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KR102702039B1 - Method for preparing non-agglomerating anion exchange resin and non-agglomerating anion exchange resin prepared thereby - Google Patents

Method for preparing non-agglomerating anion exchange resin and non-agglomerating anion exchange resin prepared thereby Download PDF

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KR102702039B1
KR102702039B1 KR1020210186701A KR20210186701A KR102702039B1 KR 102702039 B1 KR102702039 B1 KR 102702039B1 KR 1020210186701 A KR1020210186701 A KR 1020210186701A KR 20210186701 A KR20210186701 A KR 20210186701A KR 102702039 B1 KR102702039 B1 KR 102702039B1
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exchange resin
anion exchange
polymer electrolyte
aqueous solution
anionic polymer
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신대철
종호선
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주식회사 삼양사
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Abstract

본 발명은 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수질 정제시 장기간 통수와 재생을 반복하여도 응집 현상을 일으키지 않으며 우수한 분리능을 나타내는 재생형 혼상형 이온 교환 수지를 제공할 수 있는 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a non-coagulant anion exchange resin and a non-coagulant anion exchange resin produced thereby. More specifically, the present invention relates to a method for producing a non-coagulant anion exchange resin and a non-coagulant anion exchange resin produced thereby, which can provide a regenerable mixed-bed ion exchange resin that does not cause coagulation and exhibits excellent separation ability even after repeated long-term passage and regeneration during water purification.

Description

비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지{Method for preparing non-agglomerating anion exchange resin and non-agglomerating anion exchange resin prepared thereby}Method for preparing non-agglomerating anion exchange resin and non-agglomerating anion exchange resin prepared thereby

본 발명은 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수질 정제 시 장기간 통수와 재생을 반복하여도 응집 현상을 일으키지 않으며 우수한 분리능을 나타내는 재생형 혼상형 이온 교환 수지를 제공할 수 있는 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a non-coagulant anion exchange resin and a non-coagulant anion exchange resin produced thereby. More specifically, the present invention relates to a method for producing a non-coagulant anion exchange resin and a non-coagulant anion exchange resin produced thereby, which can provide a regenerable mixed-bed ion exchange resin that does not cause coagulation and exhibits excellent separation ability even after repeated long-term passage and regeneration during water purification.

최근 반도체 제조 분야에서는 반도체 소자의 고집적도화에 수반해, 제조 공정으로 이용되는 생산 기계나 가스, 약품 등과 함께 용수도 대폭적인 고순도화가 요구되고 있으며, 초순수(경우에 따라 극도 순수라고도 칭해진다) 등의 매우 고순도의 용수도 요구되고 있다. Recently, in the semiconductor manufacturing field, with the increase in integration of semiconductor devices, there is a demand for drastically higher purity of water as well as production machines, gases, and chemicals used in the manufacturing process, and very high purity water such as ultrapure water (sometimes also called ultrapure water) is also required.

이러한 고순도의 물을 얻기 위한 하나의 단계로 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 혼합한 혼상형(mixed bed type) 이온 교환 수지를 사용하는 프로세스가 있으며, 혼상형 이온 교환 수지는 주기적인 재생을 통해 사용하는 재생형(regeneration type)과 재생 없이 일회성으로 사용하는 비재생형(non-regeneration type)으로 나눌 수 있다. 일반적으로 전자의 경우 정제 시 비교적 낮은 수질(비저항: 0.1~1 ㏁·㎝) 후단에 위치하여 물속의 이온을 추가로 제거하는데 사용되며, 후자의 경우 초순수(비저항: 15~18 ㏁·㎝) 후단에 위치하여 극도로 미량 존재하는 이온을 최종적으로 제거하는데 사용된다. 채수가 종료된 재생형 혼상형 이온 교환 수지의 재생을 위해서는 먼저 역세를 통해 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 분리해야 한다. 하지만 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지는 서로 반대되는 표면전하로 인해 전기적 인력으로 결합하여 뭉치는 응집현상이 발생하여 서로 완벽하게 분리되지 않는 문제점이 있다. 재생형 혼상형 이온 교환 수지의 재생시 분리가 완벽하게 되지 않으면 역재생으로 인해 채수량이 급격하게 감소하게 되는 문제가 발생한다. As one step to obtain such high-purity water, there is a process that uses a mixed bed type ion exchange resin that mixes a cation exchange resin and an anion exchange resin, and the mixed bed type ion exchange resin can be divided into a regeneration type that is used through periodic regeneration and a non-regeneration type that is used once without regeneration. In general, the former is positioned after relatively low water quality (resistivity: 0.1 to 1 MΩ cm) during purification and is used to additionally remove ions in the water, and the latter is positioned after ultra-pure water (resistivity: 15 to 18 MΩ cm) and is used to ultimately remove ions that exist in extremely small amounts. In order to regenerate the regenerated mixed bed type ion exchange resin after water collection is complete, the cation exchange resin and anion exchange resin must first be separated through backwashing. However, cation exchange resins and anion exchange resins have a problem in that they cannot be completely separated from each other because they are combined by electrical attraction due to their opposite surface charges, causing a coagulation phenomenon. If separation is not completely achieved during regeneration of a regenerative mixed-bed ion exchange resin, a problem occurs in which the amount of water collected is drastically reduced due to reverse regeneration.

일반적으로 초순수 제조시의 재생형 혼상형 이온 교환 수지는 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지, 그리고 역삼투막 장치(RO, Reverse Osmosis)를 거친 비저항 0.1~1 ㏁·㎝ 수준의 순수를 처리하게 되는데, 처리해야 할 순수의 수질이 낮을수록 혼상형 이온 교환 수지의 응집현상은 감소하고 분리성은 증가한다. 그 이유는 낮은 수질에 포함된 유기물 성분과 다가의 이온 성분이 이온 교환 수지에 흡착하여 표면전하를 감소시키기 때문이다. 하지만 최근 초순수 제조 프로세스의 발전과 고도화로 인해 재생형 혼상형 이온 교환 수지 앞단의 수질이 비저항 1 ㏁·㎝ 이상인 경우도 존재하며, 이 경우 이미 수질 내의 유기물은 수~수십 ppb(part per billion) 수준으로 저감되어 있고, 불순물 이온도 극도로 적기 때문에 수질 내 불순물로 인한 이온 교환 수지의 오염 및 이로 인한 표면 전하의 감소와 분리성의 증대를 기대할 수 없다. 실제로 최신의 초순수 제조 설비의 경우 재생형 혼상형 이온 교환 수지의 분리성 하락으로 사전 화학처리(Pre-chemical)를 통해 강제 층분리를 유도하는 추가 프로세스를 도입하고 있으며, 이는 추가적인 약품 사용과 운전 비용의 상승을 초래한다.In general, the regenerative mixed-bed ion exchange resin in the production of ultrapure water processes cation exchange resins, anion exchange resins, and pure water with a resistivity of 0.1 to 1 MΩ cm that has passed through a reverse osmosis (RO) device. As the quality of the pure water to be treated decreases, the coagulation phenomenon of the mixed-bed ion exchange resin decreases and the separation performance increases. This is because the organic components and multivalent ion components contained in the low quality water are adsorbed to the ion exchange resin and the surface charge is reduced. However, due to the recent development and advancement of the ultrapure water production process, there are cases where the water quality in front of the regenerative mixed-bed ion exchange resin has a resistivity of 1 MΩ cm or higher. In this case, the organic components in the water quality have already been reduced to the level of several to several tens of ppb (parts per billion), and the impurity ions are extremely small, so contamination of the ion exchange resin due to impurities in the water quality and the resulting decrease in surface charge and increase in separation performance cannot be expected. In fact, in the case of the latest ultra-pure water manufacturing facilities, an additional process is introduced to induce forced layer separation through pre-chemical treatment due to the decline in the separation properties of regenerative mixed-bed ion exchange resins, which results in the use of additional chemicals and increased operating costs.

이러한 재생형 혼상형 이온 교환 수지의 응집을 방지하고 분리성을 증대시키기 위한 다양한 방법들이 시도되었다. 미국특허 6,060,526호에는 수평균 분자량이 5,000~1,000,000인 폴리술폰화된 폴리(비닐방향족) 폴리전해질로 음이온 교환 수지를 처리하는 방법이 기재되어 있다. 여기서는 응집을 일으키지 않고, 수용성 폴리전해질로 인한 이온 교환 수지의 성능 저하를 방지하기 위해 특정 분자량을 가진 수용성 폴리전해질을 특정 처리량으로 사용하였다. 하지만 통수와 재생을 반복하면 고분자 전해질이 탈착되어 다시 응집을 형성하기 쉬워진다. 일본특허 5567539호는 양이온 교환 수지를 분자내 고리형 4급 암모늄염 구조를 가지는 수용성 양이온 폴리머 전해질로 처리하여 응집 발생 없이 높은 교환 속도를 유지하는 양이온 교환 수지의 제조 방법을 기술하고 있다. 하지만 이 역시 반복되는 통수와 재생으로 인해 고분자 전해질이 탈착되며, 비저항 1 ㏁·㎝ 이상의 비교적 고순도의 입수구를 처리하는 경우 우수한 분리능을 장기간 유지하는 것이 어렵다.Various methods have been attempted to prevent aggregation and increase the separability of such regenerative mixed-phase ion exchange resins. U.S. Patent No. 6,060,526 describes a method of treating an anion exchange resin with a polysulfonated poly(vinyl aromatic) polyelectrolyte having a number average molecular weight of 5,000 to 1,000,000. In this method, a water-soluble polyelectrolyte having a specific molecular weight was used in a specific treatment amount in order to prevent aggregation and deterioration of the performance of the ion exchange resin due to the water-soluble polyelectrolyte. However, if passage and regeneration are repeated, the polymer electrolyte is desorbed, making it easy for aggregation to form again. Japanese Patent No. 5,567,539 describes a method for producing a cation exchange resin that maintains a high exchange rate without aggregation by treating the cation exchange resin with a water-soluble cationic polymer electrolyte having an intramolecular cyclic quaternary ammonium salt structure. However, this also causes the polymer electrolyte to be desorbed due to repeated passage and regeneration, and it is difficult to maintain excellent separation for a long period of time when processing a relatively high-purity inlet with a resistivity of 1 MΩ cm or more.

따라서, 비저항이 1㏁·㎝ 이상인 순수를 추가 정제함에 있어서 응집을 발생시키지 않으며, 장기간의 통수와 반복에도 우수한 분리능을 나타낼 수 있는 재생형 혼상형 이온 교환 수지의 제조 기술이 요청되고 있다.Therefore, there is a demand for a technology for manufacturing a regenerative mixed-phase ion exchange resin that does not cause coagulation when further refining pure water having a resistivity of 1 MΩ cm or higher and can exhibit excellent separation ability even after long-term passage and repetition.

본 발명의 목적은 비저항이 1㏁·㎝ 이상인 순수를 추가 정제함에 있어서 장기간 통수와 재생을 반복하여도 응집 현상을 일으키지 않으며 우수한 분리능을 나타내는 재생형 혼상형 이온 교환 수지를 제공할 수 있는 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 비응집성 음이온 교환 수지를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a method for producing a non-coagulant anion exchange resin capable of providing a regenerative mixed-phase ion exchange resin that exhibits excellent separation ability without causing coagulation even after repeated long-term passage and regeneration in further purifying pure water having a resistivity of 1 MΩ cm or more, and a non-coagulant anion exchange resin produced thereby.

상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, (1) 강염기성 음이온 교환 수지를 2 중량% 이상의 농도를 갖는 알칼리 수산화물 수용액과 접촉시킨 뒤 55 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계; 및 (2) 상기 단계 (1)에서 얻어진 음이온 교환 수지를 음이온성 고분자 전해질과 접촉시킨 뒤 35 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계;를 포함하는, 비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method for producing a non-aggregating anion exchange resin, comprising the steps of: (1) contacting a strongly basic anion exchange resin with an alkaline hydroxide aqueous solution having a concentration of 2 wt% or more and then heating the same to a temperature of 55° C. or higher; and (2) contacting the anion exchange resin obtained in step (1) with an anionic polymer electrolyte and then heating the same to a temperature of 35° C. or higher.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 방법에 의해 제조되며, 음이온성 고분자 전해질 코팅을 표면에 갖는, 비응집성 음이온 교환 수지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a non-aggregating anion exchange resin is provided, which is manufactured by the method of the present invention and has an anionic polymer electrolyte coating on its surface.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지를 포함하는 재생형 혼상형 이온 교환 수지가 제공된다.According to another aspect of the present invention, a regenerable mixed-bed ion exchange resin comprising the non-coagulant anion exchange resin of the present invention is provided.

본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지를 양이온 교환 수지와 조합하여 구성된 재생형 혼상형 이온 교환 수지는 비저항 1㏁·㎝ 이상의 순수의 추가 정제용으로 사용시 장기간 통수와 재생을 반복하여도 응집 현상을 일으키지 않으며 우수한 분리능을 나타낼 수 있어 초순수의 제조에 매우 유용하다.The regenerable mixed-bed ion exchange resin composed of the non-coagulant anion exchange resin of the present invention and a cation exchange resin can exhibit excellent separation ability without causing coagulation even after repeated long-term passage and regeneration when used for additional purification of pure water having a resistivity of 1 MΩ cm or more, and is therefore very useful for producing ultrapure water.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지 제조 방법은, (1) 강염기성 음이온 교환 수지를 2 중량% 이상의 농도를 갖는 알칼리 수산화물 수용액과 접촉시킨 뒤 55 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.The method for producing a non-coagulant anion exchange resin of the present invention comprises the step of (1) contacting a strongly basic anion exchange resin with an aqueous alkali hydroxide solution having a concentration of 2 wt% or more and then heating the same to a temperature of 55°C or more.

상기 강염기성 음이온 교환 수지로는 통상의 강염기성 음이온 교환 수지를 사용할 수 있으며, 예컨대, 클로라이드형(Cl형) 혹은 수산형(OH형) 강염기성 음이온 교환 수지를 사용할 수 있다. Cl형의 경우 상기 단계 (1)을 실시하기 전에 적절한 농도의 알칼리 수산화물 수용액을 사용하여 OH형으로 변환한 후 사용될 수도 있다.As the above-mentioned strong basic anion exchange resin, a typical strong basic anion exchange resin can be used, and for example, a chloride type (Cl type) or hydroxide type (OH type) strong basic anion exchange resin can be used. In the case of the Cl type, it can be used after being converted to the OH type using an alkali hydroxide aqueous solution of an appropriate concentration before performing the above-mentioned step (1).

일 구체예에서, 상기 강염기성 음이온 교환 수지는 교환기로 제4급 암모늄기를 가지며, 모체는 모노비닐리덴 방향족 모노머(예컨대, 스타이렌 등)와 가교제(예컨대, 디비닐벤젠 등)를 중합시킨 가교 중합체일 수 있다. In one specific example, the strong basic anion exchange resin has a quaternary ammonium group as an exchange group, and the parent may be a crosslinked polymer obtained by polymerizing a monovinylidene aromatic monomer (e.g., styrene, etc.) and a crosslinking agent (e.g., divinylbenzene, etc.).

보다 구체적으로, 상기 강염기성 음이온 교환 수지의 상업적인 예로는 ㈜삼양사제 TRILITE(상표명) MA12OHUP, TRILITE(상표명) MA10OHUP 및 TRILITE(상표명) MA15OHUP 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.More specifically, commercial examples of the strong alkaline anion exchange resin include, but are not limited to, TRILITE (trade name) MA12OHUP, TRILITE (trade name) MA10OHUP, and TRILITE (trade name) MA15OHUP manufactured by Samyang Corporation.

일 구체예에서, 상기 강염기성 음이온 교환 수지의 평균 입경은, 압력손실과 이온교환속도를 고려하였을 때, 0.05 내지 2.0 mm일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.1 내지 1.0 mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one specific example, the average particle size of the strongly basic anion exchange resin may be 0.05 to 2.0 mm, and more specifically, 0.1 to 1.0 mm, when considering the pressure loss and ion exchange rate, but is not limited thereto.

상기 알칼리 수산화물 수용액은 강염기성 음이온 교환 수지의 표면 전하를 감소시키기 위해 사용된다. 일 구체예에서, 상기 알칼리 수산화물은 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘 또는 이들의 조합일 수 있다.The above alkali hydroxide aqueous solution is used to reduce the surface charge of a strongly basic anion exchange resin. In one specific example, the alkali hydroxide can be sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide, or a combination thereof.

상기 알칼리 수산화물 수용액은 2 중량% 이상의 농도를 갖는다. 알칼리 수산화물 수용액의 농도가 2 중량% 미만이면 결과물인 음이온 교환 수지의 응집성이 높아져, 이를 포함하는 혼상형 이온 교환 수지의 재생시 양이온 교환 수지로부터의 분리가 어렵거나 불가해진다.The above alkali hydroxide aqueous solution has a concentration of 2 wt% or more. If the concentration of the alkali hydroxide aqueous solution is less than 2 wt%, the cohesion of the resulting anion exchange resin increases, making it difficult or impossible to separate it from the cation exchange resin during regeneration of the mixed-phase ion exchange resin containing it.

보다 구체적으로, 상기 알칼리 수산화물 수용액의 농도는 2 중량% 이상, 2.5 중량% 이상, 3 중량% 이상 또는 3.5 중량% 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 알칼리 수산화물 수용액의 농도는 그 상한에 특별한 제한이 없으나 지나치게 높은 것은 바람직하지 않으며, 예컨대, 10 중량% 이하, 9 중량% 이하, 8 중량% 이하, 7 중량% 이하 또는 6 중량% 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.More specifically, the concentration of the alkali hydroxide aqueous solution may be 2 wt% or more, 2.5 wt% or more, 3 wt% or more, or 3.5 wt% or more, but is not limited thereto. The concentration of the alkali hydroxide aqueous solution has no particular limitation in its upper limit, but it is not preferable that it be excessively high, and for example, it may be 10 wt% or less, 9 wt% or less, 8 wt% or less, 7 wt% or less, or 6 wt% or less, but is not limited thereto.

상기 단계 (1)에서 강염기성 음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 혼합물은 55 ℃ 이상의 온도로 가열된다. 상기 가열 온도가 55 ℃ 미만이면 결과물인 음이온 교환 수지의 응집성이 높아져, 이를 포함하는 혼상형 이온 교환 수지의 재생시 양이온 교환 수지로부터의 분리가 어려워진다.In the above step (1), the mixture of the strong basic anion exchange resin and the alkaline hydroxide aqueous solution is heated to a temperature of 55°C or higher. If the heating temperature is lower than 55°C, the cohesiveness of the resulting anion exchange resin increases, making it difficult to separate it from the cation exchange resin during regeneration of the mixed-phase ion exchange resin containing it.

보다 구체적으로, 상기 단계 (1)에서의 가열 온도는 55 ℃ 이상, 60 ℃ 이상, 65 ℃ 이상, 70 ℃ 이상, 75 ℃ 이상 또는 80 ℃ 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 단계 (1)에서의 가열 온도는 그 상한에 특별한 제한이 없으나 지나치게 높은 것은 바람직하지 않으며, 예컨대, 100 ℃ 이하, 95 ℃ 이하 또는 90 ℃ 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.More specifically, the heating temperature in the step (1) may be, but is not limited to, 55°C or higher, 60°C or higher, 65°C or higher, 70°C or higher, 75°C or higher, or 80°C or higher. The heating temperature in the step (1) has no particular limitation on its upper limit, but it is not preferable that it be excessively high, and for example, may be, but is not limited to, 100°C or lower, 95°C or lower, or 90°C or lower.

일 구체예에서, 상기 단계 (1)에서 강염기성 음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 혼합물의 가열은, 예컨대, 1 내지 12시간 동안 유지될 수 있고, 보다 구체적으로는 2 내지 10시간 동안, 보다 더 구체적으로는 2 내지 6시간 동안 유지될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 가열 시간이 지나치게 길면 의도하지 않은 수지의 열화로 인해 교환용량이 감소할 우려가 있으며, 반대로 지나치게 짧으면 표면전하의 감소 효과를 기대할 수 없다.In one specific example, the heating of the mixture of the strongly basic anion exchange resin and the alkaline hydroxide aqueous solution in the step (1) may be maintained for, for example, 1 to 12 hours, more specifically 2 to 10 hours, and even more specifically 2 to 6 hours, but is not limited thereto. If the heating time is too long, there is a concern that the exchange capacity may decrease due to unintended deterioration of the resin, and conversely, if it is too short, the effect of reducing the surface charge cannot be expected.

상기 강염기성 음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉은 배치 방식이어도 되고 컬럼 방식이어도 되며, 바람직하게는 배치 방식일 수 있다. 배치 방식의 경우 알칼리 수산화물 수용액의 양은 이온 교환 수지에 대해 2 내지 3 BV(bed volume)일 수 있으며, 이보다 많은 양을 사용해도 되지만 사용되고 남은 알칼리 수산화물 수용액을 처리하는데 추가적은 비용 및 공정이 필요하므로 공정상 비효율적이다.The contact of the above-mentioned strong basic anion exchange resin with the alkaline hydroxide aqueous solution may be in a batch manner or a column manner, and is preferably in a batch manner. In the case of a batch manner, the amount of the alkaline hydroxide aqueous solution may be 2 to 3 BV (bed volume) with respect to the ion exchange resin, and although a larger amount may be used, additional costs and processes are required to treat the remaining alkaline hydroxide aqueous solution, which is inefficient in terms of the process.

컬럼 방식으로 접촉시킬 경우, 알칼리 수산화물 수용액을 상기한 온도로 가열하며 수지에 하향류로 통수시키는 것이 좋다. 이 때, 알칼리 수산화물 수용액의 양은 이온 교환 수지에 대해 5 내지 15 BV일 수 있으며, 통액 속도는 공간속도(이하 SV로 약칭함)로 5 내지 10 hr-1일 수 있다. 공간속도가 지나치게 낮으면 컬럼을 통과하는 알칼리 수산화물 수용액이 식어 처리 효과가 감소하고, 지나치게 높으면 사용해야 하는 알칼리 수산화물 수용액의 양이 늘어나 공정상 비효율적이다.When contacting in a column manner, it is preferable to heat the alkali hydroxide aqueous solution to the above temperature and pass it downward through the resin. At this time, the amount of the alkali hydroxide aqueous solution can be 5 to 15 BV with respect to the ion exchange resin, and the passage speed can be 5 to 10 hr -1 in space velocity (hereinafter abbreviated as SV). If the space velocity is too low, the alkali hydroxide aqueous solution passing through the column cools down, reducing the treatment effect, and if it is too high, the amount of alkali hydroxide aqueous solution that must be used increases, which is inefficient in terms of the process.

상기 단계 (1)에서와 같이 강염기성 음이온 교환 수지를 알칼리 수산화물 수용액과 접촉시키고 가열 처리하면 수지 표면의 교환기(예컨대, 제4급 암모늄기)가 일부 열화되어 표면 전하가 감소하는 효과를 나타낸다. 가열 처리 후에는, 결과물인 음이온 교환 수지를 수세(예컨대, 순수로 반복하여 수세)하여 표면에 남아 있는 알칼리 수산화물을 모두 제거할 수 있다.When the strongly basic anion exchange resin is brought into contact with an alkaline hydroxide aqueous solution and subjected to a heat treatment as in the above step (1), some of the exchange groups (e.g., quaternary ammonium groups) on the surface of the resin are deteriorated, resulting in a decrease in surface charge. After the heat treatment, the resulting anion exchange resin can be washed with water (e.g., repeatedly washed with pure water) to remove all alkaline hydroxide remaining on the surface.

본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지 제조 방법은, (2) 상기 단계 (1)에서 얻어진 음이온 교환 수지를 음이온성 고분자 전해질과 접촉시킨 뒤 35 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계를 포함한다.The method for producing a non-aggregating anion exchange resin of the present invention comprises the step (2) of bringing the anion exchange resin obtained in step (1) into contact with an anionic polymer electrolyte and then heating it to a temperature of 35°C or higher.

상기 음이온성 고분자 전해질로는, 음이온 교환 수지의 처리에 사용 가능하다고 통상적으로 알려진 고분자 전해질을 특별한 제한 없이 사용할 수 있다.As the above anionic polymer electrolyte, any polymer electrolyte commonly known to be usable for treating anion exchange resins can be used without any particular limitation.

일 구체예에서, 상기 음이온성 고분자 전해질은 설폰화된 폴리스타이렌, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산무수물 또는 이들의 조합일 수 있으며, 바람직하게는 선형의 설폰화된 폴리스타이렌일 수 있다.In one specific embodiment, the anionic polymer electrolyte can be sulfonated polystyrene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic anhydride or a combination thereof, preferably linear sulfonated polystyrene.

일 구체예에서, 상기 음이온성 고분자 전해질의 중량평균분자량(Mw, g/mol)은 10,000 내지 3,000,000일 수 있고, 보다 구체적으로는 20,000 내지 1,000,000, 보다 더 구체적으로는 50,000 내지 100,000일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one specific example, the weight average molecular weight (Mw, g/mol) of the anionic polymer electrolyte may be 10,000 to 3,000,000, more specifically 20,000 to 1,000,000, and even more specifically 50,000 to 100,000, but is not limited thereto.

상기 단계 (2)에서, 음이온 교환 수지와 음이온성 고분자 전해질의 혼합물은 35 ℃ 이상의 온도로 가열된다. 상기 가열 온도가 35 ℃ 미만이면 결과물인 음이온 교환 수지의 응집성이 높아져, 이를 포함하는 혼상형 이온 교환 수지의 재생시 양이온 교환 수지로부터의 분리가 분리가 어렵거나 불가해진다.In the above step (2), the mixture of the anion exchange resin and the anionic polymer electrolyte is heated to a temperature of 35°C or higher. If the heating temperature is lower than 35°C, the cohesiveness of the resulting anion exchange resin increases, making it difficult or impossible to separate the resulting mixed-phase ion exchange resin from the cation exchange resin during regeneration.

보다 구체적으로, 상기 단계 (2)에서의 가열 온도는 35 ℃ 이상, 40 ℃ 이상, 45 ℃ 이상 또는 50 ℃ 이상일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 상기 단계 (2)에서의 가열 온도는 그 상한에 특별한 제한이 없으나 지나치게 높은 것은 바람직하지 않으며, 예컨대, 100 ℃ 이하, 95 ℃ 이하, 90 ℃ 이하, 85 ℃ 이하 또는 80 ℃ 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.More specifically, the heating temperature in the step (2) may be 35°C or higher, 40°C or higher, 45°C or higher, or 50°C or higher, but is not limited thereto. The heating temperature in the step (2) has no particular limitation on its upper limit, but it is not preferable that it be excessively high, and for example, it may be 100°C or lower, 95°C or lower, 90°C or lower, 85°C or lower, or 80°C or lower, but is not limited thereto.

일 구체예에서, 상기 단계 (1)에서 얻어진 음이온 교환 수지 1L 당 접촉되는 음이온성 고분자 전해질의 양은 예컨대, 40 mg 이상, 45 mg 이상, 50 mg 이상 또는 55 mg 이상일 수 있고, 또한 900 mg 이하, 800 mg 이하, 700 mg 이하 또는 600 mg 이하일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one specific example, the amount of the anionic polymer electrolyte contacted per 1 L of the anion exchange resin obtained in step (1) may be, for example, 40 mg or more, 45 mg or more, 50 mg or more, or 55 mg or more, and may also be 900 mg or less, 800 mg or less, 700 mg or less, or 600 mg or less, but is not limited thereto.

일 구체예에서, 상기 단계 (2)에서 음이온 교환 수지와 음이온성 고분자 전해질의 혼합물의 가열은, 예컨대, 1 내지 12시간 동안 유지될 수 있고, 보다 구체적으로는 2 내지 10시간 동안, 보다 더 구체적으로는 2 내지 6시간 동안 유지될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 가열 시간이 지나치게 길면 의도하지 않은 수지의 열화로 인해 교환용량이 감소할 우려가 있으며, 반대로 지나치게 짧으면 음이온성 고분자 전해질의 코팅이 불충분할 수 있다.In one specific example, the heating of the mixture of the anion exchange resin and the anionic polymer electrolyte in the step (2) may be maintained for, for example, 1 to 12 hours, more specifically 2 to 10 hours, and even more specifically 2 to 6 hours, but is not limited thereto. If the heating time is too long, there is a concern that the exchange capacity may decrease due to unintended deterioration of the resin, and conversely, if it is too short, the coating of the anionic polymer electrolyte may be insufficient.

상기 단계 (2)에서 가열 처리 후에는, 결과물인 음이온 교환 수지를 수세(예컨대, 순수로 반복하여 수세)하여 미반응의 음이온성 고분자 전해질을 모두 제거할 수 있다.After the heat treatment in the above step (2), the resulting anion exchange resin can be washed with water (e.g., repeatedly washed with pure water) to remove all unreacted anionic polymer electrolyte.

상기 설명한 단계 (1) 및 (2)를 거친 음이온 교환 수지는 표면에 음이온성 고분자 전해질 코팅을 가지며, 비응집성을 나타낸다.The anion exchange resin that has undergone steps (1) and (2) described above has an anionic polymer electrolyte coating on its surface and exhibits non-coagulation.

따라서, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 방법에 의해 제조되며, 음이온성 고분자 전해질 코팅을 표면에 갖는, 비응집성 음이온 교환 수지가 제공된다.Therefore, according to another aspect of the present invention, a non-coagulant anion exchange resin is provided, which is manufactured by the method of the present invention and has an anionic polymer electrolyte coating on its surface.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지를 포함하는 재생형 혼상형 이온 교환 수지가 제공된다.In addition, according to another aspect of the present invention, a regenerable mixed-bed ion exchange resin comprising the non-coagulant anion exchange resin of the present invention is provided.

일 구체예에서, 상기 재생형 혼상형 이온 교환 수지는 음이온 교환 수지로서 본 발명의 비응집성 음이온 교환 수지 및 양이온 교환 수지로서 강산성 양이온 교환 수지를 함유할 수 있다.In one specific example, the regenerative mixed-phase ion exchange resin may contain the non-aggregating anion exchange resin of the present invention as an anion exchange resin and the strongly acidic cation exchange resin as a cation exchange resin.

상기 강산성 양이온 교환 수지로는 통상의 강산성 양이온 교환 수지를 사용할 수 있으며, 예컨대, 수소이온형(H형) 혹은 나트륨형(Na형) 강산성 양이온 교환 수지를 사용할 수 있다. Na형의 경우 혼상형 이온 교환 수지에 사용하기 전에 적절한 농도의 산 수용액을 사용하여 H형으로 변환한 후 사용될 수도 있다.As the above-mentioned strong acid cation exchange resin, a typical strong acid cation exchange resin can be used, and for example, a hydrogen ion type (H type) or sodium type (Na type) strong acid cation exchange resin can be used. In the case of the Na type, it can be used after being converted to the H type using an acid aqueous solution of an appropriate concentration before being used in the mixed-phase ion exchange resin.

일 구체예에서, 상기 강산성 양이온 교환 수지는 교환기로 설폰산기를 가지며, 모체는 모노비닐리덴 방향족 모노머(예컨대, 스타이렌 등)와 가교제(예컨대, 디비닐벤젠 등)를 중합시킨 가교 중합체일 수 있다. In one specific example, the strong acid cation exchange resin has a sulfonic acid group as an exchange group, and the parent polymer may be a crosslinked polymer obtained by polymerizing a monovinylidene aromatic monomer (e.g., styrene, etc.) and a crosslinking agent (e.g., divinylbenzene, etc.).

보다 구체적으로, 상기 강산성 양이온 교환 수지의 상업적인 예로는 ㈜삼양사제 TRILITE(상표명) MC08HUP, TRILITE(상표명) MC10HUP 및 TRILITE(상표명) MC14HUP 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.More specifically, commercial examples of the strong acid cation exchange resin include, but are not limited to, TRILITE (trade name) MC08HUP, TRILITE (trade name) MC10HUP, and TRILITE (trade name) MC14HUP manufactured by Samyang Corporation.

일 구체예에서, 상기 강산성 양이온 교환 수지의 평균 입경은, 압력손실과 이온교환속도를 고려하였을 때, 0.05 내지 2.0 mm일 수 있고, 보다 구체적으로는 0.1 내지 1.0 mm일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.In one specific example, the average particle size of the strong acid cation exchange resin may be 0.05 to 2.0 mm, and more specifically 0.1 to 1.0 mm, when considering the pressure loss and ion exchange rate, but is not limited thereto.

상기 재생형 혼상형 이온 교환 수지에서의 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지의 비율은 처리해야 할 수질의 이온 조성에 따라 임의로 조정이 가능하다. 예를 들어, RO 후단수의 경우 음이온의 비율이 높으므로 음이온 교환 수지의 비율을 높여 사용하는 것이 일반적이며, 그 비율은 음이온 교환 수지/양이온 교환 수지의 부피비로서 10/1 내지 1/1일 수 있고, 보다 구체적으로는 4/1 내지 2/1일 수 있다.The ratio of the cation exchange resin and the anion exchange resin in the above-mentioned regenerative mixed-bed ion exchange resin can be arbitrarily adjusted according to the ion composition of the water quality to be treated. For example, in the case of RO post-stage water, since the ratio of anions is high, it is common to use a higher ratio of anion exchange resin, and the ratio can be 10/1 to 1/1 as the volume ratio of anion exchange resin/cation exchange resin, and more specifically, can be 4/1 to 2/1.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples and comparative examples. However, the scope of the present invention is not limited thereto.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

비응집성 음이온 교환 수지의 제조Preparation of non-coagulant anion exchange resin

(1) 강염기성 음이온 교환 수지(TRILITE MA10OHUP, (㈜삼양사제) 1.5L를 5L 반응기에 넣고 4% NaOH 수용액 3L를 투입한 후 교반하며 온도를 100℃로 승온하였다. 3시간동안 상기 온도를 유지한 후 상온(25℃)까지 냉각하였다. 이후 NaOH 수용액 여액을 배수(Drain)한 후 초순수 3L를 반응기에 투입하고 30분간 교반하였다. 이후 초순수를 배수하고, 추가로 초순수 3L를 반응기에 투입한 후 30분간 교반하였다.(1) 1.5 L of a strongly basic anion exchange resin (TRILITE MA10OHUP, manufactured by Samyang Corporation) was placed in a 5 L reactor, 3 L of a 4% NaOH aqueous solution was added, and the temperature was raised to 100°C while stirring. The temperature was maintained for 3 hours and then cooled to room temperature (25°C). After that, the filtrate of the NaOH aqueous solution was drained, 3 L of ultrapure water was added to the reactor, and stirred for 30 minutes. After that, the ultrapure water was drained, and an additional 3 L of ultrapure water was added to the reactor, and stirred for 30 minutes.

(2) 다음으로, 5L 반응기에 상기 (1)에서 수득된 이온 교환 수지 1.5L를 넣고 초순수 3L를 투입하였다. 이후 음이온성 고분자 전해질로서 설폰화된 폴리스타이렌 수용액(Poly(4-styrenesulfonic acid) water solution,Merck)(Mw: 약 75,000, 18wt.%) 500mg을 투입하였다(수지 1L 당 고형분으로서 음이온성 고분자 전해질 90 mg). 이후 혼합물을 교반하며 온도를 60℃로 승온하고, 3시간동안 상기 온도를 유지한 후 상온까지 냉각하였다. 이후 여액을 배수한 후 초순수 3L를 반응기에 투입하고 30분간 교반하였다. 이후 초순수를 배수하고, 추가로 초순수 3L를 반응기에 투입한 후 30분간 교반하였다.(2) Next, 1.5 L of the ion exchange resin obtained in (1) was placed in a 5 L reactor, and 3 L of ultrapure water was added. Thereafter, 500 mg of a sulfonated polystyrene aqueous solution (Poly(4-styrenesulfonic acid) water solution, Merck) (Mw: approximately 75,000, 18 wt.%) as an anionic polymer electrolyte was added (90 mg of anionic polymer electrolyte as solid content per 1 L of resin). Thereafter, the mixture was stirred and the temperature was increased to 60°C, maintained at the temperature for 3 hours, and then cooled to room temperature. Thereafter, the filtrate was drained, and 3 L of ultrapure water was added to the reactor, followed by stirring for 30 minutes. Thereafter, the ultrapure water was drained, and an additional 3 L of ultrapure water was added to the reactor, followed by stirring for 30 minutes.

혼상형 이온 교환 수지의 제조 및 1차 응집 테스트Preparation of mixed phase ion exchange resin and primary coagulation test

본 실시예 및 앞으로 언급되는 순수는 비저항 1.0~1.5 ㏁·㎝의 순도를 갖는 것을 지칭하며, 다음과 같은 프로세스를 통해 제조한 것을 일컫는다. 공업용수를 강산성 양이온 교환 수지, 탈기장치(Degasifier), 강염기성 음이온 교환 수지, 열교환기, 1차 역삼투막 장치(RO), 2차 RO를 순차적으로 통과시켜 비저항 1.0~1.5 ㏁·㎝의 순도를 갖는 순수를 제조한다. 단, 순수의 제조 방법은 이상의 방법에 한정되지는 않는다. The pure water mentioned in this embodiment and hereinafter refers to a pure water having a purity of 1.0 to 1.5 MΩ cm resistivity, and refers to a pure water manufactured through the following process. Pure water having a purity of 1.0 to 1.5 MΩ cm resistivity is manufactured by sequentially passing industrial water through a strongly acidic cation exchange resin, a degasifier, a strongly basic anion exchange resin, a heat exchanger, a first reverse osmosis membrane (RO), and a second RO. However, the method for manufacturing pure water is not limited to the above method.

아크릴 컬럼(길이(L) 200cm x 직경(D) 10 cm)에 강산성 양이온 교환 수지(TRILITE MC10HUP, (㈜삼양사제) 1L를 순수를 사용하여 투입하고 수지층을 잘 다져 빈틈없이 가라앉혔다. 이후 양이온 교환 수지의 높이를 측정하였고, 이를 “초기 양이온수지 층높이”라고 한다. 1 L of strongly acidic cation exchange resin (TRILITE MC10HUP, Samyang Corporation) was added to an acrylic column (length (L) 200 cm x diameter (D) 10 cm) using pure water, and the resin layer was compacted and settled without any gaps. The height of the cation exchange resin was then measured, which is called the “initial cation resin layer height.”

상기 (2)에서 수득된 음이온 고분자 전해질을 코팅시킨 강염기성 음이온 교환 수지 2L를 순수를 사용하여 추가로 컬럼에 투입하고 가라앉혔다. 컬럼 하부에서부터 5분간 공기를 주입하며 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 혼합하였다(이하 본 조작은 “Air Mixing”이라고 칭한다). 5분 후 공기투입을 중지하고 혼합된 수지를 가라앉힌 뒤, 순수를 사용하여 1.2L/min의 유속으로 15분간 역세하였다(이하 본 조작은 “역세”라고 칭한다). 역세 종료 후 수지층을 잘 다져 빈틈없이 가라앉혔다. 양이온 교환 수지는 아랫부분에, 음이온 교환 수지는 윗부분에 위치하였으며, 이때 양이온 교환 수지 층의 높이를 측정하였고, 이를 “역세 후 양이온수지 층높이”라고 한다. 1차 응집도를 “역세 후 양이온수지 층높이”/“초기 양이온수지 층높이”*100으로 계산하였다. 1차 응집도의 계산값이 1에 가까울수록 응집이 적고 분리능이 우수하다. The strongly basic anion exchange resin coated with the anion polymer electrolyte obtained in the above (2) was additionally introduced into the column using pure water and allowed to settle. The cation exchange resin and the anion exchange resin were mixed by injecting air from the bottom of the column for 5 minutes (hereinafter this operation is referred to as “Air Mixing”). After 5 minutes, the air injection was stopped, the mixed resin was allowed to settle, and then backwashed using pure water at a flow rate of 1.2 L/min for 15 minutes (hereinafter this operation is referred to as “backwashing”). After the backwashing was completed, the resin layers were compacted well and allowed to settle without any gaps. The cation exchange resin was located at the bottom, and the anion exchange resin was located at the top. At this time, the height of the cation exchange resin layer was measured, which is referred to as the “cation resin layer height after backwashing.” The degree of primary coagulation was calculated as “cation resin layer height after backwashing” / “initial cation resin layer height” * 100. The closer the calculated value of the first degree of coagulation is to 1, the less coagulation there is and the better the separation ability is.

1차 통수 및 재생 사이클 평가, 및 2차 응집 테스트Evaluation of the first water and regeneration cycle, and the second coagulation test

1차 응집 테스트가 끝난 이후 연속해서 Air Mixing을 진행한 뒤, 순수를 사용하여 시간당 수지부피의 50배량의 유량으로 20일 동안 하향류로 통수를 진행하였다(이하 본 조작은 “Service”라고 칭한다). 통수 종료 직전 출구수 수질을 Mettler Toledo사 비저항계 M300을 이용하여 비저항값으로 측정하였다. 통수 종료 후 역세한 뒤 수지층을 잘 다져 빈틈없이 가라앉혔다. 양이온 교환 수지 층의 높이를 측정하였고, 이를 “1차 통수 후 양이온수지 층높이”라고 한다. 2차 응집도를 “1차 통수 후 양이온수지 층높이”/“역세 후 양이온수지 층높이”*100으로 계산하였다. 2차 응집도의 계산값이 1에 가까울수록 응집이 적고 분리능이 우수하다. 이어서 다음과 같은 방법으로 재생을 실시하였다(이하 본 조작은 “재생”이라고 칭한다).After the first coagulation test, continuous air mixing was performed, and then pure water was used to pass water in a downward direction for 20 days at a flow rate of 50 times the resin volume per hour (hereinafter, this operation is referred to as “Service”). The outlet water quality was measured as a resistivity value using a Mettler Toledo resistivity meter M300 just before the end of the passage. After the end of the passage, backwash was performed, and the resin layer was compacted and settled without any gaps. The height of the cation exchange resin layer was measured, which is referred to as “cation resin layer height after first passage.” The secondary coagulation degree was calculated as “cation resin layer height after first passage”/“cation resin layer height after backwash”*100. The closer the calculated value of the secondary coagulation degree is to 1, the less coagulation there is and the better the separation ability is. Next, regeneration was performed using the following method (hereinafter, this operation is referred to as “regeneration”).

순수로 역세하여 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 층분리시켰다. 유량을 천천히 높여가며 음이온 교환 수지를 컬럼 윗부분을 통해 회수하였다. 최종적으로 음이온 교환 수지를 모두 회수하고, 양이온 교환 수지는 컬럼 내부에 남겼다. 각각의 이온 교환 수지를 아크릴 컬럼(L 200cm X D 7.5cm)에 순수를 사용하여 옮겼다. 음이온 교환 수지는 4% NaOH 수용액 1.75 BV을 SV=4hr-1의 유속으로 하향류로 흘려주어 재생하였다. 이어서 순수로 SV=20hr-1의 유속으로 1시간 수세하였다. 양이온 교환 수지는 4% HCl 수용액 2.5 BV을 SV=4hr-1의 유속으로 하향류로 흘려주어 재생하였다. 이어서 순수로 SV=20hr-1의 유속으로 1시간 수세하였다.The cation exchange resin and anion exchange resin were separated by reverse filtration with deionized water. The anion exchange resin was recovered through the top of the column while slowly increasing the flow rate. Finally, all of the anion exchange resins were recovered, and the cation exchange resins were left inside the column. Each ion exchange resin was transferred to an acrylic column (L 200 cm X D 7.5 cm) using deionized water. The anion exchange resin was regenerated by flowing 1.75 BV of a 4% NaOH aqueous solution downward at a flow rate of SV=4 hr -1 . Then, it was washed with deionized water at a flow rate of SV=20 hr -1 for 1 hour. The cation exchange resin was regenerated by flowing 2.5 BV of a 4% HCl aqueous solution downward at a flow rate of SV=4 hr -1 . Then, it was washed with deionized water at a flow rate of SV=20 hr -1 for 1 hour.

2차 통수 및 재생 사이클 평가, 및 3차 응집 테스트Secondary water and regeneration cycle evaluation, and third coagulation test

2차 응집 테스트가 끝나고 재생이 완료된 수지를 아크릴 컬럼(L 200cm x D 10 cm)에 투입하고 Air Mixing, Service, 비저항 측정, 역세를 실시하였다. 통수 종료 후 역세한 뒤 수지층을 잘 다져 빈틈없이 가라앉혔다. 양이온 교환 수지 층의 높이를 측정하였고, 이를 “2차 통수 후 양이온수지 층높이”라고 한다. 3차 응집도를 “2차 통수 후 양이온수지 층높이”/“역세 후 양이온수지 층높이”*100으로 계산하였다. 3차 응집도의 계산값이 1에 가까울수록 응집이 적고 분리능이 우수하다. 이어서 2차 응집 테스트에서와 동일하게 재생을 실시하였다.After the secondary coagulation test, the regenerated resin was put into an acrylic column (L 200 cm x D 10 cm) and air mixing, service, resistivity measurement, and backwashing were performed. After the passage was completed and backwashed, the resin layer was compacted and settled without any gaps. The height of the cation exchange resin layer was measured and is called the “cation resin layer height after secondary passage.” The tertiary coagulation degree was calculated as “cation resin layer height after secondary passage”/“cation resin layer height after backwash”*100. The closer the calculated value of the tertiary coagulation degree is to 1, the less coagulation there is and the better the separation ability is. Next, regeneration was performed in the same way as in the 2nd coagulation test.

3차 통수 및 재생 사이클 평가, 및 4차 응집 테스트3rd water and regeneration cycle evaluation, and 4th coagulation test

3차 응집 테스트가 끝나고 재생이 완료된 수지를 아크릴 컬럼(L 200cm x D 10 cm)에 투입하고 Air Mixing, Service, 비저항 측정, 역세를 실시하였다. 통수 종료 후 역세한 뒤 수지층을 잘 다져 빈틈없이 가라앉혔다. 양이온 교환 수지 층의 높이를 측정하였고, 이를 “3차 통수 후 양이온수지 층높이”라고 한다. 4차 응집도를 “3차 통수 후 양이온수지 층높이”/“역세 후 양이온수지 층높이”*100으로 계산하였다. 4차 응집도의 계산값이 1에 가까울수록 응집이 적고 분리능이 우수하다.After the 3rd coagulation test, the regenerated resin was put into an acrylic column (L 200 cm x D 10 cm) and air mixing, service, resistivity measurement, and backwashing were performed. After the passage was completed and backwashed, the resin layer was compacted and settled without any gaps. The height of the cation exchange resin layer was measured and is called the “cation resin layer height after 3rd passage.” The 4th coagulation degree was calculated as “cation resin layer height after 3rd passage”/“cation resin layer height after backwash”*100. The closer the calculated value of the 4th coagulation degree is to 1, the less coagulation there is and the better the separation ability.

실시예 2Example 2

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉 방식을 배치 방식이 아닌, 다음과 같이 컬럼 방식으로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다. 컬럼 방식을 이용한 접촉 방식은 다음과 같다. The method of Example 1 was carried out in the same manner as above, except that the method of contacting the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution was changed from a batch method to a column method as follows, and then the 1st to 3rd coagulation tests were performed. The contact method using the column method was as follows.

아크릴 컬럼(L 200cm x D 5 cm)에 강염기성 음이온 교환 수지 1L를 순수를 사용하여 투입했다. 4% NaOH 수용액 10L를 80 ℃로 가열함과 동시에, 정량펌프를 이용하여 SV=5hr-1의 유속으로 컬럼에 투입했다. 이후 수지부피의 20배량의 순수를 SV=5hr-1의 유속으로 컬럼에 투입하여 NaOH수용액을 모두 제거했다.1 L of strongly basic anion exchange resin was introduced into an acrylic column (L 200 cm x D 5 cm) using purified water. 10 L of a 4% NaOH aqueous solution was heated to 80 °C and introduced into the column at a flow rate of SV = 5 hr -1 using a quantitative pump. Thereafter, 20 times the volume of the resin, purified water, was introduced into the column at a flow rate of SV = 5 hr -1 to completely remove the NaOH aqueous solution.

실시예 3Example 3

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉에 있어서 4% NaOH 수용액 투입 및 100℃로 승온 후 유지 시간을 12시간으로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that 4% NaOH aqueous solution was added and the temperature was raised to 100°C and the holding time was set to 12 hours for the contact between the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution, the same method as in Example 1 was carried out, and then the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

실시예 4Example 4

알칼리 수산화물 수용액으로 처리된 음이온 교환 수지와 음이온성 고분자 전해질의 접촉에 있어서 음이온성 고분자 전해질을 5000mg(수지 1L당 고형분으로서 음이온성 고분자 전해질 900mg) 투입한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that 5,000 mg of the anionic polymer electrolyte (900 mg of the anionic polymer electrolyte as solid content per 1 L of resin) was added to the anionic exchange resin treated with an alkaline hydroxide aqueous solution and the anionic polymer electrolyte, the same method as in Example 1 was carried out, and then the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

실시예 5Example 5

통수 및 재생 사이클 평가 및 응집 테스트에 사용하는 순수의 수질을 비저항 0.1 ㏁·㎝의 순도의 것으로 교체한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that the pure water quality used for the evaluation of the water flow and regeneration cycle and the coagulation test was replaced with water having a purity of 0.1 MΩ cm, the same method as Example 1 was followed, and the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

비교예 1Comparative Example 1

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉에 있어서 1.8% 농도의 NaOH 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다. Except that a 1.8% concentration NaOH aqueous solution was used for the contact between the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution, the same method as in Example 1 was followed, and the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

비교예 2Comparative Example 2

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉에 있어서 1% 농도의 NaOH 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that a 1% concentration NaOH aqueous solution was used for the contact between the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution, the same method as in Example 1 was followed, and the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

비교예 3Comparative Example 3

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉에 있어서 4% NaOH 수용액 투입 후 승온 온도를 50℃로 한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that the temperature was increased to 50°C after adding 4% NaOH aqueous solution for contact between the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution, the same method as in Example 1 was followed, and the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

비교예 4Comparative Example 4

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액을 접촉시키지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that the anion exchange resin and the alkali hydroxide aqueous solution were not brought into contact, and the 1st to 3rd coagulation tests were then performed.

비교예 5Comparative Example 5

음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 접촉에 있어서 알칼리 수산화물 수용액 투입 후 가열하지 않고 상온(25℃)에서 교반한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.The same method as Example 1 was followed, except that the alkali hydroxide solution was stirred at room temperature (25°C) without heating after introduction of the alkali hydroxide solution in contact with the anion exchange resin, and the 1st to 3rd coagulation tests were then performed.

비교예 6Comparative Example 6

알칼리 수산화물 수용액 대신 순수를 음이온 교환 수지와 접촉시킨 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.The same procedure as Example 1 was followed, except that pure water was brought into contact with the anion exchange resin instead of an alkaline hydroxide solution, and the 1st to 3rd coagulation tests were then performed.

비교예 7Comparative Example 7

알칼리 수산화물 수용액으로 처리된 음이온 교환 수지와 음이온성 고분자 전해질을 접촉시키지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.The same procedure as in Example 1 was followed, except that the anion exchange resin treated with an alkaline hydroxide solution was not brought into contact with the anionic polymer electrolyte, and the 1st to 3rd coagulation tests were then performed.

비교예 8Comparative Example 8

알칼리 수산화물 수용액으로 처리된 음이온 교환 수지와 음이온성 고분자 전해질의 접촉에 있어서 음이온성 고분자 전해질 투입 후 가열하지 않고 상온(25℃)에서 교반한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 진행한 뒤, 1~3차 응집 테스트를 실시하였다.Except that the anionic polymer electrolyte was stirred at room temperature (25°C) without heating after introduction of the anionic polymer electrolyte when contacting the anion exchange resin treated with an aqueous alkaline hydroxide solution with the anionic polymer electrolyte, the same method as in Example 1 was carried out, and then the 1st to 3rd coagulation tests were performed.

실시예 1~5 및 비교예 1~8의 응집 테스트 결과 및 비저항 결과를 표 1에 정리하였다.The results of the coagulation test and resistivity of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 8 are summarized in Table 1.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예들에서 제조된 비응집성 음이온 교환 수지를 양이온 교환 수지와 혼합하여 제조된 혼상형 이온 교환 수지는, 장기간에 걸쳐 다수의 통수와 재생 사이클을 반복하여도 응집현상이 발생하지 않고 분리능이 유지되었으며, 이를 통하여 지속적으로 고순도의 수질을 얻을 수 있었다. As shown in Table 1 above, the mixed-bed ion exchange resin manufactured by mixing the non-coagulant anion exchange resin manufactured in the examples with the cation exchange resin maintained separation ability without coagulation even after repeated numerous passage and regeneration cycles over a long period of time, thereby continuously obtaining high-purity water quality.

반면 비교예들에서 제조된 음이온 교환 수지를 양이온 교환 수지와 혼합하여 제조된 혼상형 이온 교환 수지는, 반복되는 통수와 재생 과정에서 응집현상이 발생하여 분리능이 감소하고, 그 결과 최종 처리수의 수질이 저하(비저항 감소)되었으며, 특히, 비교예 4, 6~8의 경우, 통수와 재생이 반복됨에 따라 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지를 분리가 어려워져 어느 시점 이후부터는 통수 평가를 진행할 수 없었다.On the other hand, in the case of the mixed-bed ion exchange resin manufactured by mixing the anion exchange resin manufactured in the comparative examples with the cation exchange resin, the separation ability decreased due to the occurrence of a coagulation phenomenon during the repeated passage and regeneration processes, and as a result, the water quality of the final treated water deteriorated (resistance decreased). In particular, in the case of comparative examples 4 and 6 to 8, as the passage and regeneration were repeated, it became difficult to separate the cation exchange resin and the anion exchange resin, and thus the passage evaluation could not be performed after a certain point.

Claims (8)

(1) 강염기성 음이온 교환 수지를 2 중량% 이상의 농도를 갖는 알칼리 수산화물 수용액과 접촉시킨 뒤 80 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계; 및
(2) 상기 단계 (1)에서 얻어진 음이온 교환 수지를 음이온성 고분자 전해질과 접촉시킨 뒤 50 ℃ 이상의 온도로 가열하는 단계;를 포함하는,
비응집성 음이온 교환 수지의 제조 방법.
(1) a step of contacting a strongly basic anion exchange resin with an alkaline hydroxide aqueous solution having a concentration of 2 wt% or more and then heating it to a temperature of 80°C or more; and
(2) a step of bringing the anion exchange resin obtained in the above step (1) into contact with an anionic polymer electrolyte and then heating it to a temperature of 50°C or higher;
A method for producing a non-coagulant anion exchange resin.
제1항에 있어서, 상기 알칼리 수산화물이 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘 또는 이들의 조합인, 방법.A method in claim 1, wherein the alkali hydroxide is sodium hydroxide, potassium hydroxide, rubidium hydroxide, cesium hydroxide or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 강염기성 음이온 교환 수지와 알칼리 수산화물 수용액의 혼합물의 가열이 1 내지 12시간 동안 유지되는, 방법.A method in claim 1, wherein in step (1), the heating of a mixture of a strongly basic anion exchange resin and an alkaline hydroxide aqueous solution is maintained for 1 to 12 hours. 제1항에 있어서, 상기 음이온성 고분자 전해질이 설폰화된 폴리스타이렌, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산무수물 또는 이들의 조합인, 방법.A method in claim 1, wherein the anionic polymer electrolyte is sulfonated polystyrene, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymaleic anhydride or a combination thereof. 제1항에 있어서, 상기 단계 (1)에서 얻어진 음이온 교환 수지 1L 당 접촉되는 음이온성 고분자 전해질의 양이 40 mg 내지 900 mg인, 방법.A method in claim 1, wherein the amount of anionic polymer electrolyte contacted per 1 L of the anion exchange resin obtained in step (1) is 40 mg to 900 mg. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되며, 음이온성 고분자 전해질 코팅을 표면에 갖는, 비응집성 음이온 교환 수지.A non-aggregating anion exchange resin having an anionic polymer electrolyte coating on its surface, manufactured by the method of any one of claims 1 to 5. 제6항의 비응집성 음이온 교환 수지를 포함하는 재생형 혼상형 이온 교환 수지.A regenerative mixed-phase ion exchange resin comprising a non-coagulant anion exchange resin of claim 6. 제7항에 있어서, 비저항이 1㏁·㎝ 이상인 순수의 정제용인, 재생형 혼상형 이온 교환 수지.In claim 7, a regenerative mixed-phase ion exchange resin for purifying pure water having a resistivity of 1 MΩ cm or more.
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