KR100782545B1 - A nano-membrane module for concentration of latex solution produced in the polymerization - Google Patents

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김백암
이동렬
신현수
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(주)우리텍
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Abstract

A nano-membrane module for concentrating a latex solution is provided to improve concentration efficiency of latex and improve durability of the membrane module substantially by using hollow fiber membranes in which a fiber support is embedded, and improve durability of braid membranes by preventing the membranes from being damaged due to a backwashing pressure applied to the membranes when the membranes are impacted or backwashed. In a nano-membrane module for concentrating a latex solution, a nano-membrane module using hollow fiber membranes comprises: a fiber support consisted of a plurality of monofilaments; hollow fiber membranes(21) in which pores with a pore size of 20 to 100 mum are formed to concentrate the latex solution, the hollow fiber membranes being manufactured by dipping the monofilaments into an organic solvent such that the organic solvent is permeated between a plurality of the monofilaments, solidly coating a fluorine-based polymer onto the organic solvent permeated monofilaments while the fluorine-based polymer is permeated between a plurality of the monofilaments; a frame(23) having a space(24) such that the frame is adhered to the hollow fiber membranes coated with the fluorine-based polymer and dipped into the latex solution to enable water sucked from the latex solution to move through the space; and a clamping means(25) installed at one side of the frame and clamped to a suction pump or a discharge pump for sucking or discharging water through the hollow fiber membranes.

Description

라텍스 용액의 농축을 위한 나노 멤브레인 모듈 {A Nano-Membrane Module for Concentration of Latex Solution Produced in the Polymerization}A Nano-Membrane Module for Concentration of Latex Solution Produced in the Polymerization

도1은 본 발명에 따라 제조된 나노 멤브레인의 단면도1 is a cross-sectional view of a nanomembrane prepared according to the present invention.

도2는 본 발명의 지지체가 내장된 나노 멤브레인의 제조과정도Figure 2 is a manufacturing process diagram of the nano-membrane embedded with the support of the present invention

도3은 본 발명에 따른 유자형 나노 멤브레인 모듈의 단면도Figure 3 is a cross-sectional view of the U-shaped nano-membrane module according to the present invention

도4는 본 발명에 따른 앤드프리형 나노 멤브레인 모듈의 단면도Figure 4 is a cross-sectional view of the end-free nano membrane module according to the present invention

도5는 본 발명에 따른 스크린형 나노 멤브레인 모듈의 단면도5 is a cross-sectional view of the screen-type nanomembrane module according to the present invention.

도6은 본 발명에 따른 평면형 나노 멤브레인 모듈의 단면도 6 is a cross-sectional view of a planar nanomembrane module according to the present invention.

<도면번호의 간단한 설명><Short description of drawing number>

11 : 섬유지지체 12 : 고분자물질11 fiber support 12 polymer material

13 : 나노 광촉매물질 13: nano photocatalytic material

15 : 유기용제 16 : 고분자물질의 용액15 organic solvent 16 solution of polymer material

21 : 중공사막 22 : 몰딩제(에폭시 혹은 우레탄)21: hollow fiber membrane 22: molding agent (epoxy or urethane)

23 : 프레임 24 : 여과수 흡입 및 역세공간23 frame 24: filtered water suction and backwash space

25 : 체결수단 26 : 에폭시25 fastening means 26 epoxy

본 발명은 50㎚ 혹은 100㎚이상의 입자로 형성된 라텍스 용액을 농축하기 위하여 라텍스와 물이 혼합된 용액으로부터 물을 여과하기 위하여 섬유지지체가 내장되고 친수화된 불소계 고분자 물질을 이용하여 20㎚내지 100㎚의 세공을 가진 중공사막을 제조하여 효율적인 에너지 절약형 시스템을 구성하기 위한 라텍스 농축용 나노 멤브레인 모듈에 관한 것이다.The present invention uses a hydrophilic fluorinated polymer material with a built-in fiber support to filter water from a mixture of latex and water in order to concentrate the latex solution formed of particles of 50 nm or 100 nm or more. The present invention relates to a latex-concentrating nanomembrane module for producing an efficient energy-saving system by preparing a hollow fiber membrane having a pore of.

종래에는 중공사막은 고분자 물질만으로 제조되어 분리막 운전시의 막간의 충격, 인장력 및 역세 압력에 약하여 잘 끊어지고 라텍스와 같은 용액의 농축에 사용할 경우에는 중공사막에 라텍스 입자가 부착되어 투과 플럭스의 감소와 더불어 농축 효율이 크게 떨어지고, 부착된 라텍스의 고형화 및 벌크화에 의하여 중공사막을 손상 및 절단시켜 사용할 수 없을 뿐만 아니라 중공사막에 부착된 라텍스 입자를 분리 제거하여 세척하고자할 경우에 높은 역세 압력에 따른 중공사막의 손상이 용이 하게 발생하는 문제점이 있다.Conventionally, the hollow fiber membrane is made of only a polymer material and is weak due to the intermembrane impact, tensile force and backwash pressure during the operation of the membrane, and when used for concentrating a solution such as latex, latex particles are attached to the hollow fiber membrane to reduce permeate flux. In addition, the concentration efficiency is greatly reduced, and the hollow fiber membrane cannot be damaged and cut by solidification and bulking of the latex attached. In addition, when the latex particles attached to the hollow fiber membrane are removed and washed, There is a problem that damage of the hollow fiber membrane occurs easily.

종래에는 라텍스 회수 및 농축을 위하여 원심력을 이용하는 원심탈수법은 탈수 시에 탈수에 사용되는 마이크로 필터가 쉽게 막히는 현상이 발생하여 효율적인 시스템을 구할 수 없고, 스템(Steam)법은 라텍스와 물이 혼합된 액체를 가열하여 액체 속에 포함된 물을 증발시켜 농축시키는 방법이나, 증발에 사용되는 에너지의 소모량이 높아서 고유가 시대에 있어서 효율적이지 못한 문제점이 있다.Conventionally, the centrifugal dehydration method using centrifugal force to recover and concentrate the latex has a phenomenon that the micro filter used for dehydration occurs easily when dewatering, and thus an efficient system cannot be obtained. The stem method is a mixture of latex and water. There is a problem in that a method of heating a liquid to evaporate and condensing water contained in the liquid, or a high consumption of energy used for evaporation, is not efficient in the high oil price era.

또한 관련된 종래기술로 대한민국 공개특허공보 제특1993-0012120호에서는 라텍스의 회수를 위하여 탈수하는 방법의 일종으로 압력을 가해서 농축하는 방법이 개시되어 있으나, 압력을 가할 경우에 여과필터에 점도가 높은 라텍스가 부착되어 여과 막의 세공이 막혀서 사용할 수 없어서 막의 교체가 잦고 고압을 가해야 함으로 유지 및 보수비용이 많이 소요되어 비효율적인 문제점이 있으며, 대한민국 공개특허공보 제특1992-0021590호에서는 중합체 라텍스의 제조 공정 중에 백수 폐기물 스트림(Whitewater Waste Stream)으로부터 가압방식으로 한외여과 카트리지를 통과시켜 라텍스를 농축하는 것이나, 여과 카트리지의 막힘 현상 때문에 잦은 한외여과 카트리지의 교환에 따른 작업시간 및 유지, 보수의 비용이 크게 증가하고 설비비용이 증가하는 문제점이 있다. In addition, in the related art, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1993-0012120 discloses a method of concentrating by applying pressure as a kind of dehydration method for recovery of latex. However, when pressure is applied, latex having a high viscosity is applied to the filtration filter. Since the pores of the filtration membrane are stuck and cannot be used because of frequent replacement of the membrane and high pressure, the maintenance and repair cost is high, resulting in inefficient problems. In Korean Patent Laid-Open No. 1992-0021590, white water is used during the manufacturing process of the polymer latex. Concentrate the latex by passing the ultrafiltration cartridge from the Whitewater Waste Stream by pressurization, but due to the clogging of the filtration cartridge, the operation time, maintenance, and maintenance costs due to frequent replacement of the ultrafiltration cartridge are greatly increased. There is a problem that the cost increases.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 상기 종래기술의 문제점을 인식하고 이를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 상기 PVC 혹은 ABS등 고분자 중합공정 중에 생산되는 라텍스용액 내에는 라텍스가 건조 중량으로 50wt%이하이고, 물이 50wt%이상으로 혼합되어 있으며, 상기 라텍스용액으로부터 흡입압을 이용하여 물을 여과하고 라텍스를 농축하기 위한 것으로 중공사막의 내부에 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나일론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체에 불소계 고분자물질인 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF), 폴리테트라플로로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플로로에틸렌(PCTFE), 폴리테트라플로로에틸렌코-퍼플로로-아킬바이닐에스터(PFA), 에틸렌 테트라플로로 에틸렌(ETFE) 등을 상전이 과정을 통하여 20㎚내지 100㎚가 되도록 중공사막을 제조하고, 나노 멤브레인 모듈을 제작함으로써 라텍스 농축 시에 중공사막에 부착된 라텍스 입자를 역세를 이용하여 부착된 라텍스 및 이물질을 분리 제거할 때 발생하는 내막압력 및 인장에 견딜 수 있고 외부의 충격에 의하여 손상되지 않도록 하는데 그 목적이 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problem of the prior art to solve this problem, in the latex solution produced during the polymer polymerization process such as PVC or ABS, the latex is less than 50wt% by dry weight, water It is mixed to 50wt% or more, and to filter the water from the latex solution using suction pressure and to concentrate the latex, polyester (PET) or polypropylene (PP), nylon (Nylon), etc. inside the hollow fiber membrane Fluorinated polymers such as polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polytetrafluoroethylene co-perflow The hollow fiber membrane is subjected to rho-acylvinyl ester (PFA), ethylene tetrafluoro ethylene (ETFE), etc. so as to have a thickness of 20 nm to 100 nm. By fabricating the nanomembrane module, the latex particles attached to the hollow fiber membranes during latex concentration can withstand internal pressure and tension generated when separating and removing latex and foreign matters attached by backwashing. The purpose is to avoid damage.

본 발명의 또 다른 목적은 섬유지지체를 내장시킨 중공사막을 사용하여 유자(U)형태, 앤드프리(End Free) 형태, 스크린(Screen) 형태 및 평막(Plate and Frame) 등의 다양한 멤브레인(Membrane) 모듈을 형성함에 있어서, 중공사막사이의 간격을 2㎜내지 10㎜로 유지하여 고농도·고점도의 갖는 라텍스에 대한 분리막 오염을 최대한 줄여서 높은 여과수를 얻고, 역세를 이용하여 중공사막에 부착된 라텍스를 분리 제거하기가 용이하도록 구성하여 라텍스의 농축효율을 향상시키고 멤브레인 모듈의 내구성을 크게 향상시키는 있다.Still another object of the present invention is to use a hollow fiber membrane in which fiber support is embedded, and various membranes such as citron (U) form, end free form, screen form and plate and frame, etc. In forming the module, the gap between the hollow fiber membranes is maintained between 2 mm and 10 mm to reduce the membrane contamination of latex having high concentration and high viscosity to obtain high filtered water, and the latex attached to the hollow fiber membrane is separated by backwashing. It is configured to be easy to remove, thereby improving the concentration efficiency of the latex and greatly improving the durability of the membrane module.

본 발명의 또 다른 목적은 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나일론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체를 유기 용제에 소정시간 담근 후에 불소계 고분자물질(PVDF, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) 등을 코팅함으로써 고분자 물질이 섬유사이에 깊숙이 스며들어 결합되도록 제조하여 충격 및 역세 시에 인가되는 역세 압력에 분리막이 손상되지 않도록 구성하여 브레이드 멤브레인 내구성을 크게 향상시키는데 있다.Still another object of the present invention is to immerse a fiber support made of synthetic resins such as polyester (PET), polypropylene (PP), nylon (Nylon) in an organic solvent for a predetermined time and then fluorine-based polymer materials (PVDF, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) and the like by coating the polymer material soaking deeply between the fibers are combined to configure the damage to the backwash pressure applied during impact and backwashing to improve the braid membrane durability significantly.

본 발명은 40wt% 내지 50wt%의 라텍스용액으로부터 50㎚ 혹은 100㎚이상의 입자로 형성된 라텍스 용액을 일정농도로 농축하기 위하여 운전 중 중공사막의 절단을 방지하기 위하여 섬유지지체가 내장되고, 고분자의 상전이 과정을 이용하여 PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE등의 불소계 고분자를 이용하여 섬유지지체 상에 20㎚내지 100㎚의 세공 크기를 갖도록 지지체가 보강된 중공사막을 제조하여 설계 제작된 라텍스 농축용 나노 멤브레인 모듈에 관한 것이다.In the present invention, in order to concentrate the latex solution formed of particles of 50 nm or 100 nm or more from 40 wt% to 50 wt% latex solution to a certain concentration, a fiber support is embedded to prevent cutting of the hollow fiber membrane during operation, and a phase transition process of the polymer. Latex-concentrated nano-membrane designed and manufactured by using a fluorine-based polymer such as PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE, and a hollow fiber membrane reinforced with a support to have a pore size of 20 nm to 100 nm on a fiber support. It is about a module.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나 이상의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown and described in the drawings will be described as at least one or more embodiments, whereby the present invention described above The technical idea and its core composition and operation are not limited.

본 발명을 용이하게 이해하도록 도시된 도면에 대하여 살펴본다. 도1은 본 발명에 따라 제조된 중공사막의 단면도를 나타낸 것이며, 도2는 본 발명의 중공사막의 제조과정을 나타낸 것이다. 도3은 본 발명에 따른 유자형 나노 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이며, 도4는 본 발명에 따른 앤드프리형 나노 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이다. 도5는 본 발명에 따른 스크린형 나노 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이다. 도6은 본 발명에 따른 평면형 나노 멤브레인 모듈의 단면도를 도시한 것이다.With reference to the drawings shown to facilitate understanding of the present invention. Figure 1 shows a cross-sectional view of the hollow fiber membrane prepared in accordance with the present invention, Figure 2 shows the manufacturing process of the hollow fiber membrane of the present invention. Figure 3 shows a cross-sectional view of the U-shaped nano-membrane module according to the present invention, Figure 4 shows a cross-sectional view of the end-free nano-membrane module according to the present invention. Figure 5 shows a cross-sectional view of the screen-type nanomembrane module according to the present invention. Figure 6 shows a cross-sectional view of a planar nanomembrane module according to the present invention.

본 발명은 PVC 내지 ABS등 고분자 중합공정에서 생산되는 라텍스용액에서 라텍스 농도가 건조 중량 비율로 40wt%내지 50wt%에서 50wt%내지 70wt%로 농축시키기 위하여 50 ㎚이상의 입자크기로 이루어진 라텍스로부터 라텍스 내의 물을 여과하기 위한 중공사막은 내부에 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나일론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체에 친수화된 불소계 고분자물질(PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE)을 코팅하여 중공사막을 제조하거나 상기 고분자물질(PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) 등이 코팅된 중공사막 외부에 다시 나노 광촉매입자를 표면에 코팅시켜 라텍스 입자 또는 이물질의 부착을 최대한 방지할 수 있도록 제조한다.The present invention is water in the latex from the latex consisting of a particle size of 50 nm or more in order to concentrate the latex concentration from 40wt% to 50wt% to 50wt% to 70wt% in a dry weight ratio in the latex solution produced in a polymer polymerization process such as PVC to ABS Hollow fiber membrane for filtering the fluorine-based polymer material (PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, hydrophilized to the fiber support made of synthetic resin series such as polyester (PET) or polypropylene (PP), nylon (Nylon) inside) ETFE) to manufacture a hollow fiber membrane or to coat the nano-photocatalytic particles on the surface of the hollow fiber membrane coated with the polymer material (PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE), etc. to prevent the attachment of latex particles or foreign matter to the maximum. Manufactured to be.

상기 섬유지지체에 고분자물질을 코팅한 중공사막을 사용하여 유자(U)형태, 앤드프리(End Free) 형태, 스크린(Screen) 형태 및 평막(Plate and Frame) 등의 다양한 나노 멤브레인(Nano Membrane) 모듈을 설계 제작하여 용도 및 크기를 고려하여 선택적으로 사용할 수 있도록 구성한다.Using a hollow fiber membrane coated with a polymer material on the fiber support, various nanomembrane modules such as citron (U) form, end free form, screen form and plate and frame Design, manufacture and configure it to be used selectively considering the use and size.

상기 나노 멤브레인 모듈은 라텍스 용액 내부에 위치하여 용액으로부터 분리된 물을 흡입하기 위한 헤드 또는 흡입된 물이 이동할 수 있는 공간이 형성된 프레임을 구비하고, 헤드 또는 프레임의 일측에는 외부에 위치하고 있는 흡입펌프와 연결할 수 있는 배관 등으로 형성된 체결구조를 구비하고 있다. 본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 살펴본다.The nanomembrane module has a frame which is located inside the latex solution to suck water separated from the solution or has a frame in which a space to which the sucked water can move is formed, and on one side of the head or the frame, an suction pump located outside. It is provided with a fastening structure formed of a pipe or the like that can be connected. It looks at a specific embodiment according to the present invention.

[실시 예] EXAMPLES

본 발명에 따른 구체적인 실시 예를 도면에 기초하여 구체적으로 살펴본다. 본 발명은 PVC 혹은 ABS등 고분자 중합공정에서 생산되는 라텍스 농도가 건조 중량 40wt%내지 50wt%로, 필요한 농도로 라텍스를 농축시키기 위하여 50 ㎚이상의 입자크기로 이루어진 라텍스 용액으로부터 물을 흡입하기 위한 중공사막(21)은 내부에 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체(11)에 친수화된 불소계 고분자물질(12, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE)과 상전이 방법에 의해 코팅하여 20㎚내지 100㎚의 나노 중공사막을 제조하거나 상기 고분자물질(12, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE)이 코팅된 중공사막 외부에 관능기를 갖도록 하고 나노 광촉매입자를 표면에 더 코팅시켜 라텍스 입자 또는 이물질의 부착을 최대한 방지할 수 있도록 내막 오염성을 갖는 분리막을 제조한다.Specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is a hollow fiber membrane for inhaling water from the latex solution made of a particle size of 50 nm or more in order to concentrate the latex to the required concentration, the latex concentration produced in the polymer polymerization process such as PVC or ABS is 40wt% to 50wt% 21 is a fluorine-based polymer material (12, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) hydrophilized on the fiber support 11 made of a synthetic resin series such as polyester (PET) or polypropylene (PP) therein The nano hollow fiber membrane having a thickness of 20 nm to 100 nm is coated by a phase transition method, or the polymer material (12, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) is coated with a functional group on the outside of the hollow fiber membrane and the surface of the nano photocatalyst particles is coated. In order to further prevent the adhesion of latex particles or foreign substances by further coating on the membrane to prepare a separation membrane having a fouling resistance.

상기 중공사막의 내부에 위치하는 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나일론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체는 직경이 5㎛내지 40㎛를 가진 수없이 많은 단섬유들로 구성되어 소정 굵기와 강도를 가진 끈으로 구성되어 있다. 상기 단섬유로 형성된 섬유지지체의 굵기는 제작하고자하는 중공사막(21)의 용도 및 특성 등을 고려하여 다양하게 제작되며 자유롭게 휘어지며 매우 부드럽고 강한 충격이나 강한 힘에도 끊어지지 않도록 설계 제작된다.The fiber support made of synthetic resin series such as polyester (PET), polypropylene (PP), nylon (Nylon), etc., located inside the hollow fiber membrane is composed of numerous short fibers having a diameter of 5 μm to 40 μm. It is composed of a string having a predetermined thickness and strength. The thickness of the fiber support formed of the short fibers is variously manufactured in consideration of the use and characteristics of the hollow fiber membrane 21 to be manufactured, and is freely bent and designed and manufactured so as not to be broken by a very soft and strong impact or strong force.

상기 수없이 많은 단섬유로 필요한 굵기로 제조된 섬유지지체(11)는 일차로 수없이 많은 단섬유사이로 유기용제(15)가 용이하게 스며들 수 있도록 소정 온도의 유기용제(15)에 섬유지지체가 손상되지 않는 소정시간 동안 담그어 섬유지지체(11)를 형성하고 있는 수없이 많은 단섬유사이로 유기용제(15)가 스며들도록 하는 과정을 거친다. The fiber support 11 manufactured to the thickness required by the numerous fibers is primarily a fiber support to the organic solvent 15 at a predetermined temperature so that the organic solvent 15 can easily penetrate between the numerous fibers. The organic solvent 15 is immersed for a predetermined time which is not damaged by soaking the organic solvent 15 between countless short fibers forming the fiber support 11.

상기 수많은 단섬유사이에 유기용제(15)가 스며든 섬유지지체(11)는 20㎚내지 100㎚의 세공을 가지는 나노 중공사막을 형성하기 위하여 소정온도를 유지한 친수화된 불소계 고분자물질(16, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) 이 담긴 용기에 소정시간 담근 후 꺼내거나, 섬유지지체를 친수화된 불소계 고분자물질(16, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) 이 일정한 속도로 공급되는 노즐에 통과시켜 코팅하거나, 고분자물질을 섬유지지체에 골고루 도포하여 코팅할 경우에 상기 단섬유사이에 유입된 유기 용제에 의하여 상기 액체 고분자물질(16)이 단섬유사이에 있는 유기용제(15)를 따라서 녹아들어가 응고가 이루어지므로 섬유와 고분자물질 및 고분자물질들 간에 견고한 결합을 이루면서 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 본 발명에 따른 지지체가 내장된 중공사막(21)의 제조가 완료된다.
본 발명에 사용된 유기용제는 통상적인 유기용제 중에서 디메틸아세타아미드(N,N-dimethylacetamide), 디메틸 솔포사이드(dimethyl solfoxide) 및 메틸피롤가이드(N-methylpyrrolide)중에서 하나 또는 2 이상이 혼합된 용액으로 사용한다.The fiber support 11 in which the organic solvent 15 is impregnated between the numerous short fibers is a hydrophilized fluorine-based polymer material 16 maintaining a predetermined temperature to form a nano hollow fiber membrane having pores of 20 nm to 100 nm. Nozzle after immersing in a container containing PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE for a predetermined time, or the fiber support is supplied with a hydrophilized fluorinated polymer material (16, PVDF, PTFE, PCTFE, PFA, ETFE) at a constant speed When the liquid polymer material (16) is in between the short fibers by the organic solvent introduced between the short fibers in the case of coating by passing through or coating the polymer material evenly coated on the fiber support along the organic solvent (15) Since the solidification is melted to form a solid bond between the fiber and the polymer material and the polymer material, the preparation of the hollow fiber membrane 21 with the support according to the present invention in which pores of 20 nm to 100 nm is formed is completed. All.
The organic solvent used in the present invention is a solution in which one or two or more of dimethylacetamide ( N, N -dimethylacetamide), dimethyl solfoxide and N- methylpyrrolide are mixed in a conventional organic solvent. Used as

본 발명에 따른 중공사막은 라텍스 입자 또는 이물질의 부착을 최대한 방지하기 위하여 앞서 기술한 바와 같이 섬유지지체(11)에 액체 고분자물질(16, PVDF)을 코팅한 후, 나노 광촉매입자(13)를 표면에 더 코팅시켜 제조할 수 있다.The hollow fiber membrane according to the present invention is coated with a liquid polymer material (16, PVDF) on the fiber support 11, as described above in order to prevent the adhesion of latex particles or foreign matter, the surface of the nano-photocatalytic particles (13) It can be prepared by further coating.

상기와 같이 제조된 중공사막은 라텍스 농축을 위한 별도의 반응기 없이 기존 고분자 중합반응기 내에 침지하여 흡입 여과 방식을 이용하여 라텍스 입자와 물을 분리하게 되고, 분리막 운전시 중공사막 표면에 라텍스 입자의 성장 및 케이크층이 증가됨에 따라 발생되는 막투과 유속의 감소를 억제하기 위해 역세수 혹은 물과 공기가 혼합된 역세수를 이용하여 막표면에 부착되어 있는 라텍스 입자를 0.5내지 2.0㎏f/㎠의 역세압력조건에서 제거하고 동시에 중공사막을 바이브레이터 혹은 진동발생기를 이용하여 흔들어 주어 막표면에 부착되어 있는 라텍스 입자를 제거한다. 지지체가 보강된 나노 중공사막은 물리·화학적 충격의 영향에 상관없이 절단의 위험이 없기 때문에 장기간 사용할 수 있는 장점이 있으며 고점도 라텍스의 농축 공정에 있어서 역세 방법를 이용하여 분리막의 내구성을 증대시켜 분리막의 유지비용을 크게 줄 일 수 있기 때문에 효과적이다.Hollow fiber membrane prepared as described above is immersed in the existing polymer polymerization reactor without a separate reactor for latex concentration to separate the latex particles and water by suction filtration method, the growth of latex particles on the surface of the hollow fiber membrane during operation The backwash pressure of 0.5 to 2.0kgf / ㎠ is applied to the latex particles attached to the membrane surface by using backwash water or backwash water mixed with water and air to suppress the decrease of the membrane permeation flow rate caused by the increase of the cake layer. At the same time, the hollow fiber membrane is shaken using a vibrator or vibration generator to remove latex particles attached to the membrane surface. The nano hollow fiber membrane reinforced with the support has the advantage of being able to be used for a long time because there is no risk of cutting regardless of the influence of physical and chemical impacts.In the concentration process of high viscosity latex, the durability of the membrane is increased by the backwashing method to maintain the membrane. It is effective because it can greatly reduce the cost.

상기 중공사막을 이용하여 본 발명에 따라 설계 제작한 나노 멤브레인 모듈의 구조에 대하여 살펴본다. 본 발명에서는 상기 섬유지지체를 내장한 중공사막을 이용하여 설계 제작한 유자(U)형태, 앤드프리(End Free) 형태, 스크린(Screen) 형태 및 평막(Plate and Frame) 등의 다양한 멤브레인(Membrane) 모듈(Module)로 설계 제작되어 있다. Looking at the structure of the nano-membrane module designed and manufactured according to the present invention using the hollow fiber membrane. According to the present invention, various membranes such as citron (U) form, end free form, screen form, and plate and frame are designed and manufactured using the hollow fiber membrane having the fiber support. It is designed and manufactured as a module.

a) 도3의 유자형 나노 멤브레인 모듈은 중공사막(21)을 유자형으로 형성하여 상단에 중공사막을 일정크기와 형태로 물 속에서 변화하지 않는 강한 몰딩제(22,에폭시 혹은 우레탄 등)로 부착한 후 끝부분을 절단하여 프레임(23)을 형성하여 멤브 레인 모듈을 제작한다. a) The U-shaped nanomembrane module of FIG. 3 forms a hollow fiber membrane 21 in the shape of a U-shape to form a hollow fiber membrane on the top with a strong molding agent (22, epoxy or urethane, etc.) that does not change in water in a certain size and shape. After attaching, cut the end to form a frame 23 to produce a membrane module.

상기 유자형 나노 멤브레인 모듈의 헤드부분에는 여러 가닥으로 구성된 유자형 중공사막(21)으로부터 흡입되는 물이 이동할 수 있는 소정 공간(24)과 외부에 설치되어 물을 흡입하거나 배출하기 위한 흡입펌프와 배출펌프와 손쉽게 체결할 수 있는 체결 수단(25)이 형성되어 있다.The head portion of the citron-type nanomembrane module is installed in a predetermined space (24) and the outside to move the water sucked from the citron-type hollow fiber membrane 21 consisting of several strands and the suction pump for discharging or discharging water and discharge The fastening means 25 which can be fastened easily with a pump is formed.

b) 도4의 앤드프리(End Free) 형태의 나노 멤브레인 모듈은 중공사막(21)을 일정 길이로 절단한 후 한쪽 끝 부분의 중공사막(21)은 열이나 고분자, 접착제를 이용하여 완전히 실링하고, 다른 한쪽은 일정량의 중공사막(21)을 물에 강한 접착제(에폭시 등)로 부착한 후 끝부분을 일정하게 절단한 후 프레임을 형성하여 앤드프리(End Free) 나노 멤브레인 모듈을 제작한다. b) In the end free nano membrane module of FIG. 4, the hollow fiber membrane 21 is cut to a predetermined length, and then the hollow fiber membrane 21 at one end is completely sealed using heat, a polymer, or an adhesive. On the other side, a certain amount of hollow fiber membrane 21 is attached with a strong adhesive (epoxy, etc.) to water, and then the end portion is constantly cut to form a frame to manufacture an end free nanomembrane module.

상기 앤드프리 나노 멤브레인 모듈의 헤드부분에는 여러 가닥의 일자형 중공사막으로부터 흡입되는 물이 이동할 수 있는 소정 공간(24)과 외부에 설치되어 물을 흡입하거나 배출하기 위한 흡입펌프와 배출펌프와 손쉽게 체결할 수 있는 체결 수단(25)이 형성되어 있다.The head part of the end-free nano-membrane module is installed in a predetermined space 24 through which water sucked from the multiple-stranded hollow fiber membranes can move and can be easily coupled with a suction pump and a discharge pump to suck or discharge water. Fastening means 25 are formed.

c) 도5의 스크린(Screen) 형태의 나노 멤브레인 모듈은 일정 길이를 가진 중공사막(21)을 스크린 형상으로 옆으로 길게 펴서 양쪽 프레임(23)에 고정 설치하고, 양쪽 프레임에는 상기 스크린 형상으로 형성한 중공사막으로부터 흡입된 물이 이동할 수 있는 공간(24)을 형성한 후, 형성한 공간과 물을 흡입 및 배출할 수 있도록 흡입펌프 및 배출펌프가 서로 체결할 수 있는 체결 수단(25)이 형성되어 있다. c) The screen-type nanomembrane module of FIG. 5 has a hollow fiber membrane 21 having a predetermined length in the form of a screen, stretched laterally and fixedly installed on both frames 23, and formed in the screen shape on both frames. After forming a space 24 through which the water sucked from the hollow fiber membrane can move, a fastening means 25 for fastening the suction pump and the discharge pump to each other to suck and discharge the formed space and water is formed. It is.

상기 중공사막(21)의 양측에 위치하여 스크린 형상으로 형성한 중공사막으로부터 흡입된 물이 이동할 수 있는 공간(24, 통로)이 형성되어 있는 프레임(23)의 양 측 가장자리 또는 필요한 위치를 이용하거나 또는 어느 일측에 흡입펌프 또는 배출펌프와 체결하여 물을 흡입하거나 배출할 수 있도록 체결수단(25)을 구비하고 있다.Both sides of the hollow fiber membrane 21 is used to use both sides of the frame 23 or the required position is formed a space (24, passage) for moving the water sucked from the hollow fiber membrane formed in the screen shape or Or one side is provided with a fastening means 25 to be coupled to the suction pump or discharge pump to suck or discharge the water.

d) 도6의 평막(Plate and Frame) 나노 멤브레인 모듈은 사면에 프레임(23)을 형성하고, 사면의 프레임 중앙에는 나노 공극을 가진 평판형 시트가형성되며, 상기 중공사막과 체결되는 프레임의 일측에는 흡입펌프와 체결되어 중공사막을 통해서 물을 흡입하거나 배출할 수 있도록 체결수단(25)이 형성되어 있다.d) The plate and frame nanomembrane module of FIG. 6 forms a frame 23 on a slope, and a flat sheet having nano voids is formed in the center of the frame of the slope, and one side of the frame which is fastened to the hollow fiber membrane. The fastening means 25 is formed to be coupled to the suction pump to suck or discharge the water through the hollow fiber membrane.

상기 체결수단(25)은 물이 흡입 및 배출되는 배관의 체결부분에 나사산을 형성하거나 상용의 삽입에 의한 체결수단을 이용하여 체결하는 것이 바람직하며, 다양한 체결 구조로 형성할 수 있다. The fastening means 25 is preferably fastened using a fastening means by forming a screw thread on the fastening portion of the pipe in which water is sucked and discharged or commercially available, and may be formed in various fastening structures.

상기 중공사막을 이용하여 설계 제작한 나노 멤브레인 모듈을 설계 제작함에 있어서, 효율적인 라텍스 농축을 위하여 중공사막 및 평막에 부착된 라텍스 및 이물질(foulnat)들이 부착하여 성장하는 것을 막기 위하여 막과 막사이의 간격을 3㎜내지 4㎜, 5㎜, 7㎜, 8㎜, 9㎜, 10㎜로 구성하여 제작하는 것이 바람직하나, 밀착하여 구성하거나 넓은 간격으로 구성할 수 있다. In designing and manufacturing the nanomembrane module designed and manufactured using the hollow fiber membrane, the gap between the membrane and the membrane to prevent the latex and foulants attached to the hollow fiber membrane and the flat membrane from growing for efficient latex concentration. It is preferable to make the composition of 3mm to 4mm, 5mm, 7mm, 8mm, 9mm, 10mm, but can be configured in close contact or at a wide interval.

본 발명에 따른 나노 멤브레인 모듈 중에서 라텍스의 농축을 위하여서는 앤드프리(End Free) 형태 및 스크린(Screen) 형태의 모듈을 사용하는 것이 바람직하나, 상기 본 발명에 따라 제조된 중공사막을 이용하여 상기와 같은 형태와, 이외에도 다양한 형태로 설계 제작하여 채용할 수 있다.In order to concentrate the latex in the nano-membrane module according to the present invention, it is preferable to use an end-free and screen-type module, but using the hollow fiber membrane prepared according to the present invention. The same form and a variety of other forms can be designed and produced.

나노 멤브레인 모듈의 헤드와 연결된 흡입펌프를 통해서 물을 흡입하기 위한 20㎚내지 100㎚의 세공이 형성된 중공사막으로 제작된 나노 멤브레인 모듈이 상기 용기 내부의 용액에 완전히 담기도록 설치되어야 한다.A nanomembrane module made of a hollow fiber membrane having a pore size of 20 nm to 100 nm for sucking water through a suction pump connected to the head of the nanomembrane module should be installed so as to be completely contained in the solution inside the vessel.

나노 멤브레인 모듈의 헤드 또는 프레임에는 일정공간이 형성되어 있고 형성된 공간은 배관을 통해서 흡입펌프와 체결되어 상기 라텍스 용액이 담겨 있는 용기로부터 물을 흡입하여 라텍스 용액을 분리·농축하거나 물(또는 역세수) 또는 공기를 분리막 내로 공급하여 분리막에 부착된 라텍스 및 이물질을 분리 제거할 수 있도록 구성되어 있다. The head or frame of the nanomembrane module has a certain space, which is connected to the suction pump through a pipe to suck water from the container containing the latex solution to separate and concentrate the latex solution or to remove water (or backwash). Or it is configured to supply air into the separator to separate and remove the latex and foreign matter attached to the separator.

본 발명에 따른 중공사막의 인장강도는 220N내지 240N의 범위에 있음이 바람직하고, 섬유지지체와 고분자물질 간에 유기용제를 매개체와 상전이의 조건, 고분자 물성변화로 응고 시에 섬유지지체와의 강한 물리·화학적 결합을 이루므로 반영구적으로 사용할 수 있으며, 산업상 이용가능성이 아주 높다.Tensile strength of the hollow fiber membrane according to the present invention is preferably in the range of 220N to 240N, and the strong physical and fiber support when the organic solvent between the fiber support and the polymer material solidifies due to the medium and phase transition conditions, polymer properties change It can be used semi-permanently because it forms a chemical bond, and industrial application is very high.

본 발명은 상기 PVC 혹은 ABS등 고분자 중합공정에서 생산되는 라텍스가 50wt%이하로 구성된 용액에서 물을 흡입하여 제거하고 라텍스를 농축하기 위한 중공사막은 내부에 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나이론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체의 섬유 올 사이 및 외부에 20㎚내지 100㎚의 세공을 형성하기 위하여 고분자물질을 코팅한 후 코팅된 중공사막을 사용하여 나노 멤브레인 모듈을 제작함으로써 라텍스 농축 시에 중공사막에 부착된 라텍스를 물(역세수) 혹은 물과 공기가 혼합시켜 사용한 역세 방식을 이용하여 부착된 라텍스 및 이물질을 분리 제거할 때 발생하는 분리막의 내부 압력에 견딜 수 있고 외부의 충격에 의하여 손상되지 않도록 하는 작용효과가 있다.The present invention is a hollow fiber membrane for inhaling and removing water from the solution consisting of 50wt% or less of the latex produced in the polymer polymerization process, such as PVC or ABS, the inside of the polyester (PET) or polypropylene (PP) Nano membrane module using a coated hollow fiber membrane after coating a polymer material to form pores of 20 nm to 100 nm between and outside the fiber support of the fiber support made of synthetic resins such as nylon and nylon The latex attached to the hollow fiber membrane during concentration of latex can withstand the internal pressure of the separator generated when separating and removing the latex and foreign matter attached by using a backwashing method using water (backwashing water) or water and air mixed. There is an action effect not to be damaged by an external impact.

본 발명의 또 다른 효과는 유자형태, 앤드프리 형태, 스크린 형태 및 평막 등의 다양한 나노 멤브레인 모듈을 형성함에 있어서 중공사막사이의 간격을 2㎜내지 10㎜로 유지하여 물이 흡입되는 표면적을 높여서 흡입율을 높이고, 역세를 이용하여 중공사막에 부착된 라텍스를 분리 제거하기가 용이하도록 구성하여 라텍스의 농축효율을 향상시키고 나노 멤브레인 모듈의 내구성을 크게 향상시키는 있다.Another effect of the present invention is to form a variety of nano-membrane modules, such as citron form, end-free form, screen form and flat membrane to maintain the interval between the hollow fiber membranes 2mm to 10mm to increase the surface area where water is sucked By increasing the rate, it is easy to separate and remove the latex attached to the hollow fiber membrane using backwash to improve the concentration efficiency of the latex and greatly improve the durability of the nanomembrane module.

본 발명의 또 다른 효과는 폴리에스테르(PET) 또는 폴리프로필렌(PP), 나일론(Nylon) 등의 합성수지계열로 제조된 섬유지지체를 솔벤트 등의 유기 용제에 소정시간 담근 후에 20㎚내지 100㎚의 세공을 형성하기 위하여 섬유지지체 내의 고분자물질을 코팅함으로써 고분자 물질이 섬유사이에 깊숙이 스며들어 결합되도록 제조하여 충격 및 역세 시에 인가되는 압력에 손상되지 않도록 구성하여 나노 멤브레인 모듈의 내구성을 크게 향상시키는데 있다. Another effect of the present invention is a pore of 20 nm to 100 nm after immersing a fiber support made of synthetic resin series such as polyester (PET), polypropylene (PP), nylon (Nylon) for a predetermined time in an organic solvent such as solvent By coating the polymer material in the fiber support to form a high polymer material is soaked in deep bonds between the fibers to be configured so as not to be damaged by the pressure applied during impact and backwashing to greatly improve the durability of the nanomembrane module.

Claims (6)

액체 라텍스를 농축을 위한 나노 멤브레인 모듈에 있어서, In the nanomembrane module for concentrating liquid latex, 분리막 운전시 발생되는 외부의 충격과 물의 흡입과 역세수의 주입시 압력에 견딜 수 있도록 지지해 주는 다수의 단섬유로 이루어진 섬유지지체;A fiber support made of a plurality of short fibers to support the external impact generated during operation of the membrane and the pressure of the suction of water and the injection of backwash water; 상기 다수의 단섬유로 이루어진 섬유지지체의 단섬유가 서로 견고하게 결합되도록 불소계 고분자물질을 코팅하기 전에 섬유지지체를 형성하고 있는 다수의 단섬유사이에 유기용제가 스며들도록 유기용제가 담긴 용기에 담그고,Before coating the fluorine-based polymer material so that the short fibers of the fiber support made of a plurality of short fibers are firmly bonded to each other, the organic solvent is immersed in a container containing the organic solvent so as to infiltrate the organic solvent between the plurality of short fibers forming the fiber support. 상기 다수의 단섬유사이로 유기용제가 스며든 섬유지지체를 유기용제로부터 꺼내어 불소계 고분자물질이 다수의 단섬유사이로 스며들면서 견고하게 코팅되어 20㎚내지 100㎚사이의 세공이 형성되어 라텍스 용액을 농축할 수 있도록 제작된 중공사막;The fiber support in which the organic solvent is impregnated between the plurality of short fibers is taken out of the organic solvent, and the fluorine-based polymer material is firmly coated while penetrating between the plurality of short fibers to form pores between 20 nm and 100 nm to concentrate the latex solution. Hollow fiber membrane made to be; 상기 불소계 고분자 물질이 코팅된 중공사막과 부착 결합하여 라텍스 용액에 담겨서 라텍스 용액으로부터 흡입된 물이 이동할 수 있는 공간을 구비한 프레임; 및A frame provided with a space for attaching and bonding the hollow fiber membrane coated with the fluorine-based polymer material so that the water sucked from the latex solution can move in the latex solution; And 상기 프레임 일측에는 상기 중공사막을 통해서 물을 흡입 또는 배출하기 위한 흡입 또는 배출 펌프와 체결할 수 있는 체결 수단을 구비한 중공사막을 이용한 나노 멤브레인 모듈.One side of the frame is a nano-membrane module using a hollow fiber membrane having a fastening means capable of fastening with a suction or discharge pump for sucking or discharging water through the hollow fiber membrane. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 섬유지지체에 고분자물질이 코팅된 중공사막은 라텍스 입자와 막오염 물질이 부착하는 것을 방지하기 위하여 나노 광촉매 입자를 표면에 더 코팅됨을 특징으로 하는 중공사막을 이용한 나노 멤브레인 모듈.The hollow fiber membrane coated with a polymer material on the fiber support is a nano-membrane module using a hollow fiber membrane, characterized in that the nano-photocatalyst particles are further coated on the surface in order to prevent the latex particles and the membrane fouling material adheres. 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5695307A (en) 1979-12-28 1981-08-01 Kuraray Co Ltd Improved method for raw liquid supplying
US5342863A (en) * 1991-05-06 1994-08-30 Rohm And Haas Company Ultrafiltration processes for the recovery of polymeric latices from whitewater
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