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술폰화된 이온성 고분자의 합성 및 열유도 상분리(TIPS)에 의한 Li+ 흡착용 막 제조

Synthesis of Sulfonated Ionic Polymer and Fabrication of Its Membrane for Li+ Adsorption by TIPS

초록/요약

최근 휴대장비 산업의 성장과 함께 리튬에 대한 수요 또한 증가하고 있다. 리튬은 탄광, 해수, 염호의 염수 등에서 얻어지고 있지만 배터리 산업의 증가로 제공되는 리튬의 양은 더욱 줄어들 것이다. 따라서 본 연구에서는 염수에 녹아있는 리튬이온을 회수하기 위해 술폰화된 이온성 고분자 (poly(ethylene-co-vinyl sulfonic acid): PEVSA)를 합성하였으며, 이를 이용해서 열유도 상분리(thermal-induced phase separation, TIPS)방법으로 막을 제조하였다. 제조된 고분자 막은 고분자의 농도에 따라 다양한 구조적 형태를 보였다. 막과 필름에 pH농도 변화를 주어 리튬이온 흡착을 행하였으며, 리튬이온의 흡착은 높은 pH에서 흡착량이 많은 S형태의 흡착 등온선을 보였다. 이온성 고분자 필름을 DI water, dichloromethane, toluene에 각각 처리한 후에는 다른 친수도와 표면구조가 관찰되었으며, 이 용매로 유도된 표면특성은 가역적인 현상을 보였다. 새로운 이온성 고분자에 대한 본 연구는 리튬이온 회수를 토대로 하였으나, 센서, 전기기계 변환기, 전지, 연료전지 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.

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초록/요약

Recently, there has been growing demand for lithium, due to the growth of portable equipment. Although lithium is obtained at present from mines, and the brine of salt lake, the supply of lithium will diminish with increase in demand, mainly due to the increase in the large-scale lithium ion battery industry. Therefore, the ionic polymer (poly(ethylene-co-vinyl sulfonic acid): PEVSA) was synthesized for the Li+ recovery dissolved in the salt lake in this study. Membranes based on PEVSA were prepared with the thermal-induced phase separation (TIPS) method. The prepared membranes showed various textures with polymer concentrations. The adsorption isotherm curves of Li+ on PEVSA samples showed that good adsorption capacity was shown at high pH values, according to the S-shape of the adsorption isotherm. The ionic polymer film displayed the different wettability and morphology after treatments in DI water, dichloromethane, and toluene, and its solvent-induced surface properties were reversible corresponding to solvents. The novel ionic polymer layed the foundation for the lithium ion recovery, however, it will be widely used applications in many areas; such as sensors, electromechanical transducers, batteries, fuel cells, etc.

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