고성능 산 저지 흡착 재료를 개발하기 위해 본 연구에서는 일련의 브로민화 폴리(스티렌-b-부타디엔) 블록 공중합체(BMPSB)를 설계 및 합성하였으며, 현탁 중합법을 통해 스티렌과 공중합하여 사분말화 폴리스티렌 복합 미립자(PS@BMPSB)를 제조하였다. 활성 음이온 중합법으로 서로 다른 부타디엔 블록 길이를 가진 3종의 폴리(스티렌-b-부타디엔)(PSB-50, PSB-60, PSB-70)를 합성하였고, 사부틸트리브로마이드 암모늄으로 브로민화하여 BMPSB-50, BMPSB-60, BMPSB-70을 얻었다. BMPSB 종류와 사용량이 복합 미립자의 형태, 입자 크기 분포 및 표면 기능기 농축에 미치는 영향을 연구하였다. 실험 결과, PS@BMPSB에서 폴리부타디엔 함량이 높을수록 미립자 크기는 작아지고, BMPSB-50 사용량이 30 중량%일 때, 미립자 표면의 브로민 함량이 9.72%로 가장 높았으며, 입자 크기는 205.14 μm이고 분산도도 양호했다. 흡착 성능 연구에서 해당 미립자는 염산에 대해 정적 흡착 과정이 6분 이내에 평형에 도달하며, 준 2차 동역학 모델과 Langmuir 등온 흡착 모델에 부합하였으며 최대 흡착 용량은 46.84 mmol/g이었다. 동적 흡착 실험에서 관통 부피는 0.6BV(즉, 30 mL)였고, 세척 초기에 산 농도가 높아 직접 회수가 가능하였으며, 10회 순환 후에도 미립자의 교환 용량은 초기 값의 80% 이상을 유지하여 우수한 재생 안정성을 보였다. 본 연구는 산 저지법에 새로운 고효율 흡착 재료를 제공하고 기능화된 폴리스티렌 미립자 구조 설계를 위한 실험적 근거를 제공한다.

폴리스티렌 미립자; 블록 공중합체; 사분말화; 브로민화; 산 저지