 작용기 단량체(4-VP, ANA, AAA), 가교 단량체 비율을 1:4:40으로 했습니다. 중합 과정에서 EGDMA를 가교 단량체로, AIBN을 개시제로, 메탄올을 다공제로 사용했습니다. 상세 조작은 다음과 같습니다:

첫째, 50mL 삼각 플라스크에 0.1mmol K₂PdCl₄를 20mL 메탄올에 녹이고, 0.4mmol 4-VP를 넣어 25°C에서 3시간 교반했습니다. 둘째, 4mmol EGDMA와 36.13mg AIBN을 넣고 용액을 두꺼운 벽의 압력병에 옮겼습니다. 질소 기체로 10분간 버블링하여 산소를 제거했습니다. 60°C 수조에서 24시간, 180rpm 교반 하에 중합했습니다. 제조된 폴리머를 메탄올/물(1:4, v/v)로 여러 번 세척하여 미반응 물질을 제거했습니다. 이후 1:1 HCl 4×50mL로 24시간 교반하여 팔라듐 이온(PdCl₄²⁻)을 폴리머에서 용출시켰고, 세척액에서 팔라듐 이온이 검출되지 않을 때까지 반복했습니다. 마지막으로 탈수수세로 중성 pH가 될 때까지 세척하고 진공 건조기에서 건조했습니다. 동일한 방식으로 비각인 폴리머(NIPs)를 제조했으나 팔라듐 이온을 도핑하지 않았습니다.

특성 분석

자외선-가시광 분광광도계(UV-2600, Shimadzu, Japan)로 PdCl₄²⁻와 작용기 단량체 간 상호작용을 분석했습니다. 전계방사형 주사전자현미경(SU8040, Hitachi, Japan)으로 용출 전후 이온 각인 폴리머와 비이온 각인 폴리머의 형태 변화를 관찰했습니다. 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분광법(Nicolet 6700, Thermo-Nicolet, USA, KBr 펠릿, 4000~400cm⁻¹)으로 용출 전후 Pd(II) IIPs와 NIPs를 분석했습니다. BET(TriStarII3020)로 비표면적을 분석했습니다. 열중량 분석(TGA, Netzsch STA-409PC, Germany)을 313~873K, 건조 질소 분위기, 승온 속도 10K/min으로 수행했습니다.

배치 흡착 실험

Pd(II) 농도는 화염 원자 흡수 분광광도법(FAAS, TAS-990, Persee, China)으로 측정했습니다. 모든 배치 흡착 실험은 180rpm 항온 진동기에서 10mg 흡착제와 10mL 금속 용액을 50mL 플라스틱 원심분리관에 넣고 수행했습니다. 모든 실험은 3회 반복했습니다. Pd(II) IIPs에 대한 Pd(II) 흡착에 미치는 온도 영향을 15, 25, 35, 45, 55°C에서 평가했습니다. 초기 농도 10mg/L인 Pt(II), Zn(II), Cu(II), Ni(II) 네 가지 간섭 금속 이온을 선택하여 다중 금속이 Pd(II) 흡착에 미치는 영향을 연구했습니다.

등온 흡착 실험은 25°C(pH 2)에서 흡착제 용량을 일정하게 하고 Pd(II) 농도를 1~80mg/L 범위에서 변화시켜 수행했습니다. 흡착 동역학 실험은 미리 정해진 시간 간격(5, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 60, 120, 180, 240, 300분)에 용액을 채취하여 수용액 내 최종 금속 농도를 분석했습니다.

Pd(II) 제거율과 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 이온 흡착 용량은 다음 식을 따릅니다:

$$ r=\left({c}_0-{c}_e\right)/{c}_0\times 100\% $$ (1)

$$ q=\left({c}_0-{c}_e\right)\times V/m $$ (2)

여기서 r(%)은 Pd(II) 제거 효율, q(mg/g)는 Pd(II) IIPs 흡착제에 흡착된 Pd(II) 용량, cₑ(mg/L)는 평형 시 용액 내 Pd(II) 농도, c₀(mg/L)는 초기 Pd(II) 농도, V(mL)는 Pd(II) 용액 부피, m(mg)은 흡착제 질량입니다.

랑뮈어(식 3)와 프룬들리히(식 4) 등온 모델은 다음과 같습니다:

$$ \frac{c_e}{q_e}=\frac{1}{bq_m}+{c}_e\frac{1}{q_m} $$ (3)

$$ \ln {q}_e=\ln {K}_f+\frac{1}{n}\times \ln {c}_e $$ (4)

여기서 qₑ는 평형 시 흡착제에 흡착된 Pd(II) 양(mg/g), qₘ은 특정 조건에서 흡착제의 이론적 최대 흡착 용량(mg/g), cₑ는 평형 시 수용액 내 Pd(II) 농도(mg/L), b는 Pd(II)와 흡착제 간 친화도와 관련된 랑뮈어 상수(L/mg), K_f는 흡착제 흡착 용량과 관련된 프룬들리히 상수, 1/n은 0~1 범위의 이질성 인자입니다.

흡착 공정의 동역학과 속도 조절 메커니즘을 명확히 하기 위해 준일차(식 5)와 준이차(식 6) 동역학 모델을 사용했습니다:

$$ {q}_t={q}_e\left(1-{e}^{\left(-{k}_1t\right)}\right) $$ (5)

$$ {q}_t=\frac{q_e^2{k}_2t}{1+{q}_e{k}_2t} $$ (6)

여기서 qₑ는 평형 시 흡착제에 흡착된 Pd(II) 양(mg/g), t는 흡착 과정 중 접촉 시간, q_t는 시간 t에서 흡착된 Pd(II) 양(mg/g), k₁은 준일차 모델 속도 상수(min⁻¹), k₂는 준이차 모델 속도 상수(g/mg·min)입니다.

결과 및 논의

작용기 단량체 최적화

메탄올에서 PdCl₄²⁻와 4-VP, ANA, AAA의 상호작용 전후 UV 스펙트럼을 그림 1에 나타냈습니다. PdCl₄²⁻는 219.4nm와 242.4nm에 두 흡수 피크를 가지며, 작용기 단량체 첨가 시 피크가 이동합니다. 4-VP 첨가 시(그림 1a), 219.4nm와 242.4nm에서 PdCl₄²⁻의 흡수 피크가 감소(최소크로믹 효과)하고, 219.4nm 피크에 비해 275nm 부근에 새로운 흡수 피크가 형성(최대크로믹 효과)되어 PdCl₄²⁻와 4-VP의 275nm 부근 구조에 명백한 변화가 있음을 시사합니다. ANA 첨가 시(그림 1b), 219.4nm와 242.4nm에서 레드 시프트가 발생하고, 219.4nm 피크에 비해 285nm와 347nm 부근에 두 개의 새로운 흡수 피크가 나타나며, 이는 최소크로믹 효과에 기인하여 PdCl₄²⁻와 ANA가 285nm와 347nm 부근에서 구조적 차이를 보임을 나타냅니다. 그림 1c에서 AAA 첨가는 219.4nm와 242.4nm에서 PdCl₄²⁻ 흡수 피크에 레드 시프트나 블루 시프트를 주지 않으며 새로운 피크도 없어 PdCl₄²⁻와 AAA의 구조 변화가 거의 없음을 보여줍니다.

4-VP, ANA, AAA로 제조한 Pd(II) IIPs와 NIPs의 Pd(II) 흡착 효과를 추가로 연구하기 위해 각 물질에 대한 Pd(II) 흡착량을 측정했습니다. 그림 1d에서 Pd(II) IIPs에 흡착된 Pd(II) 이온 양이 해당 NIPs보다 많았습니다. 또한 BET 법으로 IIPs와 NIPs의 표면적을 계산했습니다(표 1): 4-VP로 제조한 IIPs의 표면적은 23.74m²/g로 NIPs(0.46m²/g)를 초과했습니다. 이는 각인 이온 첨가 후 동일한 작용기 단량체로 더 큰 표면적을 가진 폴리머 나노구체 Pd(II) IIPs가 생성됨을 의미합니다. 이는 동일한 작용기 단량체로 제조된 Pd(II) IIPs와 NIPs의 공간 구조에 유의미한 차이가 있기 때문으로 해석됩니다. Pd(II) IIPs 형성 과정에서 각인 Pd(II) 이온 첨가로 작용기 단량체와 Pd(II) 이온이 각인 공동을 가진 배위 착물을 형성하고, Pd(II) 이온의 구멍이 '기억'을 나타내어 NIPs보다 Pd(II) IIPs에 더 많은 Pd(II) 이온이 흡착됩니다. 또한 표 1에서 세 폴리머의 Pd(II) 흡착 용량은 4-VP > ANA > AAA 순으로 증가했으며, 4-VP로 제조한 Pd(II) IIPs가 가장 우수했습니다. 이는 4-VP 구조 내 N 원자의 비공유 전자쌍이 금속 이온과 킬레이트 형성뿐만 아니라 카복실기, 수산기 등 작용기와 수소 결합을 형성할 수 있고, 비닐기가 가교제와 반응하여 N 원자가 폴리머 사슬에 매달려 약알칼리성 폴리전해질을 형성하기 때문입니다.

세 작용기 단량체의 구조(그림 2)와 흡착 시험 결과를 비교하면, 질소 헤테로고리를 포함한 4-VP의 흡착 효과가 가장 좋고, 질소 헤테로고리와 카복실기를 모두 가진 ANA가 그다음, 카복실기만 가진 AAA가 가장 나쁨을 알 수 있습니다. 따라서 질소 헤테로고리를 포함한 작용기 단량체와 Pd(II) 이온의 결합이 카복실기를 포함한 것보다 강하며, 카복실기의 존재가 질소 헤테로고리와 카복실기를 모두 가진 작용기 단량체와 Pd(II) 이온의 결합을 약화시킬 수 있음을 추측합니다.

이후 연구에서 언급되는 Pd(II) IIPs는 모두 4-VP를 작용기 단량체로 사용하여 제조했습니다.

Pd(II) IIPs와 NIPs의 특성

용출된 Pd(II) IIPs, 용출되지 않은 Pd(II) IIPs, NIPs의 미세 형태를 관찰했습니다. 그림 3a, d에서 용출 여부와 관계없이 Pd(II) IIPs의 형태에 변화가 없으며, BET 법으로 용출된 Pd(II) IIPs의 비표면적(23.74m²/g)과 용출되지 않은 Pd(II) IIPs(22.49m²/g)가 유사하여 미미한 차이는 무시할 수 있습니다. 따라서 용출은 Pd(II) IIPs의 형태에 영향을 주지 않습니다. PdCl₄²⁻ 템플릿 첨가 후 폴리머 표면이 상대적으로 거칠어지는데, 이는 각인 구멍 형성 때문입니다. 반면 NIPs는 훨씬 매끄러운 표면(그림 3e)을 보이며, 동일한 배율에서 용출되지 않은 Pd(II) IIPs와 용출된 Pd(II) IIPs(약 200nm)보다 훨씬 큰 입자 크기(2μm)를 가집니다. 이는 템플릿 PdCl₄²⁻ 첨가가 팔라듐(II) 이온 각인 폴리머의 형태학적 특성에 큰 영향을 미침을 나타냅니다.

용출되지 않은 Pd(II) IIPs, 용출된 Pd(II) IIPs, NIPs의 열중량 곡선에서 다른 분해 거동을 관찰할 수 있습니다(그림 4a). 40~100°C 저온에서 열분해 속도는 상대적으로 낮으며, 주로 자유 및/또는 결합수 증발에 의한 중량 감소입니다. 100~250°C에서 시료의 주성분은 아직 분해되지 않았습니다. 250°C 이상에서 온도 상승에 따라 폴리머 내 유기물이 분해되어 급격한 중량 감소가 일어납니다. 440°C 이상에서 폴리머 내 유기물이 완전히 분해되어 열적 안정 상태에 도달합니다. 600°C까지 올라가면 용출되지 않은 Pd(II) IIPs의 잔류 질량 비율이 약 6%에 도달하며, 잔류 물질은 주로 무기 팔라듐으로 추정됩니다.

FTIR 스펙트럼의 흡수 피크와 밴드를 바탕으로 용출되지 않은 Pd(II) IIPs, 용출된 Pd(II) IIPs, NIPs의 흡착제 표면 작용기를 묘사하고 특성화할 수 있습니다(그림 4b). 3440cm⁻¹와 1640cm⁻¹의 밴드는 각각 아마이드 내 C-N과 -CONH-의 신축 진동에 기인합니다. 3550, 2950, 2560, 2350, 1740, 1260cm⁻¹의 피크는 각각 -OH, C-H, S-H, 에스테르의 C=O, C-O의 신축 진동에 기인합니다. 세 FTIR 곡선에서 이 진동 흡수 피크의 이동은 없으며, 이는 배위가 없음을 의미합니다. 곡선 b와 c에서 템플릿 이온 Pd(II) 첨가 후 C-N에 기인한 피크가 1390에서 1380cm⁻¹로 이동하여 템플릿 이온 Pd(II)와 작용기 단량체 간 배위가 발생했음을 나타냅니다. 또한 곡선 b에서 2080과 1980cm⁻¹에 새로운 흡수 피크가 나타났는데, 이는 Pd(II) 용출 과정이 일부 작용기 변화를 일으킬 수 있습니다.

배치 흡착 실험

초기 Pd(II) 이온 농도가 Pd(II) IIPs의 흡착 용량에 미치는 영향을 그림 5a에 나타냈습니다. Pd(II) IIPs 투여량이 고정되었을 때, 흡착질 이온의 초기 농도 증가에 따라 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 이온 흡착 용량은 증가하지만 제거 효율은 감소합니다. 이는 용액 내 Pd(II) IIPs가 제공하는 흡착 부위가 한정되어 있기 때문입니다. 낮은 Pd(II) 농도에서는 활성 흡착 부위가 풍부하여 용액 내 대부분의 Pd(II) 이온을 흡착할 수 있습니다. 그러나 초기 Pd(II) 이온 농도가 증가하면 고정된 흡착제 투여량에 의해 이용 가능한 활성 흡착 부위 수가 제한됩니다. 더 높은 농도에서는 과량의 Pd(II) 이온과 결합할 추가 활성 부위가 없습니다. Pd(II) IIPs의 흡착 용량이 점차 포화됨에 따라 Pd(II) 제거 효율은 지속적으로 감소합니다.

접촉 시간이 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 이온 흡착 용량과 제거 효율에 미치는 영향을 그림 5b에 나타냈습니다. 초기 60분 동안 반응 접촉 시간이 길어짐에 따라 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 흡착 용량과 제거 효율이 급격히 증가합니다. 반응 초기에 Pd(II) IIPs에 많은 결합 부위가 이용 가능하고 Pd(II) 이온 농도가 상대적으로 높아, 흡착질 이온이 벌크 용액에서 미점유 결합 부위로 이동하는 강한 구동력이 존재합니다. 따라서 Pd(II) IIPs가 폐수에서 중금속을 제거하는 효율적 흡착제로서 처음 3시간 동안 작용하기에 유리합니다. 그러나 접촉 시간이 연장됨에 따라 Pd(II) IIPs의 대다수 활성 부위가 Pd(II) 이온과 결합하고 이용 가능한 활성 부위가 감소합니다. 180분 후 Pd(II) IIPs의 흡착 용량과 제거 효율은 변하지 않고 평형 상태에 도달합니다. 따라서 180분을 흡착 공정의 최적 접촉 시간으로 설정했습니다.

그림 5c는 운전 온도가 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 흡착 용량과 제거 효율에 미치는 영향을 나타냅니다. 온도 증가에 따라 흡착 용량과 제거 효율이 증가하여 흡착 반응이 흡열 과정임을 알 수 있습니다. 높은 온도는 흡착제의 흡착 용량을 촉진합니다. 일반적으로 25~35°C의 정상 공정 온도에서 Pd(II) IIPs는 실제 응용에서 좋은 성능을 발휘할 수 있습니다.

Pd(II) IIPs와 NIPs에 의한 다중 금속 공존 시스템에서 Pd(II) 흡착에 미치는 영향을 그림 5d에 나타냈습니다. 다중 금속 공존 시스템에서 Pd(II) IIPs와 해당 NIPs의 Pd(II) 흡착 용량이 가장 크고, 그다음 Pt, Zn, Ni, Cu 순이었습니다. Pd(II) IIPs의 Pd(II) 흡착 용량은 Cu(II), Zn(II), Ni(II), Pt(II)보다 각각 26.7, 21.5, 31.8, 10.4배 높았습니다. 이는 Pd(II) IIPs가 Pd(II)에 대해 고효율, 고선택적임을 나타냅니다. Pd(II) IIPs의 Pt(II) 흡착 용량이 Cu(II), Zn(II), Ni(II)보다 큰데, 이는 Pt(II)가 Pd(II)와 화학적으로 유사하고 다른 금속에 비해 경쟁적 흡착 부위를 가지기 때문일 수 있습니다. NIPs의 Cu(II), Zn(II), Ni(II), Pt(II) 흡착 용량은 Pd(II) IIPs보다 컸으나, Pd(II)는 정반대 결과를 보였습니다. 이는 Pd(II) IIPs가 NIPs보다 Pd(II)에 더 좋은 흡착 효과를 보이는 것이 큰 비표면적 때문이 아니라 제조 과정에서 Pd(II)용 인지 흡착 부위 형성 때문임을 나타냅니다.

등온선 및 동역학 연구

Pd(II) IIPs의 흡착 능력을 탐구하기 위해 랑뮈어와 프룬들리히 두 가지 대표적 흡착 등온 모델(그림 6a)을 사용했습니다. 실험 데이터를 준일차와 준이차 동역학 모델(그림 6b)로 피팅했습니다. 각 모델의 등온선 및 동역학 파라미터는 표 2에 요약했습니다.

등온선 연구에서 프룬들리히 등온 모델의 상관계수(R²=0.991)가 랑뮈어 모델(R²=0.946)보다 1에 훨씬 가까워, 프룬들리히 모델이 Pd(II) IIPs 상에서 Pd(II) 이온 흡착 공정을 더 적절하게 설명함을 시사합니다. 프룬들리히 모델은 경험적 방정식으로, 일반적으로 프룬들리히 상수 n의 역수(1/n)가 흡착 성능과 음의 상관관계가 있다고 봅니다. 1/n이 0.1~0.5 사이면 흡착이 용이하고, 2보다 크면 흡착이 어렵습니다. 본 실험에서 얻은 1/n 값은 약 0.39로, Pd(II) 이온이 Pd(II) IIPs에 의해 쉽게 흡착됨을 나타냅니다.

동역학 연구에서 피팅 결과는 준이차 동역학 모델(R²=0.971)이 준일차 모델(R²=0.896)보다 더 잘 맞았습니다. 이론적 평형 흡착 용량 5.085mg/g이 실험값 5.042mg/g에 더 가까워, Pd(II) IIPs 상의 Pd(II) 이온 흡착이 준이차 동역학 모델에 더 부합한다고 볼 수 있습니다. 준이차 동역학 모델은 속도 조절 단계가 주로 중금속 이온과 흡착제의 흡착 부위 간 화학적 흡착 과정이라고 가정합니다. 따라서 Pd(II) IIPs 상의 Pd(II) 이온 흡착은 주로 화학 반응에 기인하며, 이는 각인 인지 부위 형성을 확인시켜 줍니다.

결론

Pd(II) IIPs 합성 시 세 가지 작용기 단량체 연구에서 유의미한 각인 효과 차이가 나타났습니다. UV 스펙트럼에서 템플릿이 세 작용기 단량체와 반응한 후 4-VP와 ANA는 큰 구조 변화를 일으켰으나 AAA는 거의 변화가 없었습니다. 배치 흡착 실험 결과, 4-VP가 ANA와 AAA보다 높은 Pd(II) 흡착 용량으로 가장 유망한 작용기 단량체임이 확인되었습니다. FTIR 스펙트럼에서 각인 인지 부위 형성이 Pd(II) IIPs의 Pd(II) 이온 흡착에 유리함을 입증했습니다. 최적 작업 조건에서 합성된 Pd(II) IIPs에 의한 Pd(II) 이온의 이론적 평형 흡착 용량은 5.085mg/g이었습니다. Cu(II), Zn(II), Ni(II), Pt(II)와 비교하여 Pd(II) IIPs는 Pd(II) 이온에 높은 선택성을 보였습니다. 등온선 결과는 프룬들리히 모델이 랑뮈어 모델보다 Pd(II) IIPs 상의 Pd(II) 흡착 공정에 더 잘 맞음을 시사했습니다. 동역학 연구는 흡착 공정이 준이차 동역학 모델로 가장 잘 설명됨을 밝혔습니다.