KR0171507B1 - Method for manufacturing chitosan-based composite pervaporation membrane - Google Patents

Method for manufacturing chitosan-based composite pervaporation membrane Download PDF

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Abstract

본 발명은 천연에서 얻을 수 있는 α-키토산 또는 β-키토산을 이용하여 제막하고 이를 알데히드 또는 산으로 가교반응시켜 활성층을 형성하므로서 유기액체 혼합물에 함유된 물에 대해서는 높은 투과율을 나타내는 반면에 유기용제에 대해서는 낮은 투과율에 나타내어 유기용제를 고순도로 분리해낼 수 있는 유기수용액 분리용 키토산계 투과증발복합막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a high permeability to water contained in the organic liquid mixture while forming an active layer by forming a active layer by forming a film using α-chitosan or β-chitosan obtained in nature and crosslinking with aldehyde or acid. The present invention relates to a method for producing a chitosan-based pervaporation composite membrane for separating an organic aqueous solution which can be separated at a high purity by showing a low transmittance.

Description

키토산계 투과증발복합막의 제조방법Method for producing chitosan permeation composite membrane

본 발명은 키토산계 투과증발복합막의 제조방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 천연에서 얻을 수 있는 α-키토산 또는 β-키토산을 이용하여 제막하고 이를 알데히드 또는 산으로 가교반응시켜 활성층을 형성하므로서 유기액체 혼합물에 함유된 물에 대해서는 높은 투과율을 나타내는 반면에 유기층제에 대해서는 낮은 투과율을 나타내어 유기용제를 고순도로 분리해 낼 수 있는 유기수 용액 분리용 키토산계 투과증발복합막의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a chitosan-based pervaporation-composite membrane, and more specifically to forming an active layer by forming a active layer by forming a active layer by forming a film using α-chitosan or β-chitosan obtained in nature and crosslinking it with an aldehyde or an acid. The present invention relates to a method for preparing a chitosan-based pervaporation composite membrane for separating an organic water solution having high permeability for water contained in the mixture and low permeability for an organic layer to separate organic solvents with high purity.

일반적으로 유기용제를 화학공정에 사용할 경우에는 고순도의 유기용제가 요구되므로 유기용제에 물이 함유되어 있는 것을 최대한 억제시키기 위하여 유기액체 용제를 분리시켜야 할 필요가 있는 바, 이런 경우에 합성수지만을 이용한 투과증발공정이 유기액체용제 분리에 유용한 방법중의 하나이다. 특히, 유기액체 혼합물 중에서도 혼합된 물질들의 비점이 높아 에너지소비가 매우 높으며, 공비혼합점으로 인해 분리에 제한을 받는 물질이나, 유사한 비점을 갖는 화합물의 혼합물 또는 열에 민감한 혼합물을 분리할 때에는 단순한 증류공정보다 투과증발막을 이용하여 유기용제를 분리함으로써 운용비가 저렴하게 소모될 뿐만 아니라 간단한 조작으로 낮은 온도에서 효율적으로 분리공정을 행할 수 있는 장점이 있다.In general, when the organic solvent is used in a chemical process, a high purity organic solvent is required. Therefore, it is necessary to separate the organic liquid solvent in order to suppress the water contained in the organic solvent as much as possible. Evaporation is one of the useful methods for separating organic liquid solvents. In particular, the energy consumption is very high because of the high boiling point of the mixed materials in the organic liquid mixture, and a simple distillation process when separating a mixture or a heat sensitive mixture of a material that is limited to separation due to an azeotropic mixing point, a compound having a similar boiling point By separating the organic solvent using a more pervaporation membrane, the operating cost is not only inexpensively consumed, but there is an advantage that the separation process can be efficiently performed at a low temperature by a simple operation.

따라서, 단순한 증류공정이 적용 불가능한 경우에 유기액채혼합물을 분리하기 위한 투과증발막의 개발에 많은 연구가 진행되어, 최초로 미국의 아메리카 오일 캄파니사에서 폴리에틸렌 막을 소재로 하여 투과증발막을 개발하게 되었으나, 이 막은 우수한 선택도를 가졌음에도 불구하고 투과속도가 낮은 관계로 실용화되지는 못하였으며, 그 이후에도 막소재의 궁핍으로 인하여 별다른 실효를 거두지 못하였다.Therefore, many studies have been carried out to develop a permeation evaporation membrane for separating organic liquid mixtures when a simple distillation process is not applicable, and for the first time, a permeation evaporation membrane was developed using polyethylene membranes from America Oil Company, USA. Although it had excellent selectivity, it was not practically used due to the low permeation rate, and since then, it was not effective due to the lack of membrane material.

그러나, 최근에 특정한 분리공정에 이용될 막의 재단이 가능하게 되었고, 중공사나 복합막의 출현 등으로 합성수지 막을 이용한 유기용제수용액의 분리에 새로운 관심이 집중되었는 바, 서독의 GFT사에서는 PVA(폴리비닐알코올)를 주원료로 하는 투과증발막을 개발하여 유기용제 및 그 혼합물을 상업적 규모로 탈수시키는 데 성공하였다.Recently, however, the cutting of membranes to be used for a specific separation process has been possible, and new attention has been focused on the separation of organic solvent solutions using synthetic resin membranes due to the emergence of hollow fibers or composite membranes. We developed a permeable evaporation membrane containing) as the main raw material, and succeeded in dehydrating the organic solvent and its mixture on a commercial scale.

상기의 PVA투과증발막은 물에 대한 높은 투과율과 유기용제에 대한 낮은 투과율을 갖는 성능에 의하여 유기용매(유기용제와 물의 혼합물)의 탈수에 주로 사용되어 왔으나, 공급액속의 유기용제의 농도가 80%이하인 경우에는 선택도가 급격히 낮아지기 때문에 공급액의 농도가 80%이하인 경우에는 실용화가 불가능한 단점이 있었다.The PVA permeation membrane has been mainly used for dehydration of organic solvents (mixtures of organic solvents and water) due to its high permeability to water and low permeability to organic solvents, but the concentration of organic solvents in the feed liquid is 80% or less. In this case, since the selectivity is sharply lowered, there is a disadvantage in that the practical use is impossible when the concentration of the feed liquid is 80% or less.

또한, 국내 공고특허 제 92-10859 호에는 키토산만으로 제막한 투과증발막, 키토산으로 제막한 후에 수산화나트륨, 수산화카리등의 알칼리, 클로로술폰산, 클로로아세트산등의 유기산, 산성기, 염기성기 또는 이것을 생성하는 관능기를 갖는 비닐모노머(예, 아크릴로니트릴, 아크릴산, 알릴아민)와 같은 화합물로 처리한 투과증발막이 기재되어 있으나, 선택도가 만족스럽지 못한 뿐만 아니라 기계적 강도가 약하여 내구성이 저하되며 α-키토산만을 사용하므로서 원료에 제한이 따르는 문제점이 있었다.In addition, Korean Patent Publication No. 92-10859 discloses a permeation evaporation membrane formed only with chitosan, an organic acid such as alkali, chlorosulfonic acid, chloroacetic acid such as sodium hydroxide and carboxylic acid after forming with chitosan, an acidic group, a basic group or the like. Although a pervaporation membrane treated with a compound such as a vinyl monomer having a functional group (eg, acrylonitrile, acrylic acid, allylamine) has been described, the selectivity is not satisfactory, and the mechanical strength is low, so durability is reduced and α-chitosan There was a problem that there is a restriction on the raw material by using only.

따라서, 본 발명자 등은 α-키틴 또는 β-키틴을 탈아세틸화한 α-키토산 또는 β-키토산을 폴리술폰지지체상에 캐스팅하여 제막하고 알데히드 또는 산으로 가교반응시킨 후, 폴리술폰지지체 하면에 폴리에스테르 부직포를 접착하므로서 물에 대한 선택도가 우수할 뿐만 아니라 투과유량과 기계적 강도가 우수하여 고순도로 유기용제를 분리할 수 있는 키토산계 투과증발 복합막을 제조할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors cast the α-chitosan or β-chitosan deacetylated α-chitin or β-chitin on a polysulfone support to form a film, crosslinking with an aldehyde or an acid, and then poly The present invention was completed by discovering that chitosan-based pervaporation composite membranes capable of separating organic solvents with high purity due to excellent water selectivity and excellent permeate flow rate and mechanical strength by adhering an ester nonwoven fabric were completed. .

키토산은 키틴을 탈아세틸화한 물질이며, β-(1→4)-2-아세트아미드-2-데옥시-D-글루코오즈 잔기의 비분자쇄로 구성된 것으로 셀룰로오즈와 유사한 구조를 가지고 있고, 곰팡이, 효모, 무척추해양동물, 갑각류의 외골격에서 발견되고 있는 물질이다. 일반적으로 갑각류로 부터 얻어지는 키틴이 α-키틴이고, 무척추 해양동물로 부터 얻어지는 키틴이 β-키틴이다. 키틴은 물이나 다른 용제에 불용인 반면에 키토산은 여러가지 산성용매, 예를 들어 개미산이나 아세트산에 용해되므로 키틴보다 산업적으로 더욱 많이 응용되고 있다. 본 발명에서는 키토산이 셀룰로오즈와 유사한 구조를 가지고 있기 때문에 기계적 강도가 우수하며, 물과의 친화성이 뛰어나다는 점을 이용하여 키토산을 그대로 또는 화학적 처리를 행하여 물과의 친화성을 향상시키지만 물에는 불용성인 물질을 제조하여 유기용제의 분리에 사용하였다.Chitosan is a substance deacetylated chitin, composed of a non-molecular chain of β- (1 → 4) -2-acetamide-2-deoxy-D-glucose residue, and has a structure similar to cellulose and is a fungus. Yeast, invertebrate marine animals, crustaceans are found in the exoskeleton. In general, chitin obtained from crustaceans is α-chitin, and chitin obtained from invertebrate marine animals is β-chitin. Chitin is insoluble in water and other solvents, while chitosan is soluble in various acidic solvents, such as formic acid or acetic acid, so it is more industrially applied than chitin. In the present invention, since chitosan has a structure similar to cellulose, mechanical strength is excellent, and affinity with water is improved by using chitosan as it is or by chemical treatment to improve affinity with water, but insoluble in water. Phosphorus material was prepared and used for separation of the organic solvent.

즉, 본 발명의 목적은 유기액체혼합물에서 유기용제와 물을 분리함에 있어서, 물에 대한 선택도가 우수할 뿐만 아니라 투과유량과 기계적 강도가 우수하여 고순도로 유기용제를 분리해낼 수 있는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법을 제공하는 데 있다.That is, an object of the present invention is to separate the organic solvent and water in the organic liquid mixture, not only has excellent selectivity for water, but also excellent permeate flow rate and mechanical strength, which can separate the organic solvent with high purity. It is to provide a method for producing an evaporation composite film.

본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention is described in more detail as follows.

본 발명의 키토산계 투과증발복합막은 탈아세틸화도가 50∼99%인 α-키토산 또는 β-키토산을 2중량%의 아세트산 수용액에 0.5∼2.5중량%가 되도록 용해하고, 이 용액을 분획분자량이 5,000∼500,000인 한외여과용 폴리술폰막위에 제막하고 탈용매시킨 다음, 알데히드 또는 산으로 처리하여 가교시킨 후 열처리하고 폴리술폰막 이면에 폴리에스테르 부직포를 접착하므로서 제조된다.In the chitosan permeation evaporation composite membrane of the present invention, α-chitosan or β-chitosan having a deacetylation degree of 50 to 99% is dissolved in 2% by weight aqueous acetic acid so as to be 0.5 to 2.5% by weight, and the solution has a fraction molecular weight of 5,000. It is prepared by forming a film on a polysulfone membrane for ultrafiltration of ˜500,000, desolventizing it, crosslinking with an aldehyde or an acid, heat treatment, and bonding a polyester nonwoven fabric to the back surface of the polysulfone membrane.

본 발명의 키토산복합막은 상층에 키토산으로 이루어진 치밀한 활성층이 존재하고, 하층에는 연속공극을 포함하는 폴리술폰과 기계적 강도를 유지하여 주는 폴리에스테르 부직포로 이루어진 지지층이 존재한다. 키토산활성층은 유기액체혼합물을 선택적으로 분리하는 데 우수한 성능을 지니고 있으며, 일반적으로 키토산막의 두께가 얇아질 수록 투과도의 증가를 가져올 수 있기 때문에 활성층의 두께를 줄이면서 기계적인 강도를 유지하기 위해서 지지층을 사용하여 복합막을 제조하였다.In the chitosan composite membrane of the present invention, a dense active layer made of chitosan is present in the upper layer, and a support layer made of polysulfone including continuous pores and a polyester nonwoven fabric for maintaining mechanical strength is present in the lower layer. The chitosan active layer has excellent performance in selectively separating the organic liquid mixture, and in general, as the thickness of the chitosan membrane becomes thinner, the permeability can be increased, so that the supporting layer is maintained to maintain the mechanical strength while reducing the thickness of the active layer. To prepare a composite membrane.

본 발명에서 사용되는 키토산은 탈아세틸화도가 50∼99%인 것이 바람직하며, 탈아세틸화도가 50%미만일 경우에는 아세트산 수용액에 용해되는 정도가 미약하여 제막이 용이하지 못한 단점이 있고, 99%를 초과할 경우에는 육안으로 키토산의 확인이 불가능하여 제막작업의 곤란성이 있다.The chitosan used in the present invention preferably has a deacetylation degree of 50 to 99%, and when the deacetylation degree is less than 50%, the degree of dissolution in an aqueous acetic acid solution is weak, which makes it difficult to form a film. If it exceeds, it is impossible to identify chitosan with the naked eye, which leads to difficulty in film production.

또한, 키토산을 아세트산 수용액에 용해시 0.5∼2.5중량%가되도록 용해하는 것이 바람직하며, 농도가 0.5% 미만일 경우에는 제막두께가 목적하는 정도로 형성되지 않는 문제점이 있고, 2.5중량%를 초과할 경우에는 점도가 상승되어 균일한 제막이 불가능해 진다.In addition, it is preferable to dissolve the chitosan so as to be 0.5 to 2.5% by weight when dissolved in an acetic acid aqueous solution, when the concentration is less than 0.5%, there is a problem that the film thickness is not formed to the desired degree, when it exceeds 2.5% by weight The viscosity rises, making uniform film formation impossible.

지지체로 사용되는 폴리술폰막의 분획분자량이 5,000미만일 경우에는 제조되는 복합막의 내구성이 저하되며, 500,000을 초과할 경우에는 유기용제의 투과율이 불량한 문제가 있다.If the fractional molecular weight of the polysulfone membrane used as the support is less than 5,000, the durability of the composite membrane produced is lowered, and if it exceeds 500,000, there is a problem in that the transmittance of the organic solvent is poor.

알데히드로 처리할 경우에는 글루탈알데히드, 글리옥살, 테레프탈알데히드 등을 에탄올, 메탄올 등의 알콜이나 물에 0.001-0.1중량%로 용해하고, 이 용액에 키토산계 복합막을 수분-수백분, 바람직하게는 5∼300분 동안 침지하여 가교한다. 이와 같이 알데히드로 가교할 경우에는 키토산의 아미노기간에 쉬프염기가 형성되어 키토산계 복합막의 물에 대한 선택도를 증가시키게 되어서 유기혼합물의 농축에 유리하게 된다.In the case of the aldehyde treatment, glutalaldehyde, glyoxal, terephthalaldehyde and the like are dissolved in alcohol or water such as ethanol and methanol at 0.001-0.1% by weight, and the chitosan-based composite membrane is dissolved in this solution for several hundred minutes, preferably Crosslink by immersion for 5 to 300 minutes. In the case of crosslinking the aldehyde, a Schiff base is formed in the amino period of the chitosan to increase the selectivity of water of the chitosan-based composite membrane, which is advantageous for the concentration of the organic mixture.

또한, 산으로 처리할 경우에는 염산, 황산, 인산 등을 에탄올, 메탄올 등의 알콜이나 물에 0.001-0.1중량%로 용해하고, 이 용액에 키토산게 복합막을 수분-수백분, 바람직하게는 5∼300분 동안 침지하여 가교한다. 이와 같이 산으로 가교할 경우에는 키토산의 아미노기간에 이온적으로 가교가 이루어져 키토산계 복합막의 물에 대한 선택도를 증가시키게 되어서 유기혼합물의 농축에 유리하게 된다.In the case of treating with acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and the like are dissolved in alcohol or water such as ethanol and methanol at 0.001-0.1% by weight, and the chitosan crab composite membrane is contained in this solution for several minutes to several hundred minutes. Crosslink by immersion for 300 minutes. In the case of crosslinking with an acid as described above, crosslinking is ionically performed in the amino period of chitosan to increase the selectivity of water in the chitosan-based composite membrane, which is advantageous for the concentration of the organic mixture.

본 발명에서 사용되는 용매로는 아세트산 이외에 키토산을 용해시킬 수 있는 용매, 예를 들어 개미산, 황산 또는 이들의 혼합용매 등을 사용할 수 도 있으며, 막의 두께는 제한할 필요는 없으나 키토산활성층의 경우에는 0.1-30㎛, 폴리술폰지지체의 경우 20-200㎛를 유지하는 것이 좋다.As the solvent used in the present invention, a solvent capable of dissolving chitosan in addition to acetic acid, for example, formic acid, sulfuric acid, or a mixed solvent thereof may be used, and the thickness of the membrane need not be limited, but in the case of the chitosan active layer, -30㎛, in the case of polysulfone support it is good to maintain 20-200㎛.

열처리는 처리온도와 시간의 반비례 관계에 있는 것으로, 100∼200℃의 온도에서 5∼300분동안 행하는 것이 제조되는 복합막의 제반물성 측면에서 바람직하다.The heat treatment is inversely related to the treatment temperature and time, and it is preferable to perform the heat treatment for 5 to 300 minutes at a temperature of 100 to 200 ° C in view of the overall physical properties of the composite film to be produced.

본 발명에서 합성 수지막의 주성분으로 사용되는 키토산은 생체적 합성이 우수하다고 알려져 있어 섬유나 필름 형태로 제조하여 수술용 봉합사나 의료용 재료, 화장품 첨가제 등에 쓰여지고 있는 바, 본 발명에서는 이와 같은 키토산을 사용하여 막을 만들고 투과증발법을 이용하여 유기용제와 물을 분리할 경우에 우수한 선택도와 유량을 나타내는 막을 제조하였다.Chitosan, which is used as a main component of the synthetic resin film in the present invention, is known to be excellent in biosynthesis, and is used in surgical sutures, medical materials, and cosmetic additives in the form of fibers or films, and in the present invention, such chitosan is used. When the membrane was made and the organic solvent and water were separated by pervaporation, a membrane having excellent selectivity and flow rate was prepared.

본 발명에서 제조되는 투과증발 복합막은 여러 종류의 액체혼합물의 투과증발분리에 적용할 수 있는 바, 전형적인 예로는 알코올류, 에테르류, 케톤류, 에스테르류등의 수용성 유기물을 포함하는 액체혼합물에 적용할 수 있다. 산업적인 측면에서 보면 이중에서도 에탄올을 경제적으로 분리회수하는 것이 대단히 중요하다. 에탄올은 가솔린의 연료적성질을 향상시키기 위하여 첨가시키는 산소를 포함한 연료인 함산소연료(메탄올, 에탄올, 메틸 터셔리 부틸 에테르, 에틸 터셔리 부틸 에테르)의 일종으로, 이중 99.3%이상의 농도를 가지는 무수상태의 알콜을 연료용 알콜이라고 한다. 연료용 알콜은 곡물의 발효를 통하여 얻은 저농도의 에탄올을 증류법을 이용하여 농축하고, 이를 다시 공비점 이상으로 농축하게 되는 데 이때 투과증발법이 유용하게 이용되어 있다.The pervaporation composite membrane prepared in the present invention can be applied to pervaporation separation of various kinds of liquid mixtures, and typical examples thereof may be applied to liquid mixtures containing water-soluble organic substances such as alcohols, ethers, ketones, esters, and the like. Can be. From an industrial point of view, it is very important to separate and recover ethanol economically. Ethanol is a kind of oxygen-containing fuel (methanol, ethanol, methyl tertiary butyl ether, ethyl tertiary butyl ether), which is an oxygen-containing fuel added to improve the fuel quality of gasoline. Alcohol in the state is called fuel alcohol. Alcohol for fuel is a low concentration of ethanol obtained through the fermentation of grains by using a distillation method to concentrate it again above the azeotropic point, the pervaporation method is useful.

본 발명의 방법으로 제조한 복합막을 이용하여 에탄올 수용액을 분리할 경우에는 에탄올 수용액을 막의 한쪽에 채우고 다른쪽에서는 진공펌프로 감압한다. 공급액속의 압력은 1-100기압까지 변화시킬 수 있으나 산업적으로 응용할 경우에는 1기압에 가까울수록 좋다. 또한 투과액속의 압력은 낮을 수록 좋으며, 산업적으로 사용되는 압력범위는 0.1-100㎜Hg이면 된다.When the aqueous solution of ethanol is separated using the composite membrane prepared by the method of the present invention, the aqueous solution of ethanol is filled on one side of the membrane and the pressure on the other side is reduced with a vacuum pump. The pressure in the feed liquid can vary from 1-100 atm, but for industrial applications, the closer to 1 atm, the better. In addition, the lower the pressure in the permeate, the better, and the industrial pressure range is 0.1-100mmHg.

다음의 실시예에 나타낸 바와 같이 키토산 복합막은 특히 에탄올 수용액 분리에 우수한 투과증발성능을 갖고 있다.As shown in the following examples, the chitosan composite membrane has an excellent pervaporation performance, particularly for separation of aqueous ethanol solution.

여기서 분리계수 α는 다음 식(1)로 부터 구할 수 있다.Here, the separation coefficient α can be obtained from the following equation (1).

여기서, Y는 투과액측 성분의 농도이고, X는 액상공급액의 농도이다.Where Y is the concentration of the permeate side component and X is the concentration of the liquid feed liquid.

투과유량 J는 다음식(2)로 부터 구한다.Permeate flow rate J is obtained from the following equation (2).

여기서, Q는 투과속도(g/hr)이고 A는 막면적(㎡)이다.Where Q is the transmission rate (g / hr) and A is the membrane area (m 2).

다음의 실시예는 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하는 것이지만, 본 발명의 범주를 제한하는 것은 아니다.The following examples illustrate the invention in more detail, but do not limit the scope of the invention.

[실시예 1]Example 1

키토산분말(일본 신일본화학사, 점도 500cps)을 2중량%의 아세트산수용액에 1중량%로 용해하고 유리필터로 여과하여 불용물을 제거한다.Chitosan powder (Japan Nippon Chemical Co., Ltd., viscosity 500cps) is dissolved in 2% by weight of acetic acid solution at 1% by weight and filtered through a glass filter to remove insoluble matters.

이 용액을 폴리술폰지지체 위에 자동캐스팅장치로 1.5㎜의 두께로 제막한 다음, 약 1분간 용매를 증발시킨 후 65℃의 오븐에서 1일간 건조시켜서 키토산 활성층의 두께가 15㎛인 복합막을 제조하였다.The solution was deposited on a polysulfone support to a thickness of 1.5 mm using an automatic casting device, and then the solvent was evaporated for about 1 minute and then dried in an oven at 65 ° C. for a composite membrane having a thickness of 15 μm of the chitosan active layer.

이 막을 이용하여 글루탈알데히드, 글리옥살 또는 테레프탈알데히드가 0.01중량%로 포함된 메탄올 용액에 침지하여 가교반응을 시키고, 이를 다시 상온에서 2일간 건조시켜 투과증발실험에 사용하였다.This membrane was used to immerse in a methanol solution containing glutaraldehyde, glyoxal or terephthalaldehyde in 0.01% by weight to crosslink the reaction, and then dried at room temperature for 2 days to be used for pervaporation experiments.

이 막을 사용하고 공급액속의 에탄올농도를 95중량%, 공급액온도를 75℃, 투과액속의 압력을 3㎜Hg로 하는 투과증발법을 이용하여 에탄올과 물의 분리를 행하고, 막의 분리특성과 투과유량의 결과를 표 1에 기재하였다.This membrane was used to separate ethanol and water using a pervaporation method in which the ethanol concentration in the feed liquid was 95% by weight, the feed liquid temperature was 75 ° C., and the pressure in the permeate was 3 mmHg. Are listed in Table 1.

[실시예 2]Example 2

실시예 1에서 제조한 막중 글루탈알데히드로 가교한 막을 사용하고 표 2에 기재된 바와 같이 공급액 속의 에탄올 농도를 95중량%, 공급액의 조작온도를 35℃-75℃, 투과액속의 압력을 3㎜Hg로 하는 투과증발법을 이용하여 애탄올과 물의 분리를 행하고 막의 분리특성과 투과유량의 결과를 표 2에 기재하였다.In the membrane prepared in Example 1, a glutaraldehyde-crosslinked membrane was used, and as shown in Table 2, the ethanol concentration in the feed solution was 95% by weight, the operating temperature of the feed solution was 35 ° C-75 ° C, and the pressure in the permeate was 3 mmHg. The separation of atanol and water was carried out using a permeation evaporation method, and the results of the separation characteristics and permeate flow rate of the membrane are shown in Table 2.

[실시예 3]Example 3

실시예 1에서 제조한 막중 글루탈알테히드로 가교한 막을 120℃의 오븐에서 열처리시간을 달리 하여서 막을 제조하였다.Among the membranes prepared in Example 1, the membranes were prepared by varying the heat treatment time of the glutalatehydrocrosslinked membranes in an oven at 120 ° C.

이 막들을 사용하고 공급액속의 에탄올농도를 95중량%, 공급액온도를 75℃, 투과액속의 압력을 3㎜Hg로 하는 투과증발법을 이용하여 에탄올과 물의 분리를 행하고 막의 분리특성과 투과유량의 결과를 표 3에 기재하였다.Using these membranes, ethanol and water were separated by pervaporation using a ethanol concentration of 95% by weight, a feed temperature of 75 ° C, and a pressure of permeate of 3 mmHg. Are listed in Table 3.

[실시예 4]Example 4

키토산분말(일본 신일본화학사, 점도 500CPS)을 2중량%의 아세트산 수용액에 1중량 %로 용해하고 유리필터로 여과하여 불용물을 제거한다.Chitosan powder (Nippon Nippon Chemical Co., Ltd., viscosity 500 CPS) is dissolved in 2% by weight aqueous acetic acid solution at 1% by weight, and filtered through a glass filter to remove insoluble matters.

이 용액을 폴리술폰지지체 위에 자동캐스팅 장치로 1.5㎜의 두께로 제막한 다음, 약 1분간 용매를 증발시킨 후 65℃의 오븐에서 1일간 건조시켜서 키토산 활성층의 두께가 15㎛인 복합막을 제조하였다.The solution was formed on the polysulfone support with a thickness of 1.5 mm by an automatic casting device, and then the solvent was evaporated for about 1 minute and then dried in an oven at 65 ° C. for a composite membrane having a thickness of 15 μm of the chitosan active layer.

이 막을 황산, 염산 또는 인산이 0.01중량%포함되어 있는 메탄올용액에 침지시켜 이온가교된 키토산 복합막을 제조하였다.The membrane was immersed in a methanol solution containing 0.01% by weight of sulfuric acid, hydrochloric acid or phosphoric acid to prepare an ion-crosslinked chitosan composite membrane.

이 막들을 사용하고 공급액속의 에탄올농도를 95중량%, 공급액온도를 75℃, 투과액속의 압력을 3㎜Hg로 하는 투과증발법을 이용하여 에탄올과 물의 분리를 행하고 막의 분리특성과 투과유량의 결과를 표 4에 기재하였다.Using these membranes, ethanol and water were separated by pervaporation using a ethanol concentration of 95% by weight, a feed temperature of 75 ° C, and a pressure of permeate of 3 mmHg. Are listed in Table 4.

[실시예 5]Example 5

실시예 4에서 건조한 막중 황산으로 가교한 막에 대하여 공급액속의 에탄올 농도를 95중량%, 공급액온도를 75℃, 투과액속의 압력을 3㎜Hg로 하는 투과증발법을 이용하여 에탄올과 물의 분리를 행하고 막의 분리특성과 투과유량의 결과를 표5에 기재하였다.In Example 4, ethanol and water were separated using a permeation evaporation method in which the ethanol concentration in the feed liquid was 95% by weight, the feed liquid temperature was 75 ° C, and the pressure in the permeate liquid was 3 mmHg. Table 5 shows the separation characteristics and the permeate flow rate of the membrane.

Claims (11)

α-키토산 또는 β-키토산을 유기용매에 용해하여 지지체상에 제막하고 알데히드 또는 산을 처리하여 가교반응시켜 활성화시킴을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.A method for producing a chitosan permeation evaporation composite membrane comprising dissolving α-chitosan or β-chitosan in an organic solvent to form a film on a support, and treating and reacting an aldehyde or an acid to activate it. 제1항에 있어서, 키토산은 탈아세틸화도가 50∼99%인 것을 사용함을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The chitosan permeation evaporation composite membrane according to claim 1, wherein the chitosan has a deacetylation degree of 50 to 99%. 제1항에 있어서, 유기용매는 아세트산 수용액임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 1, wherein the organic solvent is an aqueous acetic acid solution. 제1항에 있어서, 지지체는 폴리술폰막임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 1, wherein the support is a polysulfone membrane. 제4항에 있어서, 폴리술폰막은 분획분자량이 5,000∼500,000인 한외여과용 막임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 4, wherein the polysulfone membrane is an ultrafiltration membrane having a molecular weight of 5,000 to 500,000. 제1항에 있어서, 알데히드는 글리옥살, 글루탈알데히드 또는 테레프탈알데히드임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 1, wherein the aldehyde is glyoxal, glutaraldehyde or terephthalaldehyde. 제1항에 있어서, 산은 황산, 염산 또는 인산임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 1, wherein the acid is sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid. 제1항에 있어서, 알데히드 또는 산처리는 알데히드 또는 산을 알코올에 0.001∼0.1중량%의 농도로 용해한 용액에 막을 5∼300분 동안 침지시키는 것임을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method for producing a chitosan-based pervaporation composite membrane according to claim 1, wherein the aldehyde or acid treatment is immersed in a solution in which aldehyde or acid is dissolved in alcohol at a concentration of 0.001 to 0.1% by weight for 5 to 300 minutes. 제1항에 있어서, 제조된 막을 100∼200℃의 온도에서 5∼300분 동안 열처리함을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method of claim 1, wherein the membrane is heat-treated at a temperature of 100 to 200 ° C. for 5 to 300 minutes. 제1항에 있어서, 지지체 이면에 폴리에스테르 부직포를 접착시킴을 특징으로 하는 키토산계 투과증발복합막의 제조방법.The method for producing a chitosan-based pervaporation composite film according to claim 1, wherein a polyester nonwoven fabric is bonded to the back surface of the support. α-키토산 또는 β-키토산을 유기용매에 용해하여 지지체상에 제막하고 알데히드 또는 산을 처리하여 가교반응시켜 활성화시킨 키토산계 투과증발복합막을 이용하여 유기용제를 농축함을 특징으로 하는 액체혼합물의 분리방법.Separation of the liquid mixture, characterized in that the organic solvent is concentrated using a chitosan permeation evaporation composite membrane activated by dissolving α-chitosan or β-chitosan in an organic solvent to form a film on a support, and treating and reacting an aldehyde or an acid. Way.
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