[한국기술뉴스] 경상국립대학교 해양환경공학과 원성욱교수 연구팀은 음이온성 염료 및 금속 흡착이 우수한 키틴 기반 생체흡착제를 개발했다. 개발된 기술은 경상국립대학교 산학협력단을 통해 2018년 12월 28일 특허를 출원(출원번호 제1020180172131호)했다. 특허 명칭은 '키틴 기반 흡착제 및 이의 제조방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

폐수 내 염료 중 특히 반응성염료는 가수 분해, 산화 등에 의해 독성과 발암성 또는 돌연변이를 유발하는 중간체를 생성할 수 있어 자연과 인간에 큰 위해성이 높은 물질입니다. 따라서 자연환경으로 방류하기 적절한 폐수처리기술을 이용하여 반응성염료를 제거하는 것이 중요합니다. 하지만 반응성염료는 화학적으로 안정하며 복잡한 방향족 분자구조로 이루어진 난분해성 합성물질로 일반적인 폐수처리공정으로는 효과적인 분해 또는 제거가 어렵습니다. 흡착기술은 염료를 제거하기 위한 효율, 용량 및 적용 가능성을 가지고 있을 뿐만 아니라 흡착제의 재생 및 회수가 용이하여 효과적이고 경제적인 기술입니다.

경상국립대학교 해양환경공학과 폐기물자원재생 연구팀은 천연고분자 물질인 키틴에 표면개질기술을 적용하여 폐수 내 음이온성 오염물질을 제거하고 회수할 수 있는 친환경 고성능 흡착제를 발명했습니다.

키틴 기반 흡착제는 키틴의 수산기와 아민기에 링커(글루타르알데하이드)를 결합하고 양이온성 고분자(폴리에틸렌이민)로 코팅하여 표면개질 하였습니다. 그리고 제조된 흡착제는 동결 건조 시켜 보관합니다.

연구팀은 개발된 흡착제가 염료물질 제거에 효과적인지 확인하는 실험을 음이온성 염료인 AB25를 대상으로 진행했습니다. 폴리에틸렌이민으로 코팅된 흡착제는 대조군보다 흡착량이 약 2.6배 증가하였습니다. 또한, 염료가 저농도일 경우에는 넓은 pH 범위에서 고효율의 흡착능력을 보여주었습니다. 등온흡착실험을 Langmuir model 식에 적용한 결과, 흡착친화도가 다른 흡착제들보다 우수한 것으로 나타났습니다. 시간에 따른 흡착실험은 초기에 대단히 빨랐으며 일정 시간 이후부터는 서서히 진행되다가 120분(50 mg/L), 500분(100 mg/L) 후에 평형에 도달하였습니다. 또한, 3회 흡/탈착 반복실험을 통해 재생 가능한 흡착제임을 확인했습니다. 다양한 조건의 변경을 통해 흡착제를 제조하여 RY2를 대상으로 흡착성능을 평가하였습니다. 키틴 사이즈 및 링커와 양이온성 고분자 물질의 농도에 따라 다른 실험결과를 도출했으며, 이는 적용대상에 맞게 흡착제를 다양한 수정 및 변형이 가능함을 확인할 수 있었습니다.

개발된 흡착제는 반응성 염료 외에도 음이온성 오염물질 또는 백금족 금속을 제거 및 회수하는데 폭넓게 활용할 수 있습니다. 또한, 키틴은 수산폐기물로부터 얻을 수 있으며 이런 고형 폐기물의 재활용을 통해 환경보호와 폐기물 관리에 기여할 수 있습니다.