The interaction of $CdCl_2$ with humic acid (HA) and water soluble synthetic polymer PMAA in aqueous media was investigated using $^{113}Cd-NMR$ technique. When progressively increasing amounts of HA(Aldrich-HA:3.68-22.10g/l ; T-3-HA : 4.56-26.14g/l) and PMAA(1.94-11.65 g/l) was added to the $CdCl_2$ solutions ($5.25\times10^{-2}$ mol/l), the intensity of the free Cd ion decreased steadily. Applying suitable NMR conditions (the pulse width of 30˚, the total delay of 25s), the concentration of free aquo Cd species was determined by integration of the Cd peak intensities. The changes in the chemical shift of the Cd peak under rapid exchanging conditions suggest that $Cd^{2+}$ is predominantly bound to HA and PMAA. Although numerous attempts were carried out (MAS-NMR, Solution-NMR with varying the temperature and concentrations), the Cd-HA complex peak were not observed, probably due to slow tumbling motion of the large sized HA molecules. However, the Cd-PMAA complex peak is observed near-8 ppm, showing that $Cd^{2+}$ ions are readily binding to carboxylate group of the macromolecules. The IR spectra data also provide evidence of the carboxylic group participation in the $Cd^{2+}$ complexation process. The maximum binding ability of HA and PMAA for $Cd^{2+}$ ions in aquifer systems is determined directly to be 1.66±0.13, 0.98±0.13, and 2.70±0.08 mmol/g for Aldrich-HA, T3-HA, and PMAA respectively. The conditional stability constant determined using ultrafiltration method coupled to AAS (Atomic Absorption Spectroscopy) at high ligand and metal ion concentrations were logβ=3.42±0.04, 3.28±0.04, and 4.09±0.28 1 $mol^{-1}$ for Aldrich-HA, T3-HA, and PMAA respectively. This shows that cation binding sites of naturally occurring polyelectrolyte are more diversified.
113-카드뮴 핵자기 공명 분광 분석기 (NMR) 를 이용하여 휴믹산 (humic acid) 및 수용성 고분자 폴리메타아크릴 산 [poly (methacrylic acid)] 과 $CdCl_2$ 와의 상호 작용에 대해서 연구하였다. 일정한 $CdCl_2$ 용액 ($5.25\times10^{-2}$ M) 에 휴믹산 (Aldrich-HA: 3.68-22.10 g/l ; T3-HA: 4.56-26.14 g/l) 및 폴리메타아크릴 산 (PMAA: 1.94-11.65 g/l) 의 농도를 점차적으로 증가시킬 때, 카드뮴이 다전해질과 결합하여 침전되고 수용액상에는 카드뮴의 농도가 점차 감소하게된다. 알맞은 NMR 실험조건 (pulse width : 30˚, total delay : 25s) 을 설정하여 이와같은 농도 변화를 결정할 수 있었다. 또한 카드뮴의 chemical shift 변화로부터 다전해질과 결합하는 카드뮴의 화학종 (chemical species) 이 주로 $Cd^{2+}$ 임이 관측되었다. 다른 한편으로 Cd-HA 착물에서 결합된 카드뮴의 봉우리 (peak) 위치를 관측하기위해 많은 시도를 했지만 관측하지 못했는 데, 이는 고분자에 결합되어있는 카드뮴의 운동이 제한을 받기 때문에 횡축 이완 시간($T_2$ time) 이 짧아져서 선폭이 넓어진 것으로 예측된다. 그러나 Cd-PMAA 착물의 경우 373 K 에 서 카르복실기 (carboxylic groups) 와 결합되어 있는 것을 보여 주는 약한 봉우리(peak) 가 -8 ppm 근처에서 나타났다. 또한 적외선 분광 분석(IR) 실험에서도 카르복시기가 $Cd^{2+}$ 와 착물 반응에 참여한다는 증거를 보여준다. NMR 을 이용 해 직접적으로 측정한 maximum binding ability (MBA) 는 Aldrich-HA: 1.66±0.13, T3-HA: 0.98±0.13, PMAA: 2.70±0.08 mmol/g 을 각각 나타냈다. 그리고 한외여과법 (ultrafiltration method) 을 이용하여 측정한 조건부 안정도 상수 (conditional stability constant) log β 는 Aldrich-HA: 3.42±0.04, T3-HA: 3.28±0.04, PMAA: 4.09±0.28 l $mol^{-1}$ 을 나타냈다.
