KR100531118B1 - The Submerged Membrane System and preparation thereof - Google Patents

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KR100531118B1 KR10-2003-0033816A KR20030033816A KR100531118B1 KR 100531118 B1 KR100531118 B1 KR 100531118B1 KR 20030033816 A KR20030033816 A KR 20030033816A KR 100531118 B1 KR100531118 B1 KR 100531118B1
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Abstract

본 발명은 침지형 분리막과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 굵기의 얀(yarn)으로 직조된 고분자 섬유로 튜브 모양의 지지체를 형성하고, 상기 지지체 표면에 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 일정량 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 코팅한 후에, 재차 상기한 유기/무기 하이브리드 화합물을 코팅하여 제조된 것으로, 기계적 물성이 향상되고 투과도와 막의 내오염성이 향상된 침지형 분리막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an immersion type membrane and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a tubular support made of a polymer fiber woven with a yarn of a specific thickness, and to form a hydrophilic polymer and silica containing an amine group on the surface of the support. And after coating a hydrophobic polymer solution including a predetermined amount of an organic / inorganic hybrid compound coordinating an inorganic material selected from titania, and coating the organic / inorganic hybrid compound again to improve mechanical properties and improve the permeability and the membrane. The present invention relates to an immersion type membrane having improved stain resistance and a method of manufacturing the same.

Description

침지형 분리막과 이의 제조방법{The Submerged Membrane System and preparation thereof} Immersion type separation membrane and preparation method thereof The Submerged Membrane System and preparation

본 발명은 침지형 분리막과 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 특정 굵기의 얀(yarn)으로 직조된 고분자 섬유로 튜브 모양의 지지체를 형성하고, 상기 지지체 표면에 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 일정량 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 코팅한 후에, 재차 상기한 유기/무기 하이브리드 화합물을 코팅하여 제조된 것으로, 기계적 물성이 향상되고 투과도와 막의 내오염성이 향상된 침지형 분리막과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an immersion type membrane and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a tubular support made of a polymer fiber woven with a yarn of a specific thickness, and to form a hydrophilic polymer and silica containing an amine group on the surface of the support. And after coating a hydrophobic polymer solution including a predetermined amount of an organic / inorganic hybrid compound coordinating an inorganic material selected from titania, and coating the organic / inorganic hybrid compound again to improve mechanical properties and improve the permeability and the membrane. The present invention relates to an immersion type membrane having improved stain resistance and a method of manufacturing the same.

현재까지 많은 여러 분야에서 다양한 종류의 분리막들이 사용되고 있으며, 특히 수처리에 사용되는 분리막으로 다양한 종류의 고분자 중공사막들이 개발 제조되어지고 있다. 이들 중공사막에 일반적으로 사용되는 고분자는 폴리술폰을 비롯해서 폴리이서이미드, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리비닐리덴플로라이드 등이 있으며, 이외에도 매우 다양한 종류의 고분자들이 사용되고 있다. 또한 이들 중공사막의 투과도 및 선택성 향상을 위하여 고분자에 다양한 첨가제들을 첨가한 상전이 공정으로 분리막의 구조를 조절하였다. Various kinds of separators are used in many fields until now, and various kinds of polymer hollow fiber membranes have been developed and manufactured as separators used for water treatment. The polymers generally used for these hollow fiber membranes include polysulfone, polyimides, polyacrylonitrile, and polyvinylidene fluoride, and a wide variety of polymers are used. In addition, in order to improve the permeability and selectivity of the hollow fiber membranes, the structure of the separator was controlled by a phase transition process in which various additives were added to the polymer.

분리막의 구조를 조절하는 가장 일반적인 방법은 고분자 용액이 고분자 분리막으로 상전이 될 때 고분자의 용매와 비용매간의 교환속도 및 사용된 도프 용액의 열역학적 안정성을 조절하는 조절제로 리튬클로라이드 등과 같은 염들과 저분자 친수성 물질인 폴리에틸렌글리콜 등을 첨가 사용하는 것이다. 이렇게 제조된 다양한 중공사막들은 해당 분야에서 원하는 투과도와 선택도를 가지는데 어려움이 없었으며, 이들은 매우 우수한 한외여과막과 정밀여과막으로 제조되어져서 이미 시판되고 있다. The most common way to control the structure of the membrane is to control the rate of exchange between solvent and non-solvent of polymer and thermodynamic stability of the dope solution when the polymer solution is phase-changed into polymer membrane. Phosphorus polyethyleneglycol etc. are added and used. The various hollow fiber membranes thus prepared have no difficulty in having desired permeability and selectivity in the field, and they are already commercially available because they are manufactured with very excellent ultrafiltration membranes and microfiltration membranes.

그러나 투과도와 선택도가 해결된 이들 분리막의 가장 큰 문제점은 분리막의 오염이다. 다시 말해서 제조된 중공사막을 모듈로 만들어서 폐수처리 등에 적용하게 되면 폐수 속의 오염물들이 너무나 빠른 속도로 이들 분리막의 표면을 오염시키게 되어 분리막의 적용분야의 한계를 가져왔다. 이러한 분리막의 오염 문제를 해결하기 위해서 침지형 분리막 시스템이 개발되었으며, 이는 매우 우수한 저오염성 분리막 시스템으로 인정을 받고 있다.However, the biggest problem of these membranes in which permeability and selectivity have been solved is contamination of the membrane. In other words, when the manufactured hollow fiber membrane is made into a module and applied to wastewater treatment, the contaminants in the wastewater contaminate the surface of these membranes at a very high speed, which brings limitations in the field of application of the membrane. In order to solve the contamination problem of the separator, an immersion type membrane system has been developed, which has been recognized as a very good low pollution membrane system.

한편, 기존의 중공사막을 침지형 분리막 시스템에 적용하는 데 몇 가지 문제를 지니고 있으며, 그 중 대표적인 것이 기계적 강도이며, 정확히 말하면 플렉슈랄 강도(Flexural Strength)이다. 침지형 분리막에서는 분리막의 오염을 막기 위하여 공기방울을 이용하여 쉼 없이 분리막을 흔들어주게 되는데, 이 과정에서 기존의 중공사 분리막들은 매우 쉽게 끊어지는 문제를 일으키게 된다. 이러한 강도문제를 해결하는 방법으로 중공사 내부에 섬유로 직조된 튜브형태의 지지체를 넣어 기계적 강도 문제를 보완하였다. 하지만 지금까지 만들어진 지지체를 포함한 중공사막은 투과도와 선택도 및 기계적 강도 등의 모든 문제를 해결하기에는 다소 미흡한 상태에 있다. On the other hand, there are some problems in applying the existing hollow fiber membrane to the immersion type membrane system, a representative one of them is mechanical strength, to be precise, flexural strength. In the submerged membrane, the membrane is shaken without pause by using air bubbles to prevent contamination of the membrane. In this process, the existing hollow fiber membranes are easily broken. In order to solve this strength problem, a fiber-shaped tube support was put inside the hollow fiber to compensate for the mechanical strength problem. However, the hollow fiber membrane including the support thus far is somewhat insufficient to solve all problems such as permeability, selectivity and mechanical strength.

본 발명자는 상기와 같은 분리막의 기계적 강도와 투과성 문제를 동시에 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 일정한 굵기의 얀으로 직조된 고분자 섬유로 튜브모양의 지지체를 형성하면 분리막의 기계적 강도가 향상되고, 또한 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 또는 티타니아 중에서 선택된 무기물의 배위결합으로 형성된 유기/무기 하이브리드 화합물을 소수성 고분자와 일정 함량범위로 혼합하여 코팅 처리한 후에, 재차 유기/무기 하이브리드 화합물으로 코팅 처리하게 되면 분리막 자체의 친수도를 향상시킬 수 있음을 알게 됨으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made efforts to solve the mechanical strength and permeability problems of the membrane at the same time, as a result of forming a tubular support with a polymer fiber woven with a certain thickness of the yarn improves the mechanical strength of the membrane, and also the amine group When the organic / inorganic hybrid compound formed by the coordination bond of the hydrophilic polymer and the inorganic material selected from silica or titania is mixed and coated with a hydrophobic polymer in a predetermined content range, and then coated with an organic / inorganic hybrid compound, The present invention has been completed by knowing that the hydrophilicity can be improved.

따라서 본 발명은 튜브형 지지체에 소수성 고분자와 함께 일정 함량의 유기/무기 하이브리드 화합물을 코팅하여 친수성이 부여되어 높은 기계적 강도를 지니고, 우수한 투과성과 내오염성을 나타내는 침지형 분리막과 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to provide an immersion type membrane and a method for producing the same, which has a high mechanical strength by providing a hydrophilicity by coating a certain amount of organic / inorganic hybrid compound with a hydrophobic polymer on a tubular support, and having excellent mechanical strength and its resistance to fouling. There is this.

본 발명은 튜브형 고분자 지지체 표면에,아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 2 ∼ 6 중량% 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 코팅처리하여 형성된 소수성 고분자 코팅층과,상기 고분자 코팅층 상부에 상기한 유기/무기 하이브리드 화합물의 코팅층이 적층되어 있는 침지형 분리막을 그 특징으로 한다.The present invention is a hydrophobic polymer formed by coating a hydrophobic polymer solution comprising 2 to 6 wt% of a hydrophilic polymer including an amine group and an organic / inorganic hybrid compound in which an inorganic material selected from silica and titania is coordinated on the surface of a tubular polymer support. A coating layer and an immersion type separator in which the coating layer of the organic / inorganic hybrid compound is laminated on the polymer coating layer are characterized in that the layer.

또한 본 발명은 튜브형 고분자 지지체 표면에, 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 2 ∼ 6 중량% 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 10 ∼ 30 ℃ 온도에서, 5초 ∼ 1분동안 코팅 처리한 후에,상기 고분자 코팅층 상부에 유기/무기 하이브리드 화합물을 상온에서 5초 ∼ 1분동안 코팅하여 침지형 분리막을 제조하는 방법에 또 다른 특징이 있다.The present invention also provides a hydrophobic polymer solution comprising 2 to 6 wt% of a hydrophilic polymer containing an amine group and an organic / inorganic hybrid compound in which an inorganic material selected from silica and titania is coordinated on the surface of a tubular polymer support. In, after the coating treatment for 5 seconds to 1 minute, there is another feature in the method for producing an immersion type membrane by coating the organic / inorganic hybrid compound on the polymer coating layer for 5 seconds to 1 minute at room temperature.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

본 발명은 튜브형 지지체 표면에, 코팅용액으로 유기/무기 하이브리드 화합물을 포함한 폴리비닐리덴플로라이드와 같은 소수성 고분자용액을 사용하여 침지 코팅한 후에, 재차 유기/무기 하이브리드 화합물 용액으로 침지 코팅하여 제조되어 친수성과 막내오염성 및 기계적 강도를 향상시키는 침지형 분리막과 이의 제조방법에 관한 것으로, 고분자 섬유로 형성된 튜브형태의 지지체에 친수성 고분자와 무기물의 배위결합으로 형성된 유기/무기 하이브리드 화합물을 기존의 소수성 고분자 물질에 혼합한 용액으로 코팅한 후에, 재차 유기/무기 하이브리드 화합물으로 코팅시켜 침지형 분리막을 제조한다.The present invention is prepared by immersion coating on a surface of a tubular support using a hydrophobic polymer solution such as polyvinylidene fluoride including an organic / inorganic hybrid compound as a coating solution, and then immersed and coated again with an organic / inorganic hybrid compound solution. The present invention relates to an immersion type membrane for improving membrane fouling resistance and mechanical strength, and a method for manufacturing the same. An organic / inorganic hybrid compound formed by coordination of a hydrophilic polymer and an inorganic compound on a tubular support formed of polymer fibers is mixed with an existing hydrophobic polymer material. After coating with a solution, it is again coated with an organic / inorganic hybrid compound to prepare an immersion type membrane.

본 발명에 따른 침지형 분리막의 제조 방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the method of manufacturing the immersion type separation membrane according to the present invention will be described in detail.

먼저, 고분자 섬유로 된 튜브형 지지체를 제조한다. 지지체 제조에 사용되는 고분자 섬유는 폴리프로필렌, 폴리에스터 및 나일론 6,6 중에서 선택된 것으로, 굵기가 200 ∼ 500 데니아(denier)의 얀(yarn)을 브레이딩(Braiding) 방법으로 튜브모양으로 제조한다. 상기 제조된 튜브형 지지체는 내경이 0.5 ∼ 3.0 ㎜이고, 외경이 1.0 ∼ 4.0 ㎜ 정도의 크기의 튜브를 형성한다.First, a tubular support made of polymer fibers is prepared. The polymer fiber used for preparing the support is selected from polypropylene, polyester, and nylon 6,6, and a yarn having a thickness of 200 to 500 deniers is produced in a tube shape by braiding method. The prepared tubular support forms an inner diameter of 0.5 to 3.0 mm and an outer diameter of about 1.0 to 4.0 mm.

이렇게 형성된 튜브형 지지체의 표면을 일반적으로 고분자 물질을 도포하여 고분자층이 덮고 있는 형태의 분리막을 제조한다. 상기 고분자 물질층은 둥근 모양의 큰 기공으로 형성된 스폰지 구조와 고분자층 두께 방향으로 길어진 손가락 모양의 기공으로 형성된 하부와 0.01 ∼ 0.5 ㎛ 크기로 고분자 용액이 쉽게 통과 못할 정도의 매우 작은 기공의 표면을 형성한다.The surface of the tubular support thus formed is generally coated with a polymer material to prepare a separator in a form in which the polymer layer is covered. The polymer material layer has a sponge structure formed by round pores and a lower portion formed by finger-shaped pores lengthened in the thickness direction of the polymer layer, and forms a surface of very small pores that the polymer solution cannot easily pass through at a size of 0.01 to 0.5 μm. do.

본 발명은 상기 고분자 물질층을 형성함에 있어, 통상의 고분자인 폴리비닐리덴플로라이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴로니트릴 및 폴리이미드 중에서 선택된 소수성의 고분자에 유기/무기 하이브리드 물질을 2 ∼ 6 중량% 혼합한 고분자 용액을 코팅한 다음, 고분자층 상부를 상기 유기/무기 하이브리드 화합물 용액으로 다시 한번 코팅하여 줌으로써 친수성을 부여한다. 소수성 고분자 용액 중에 포함되는 유기/무기 하이브리드 물질의 사용량이 2 중량% 미만이면 친수성 효과가 미미하고, 6 중량% 초과시에는 원하는 분리막 구조 형성에 문제가 발생할 수 있다.상기 친수성 부여를 위해 사용되는 유기/무기 하이브리드 물질은 폴리비닐피롤리돈 등의 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 또는 티타니아 중에서 선택된 무기물이 졸 상태에서 배위 결합하여 하나의 네트워크 구조를 형성한 것으로, 이를 건조하여 고운 가루로 만들어 고분자에 첨가하여 사용한다. 상기한 유기/무기 하이브리드 물질을 제조함에 있어, 친수성 고분자가 70 ∼ 90 중량% 함유되며 상기 범위에서 가장 좋은 친수성 효과를 나타낸다.In the present invention, in forming the polymer material layer, an organic / inorganic hybrid material is contained in a hydrophobic polymer selected from polyvinylidene fluoride, polysulfone, polyethersulfone, polyacrylonitrile and polyimide which are conventional polymers. 6 wt% of the mixed polymer solution is coated, and then the upper part of the polymer layer is coated with the organic / inorganic hybrid compound solution to give hydrophilicity. When the amount of the organic / inorganic hybrid material included in the hydrophobic polymer solution is less than 2% by weight, the hydrophilic effect is insignificant, and when the amount of the organic / inorganic hybrid material is less than 6% by weight, a problem may occur in forming a desired separator structure. An inorganic hybrid material is a hydrophilic polymer containing an amine group such as polyvinylpyrrolidone and an inorganic material selected from silica or titania coordinating in a sol to form a network structure, which is dried to form a fine powder and added to the polymer. Use it. In preparing the organic / inorganic hybrid material described above, 70 to 90 wt% of the hydrophilic polymer is contained and exhibits the best hydrophilic effect in the above range.

또한, 본 발명에서는 제조되는 분리막의 기공크기를 조절하기 위하여 별도의 첨가제를 첨가 사용할 수 있는 바, 이는 당 분야에서 널리 공지된 방법으로서 목적하는 기공크기에 적합하도록 공지의 기공조절제를 선택하여 적당량 첨가 사용하게 된다. 기공조절제로는 기공크기를 키우기 위해서는 여러 분자량의 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(비닐알코올)을 선택 사용할 수 있으며, 기공크기를 줄이기 위해서는 1,4-다이옥산, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등을 선택 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, a separate additive may be added and used to control the pore size of the separator to be prepared, which is a well-known method in the art, and selects an appropriate amount by selecting a known pore control agent suitable for the desired pore size. Will be used. As pore regulators, poly (ethylene glycol), poly (vinylpyrrolidone), and poly (vinyl alcohol) of various molecular weights can be selected to increase pore size, and 1,4-dioxane and diethylene can be used to reduce pore size. Glycol dimethyl ether etc. can be used selectively.

이와 같이, 본 발명의 침지형 분리막은 튜브형 지지체의 사용으로 기계적 강도가 증가하고, 유기/무기 하이브리드 물질의 사용으로 인하여 투과량이 증가하고 막의 내오염성이 향상되어, 물 투과에 유용하고 난 분해성 폐수의 처리 등에 적용할 수 있다.As described above, the immersed membrane of the present invention increases the mechanical strength by the use of a tubular support, increases the permeation rate and improves the fouling resistance of the membrane due to the use of an organic / inorganic hybrid material, which is useful for water permeation and treatment of difficult degradable wastewater. It can be applied to the back.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하겠는 바, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, which are not intended to limit the present invention.

실시예 1Example 1

다음 표 1에 나타낸 폴리비닐피롤리돈 80 중량%와 티타니아 20 중량%를 혼합 및 건조하여 유기/무기 하이브리드 물질을 고운 가루로 제조하였다.상기 유기/무기 하이브리드 물질 5 중량%, 디메틸아세트아미드 80 중량%, 폴리비닐리덴플로라이드 15 중량%을 상온 상압하에서 혼합하여 고분자 용액을 제조하였다.80% by weight of polyvinylpyrrolidone and 20% by weight of titania were mixed and dried to prepare an organic / inorganic hybrid material as a fine powder. 5% by weight of the organic / inorganic hybrid material and 80% by weight of dimethylacetamide %, 15% by weight of polyvinylidene fluoride was mixed at room temperature and normal pressure to prepare a polymer solution.

상기에서 제조한 고분자 용액을 350 데니아 굵기의 얀의 폴리프로필렌 고분자 섬유에 15 ℃에서 1분동안 침지방법으로 코팅한 후, 상기 코팅된 고분자 지지체 표면에 유기/무기 하이브리드 물질을 상온에서, 1분 동안 재코팅하여 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막을 제조하였다.The polymer solution prepared above was coated on a polypropylene polymer fiber of 350 denier yarn by immersion method at 15 ° C. for 1 minute, and then the organic / inorganic hybrid material was coated on the surface of the coated polymer support at room temperature for 1 minute. Recoating to prepare an immersion type membrane having a tubular support.

상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다. 이때, 상기 투과속도 및 용질 배제율은 다음 수학식 1, 2에 의해 계산하였다.In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below. In this case, the permeation rate and solute rejection rate were calculated by the following equations (1) and (2).

실시예 2Example 2

실시예 1과 동일하게 제조하되, 고분자 섬유를 폴리에스터로 대신하여 침지형 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.It was prepared in the same manner as in Example 1, but an immersion type membrane was prepared by replacing the polymer fibers with polyester. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

실시예 3Example 3

실시예 1과 동일하게 제조하되, 고분자 섬유를 나일론으로 대신하여 침지형 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, except that the immersion type membrane was prepared by replacing the polymer fibers with nylon. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

실시예 4Example 4

실시예 1과 동일하게 제조하되, 표 1에 나타낸 함량의 파우더로 대신하여 침지형 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but instead of the powder of the content shown in Table 1 to prepare an immersion type separation membrane. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

실시예 5Example 5

실시예 1과 동일하게 제조하되, 유/무기 하이브리드 화합물을 표 1에 나타낸 함량으로 대신하여 침지형 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Prepared in the same manner as in Example 1, but instead of the organic / inorganic hybrid compound to the content shown in Table 1 to prepare an immersion type separation membrane. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

실시예 6Example 6

실시예 1과 동일하게 실시하되, 유기/무기 화합물로 재코팅하는 과정을 삭제하고 수행하여 침지형 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.The same procedure as in Example 1 was performed except that the process of recoating with an organic / inorganic compound was performed to prepare an immersion type separation membrane. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

비교예 Comparative example

실시예 1의 방법과 동일하게 실시하되, 코팅용액으로 폴리비닐리덴 플로라이드/디메틸아세트아미드(15/85 중량비)용액을 사용하였고 유기/무기 하이브리드로 코팅하지 않고 분리막을 제조하였다. 상기 제조된 튜브형 지지체를 갖는 침지형 분리막의 투과특성을 측정하기 위하여 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 분자량이 100,000, 200,000인 용질 1,000 ppm 수용액을 이용하여 침지형 분리막을 25 ℃와 1 bar의 운전압력에서 2 시간동안 압밀화 시킨 후, 정상상태에 도달할 때까지 운전하여 막의 투과성능과 배제율의 결과를 다음 표 2에 나타내었다.In the same manner as in Example 1, a polyvinylidene fluoride / dimethylacetamide (15/85 weight ratio) solution was used as the coating solution, and a separator was prepared without coating with an organic / inorganic hybrid. In order to measure the permeation characteristics of the prepared immersed membrane having a tubular support, the immersed membrane was consolidated for 2 hours at 25 ° C. and 1 bar using a solute 1,000 ppm aqueous solution having a polyethylene glycol (PEG) molecular weight of 100,000 and 200,000. The results of the permeation performance and rejection rate of the membrane after operation until the steady state was reached are shown in Table 2 below.

구분 (중량%)Classification (wt%) 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예Comparative example 고분자 섬유Polymer fiber 폴리프로필렌Polypropylene 폴리에스터polyester 나일론nylon 폴리프로필렌Polypropylene 폴리프로필렌Polypropylene 폴리프로필렌Polypropylene 폴리프로필렌Polypropylene 디메틸아세트아미드(DMAc)Dimethylacetamide (DMAc) 8080 8585 8080 8080 8585 폴리비닐리덴플로라이드Polyvinylidene fluoride 1515 1313 1515 1515 1515 유기/무기하이브리드 Organic / Inorganic Hybrid 5.05.0 3.03.0 5.05.0 5.05.0 폴리비닐피롤리돈 (PVP) (80)+ 티타니아 (TiO2) (20)Polyvinylpyrrolidone (PVP) (80) + Titania (TiO 2 ) (20) PVP (85)+ TiO2 (15)PVP (85) + TiO 2 (15) PVP (80)+ TiO2 (20)PVP (80) + TiO 2 (20)

구분division PEO 100,000PEO 100,000 PEO 200,000PEO 200,000 투과도 (ton/m2·day)Transmission rate (ton / m 2 · day) 배제율(%)% Rejection 투과도(ton/m2·day)Transmission rate (ton / m 2 · day) 배제율(%)% Rejection 실시예 1Example 1 1.51.5 8080 1.81.8 9090 실시예 2Example 2 1.71.7 8080 1.71.7 9090 실시예 3Example 3 1.51.5 8080 1.61.6 9090 실시예 4Example 4 1.01.0 8080 1.21.2 9090 실시예 5Example 5 1.31.3 8585 1.51.5 9393 실시예 6Example 6 1.21.2 8080 1.21.2 8585 비교예Comparative example 0.50.5 7575 0.60.6 8080

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 ∼ 5의 침지형 분리막은 투과도가 1.0 ton/m2·day와 배제율 80 %이상으로 기존의 분리막인 비교예에 비하여 우수함을 확인하였다. 또한 재코팅 과정을 실시하지 않은 실시예 6의 경우도 투과도와 배제율에서 우수한 결과를 확인하였다.As shown in Table 1, it was confirmed that the immersion type separation membranes of Examples 1 to 5 according to the present invention have superior permeability of 1.0 ton / m 2 · day and rejection rate of 80% or more compared with the conventional separation membrane. In addition, in the case of Example 6 was not carried out the recoating process was confirmed excellent results in the transmittance and rejection rate.

상술한 바와 같이, 본 발명에서는 튜브형 지지체 표면에 소수성 고분자와 함께 유기/무기 하이브리드 물질을 함유시킨 고분자 용액을 코팅한 후에, 재차 유기/무기 하이브리드 물질로 코팅하여 침지형 분리막을 제조한 결과, 기존의 분리막에 비해 기계적 강도가 향상되고 투과수량이 높으며 막의 내오염성이 우수하여 물 투과와 난분해성 폐수의 처리 등에 효과적이다.As described above, in the present invention, after coating a polymer solution containing an organic / inorganic hybrid material together with a hydrophobic polymer on the surface of the tubular support, it is coated with an organic / inorganic hybrid material again to prepare an immersion type separation membrane. Compared with the improvement of mechanical strength, high water permeation rate and excellent fouling resistance of membrane, it is effective for water permeation and treatment of hardly degradable wastewater.

Claims (7)

튜브형 고분자 지지체 표면에,On the surface of the tubular polymer support, 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 2 ∼ 6 중량% 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 코팅처리하여 형성된 소수성 고분자 코팅층과,A hydrophobic polymer coating layer formed by coating a hydrophobic polymer solution including 2 to 6 wt% of a hydrophilic polymer including an amine group and an organic / inorganic hybrid compound in which an inorganic material selected from silica and titania is coordinated; 상기 고분자 코팅층 상부에 상기한 유기/무기 하이브리드 화합물의 코팅층이 적층된 것임을 특징으로 하는 침지형 분리막.Immersion type separator, characterized in that the coating layer of the organic / inorganic hybrid compound is laminated on the polymer coating layer. 제 1 항에 있어서, 상기 튜브형 고분자 지지체는 200 ∼ 500 데니어(denier) 굵기의 얀(Yarn)으로 직조된 고분자섬유로 제조되어 내경이 0.5 ∼ 3.0 ㎜이고, 외경이 1.0 ∼ 4.0 ㎜인 것임을 특징으로 하는 침지형 분리막.The method of claim 1, wherein the tubular polymer support is made of a polymer fiber woven from 200 to 500 denier yarn (Yarn) is characterized in that the inner diameter is 0.5 to 3.0 mm, the outer diameter is 1.0 to 4.0 mm Immersion type separator. 제 2 항에 있어서, 상기 고분자 섬유는 폴리에스터, 폴리프로필렌 및 나일론 6,6 중에서 선택된 1 종 이상인 것임을 특징으로 하는 침지형 분리막.The immersion type membrane of claim 2, wherein the polymer fiber is at least one selected from polyester, polypropylene, and nylon 6,6. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 유기/무기 하이브리드 화합물은 폴리비닐피롤리돈의 친수성고분자 70 ∼ 90 중량%와 실리카 또는 티타니아 중에서 선택된 무기물 10 ∼ 30 중량%가 배위결합하여 형성된 것임을 특징으로 하는 침지형 분리막.The immersion type membrane of claim 1, wherein the organic / inorganic hybrid compound is formed by coordinating 70 to 90 wt% of a hydrophilic polymer of polyvinylpyrrolidone and 10 to 30 wt% of an inorganic material selected from silica or titania. 튜브형 고분자 지지체 표면에, On the surface of the tubular polymer support, 아민기를 포함하는 친수성 고분자와 실리카 및 티타니아 중에서 선택된 무기물이 배위결합된 유기/무기 하이브리드 화합물이 2 ∼ 6 중량% 포함되어 이루어진 소수성 고분자 용액을 10 ∼ 30 ℃ 온도에서, 5초 ∼ 1분동안 코팅 처리한 후에,A hydrophobic polymer solution comprising 2 to 6 wt% of a hydrophilic polymer containing an amine group and an organic / inorganic hybrid compound coordinating inorganic materials selected from silica and titania is coated at a temperature of 10 to 30 ° C. for 5 seconds to 1 minute. after, 상기 고분자 코팅층 상부에 유기/무기 하이브리드 화합물을 상온에서 5초 ∼ 1분동안 코팅 처리하여 제조하는 것을 특징으로 하는 침지형 분리막의 제조방법.Method for producing an immersion type separation membrane, characterized in that the organic / inorganic hybrid compound on the polymer coating layer on the coating for 5 seconds to 1 minute at room temperature. 삭제delete
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