KR0123279B1 - Method for semipermeable composite membrane - Google Patents

Method for semipermeable composite membrane

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KR0123279B1
KR0123279B1 KR1019940012095A KR19940012095A KR0123279B1 KR 0123279 B1 KR0123279 B1 KR 0123279B1 KR 1019940012095 A KR1019940012095 A KR 1019940012095A KR 19940012095 A KR19940012095 A KR 19940012095A KR 0123279 B1 KR0123279 B1 KR 0123279B1
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이준성
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하기주
주식회사코오롱
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

A complex semi-permeable membrane having an excellent salt removing function comprising the step adding 0.05~3wt% sulfonyl isophthatic chloride, isophthalic chloride, terephthalic chloride, 1,3,5-benzentricarbonylchloride or 5-chlorosufonyl isophthalic chloride of the mixed closslinker solution which is non-compound with water as polyfunctional crosslinker to normal hexane, cyclo hexane, heptane, octane, the step preparing the first crosslinker, the first crosslinking soluble polyfunctional amine therewith on the porous substrate to form the first of the semi-permeable active layer on porous substrate, and the step crosslinking non-reactive soluble polyfunctional amine with the second mixed crosslinker solution which is non-compound with the salt as polyfunctional amine to form a double active layer for forming the second semi-permeable active layer is disclosed.

Description

염제거능이 우수한 복합반투막 및 그 제조방법Composite semipermeable membrane with excellent salt removal ability and its manufacturing method

도면은 본 발명에 의하여 제조되는 두 형태의 복합반투막의 단면도이다.The figure is a sectional view of two types of composite semipermeable membranes produced by the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 다공성 지지체막 2 : 1차 활성층1: porous support membrane 2: primary active layer

3 : 중간층 4 : 2차 활성층3: intermediate layer 4: secondary active layer

본 발명은 복합반투막의 제조방법에 관한 것으로, 특히 염제거율이 우수한 복합반투막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a composite semipermeable membrane, and more particularly to a method for producing a composite semipermeable membrane having excellent salt removal rate.

현재 반투막은 에스. 로에브(S. Loed)와 에스. 소우리라잔(S. Sourirajan)에 의한 비대칭성 구조를 가진 셀룰로오즈 아세테이트 반투막(미국특허 3,133,132)이 개발된 이래로 비약적인 발전을 거듭하여 공업적으로 널리 이용되고 있으며, 특히 용액, 에멀젼, 서스펜션 등의 저분자량 혼합물 중에서 특정 성분을 분리하기 위한 목적으로 반투막을 이용하는 막처리 기술이 폭 넓게 사용되고 있다. 그러나, 이러한 로에브-소우리라잔(Loed-Sourirajan) 형태의 셀룰로오즈 아세테이트와 셀룰로오즈 니트레이트 등의 셀룰로오즈계를 소재로 한 반투막은 내가수분해성, 내미생물성, 내약품에 대한 문제점이 발생하며, 특히 투과성을 향상시키기 위하여는 내압성 및 내구성이 겸비된 막이 제조되어야 하기 때문에 일부는 사용되고 있으나 대부분이 광범위한 용도로서 실제화 되지 못하고 있는 실정이다.Currently, the semi-permeable membrane is S. S. Loed and S. Since the development of the cellulose acetate semipermeable membrane (US Pat. No. 3,133,132) having an asymmetric structure by S. Sourirajan, it has been widely used industrially, and has been widely used industrially, especially low molecular weight such as solution, emulsion and suspension. Membrane treatment techniques using semipermeable membranes have been widely used for the purpose of separating specific components in a mixture. However, semi-permeable membranes based on cellulose acetate such as Loed-Sourirajan type cellulose acetate and cellulose nitrate have problems with hydrolysis resistance, microbial resistance, and chemical resistance. In order to improve the permeability, a combination of pressure resistance and durability has to be manufactured, and some of them are used, but most of them are not practical for a wide range of uses.

이러한 셀룰로오즈계의 비대칭막의 단점을 보안하가 위하여 미국이나 일본등에서 다양한 연구가 진행되어 방향족 폴리아미드, 폴리아미드 히드라지드(미국특허 제 3,567,632호), 폴리아미드산(일본특허 52-152879), 가교폴리아미드산, 폴리벤지이미다졸, 폴리벤지이미다졸론 등과 같이 내약품성, 내미생물성 등 일부분의 단점을 보완한 소재는 얻을 수 있었으나 선택분리적 투과성 면에서는 셀룰로오즈 아세테이트 막에는 미치지 못하는 다른 문제점이 발생하였다.In order to secure the shortcomings of the cellulose-based asymmetric membrane, various studies have been conducted in the United States or Japan, such as aromatic polyamide, polyamide hydrazide (US Pat. No. 3,567,632), polyamic acid (Japanese Patent 52-152879), crosslinked poly Although some materials, such as amic acid, polybenzimidazole, and polybenzimidazolone, were able to compensate for some disadvantages such as chemical resistance and microbial resistance, they could be obtained, but other problems that could not reach the cellulose acetate membrane in terms of selective permeability were generated. .

또한, 셀룰로오즈계의 막과는 형태는 달리한 반투막에 있어서 다공성의 지지체상에 실질적으로 막의 성능을 좌우할 수 있는 초박막의 활성층을 피복시킨 복합막이 개발되었다. 이러한 복합막에는 다공성 지지체막 상에 중간층을 도입한 후 초박막의 활성층을 피목시킨 경우가 있고, 다공성 지지체상에 직접 활성층을 피복시키는 두가지 경우가 있다. 이러한 복합막은 활성층과 지지체층을 각각의 용도에 최적인 소재로 선정할 수 있는 가능성이 있으며 항상 습윤상태에서 보관해야 하는 셀룰로오즈 아세테이트계의 막과는 달리 건조상태에서 보관이 가능하다는 이점이 있다. 그러나, 이러한 복합막은 용질제거능을 보유하고 있는 활성층이 수십나노미터(nm) 이하의 두께로 매우 얇기 때문에 매우 높은 염제거율울 얻는 데에는 한계가 있으나, 막제조 이후 엘리먼트화 하는 과정에서 활성층이 약간의 손상을 입는 경우에는 이러한 손상이 핀홀로 작용하여 용질제거능이 치명적으로 감소하는 문제가 발생하여 다시금 염제거율이 하락하는 경우가 발생한다. 또한, 활성층을 형성시키고 난 이후 활성층 위에 폴리비닐 알콜등과 같은 물질로 다시 코팅하는 기술이 개발되었으나, 이것은 염제거율을 높이려는 목적이 아니라 단지 활성층을 보호하는 보호층으로서 얻어진 염제거율의 유지가 그 목적이다.In addition, in a semipermeable membrane having a different form from a cellulose-based membrane, a composite membrane is developed in which an ultra-thin active layer is coated on a porous support which can substantially influence the performance of the membrane. In such composite membranes, an intermediate layer may be introduced onto the porous support membrane, and then the active layer of the ultrathin membrane may be covered, and there may be two cases in which the active layer is directly coated on the porous support. Such a composite membrane is capable of selecting an active layer and a support layer as an optimal material for each use, and has an advantage of being able to be stored in a dry state, unlike the cellulose acetate-based membrane, which should always be stored in a wet state. However, such a composite membrane has a limit in obtaining very high salt removal rate because the active layer having solute removal ability is very thin with a thickness of several tens of nanometers (nm) or less, but there is a slight damage to the active layer during elementization after film formation. In this case, the damage acts as a pinhole, so that the solute removal ability is fatally reduced, and the demineralization rate decreases again. Also, after forming the active layer, a technique of recoating the active layer with a material such as polyvinyl alcohol has been developed, but this is not intended to increase the salt removal rate, but merely to maintain the salt removal rate obtained as a protective layer protecting the active layer. Purpose.

이와 같은 기술적 배경에는 본 발명은 상시한 종래 기술상의 제 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 염제거율이 우수하고 내약품성, 내미생물성 등의 특성이 우수한 복합반투막 및 그 제조방법을 제공하려는 목적을 갖는다.In the technical background as described above, the present invention has been made to solve the problems of the prior art, and the object of the present invention is to provide a composite semipermeable membrane having excellent salt removal rate and excellent properties such as chemical resistance and microbial resistance, and a method of manufacturing the same. Have

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 다공성 지지체상에 실질적으로 막의 성능을 좌우할 수 있는 활성층을 피복시킨 복합반투막에 있어서, 상기한 활성층이, 다관능 가교제의 물과 비혼화성인 혼합 가교제 용액의 1차 가교제와 수용성 다관능 아민의 가교반응으로 다공성 지지체(1)상에 형성된 반투성의 1차 활성층(2); 1차 활성층(2)에 잔존하는 미반응 수용성 다관능 아민을 다관능 가교제의 물과 비혼화성인 혼합 가교제 용액의 2차 가교제와 재차 가교반응으로 1차 활성층(2)위에 형성된 반투성의 2차 활성층(4)으로 구성됨을 특징으로 하는 복합반투막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composite semipermeable membrane coated with an active layer that can substantially influence the performance of a membrane on a porous support, wherein the active layer is a mixture of a mixed crosslinker solution that is immiscible with water of the polyfunctional crosslinking agent. A semipermeable primary active layer (2) formed on the porous support (1) by the crosslinking reaction of the primary crosslinking agent and the water-soluble polyfunctional amine; The unreacted water-soluble polyfunctional amine remaining in the primary active layer 2 is semi-permeable secondary active layer formed on the primary active layer 2 by crosslinking again with the secondary crosslinking agent of the mixed crosslinking agent solution immiscible with water of the polyfunctional crosslinking agent. It provides a composite semipermeable membrane, characterized in that (4).

또한 본 발명은 상시의 활성층이 1차 활성층(2)와 2차 활성층(4) 사이에 1차 및 2차 다관능 가교제와 반응하지 않은 미반응 수용성 다관능 아민이 자체 가교된 중간층(3)이 형성된 구조로 된 복합반투막을 제공한다.In addition, the present invention provides an intermediate layer (3) in which an unreacted water-soluble polyfunctional amine which does not react with the primary and secondary polyfunctional crosslinking agents between the primary active layer (2) and the secondary active layer (4) is always crosslinked. It provides a composite semipermeable membrane having the formed structure.

본 발명에 있어서, 다공성 지지체막은 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등이 이용될 수 있으나, 물리적 성질과 화학적 성질이 우수한 이유로 하여 폴리설폰 또는 폴리에테르설폰 소재의 비대칭 다공성막이 바람직하며, 그 제조방법은 미국특허 제3,926,798호와 미국특허 제3,615,627호 등에 나타나 있다.In the present invention, the porous support membrane may be polysulfone, polyethersulfone, polyvinyl chloride, polyamide, polyester, polycarbonate, etc., but because of excellent physical and chemical properties, polysulfone or polyethersulfone material Asymmetric porous membranes are preferred, and their preparation is shown in US Pat. No. 3,926,798 and US Pat. No. 3,615,627.

또한 다공성 지지체막의 표면구조는 최종적으로 막의 용도에 따라 좌우되기는 하지만 보통 0.01∼0.5㎛ 정도의 포어크기를 가지는 것이 더욱 좋게는 0.1∼0.2㎛의 포어크기를 가지는 것이 바람직하다.In addition, although the surface structure of the porous support membrane finally depends on the use of the membrane, it is preferable to have a pore size of 0.1 to 0.2 μm, more preferably, having a pore size of about 0.01 to 0.5 μm.

본 발명에 있어서 다관능 가교제로는 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드, 이소프탈릭클로라이드, 테레프탈릭클로라이드, 1,3,5-벤젠트리카보닐클로라이드로 이루어지는 군에서 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서, 1차 가교반응에 사용되는 종류와 2차 가교반응에 사용되는 가교제의 종류는 같을 수도 있고 다를 수도 있으나 동일 종류가 보다 바람직하다.In the present invention, the multifunctional crosslinking agent is one or a mixture of two or more of the group consisting of 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride, isophthalic chloride, terephthalic chloride, 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride, The kind used for the first crosslinking reaction and the kind of the crosslinking agent used for the second crosslinking reaction may be the same or different, but the same kind is more preferable.

본 발명에 있어서 상기 다관능 가교제에 대한 용매로는 다공성 지지체막을 용해하지 않는 범주의 유기용매로서 노르말 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 옥탄 등의 탄소수 6∼8의 알칸류들이 바람직하다.In the present invention, as the solvent for the multifunctional crosslinking agent, alkanes having 6 to 8 carbon atoms, such as normal hexane, cyclohexane, heptane, and octane, are preferred as organic solvents in the range of not dissolving the porous support membrane.

또한 수용성 다관능 아민은 폴리에털렌 아민으로서 에틸렌 이민의 중합체로 얻어질 수 있으며, 아민기의 분포는 1차 아민 30%, 2차 아민 40%, 3차 아민 30% 정도이고, 분자량 범위는 300∼100,000이나 실제로는 10,000∼60,000정도의 분자량이 적절하다.In addition, the water-soluble polyfunctional amine can be obtained as a polymer of ethylene imine as a polyetherene amine, and the distribution of amine groups is about 30% of primary amines, 40% of secondary amines, and 30% of tertiary amines, and has a molecular weight of 300 Although it is -100,000, in practice, the molecular weight of about 10,000-60,000 is suitable.

1차 활성층(2)와 2차 활성층(4) 사이에 형성된 중간층(3)은 1차 활성층(2)를 통과한 흐름을 원할하게 하여 주며 1차 활성층(2)의 내압성을 강화시켜 준다.The intermediate layer 3 formed between the primary active layer 2 and the secondary active layer 4 smoothes the flow through the primary active layer 2 and strengthens the pressure resistance of the primary active layer 2.

본 발명에 따른 복합반투막은, 1500psi에서 35000ppm의 NaCl을 함유하는 수용액을 투과시킬때 투과속도 18gpd 이하, 염제거율 99% 이상의 우수한 특성을 갖는다.The composite semipermeable membrane according to the present invention has excellent properties of permeation rate of 18 gpd or less and salt removal rate of 99% or more when the aqueous solution containing 35000 ppm NaCl at 1500 psi is permeated.

본 발명은 또한 상기한 본 발명에 따른 복합반투막을 얻기 위하여, 다관능 가교제의 물과 비혼화성인 혼합 가교제 용액을 1차 가교제로 하여 수용성 다관능 아민과 다공성 지지체상(1)에서 1차 가교반응시켜 그 다공성 지지체상에 반투성의 1차 활성층(2)을 형성시키고 잔존하는 미반응 수용성 다관능 아민을 다시 다관능 가교제의 물과 비혼화성인 2차 혼합 가교제의 용액과 2차 가교반응시켜 또다른 반투성의 2차 활성층(4)을 형성시키는 2중의 활성층을 시키는 것을 특징으로 하는 복합반투막의 제조방법을 제공한다.In order to obtain the composite semipermeable membrane according to the present invention, the present invention also provides a primary crosslinking reaction on a water-soluble polyfunctional amine and a porous support (1) by using a mixed crosslinking agent solution that is incompatible with water of the multifunctional crosslinking agent as the primary crosslinking agent. To form a semipermeable primary active layer (2) on the porous support, and the remaining unreacted water-soluble polyfunctional amine is further crosslinked with a solution of a second mixed crosslinker which is incompatible with water of the polyfunctional crosslinker. Provided is a method for producing a composite semipermeable membrane, wherein the double active layer forming the semipermeable secondary active layer 4 is formed.

본 발명에 있어서, 사용되어지는 다공성 지지체막은 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리염화비닐, 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 폴리카보네이트 등이 이용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 물리적 성질과 화학적 성질이 우수한 폴리설폰 또는 폴리에스테르 설폰 소재의 비대칭 다공성막이 바람직하다.In the present invention, the porous support membrane to be used may be polysulfone, polyethersulfone, polyvinyl chloride, polyamide, polyester or polycarbonate, and particularly preferably polysulfone having excellent physical and chemical properties. Or asymmetric porous membranes of polyester sulfone materials are preferred.

이들 폴리설폰 또는 폴리에스테르 설폰 소재의 비대칭 다공성막은, 예를들어 미국특허 제3,926,798호 및 미국특허 제3,615,526호 등에 개시되어 있는 공지의 방법으로 용이하게 제조될 수 있다.Asymmetric porous membranes of these polysulfone or polyester sulfone materials can be readily prepared by known methods disclosed in, for example, US Pat. Nos. 3,926,798 and 3,615,526.

일예로, 폴리설폰 다공질막은 다음과 같은 방법으로 용이하게 제조되어질 수 있다.For example, the polysulfone porous membrane can be easily manufactured by the following method.

즉, 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 유리판에 고정시킨후, 폴리설폰 15중량%의 디메틸포름아미드 용액을 200㎛ 두께로 실온에서 캐스팅한 후, 25℃ 순수중에서 5분간 방치시킨후 60℃에서 12시간 건조함으로서 부직포로 보강된 폴리설폰 다공질막이 용이하게 제조되어진다.In other words, after fixing the polyethylene terephthalate nonwoven fabric on a glass plate, a 15% by weight dimethylformamide solution of polysulfone was cast at room temperature in a thickness of 200 µm, and left for 5 minutes in 25 ° C pure water, followed by drying at 60 ° C for 12 hours. Polysulfone porous membranes reinforced with nonwoven fabrics are readily manufactured.

또한, 다공성 지지체막의 표면구조는 최종적으로 막의 용도에 따라 좌우되기는 하지만 보통 0.01∼0.5㎛ 정도의 포어크기(pour size), 보다 좋게는 0.1∼0.2㎛를 갖는 것이 바람직하다.In addition, although the surface structure of the porous support membrane finally depends on the use of the membrane, it is preferable to have a pour size of about 0.01 to 0.5 mu m, more preferably 0.1 to 0.2 mu m.

0.5㎛ 이상의 포어크기는 지지체로서의 물리적 성질을 견디기 어렵기 때문에 바람직하지 않으며, 0.01㎛이하의 포어크기는 최종적인 복합막의 다공성을 제한하며 투과유량을 낮추는 역할을 할 뿐만 아니라 그 자체에서 포어의 오염이나 막힘현상이 발생할 수도 있기 때문에 바람직하지 않다.A pore size of 0.5 μm or more is not desirable because it is difficult to withstand the physical properties as a support, and a pore size of 0.01 μm or less not only serves to limit the porosity of the final composite membrane and to lower permeate flow rate, It is not preferable because clogging may occur.

다관능 가교제는 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드, 이소프탈릭클로라이드, 테레프탈릭클로라이드, 1,3,5-벤젠트리카보닐클로라이드 등이 사용될 수 있으며, 혼합 가교제로 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드와 이소프탈릭클로라이드를 혼합하여 사용할 수 있는데 가장 바람직하기로는 중량비로 3 : 7에서 5 : 5로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 2차 가교반응에 이용되는 2차 다관능 가교제는 1차 가교반응에 사용된 것과 상이한 종류를 사용할 수도 있지만, 동일 종류를 사용하는 것이 보다 바람직하다.The polyfunctional crosslinking agent may be 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride, isophthalic chloride, terephthalic chloride, 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride, and the like. As a mixed crosslinking agent, 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride and Isophthalic chloride can be used in a mixture. Most preferably, the mixture is used in a weight ratio of 3: 7 to 5: 5. Although the secondary polyfunctional crosslinking agent used for a secondary crosslinking reaction can use a different kind from the thing used for a primary crosslinking reaction, it is more preferable to use the same kind.

본 발명에 이용되는 다관능 가교제 용액의 용제는 지지체막을 용해시킬 수 없는 것 중에서 선택하는데 노르말 헥산, 사이클로 헥산, 헵탄, 옥탄 등을 사용할 수 있다. 용액중의 가교제의 함량은 0.05∼3중량%, 좋게는 0.1∼2중량%인 것이 바람직하다.Normal hexane, cyclohexane, heptane, octane, etc. can be used for selecting the solvent of the polyfunctional crosslinking agent solution used for this invention from what cannot support | dissolve a support membrane. The content of the crosslinking agent in the solution is preferably 0.05 to 3% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight.

다관능 가교제 용액을 다공성 지지체상에 도포하는 방법으로 침적법, 유연법, 스프레이법 등이 사용될 수 있다.As a method of applying the polyfunctional crosslinking agent solution onto the porous support, a deposition method, a casting method, a spray method, or the like may be used.

본 발명에 이용되는 수용성 다관능 아민은 폴리에틸렌이민으로서 에틸레이민의 중합체로서 얻어질 수 있으며, 아민기의 분포가 대략 1차 아민 30%, 2차 아민 40%, 3차 아민 30%인 것으로 알려져 있다. 복합막 제막에서 수용성 고분자의 범위에 적당한 분자량 범위는 300∼100,000정도로 알려져 있으나, 실제에는 10,000∼60,000정도의 분자량 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.The water-soluble polyfunctional amine used in the present invention can be obtained as a polymer of ethylimine as polyethyleneimine, and it is known that the distribution of amine groups is approximately 30% primary amine, 40% secondary amine and 30% tertiary amine. . Although the molecular weight range suitable for the range of water-soluble polymer in composite film forming is known as about 300-100,000, it is preferable to use the thing of the molecular weight range of about 10,000-60,000 actually.

수용성 다관능 아민 용액을 제조하는데 이용되는 용매는 물, 에탄올, 메탄올 등 또는 그 혼합물을 사용할 수 있으나 본 발명의 목적에는 물이 가장 적당하였으며, 용액중의 수용성 다관능 아민의 농도는 0.05∼5중량%, 바람직하게는 0.2∼2중량%가 사용될 수 있다.The solvent used to prepare the water-soluble polyfunctional amine solution may be water, ethanol, methanol or the like or a mixture thereof, but water is most suitable for the purposes of the present invention, the concentration of the water-soluble polyfunctional amine in the solution is 0.05 to 5% by weight. %, Preferably 0.2 to 2% by weight may be used.

다관능 가교제와 수용성 다관능 아민과의 반응에서 발생하는 할로겐화 수소는 수용성 다관능 아민 트리에틸아민 등을 이용하는 경우도 있다. 그러한 반응촉진제(할로겐화 수소 수용체)는 가교반응전 수용성 다관능 아민 수용액에 직접 첨가하거나 혹은 가교반응 후 별도의 공정에 의해 첨가될 수 있다.Hydrogen halide generated in the reaction between the polyfunctional crosslinking agent and the water-soluble polyfunctional amine may be a water-soluble polyfunctional amine triethylamine or the like. Such a reaction accelerator (hydrogen halide acceptor) may be added directly to the aqueous aqueous polyfunctional amine solution before the crosslinking reaction or by a separate process after the crosslinking reaction.

가교반응은 저온에서도 서서히 진행되지만 좋은 조건의 가교밀도를 얻기 위하여 건조 및 열처리를 행하는 것이 좋은데, 특히, 2차 가교반응 이후에는 열처리를 실시하는 것이 보다 효과적이다. 열처리 조건은 30∼150˚C에서, 더욱 좋게는 60∼130˚C의 범위가 바람직하다. 또한, 열처리 시간은 1∼60분, 좋게는 5∼30분 정도가 바람직하다.Although the crosslinking reaction proceeds slowly even at low temperatures, it is preferable to perform drying and heat treatment in order to obtain good crosslinking density. Particularly, after the second crosslinking reaction, heat treatment is more effective. Heat treatment conditions are in the range of 30 to 150 ° C, more preferably in the range of 60 to 130 ° C. The heat treatment time is preferably 1 to 60 minutes, preferably about 5 to 30 minutes.

상기의 열처리 과정에서, 1차 다관능 가교제와 수용성 다관능 아민과의 1차 가교반응에 의해 형성된 1차 활성층과 1차 가교반응시 미반응한 수용성 다관능 아민과 2차 다관능 가교제와의 2차 가교반응에 의해 형성된 2차 활성층 사이에 1차 및 2차 다관능 가교제와 반응하지 않는 미반응 수용성 다관능 아민을 자체 가교시킴으로서 1차 활성층과 2차 활성층 사이에 중간층이 형성된다. 이 중간층은 1차 활성층과 2차 활성층 사이에서, 1차 활성층을 통과한 투과수의 흐름을 원활하게 하여주며 1차 활성층의 내압성을 강화시켜 준다.In the above heat treatment, the primary active layer formed by the primary crosslinking reaction between the primary polyfunctional crosslinking agent and the water-soluble polyfunctional amine, and the second polyfunctional crosslinking agent with the secondary polyfunctional crosslinking agent unreacted during the first crosslinking reaction An intermediate layer is formed between the primary active layer and the secondary active layer by self-crosslinking the unreacted water-soluble polyfunctional amine that does not react with the primary and secondary polyfunctional crosslinking agents between the secondary active layers formed by the primary crosslinking reaction. This intermediate layer facilitates the flow of permeated water through the primary active layer between the primary active layer and the secondary active layer and enhances the pressure resistance of the primary active layer.

다음에 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 제공한다. 그러나 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.In the following, preferred embodiments of the present invention are provided to make the present invention easier to understand. However, the present invention is not limited to these examples.

[참고예][Reference Example]

[다공성 지지체막 제조][Production of Porous Support Membrane]

다공성 지지체막을 얻기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트 부직포를 유리판 위에 고정시켰다. 다음, 그 부직포 위에 폴리설폰(Udel P-3500) 15중량%의 디메틸포름아미드 용액을 200㎛ 두께로 실온에서 캐스팅한후, 25℃ 순수중에서 5분간 방치시킨 후 60℃에서 12시간 건조함으로서 부직포로 보강된 폴리설폰 다공질막을 제조하였다.The polyethylene terephthalate nonwoven fabric was fixed on the glass plate to obtain a porous support membrane. Next, a 15% by weight dimethylformamide solution of polysulfone (Udel P-3500) dimethylformamide was cast on the nonwoven fabric at a thickness of 200 µm at room temperature, and left for 5 minutes in 25 ° C pure water, followed by drying at 60 ° C for 12 hours. Reinforced polysulfone porous membranes were prepared.

[실시예 1]Example 1

5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드와 이소프탈릭클로라이드 혼합물을 중량비 5/5로 하여 0.125중량% 함유한 헥산용액에 상기의 참고예에서 제조된 부직포 보강 폴리설폰 다공성막을 실온에서 30초간 반응시킨 후 꺼낸다. 다음, 다관능 가교제로 처리된 막을 분자량이 50,000∼60,000인 폴리에틸렌이민(알드리치사 제품) 1중량% 수용액에 실온에서 60초간 침적시킨 후 막을 꺼내어 수직상태에서 10분간 건조시켜 과량의 폴리에틸렌이민을 제거하고, 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드 혼합물을 0.125중량%(중량비 5/5) 함유한 헥산용액에 30초간 침적한 후 꺼내어 120℃ 오븐에서 5분간 열처리를 실시하여 선택투과성 복합반투막을 제조하였다.The nonwoven fabric-reinforced polysulfone porous membrane prepared in the reference example was reacted for 30 seconds at room temperature with a hexane solution containing 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride and isophthalic chloride at a ratio of 5/5 by weight of 5/5, and then taken out. Next, the membrane treated with the polyfunctional crosslinking agent was immersed in a 1% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (manufactured by Aldrich) having a molecular weight of 50,000 to 60,000 at room temperature for 60 seconds, and the membrane was taken out and dried for 10 minutes in a vertical state to remove excess polyethyleneimine. , 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride mixture was immersed in a hexane solution containing 0.125% by weight (weight ratio 5/5) for 30 seconds and then taken out and heat-treated in an oven at 120 ℃ 5 to prepare a selective permeable composite semipermeable membrane.

[실시예 2-5]Example 2-5

실시예 1에서 1차 및 2차 다관능 가교제의 농도 및 가교제간의 혼합비를 변화시키고, 폴리에틸렌이민 수용액중의 폴리에틸렌이민의 농도를 변화시켜 복합반투막을 제조하였다.In Example 1, the composite semipermeable membrane was prepared by changing the concentration of the primary and secondary polyfunctional crosslinking agents and the mixing ratio between the crosslinking agents and changing the concentration of polyethyleneimine in the aqueous polyethyleneimine solution.

[비교예 1]Comparative Example 1

상기의 참고예에서 제조된 지지체막에 1차 가교반응을 생략하고 2차 가교반응만을 실시하는데, 먼저 1중량%의 폴리에틸렌이민 수용액에 상온에서 지지체막을 60초간 침적시킨후 꺼내어 수직상태에서 10분간 건조시켜 과량의 폴리에틸렌이민을 제거하고, 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드와 이소프탈릭클로라이드 혼합물을 0.250중량%(중량비 5/5) 함유한 헥산용액을 30초간 침적한 후 꺼내어 120℃ 오븐에서 5분간 열처리를 실시하여 2차 활성층만이 형성되어 있는 선택투과성 복합반투막을 제조하였다.The primary crosslinking reaction was omitted and only the second crosslinking reaction was carried out to the support membrane prepared in the above reference example. First, the support membrane was immersed for 60 seconds in an aqueous solution of 1% by weight of polyethyleneimine at room temperature, and then taken out and dried for 10 minutes in a vertical state. Excess polyethyleneimine was removed, and the hexane solution containing 0.250 wt% (weight ratio 5/5) of 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride and isophthalic chloride mixture was immersed for 30 seconds, then taken out and heat-treated in an oven at 120 ° C. for 5 minutes. The selective permeable composite semipermeable membrane in which only the secondary active layer was formed was prepared.

이하, 본 발명에 의한 실시예에서 얻어지는 선택투과성 반투막의 투과속도 및 염제거율을 1500psi에서 반투막을 통하여 35000ppm의 NaCl을 함유하는 수용액을 통과시켜 측정하는 그 결과를 표에 나타내었다.Hereinafter, the results of measuring the permeation rate and salt removal rate of the selective permeable semipermeable membrane obtained in Examples according to the present invention by passing an aqueous solution containing 35000 ppm NaCl through the semipermeable membrane at 1500 psi are shown in the table.

상기 표에서 보듯이, 본 발명에 따라 제조된 복합반투막의 염의 제거율이 높고 투과속도가 우수한 특성을 갖고 있다. 본 발명에 의해 제조된 복합반투막은 또한 1500psi 이상의 높은 압력에서 파열되지 않는 높은 내압성을 갖으므로 초고압의 조건이 필요한 역삼투압 정수 처리장치, 탈염장치 등의 염 분리막으로 유용하게 사용될 수 있다.As shown in the above table, the salt removal rate of the composite semipermeable membrane prepared according to the present invention has a high permeation rate. The composite semipermeable membrane prepared by the present invention also has high pressure resistance that does not rupture at a high pressure of 1500 psi or more, and thus may be usefully used as a salt separation membrane such as a reverse osmosis water purification treatment apparatus or a desalination apparatus requiring ultra high pressure conditions.

Claims (6)

다관능 가교제의 물과 비혼화성인 혼합가교제 용액인 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드, 이소프탈릭클로라이드, 테레프탈릭클로라이드, 1,3,5-벤젠트리카보닐클로라이드 또는 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드와 이소프탈릭클로라이드를 노르말 헥산, 사이클로 헥산, 헵탄, 옥탄중에 0.05 내지 3중량% 첨가하여 1차 가교제를 제조하여 수용성 다관능 아민과 다공성 지지체상(1)에서 1차 가교반응시며 그 다공성 지지체상에 반투성의 1차 활성층(2)을 형성시키고 잔존하는 미반응 수용성 다관능 아민을 다시 다관능 가교제의 물과 비혼화성인 2차 혼합 가교제 용액과 2차 가교반응시켜 2차 활성층(4)을 형성시키는 2중 활성층을 형성시키는 것을 특징으로 하는 복합반투막의 제조방법.5-chlorosulfonyl isophthalic chloride, isophthalic chloride, terephthalic chloride, 1,3,5-benzenetricarbonyl chloride or 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride as a mixed crosslinker solution incompatible with water of the polyfunctional crosslinker And isophthalic chloride was added to 0.05 to 3% by weight in normal hexane, cyclohexane, heptane and octane to prepare a primary crosslinking agent, which was subjected to the primary crosslinking reaction on the water-soluble polyfunctional amine and the porous support (1). Forming a semi-permeable primary active layer (2) and secondarily crosslinking the remaining unreacted water-soluble polyfunctional amine with a secondary mixed crosslinker solution which is immiscible with water of the polyfunctional crosslinker to form a secondary active layer (4). A method for producing a composite semipermeable membrane, comprising forming a double active layer. 제1항에 있어서, 1차 가교제중의 5-클로로설포닐 이소프탈릭클로라이드와 이소프탈릭클로라이드의 혼합비는 중량비 3 : 7 내지 5 : 5임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1, wherein the mixing ratio of 5-chlorosulfonyl isophthalic chloride and isophthalic chloride in the primary crosslinking agent is weight ratio 3: 7 to 5: 5. 제1항에 있어서, 수용성 다관능 아민 용액중의 수용성 다관능 아민의 농도는 0.05∼5중량%임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 wherein the concentration of the water soluble polyfunctional amine in the water soluble polyfunctional amine solution is 0.05 to 5% by weight. 제1항 또는 제3항에 있어서, 수용성 다관능 아민 용액의 용매는 물, 메탄올, 에탄올의 단독 또는 이들의 혼합물임을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1 or 3, wherein the solvent of the water-soluble polyfunctional amine solution is water, methanol, ethanol alone or a mixture thereof. 제1항에 있어서, 2차 가교반응 후 열처리를 행함을 특징으로 하는 밥법.The rice process according to claim 1, wherein heat treatment is performed after the second crosslinking reaction. 제5항에 있어서, 상기한 열처리는 30 내지 150℃에서 1∼60분 행함을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein the heat treatment is performed for 1 to 60 minutes at 30 to 150 ℃.
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