KR100973831B1 - Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof - Google Patents
Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR100973831B1 KR100973831B1 KR1020080038354A KR20080038354A KR100973831B1 KR 100973831 B1 KR100973831 B1 KR 100973831B1 KR 1020080038354 A KR1020080038354 A KR 1020080038354A KR 20080038354 A KR20080038354 A KR 20080038354A KR 100973831 B1 KR100973831 B1 KR 100973831B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- tetramethyl
- reverse osmosis
- composite membrane
- osmosis composite
- polyfunctional
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
- C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
- C08G69/26—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from polyamines and polycarboxylic acids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
- C08J5/20—Manufacture of shaped structures of ion-exchange resins
- C08J5/22—Films, membranes or diaphragms
- C08J5/2206—Films, membranes or diaphragms based on organic and/or inorganic macromolecular compounds
- C08J5/2218—Synthetic macromolecular compounds
- C08J5/2256—Synthetic macromolecular compounds based on macromolecular compounds obtained by reactions other than those involving carbon-to-carbon bonds, e.g. obtained by polycondensation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Polyamides (AREA)
Abstract
본 발명은 폴리아미드 역삼투 복합막 활성층 형성용 아민 수용액, 이를 이용한 폴리아미드 역삼투 복합막, 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다관능성 3급 아민과 다관능성 산의 반응에 의해 형성된 3급 아민염 다량체를 포함하는 폴리아미드 역삼투 복합막 활성층 형성용 아민 수용액, 이를 이용한 폴리아미드 역삼투 복합막, 및 이의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an aqueous amine solution for forming a polyamide reverse osmosis composite membrane active layer, a polyamide reverse osmosis composite membrane using the same, and a method for preparing the same, more specifically, formed by the reaction of a polyfunctional tertiary amine with a polyfunctional acid. The present invention relates to an aqueous amine solution for forming an active layer of a polyamide reverse osmosis composite membrane including a tertiary amine salt multimer, a polyamide reverse osmosis composite membrane using the same, and a method of manufacturing the same.
본 발명의 아민 수용액은 아민염 다량체를 포함하여 향상된 투수성과 염배제율을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조를 가능하게 하여, 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막은 고유량과 높은 염배제율 모두를 요구하는 분야에 용이하게 적용할 수 있다. The aqueous amine solution of the present invention enables the preparation of a polyamide reverse osmosis composite membrane having an improved water permeability and salt excretion rate, including an amine salt multimer, so that the polyamide reverse osmosis composite membrane prepared by the production method of the present invention has a high flow rate. It can be easily applied to the field requiring both and high salt rejection rate.
폴리아미드, 역삼투 복합막, 다관능성 3급 아민, 다관능성 산, 3급 아민염 다량체 Polyamide, reverse osmosis composite membrane, polyfunctional tertiary amine, polyfunctional acid, tertiary amine salt multimer
Description
본 발명은 폴리아미드 역삼투 복합막 활성층 형성용 아민 수용액, 이를 이용한 폴리아미드 역삼투 복합막, 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 높은 투수성과 염배제율을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조할 수 있는 폴리아미드 역삼투 복합막 활성층 형성용 아민 수용액, 이를 이용한 폴리아미드 역삼투 복합막, 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aqueous amine solution for forming a polyamide reverse osmosis composite membrane active layer, a polyamide reverse osmosis composite membrane using the same, and a method for preparing the same, and more particularly, to a polyamide reverse osmosis composite membrane having a high water permeability and a salt excretion ratio. The present invention relates to an aqueous amine solution for forming an active layer of a polyamide reverse osmosis composite membrane, a polyamide reverse osmosis composite membrane using the same, and a method for preparing the same.
물은 공기와 더불어 인간을 비롯한 모든 생물이 살아가는데 꼭 필요한 자원으로 그 양과 질은 인간 뿐만이 아니라 지구의 생명에 매우 큰 영향을 미친다. 더욱이 과학과 산업의 발달로 수자원의 활용범위가 더 넓어지고, 그 중요성이 높아지고 있는 현실을 감안한다면 양질의 수자원 확보는 지구의 생명을 유지하는 데 있어서 매우 중요한 문제이다. 현재 전 세계는 물 부족과 수질 오염이라는 이중고에 시 달리고 있는 가운데 그 사용량은 계속해서 증가 추세를 보이고 있어, 현실적으로 사용 가능한 수자원 확보는 더욱 어려워진 상황이다. UN 조사에 따르면 세계 인구의 약 1/5에 달하는 12억 명이 안전한 음용수(Safe Drinking Water) 부족 현상을 겪고 있으며, 이보다 두 배나 많은 24억 명이 상수도시설이 없는 상태에서 물을 마시고 있는 것으로 나타났다. 이러한 수자원에 대한 부실한 관리로 매년 전 세계 인구 중, 3백만 명 이상이 비위생적인 물로 인해 목숨을 잃고 있는 상황이다. Water is an essential resource for all living things including human beings along with air, and its quantity and quality have a great influence on not only human beings but also the life of the earth. Moreover, given the fact that the utilization of water resources is getting wider and the importance of water resources is increasing due to the development of science and industry, securing high quality water resources is a very important problem in maintaining the life of the earth. At present, the world is running on a double road of water shortages and water pollution, and its use continues to increase, making it more difficult to secure practically available water resources. According to a UN study, 1.2 billion people, or one fifth of the world's population, suffer from a shortage of safe drinking water, more than twice as many as 2.4 billion people drink without water. Due to poor management of these water resources, more than 3 million people worldwide die every year from unsanitary water.
한편, 해수는 전 세계 물의 양 중 70% 이상을 차지하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 해수에는 염분, 각종 염 등의 불순물이 다량 포함되어 있어, 해수를 직접적으로 산업용수, 농업용수, 가정용수, 음용수 등의 용도로 사용할 수는 없다. 따라서 인간이 실생활에 여러 용도로 이용하기 위하여 해수나 염수로부터 염분 또는 각종 염 등의 불순물을 제거하여 담수화하는 과정이 필수적인데, 이러한 담수화 과정에 역삼투 복합막이 핵심부품으로 사용된다.Meanwhile, seawater is reported to account for over 70% of the world's water. However, since seawater contains a large amount of impurities such as salt and various salts, seawater cannot be directly used for industrial water, agricultural water, household water, drinking water and the like. Therefore, the process of desalination by removing impurities such as salts or various salts from seawater or salt water is essential for humans to use them for various purposes. The reverse osmosis composite membrane is used as a core part in such desalination processes.
일반적인 폴리아미드 역삼투 복합막은 두 층으로 구성되어 있다. 그 구조를 살펴보면 역삼투 복합막은 기계적 강도를 유지해주는 다공성 고분자 지지체와 그 위에 형성되며 투수성과 염배제율 성능을 결정하는 폴리아미드 활성층으로 구성된다. 특히 폴리아미드 활성층은 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드와 같은 반응성 화합물의 계면중합으로 형성된다. 이러한 폴리아미드 역삼투 복합막의 예는 1981년 캐도트(Cadotte)의 미국특허 제4,277,344호에 기술되어 있다. 이 특허에서는 적어도 2개 이상의 1급 아민 그룹을 가지고 있는 다관능성 방향족 아민과 적어도 3개 이상의 아실할라이드 그룹을 갖고 있는 다관능성 아실할라이드의 계면중합 에 의해 형성되는 폴리아미드 활성층에 대해 기술하고 있다. 이와 같은 방법으로 제조된 캐도트(Cadotte)의 폴리아미드 역삼투 복합막은 높은 투수성과 염배제율 성능을 나타내었지만, 이후 다양한 방법으로 투수성과 염배제율 성능을 향상시키기 위해 많은 연구가 진행되었다.The general polyamide reverse osmosis composite membrane is composed of two layers. Looking at its structure, the reverse osmosis composite membrane is composed of a porous polymer support that maintains mechanical strength and a polyamide active layer formed thereon that determines permeability and salt rejection performance. In particular, the polyamide active layer is formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine and a reactive compound such as polyfunctional acyl halide. Examples of such polyamide reverse osmosis composite membranes are described in US Pat. No. 4,277,344 to Cadette, 1981. This patent describes a polyamide active layer formed by interfacial polymerization of a polyfunctional aromatic amine having at least two primary amine groups and a polyfunctional acyl halide having at least three or more acyl halide groups. Cadette's polyamide reverse osmosis composite membrane prepared by this method showed high permeability and salt rejection performance, but since then, many studies have been conducted to improve the permeability and salt rejection performance by various methods.
현재까지 보고되고 있는 폴리아미드 역삼투 복합막의 투수성 향상방법은 다음과 같이 분류할 수 있다. 첫째, 아민 수용액에 아민염 단량체 첨가하는 방법, 둘째, 아민 수용액에 알코올 또는 극성 비양자성 용매를 첨가하는 방법, 셋째, 다관능성 알코올아민염 단량체를 첨가하는 방법, 마지막으로 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막을 산을 함유하는 용액, 아민 수용액 또는 다관능성 3급 알코올아민과 접촉시켜 일정 온도에서 일정 시간 건조하는 후처리 방법 등이 보고되고 있다. The methods for improving water permeability of polyamide reverse osmosis composite membranes reported to date can be classified as follows. First, a method of adding an amine salt monomer to an aqueous amine solution, second, a method of adding an alcohol or a polar aprotic solvent to an aqueous amine solution, third, a method of adding a polyfunctional alcohol amine salt monomer, and finally prepared polyamide reverse osmosis composite Post-treatment methods have been reported in which the membrane is contacted with an acid-containing solution, an aqueous amine solution or a polyfunctional tertiary alcohol amine and dried at a constant temperature for a certain time.
아민염 단량체를 아민 수용액을 첨가하여 계면중합을 실시하는 방법을 구체적으로 살펴보면 아래와 같다. The method of performing interfacial polymerization by adding an amine aqueous solution to the amine salt monomer will be described in detail.
1989년 미국특허 제4,872,984호에서 토마스케(Tomaschke)는 적어도 두 개 이상의 반응성 아민 그룹을 갖는 다관능성 방향족 아민 단량체, 아민염 단량체 (monomeric amine salt)을 함유하는 아민 수용액과 방향족 다관능성 아실할라이드 화합물을 함유하는 유기용액을 다공성 지지체 표면에서 접촉시켜 계면중합법에 의해 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. 이때 아민 수용액에 첨가되는 아민염 단량체는 주로 3급 아민과 강산에 의해 형성되는 3급 아민염 단량체 또는 4급 아민염이다. 구체적으로 3급 아민은 트리알킬아민류인 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리프로필아민; N-알킬시클로알리파틱아민류인 1-메틸피페리딘; N,N-디알킬아민류인 N,N-디메틸에틸아민, N,N-디에틸메틸아민; N,N-디알킬에탄올아민류인 N,N-디메틸에탄올아민을 예시하였다. 그리고, 4급 아민류로는 테트라알킬암모늄 히드록사이드류인 테트라메틸암모늄 히드록사이드, 테트라에틸암모늄 히드록사이드; 벤질트리알킬암모늄 히드록사이드류인 벤질트리에틸암모늄 히드록사이드, 벤질트리프로필 히드록사이드를 예시하였다. 또한 강산은 구체적으로 캠포술폰산, 메탄술폰산, 트리플루오르아세트산 등을 제시하였다. In 1989, U.S. Patent No. 4,872,984, Tomasschke used a polyfunctional aromatic amine monomer having at least two reactive amine groups, an aqueous amine solution containing an amine salt monomer and an aromatic polyfunctional acyl halide compound. The containing organic solution was contacted on the surface of the porous support to prepare a polyamide reverse osmosis composite membrane by interfacial polymerization. At this time, the amine salt monomer added to the aqueous amine solution is mainly a tertiary amine salt monomer or quaternary amine salt formed by tertiary amine and strong acid. Specifically, tertiary amines are trialkylamines such as trimethylamine, triethylamine and tripropylamine; 1-methylpiperidine which is N-alkylcycloaliphaticamines; N, N-dimethylethylamine and N, N-diethylmethylamine which are N, N-dialkylamines; N, N-dimethylethanolamine which is N, N-dialkylethanolamines was illustrated. As quaternary amines, tetramethylammonium hydroxide and tetraethylammonium hydroxide which are tetraalkylammonium hydroxides; Benzyltriethylammonium hydroxide and benzyl tripropyl hydroxide which were benzyl trialkyl ammonium hydroxides were illustrated. In addition, the strong acid specifically presented camphorsulfonic acid, methanesulfonic acid, trifluoroacetic acid and the like.
또 다른 예로, 2000년 미국특허 제6,063,278호에서 구자영(Ja-Young Koo)이 제시하는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조방법은 다음과 같다. 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트로부터 선택된 아민 반응성 화합물을 포함하는 유기용액과 다관능성 아민, 적어도 하나의 3급 아민 그룹과 적어도 하나의 3급 아민염 그룹을 갖는 염 함유 화합물(salt-containing compound)을 포함하는 아민 수용액을 다공성 지지체 표면에서 접촉시켜 계면중합법에 의해 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. 상기 특허에서 제시하는 염 함유 화합물은 강산과 다관능성(polyfunctional) 3급 아민의 반응에 의해 형성된다. 이때 다관능성 3급 아민은 2개 이상의 3급 아민 그룹을 포함하여 일부 3급 아민 그룹은 강산과 반응하여 3급 아민염 단량체를 형성하고, 다른 3급 아민 그룹은 계면중합 반응 시 반응 촉매로 작용하는 것을 특징으로 한다. 구체적인 다관능성 3급 아민은 N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,6-헥산디아민, N,N,N´,N´-펜타메틸디에틸렌트리아민, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, N,N,N´,N´-테트라메틸렌디아민 또는 이들의 혼합물이 예시되었다.As another example, a method for preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane proposed by Ja-Young Koo in US Patent No. 6,063,278 in 2000 is as follows. Salt-containing compounds having an organic solution comprising an amine reactive compound selected from a polyfunctional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide or a polyfunctional isocyanate and a polyfunctional amine, at least one tertiary amine group and at least one tertiary amine salt group An aqueous amine solution containing a salt-containing compound was contacted at the surface of the porous support to prepare a polyamide reverse osmosis composite membrane by interfacial polymerization. Salt-containing compounds set forth in this patent are formed by the reaction of strong acids with polyfunctional tertiary amines. At this time, the polyfunctional tertiary amine includes at least two tertiary amine groups, and some tertiary amine groups react with strong acids to form tertiary amine salt monomers, and other tertiary amine groups act as reaction catalysts in the interfacial polymerization reaction. Characterized in that. Specific polyfunctional tertiary amines are N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-butanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine, N, N , N ', N'-pentamethyldiethylenetriamine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, N, N, N', N'-tetramethylenediamine or mixtures thereof are exemplified.
또 다른 예로, 2001년 미국특허 제6,245,234호에서 구자영(Ja-Young Koo)은 적어도 두 개 이상의 반응성 아민 그룹을 갖는 방향족 다관능성 아민 단랑체, 다관능성 3급 아민, 강산이 용해된 아민 수용액과 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐 할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트의 아민 반응성 화합물을 포함하는 유기용액을 다공성 지지체 표면에서 접촉시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하는 방법을 제시하였다. 이때 수용액에 포함되는 다관능성 3급 아민의 종류로는 N,N,N´,N´-테트라메틸-1,6-헥산디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-2-부텐-1,4-디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-프로판디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,8-옥탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,7-헵탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,5-펜탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,4-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,3-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,3-프로판디아민, 1,4-디메틸피페라진, N,N,N´,N´-테트라에틸에틸렌디아민이 바람직하며, 이때 다관능성 3급 아민과 강산의 반응 몰비는 1:0∼1:1 미만의 범위라고 하였다. 상기 특허에서 제시하는 다관능성 3급 아민의 구조적 특징은 주쇄의 탄소수가 2 내지 10개의 알칸 또는 환원이 3 내지 10개의 고리 탄화수소이며, 적어도 2개 이상의 3급 아민을 포함하는 것이다. As another example, in 2001 US Pat. No. 6,245,234, Ja-Young Koo discloses an aromatic polyfunctional amine monomer having at least two reactive amine groups, a polyfunctional tertiary amine, an aqueous amine solution and a polytube in which a strong acid is dissolved. A method for preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane by contacting an organic solution containing an amine reactive compound of a functional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide or a polyfunctional isocyanate on the surface of a porous support is proposed. In this case, as the type of the polyfunctional tertiary amine included in the aqueous solution, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,4 -Butanediamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,3-butanediamine, N, N , N ', N'-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,8-octanediamine, N, N, N ', N'-tetramethyl- 1,7-heptane diamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,5-pentanediamine, N, N, N', N'-tetraethyl-1,4-butanediamine, N, N , N ', N'-tetraethyl-1,3-butanediamine, N, N, N', N'-tetraethyl-1,3-propanediamine, 1,4-dimethylpiperazine, N, N, N ', N'-tetraethylethylenediamine is preferred, wherein the reaction molar ratio of the polyfunctional tertiary amine and the strong acid is in the range of 1: 0 to less than 1: 1. The structural feature of the multifunctional tertiary amines set forth in this patent is that alkanes of 2 to 10 carbon atoms in the main chain or to 3 to 10 ring hydrocarbons of reducing and include at least two or more tertiary amines.
또한 2002년 미국 특허 제6,368,507호에서 구자영은 폴리아미드 역삼투 복합막 제조에 있어, 물, 다관능성 아민, 적어도 하나의 3급 아민염 그룹과 적어도 하나의 3급 아민 그룹을 포함하는 염 함유 화합물(salt-containing compound) 및 1개 이상의 극성용매를 포함하는 아민 수용액과 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트를 포함하는 유기용액과의 계면중합 반응에 의해 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하는 방법을 제시하였다. 이때 상기 특허에서 제시하는 극성용매는, 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올, 2-부톡시에탄올, 디(에틸렌글리콜), t-부틸메틸에테르, 디(에틸렌 글리콜)헥실에테르, 1,3-헥산디올, 1,3-프로판디올, 2-에틸-1,3-헥산디올, 디메틸술폭사이드, 테트라메틸렌 술폭사이드, 부틸 술폭사이드, 메틸페닐 술폭사이드, 테트라메틸 술폰, 부틸 술폰, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논 등이 있다. 또한 다관능성 3급 아민은 구체적으로 N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,6-헥산디아민, N,N,N´,N´-펜타메틸디에틸렌트리아민, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, N,N,N´,N´-테트라메틸렌디아민을 예시하였다.In addition, in 2002 U.S. Patent No. 6,368,507, Koo Ja-Young described a salt-containing compound comprising water, a polyfunctional amine, at least one tertiary amine salt group and at least one tertiary amine group in preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane. preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane by interfacial polymerization of an aqueous amine solution containing a salt-containing compound and at least one polar solvent with an organic solution containing a polyfunctional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide or a polyfunctional isocyanate It was presented how to. At this time, the polar solvent proposed in the patent, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-propoxyethanol, 2-butoxyethanol, di (ethylene glycol), t-butyl methyl ether, di (ethylene glycol ) Hexyl ether, 1,3-hexanediol, 1,3-propanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, butyl sulfoxide, methylphenyl sulfoxide, tetramethyl sulfone, Butyl sulfone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, and the like. In addition, the polyfunctional tertiary amines are specifically N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-butanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine, N , N, N ', N'-pentamethyldiethylenetriamine, 1,1,3,3-tetramethylguanidine, N, N, N', N'-tetramethylenediamine are illustrated.
지금까지 살펴본 종래의 폴리아미드 역삼투 복합막 제조 시 제조된 막의 투수성 향상을 위해 1차조 아민 수용액에 3급 아민염 단량체를 첨가하는 방법은, 1차조 아민 수용액에 3급 아민과 강산을 함께 첨가하여 3급 아민염 단량체를 형성하거나, 2개 이상의 3급 아민으로 구성된 다관능성 3급 아민과 강산을 첨가하여 다관능성 3급 아민염 단량체를 형성하는 것이다. The method of adding a tertiary amine salt monomer to an aqueous primary bath amine solution in order to improve the water permeability of the membrane prepared in the conventional polyamide reverse osmosis composite membrane as described above, the addition of tertiary amine and strong acid to the primary aqueous amine solution To form a tertiary amine salt monomer or a polyfunctional tertiary amine composed of two or more tertiary amines and a strong acid to form a polyfunctional tertiary amine salt monomer.
지금까지 소개된 상기 제조방법은 기존의 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드의 반응에 의해 제조되는 폴리아미드 역삼투 복합막과 비교하여 투수성 향상 효과를 얻을 수 있었으나 원하는 수준만큼 향상시킬 수는 없었으며, 보다 우수한 투수성과 염배제율 성능을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조기술이 요구된다. Compared to the polyamide reverse osmosis composite membrane prepared by the reaction of the conventional polyfunctional amine and polyfunctional acyl halide, the above-described production method was able to obtain a water permeability improvement effect, but not as much as desired. There is a need for a polyamide reverse osmosis composite membrane production technique having better water permeability and salt rejection performance.
따라서 본 발명에서는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조에 있어, 새로운 아민 수용액, 이를 이용한 폴리아미드 역삼투 복합막의 제조방법을 제시하여 기존의 역삼투 복합막과 비교하여 향상된 투수성과 염배제율을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하고자 한다. Therefore, in the present invention, in preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane, a new amine aqueous solution, a method for preparing a polyamide reverse osmosis composite membrane using the same, has been proposed, and has improved water permeability and salt rejection rate as compared with the conventional reverse osmosis composite membrane. To prepare a reverse osmosis composite membrane.
상술한 문제점을 해결하기 위한, 본 발명의 목적은 2개 이상의 3급 아민 그룹으로 구성된 다관능성 3급 아민과 2개 이상의 산 그룹으로 구성된 다관능성 산으로부터 형성되는 3급 아민염 다량체를 사용하여 높은 투수성 및 우수한 염배제율을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조를 가능하게 하는 폴리아미드 역삼투 복합막의 활성층 형성용 아민 수용액을 제공하는 것이다. To solve the above problems, an object of the present invention is to use a tertiary amine salt multimer formed from a polyfunctional tertiary amine composed of two or more tertiary amine groups and a polyfunctional acid composed of two or more acid groups. It is to provide an amine aqueous solution for forming an active layer of a polyamide reverse osmosis composite membrane which enables the production of a polyamide reverse osmosis composite membrane having high water permeability and excellent salt rejection ratio.
본 발명의 다른 목적은 상기 아민 수용액을 이용하여 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막과 이의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polyamide reverse osmosis composite membrane prepared by using the aqueous amine solution and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,
다관능성 3급 아민과 다관능성 산의 반응에 의해 형성된 3급 아민염 다량체를 포함하는 폴리아미드 역삼투 복합막 활성층 형성용 아민 수용액을 제공한다.Provided is an aqueous amine solution for forming a polyamide reverse osmosis composite membrane active layer comprising a tertiary amine salt multimer formed by the reaction of a polyfunctional tertiary amine with a polyfunctional acid.
또한 본 발명은,In addition, the present invention,
계면중합에 의해 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing a polyamide reverse osmosis composite membrane by interfacial polymerization,
(1) 다공성 지지체를 다관능성 3급 아민과 다관능성 산의 반응에 의해 형성된 3급 아민염 다량체와, 다관능성 방향족 아민 단량체 및 물을 포함하는 아민 수용액으로 코팅하여 상기 아민 수용액으로 코팅된 다공성 지지체를 얻는 단계; (1) A porous support coated with a tertiary amine salt multimer formed by the reaction of a polyfunctional tertiary amine with a polyfunctional acid, an aqueous amine solution containing a polyfunctional aromatic amine monomer and water, and then coated with the aqueous amine solution. Obtaining a support;
(2) 상기 아민 수용액으로 코팅된 다공성 지지체 상에 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 및 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 아민반응성 화합물을 포함하는 유기용액을 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 얻는 단계; 및(2) contacting an organic solution containing at least one amine-reactive compound selected from the group consisting of polyfunctional acyl halides, polyfunctional sulfonyl halides and polyfunctional isocyanates on a porous support coated with an aqueous amine solution to form a polyamide active layer. Obtaining; And
(3) 건조하는 단계(3) drying step
를 포함하는 폴리아미드 역삼투 복합막의 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing a polyamide reverse osmosis composite membrane comprising a.
또한 본 발명은 상기 방법으로 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막을 제공한다.The present invention also provides a polyamide reverse osmosis composite membrane prepared by the above method.
본 발명은 종래 사용된 바 없는 3급 아민염 다량체를 사용하여, 높은 투수성과 우수한 염배제율을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막 제조를 가능하게 한다. The present invention enables the preparation of polyamide reverse osmosis composite membranes having high water permeability and excellent salt rejection rate by using tertiary amine salt multimers which have not been used conventionally.
이하 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 종래 사용된 바 없는 다관능성 3급 아민과 다관능성 산으로부터 3급 아민염 다량체를 형성하며, 바람직하기로 하기 화학식 1로 표시되는 3급 아민염 다량체를 아민 수용액 중에 사용한다:The present invention forms a tertiary amine salt multimer from a polyfunctional tertiary amine and a polyfunctional acid, which has not been used conventionally, and preferably uses a tertiary amine salt multimer represented by
[화학식 1][Formula 1]
(상기 화학식 1에서,
R1 내지 R4는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 수소원자; -OH로 치환 또는 미치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기; -Q1R1; -R2Q1R3; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이고, 또는 상기 R1-R2, R1-R3, R2-R4, 및 R3-R4가 서로 결합하여 고리를 형성하거나, N-R1, N-R2, N-R3, 및 N-R4가 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성하거나, 또는 N-N이 직접 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성하고;
이때 상기 Q1는 -O-, -SO2-, -CO-, -S-, -CF2 - 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이며, 상기 R1 및 R3는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기이고, 상기 R2는 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기이고;
Ra는 C1∼C10의 포화 또는 불포화 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기; C3∼C10의 시클로알킬렌기; ; -C(=NH)-; 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이고, 또는 Ra-R2, Ra-R4가 서로 결합하여 포화 또는 불포화 고리를 형성하고;
상기 Rb 및 Rc는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며, 각각 독립적으로 -OH로 치환 또는 미치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기이고,
상기 R5는 -OH로 치환 또는 미치환된 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬기이고,
HX는 산 관능기를 나타내며, 이때 HX는 서로 동일하거나 상이할 수 있으며 -COOH, -SO3H 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이고,
Rd는 C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬렌기; C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 디아미노알킬렌기, C1∼C10의 직쇄 또는 측쇄의 알킬이미노기, 비페닐기 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종이고,
(In
R 1 to R 4 may be the same as or different from each other, and each independently hydrogen atom; C1-C10 linear or branched alkyl group unsubstituted or substituted with -OH; -Q 1 R 1 ; -R 2 Q 1 R 3 ; And a combination thereof, or the R 1 -R 2 , R 1 -R 3 , R 2 -R 4 , and R 3 -R 4 combine with each other to form a ring, or NR 1 , NR 2 , NR 3 , and NR 4 combine with each other to form a saturated or unsaturated ring, or NN directly bonds to form a saturated or unsaturated ring;
Wherein Q 1 is one selected from the group consisting of —O—, —SO 2 —, —CO—, —S—, —CF 2 —, and a combination thereof, wherein R 1 and R 3 are the same as each other; It may be different, each independently represent a C1 to C10 linear or branched alkyl group, R 2 is a C1 to C10 linear or branched alkylene group;
Ra is a C1 to C10 saturated or unsaturated linear or branched alkylene group; C3-C10 cycloalkylene group; ; -C (= NH)-; And combinations thereof, or Ra-R 2 , Ra-R 4 , combine with each other to form a saturated or unsaturated ring;
Rb and Rc may be the same as or different from each other, and are each independently a C1-C10 linear or branched alkylene group substituted or unsubstituted with -OH,
R 5 is a C1-C10 linear or branched alkyl group unsubstituted or substituted with -OH,
HX represents an acid functional group, wherein HX may be the same or different from each other and is one kind selected from the group consisting of -COOH, -SO 3 H, and combinations thereof,
Rd is a C1-C10 linear or branched alkylene group; C1 to C10 linear or branched diaminoalkylene group, C1 to C10 linear or branched alkylimino group, biphenyl group, and a combination thereof.
2≤n≤10의 정수이다) Is an integer of 2≤n≤10)
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
삭제delete
바람직하기로, 상기 다관능성 3급 아민은 1,4-디아자바이시클로[2,2,2]옥탄, 1,8-디아자바이시클로[5,4,0]운데-7-센, 1,5-디아자바이시클로[4,3,0]노-5-넨, 1,4-디메틸피페라진, 4-[2-(디메틸아미노)에틸]모폴린, 1,1,3,3-테트라메틸구아니딘, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,6-헥산디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,4-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-2-부텐-1,4-디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-부 탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-프로판디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,8-옥탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,7-헵탄디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,5-펜탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,4-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,3-부탄디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸-1,3-프로판디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N´,N´-테트라에틸에틸렌디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,2-시클로헥산디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,3-시클로헥산디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,4-시클로헥산디아민, N,N,N´,N´-테트라메틸-1,2-시클로헥산비스(메틸렌디아민), N,N,N´,N´, N″-펜타메틸디에틸렌트리아민, N,N,N',N'-테트라키스(2-하이드록시프로필)에틸렌디아민, N,N,N'N'-테트라키스(2-하이드록시에틸)에틸렌디아민, N,N,N',N'',N'''-펜타키스(2-하이드록시프로필)디에틸렌트리아민, 1,1'-((3-(디메틸아미노)프로필)이미노)비스-2-프로판올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종을 사용한다. Preferably, the multifunctional tertiary amine is selected from 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane, 1,8-diazabicyclo [5,4,0] unde-7-cene, 1 , 5-diazabicyclo [4,3,0] no-5-ene, 1,4-dimethylpiperazine, 4- [2- (dimethylamino) ethyl] morpholine, 1,1,3,3- Tetramethylguanidine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,4-butanediamine, N, N, N ' , N'-tetramethyl-2-butene-1,4-diamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-butanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl -1,3-propanediamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,8-octanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,7-heptandiamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,5-pentanediamine, N, N, N', N'-tetraethyl-1,4-butanediamine, N, N, N ', N'-tetraethyl -1,3-butanediamine, N, N, N ', N'-tetraethyl-1,3-propanediamine, N, N, N', N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N ', N'-tetraethylethylenediamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,2-cyclohexanediamine, N, N, N ', N'-tetramethyl-1,3-cyclohexanediamine, N, N, N', N'-tetramethyl-1,4-cyclohexanediamine, N, N, N ', N '-Tetramethyl-1,2-cyclohexanebis (methylenediamine), N, N, N', N ', N "-pentamethyldiethylenetriamine, N, N, N', N'-tetrakis ( 2-hydroxypropyl) ethylenediamine, N, N, N'N'-tetrakis (2-hydroxyethyl) ethylenediamine, N, N, N ', N' ', N' ''-pentakis (2 One selected from the group consisting of -hydroxypropyl) diethylenetriamine, 1,1 '-((3- (dimethylamino) propyl) imino) bis-2-propanol and mixtures thereof.
바람직하기로, 상기 다관능성 산은 산 관능기를 2개 이상 갖는 것으로서, 1,4-부탄디카르복시산, 1,2-디아미노프로판-N,N,N´,N´-테트라아세트산, 1,6-디아미노헥산-N,N,N´,N´-테트라아세트산, N-(2-카르복시에틸)이미노디아세트산, 및 1,1´-비페닐-4,4´-디술폰산으로 이루어진 군으로부터 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.Preferably, the polyfunctional acid has two or more acid functional groups, 1,4-butanedicarboxylic acid, 1,2-diaminopropane-N, N, N ', N'-tetraacetic acid, 1,6- Diaminohexane-N, N, N ', N'-tetraacetic acid, N- (2-carboxyethyl) iminodiacetic acid, and 1,1'-biphenyl-4,4'-disulfonic acid It is preferable to use one.
상기 화학식 1로 표시되는 3급 아민염 다량체는 다관능성 3급 아민과 다관능성 산을 1: 1 의 몰비로 하여 형성시키는 것이 바람직하다. The tertiary amine salt multimer represented by the formula (1) is preferably formed by forming a polyfunctional tertiary amine and a polyfunctional acid in a molar ratio of 1: 1.
이때 다관능성 3급 아민과 다관능성 산의 반응 몰비가 1:1 미만인 경우, 3급 아민염 다량체의 형성이 미미한 문제가 있고, 이와 반대로 반응 몰비가 1:1 넘는 경우 미반응 다관능성 3급 아민 또는 다관능성 산이 존재하게 되어 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막의 투수성 및 염배제율 성능이 감소하는 문제가 있다. In this case, when the reaction molar ratio of the polyfunctional tertiary amine and the polyfunctional acid is less than 1: 1, formation of tertiary amine salt multimers is insignificant.On the contrary, when the reaction molar ratio is more than 1: 1, the unreacted polyfunctional tertiary There exists a problem that the water permeability and salt rejection performance of the polyamide reverse osmosis composite membrane manufactured by the presence of an amine or a polyfunctional acid are reduced.
이러한 3급 아민염 다량체는 계면중합법을 통해 개선된 염배제율과 높은 투수량을 갖는 폴리아미드 역삼투 복합막의 제조를 가능케 하며, 구체적인 방법은 다음과 같다.Such tertiary amine salt multimers enable the production of polyamide reverse osmosis composite membranes having improved salt excretion rate and high permeability through interfacial polymerization, and specific methods are as follows.
(1) 다공성 지지체 코팅 단계(1) porous support coating step
다관능성 3급 아민과 다관능성 산으로부터 형성된 3급 아민염 다량체와 다관능성 방향족 아민 단량체 및 물을 균일하게 혼합하여 아민 수용액을 제조하고, 이를 다공성 지지체의 적어도 일측면, 또는 양측면에 코팅한다.A tertiary amine salt multimer formed from a polyfunctional tertiary amine and a polyfunctional acid, a polyfunctional aromatic amine monomer, and water are uniformly mixed to prepare an aqueous amine solution, which is coated on at least one side or both sides of the porous support.
이때 상기 다관능성 방향족 아민 단량체는 1,4-페닐렌디아민, 1,3-페닐렌디아민, 2,5-디아미노톨루엔, N, N'-디페닐에틸렌 디아민, 4-메톡시페닐렌디아민 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이 가능하다.Wherein the polyfunctional aromatic amine monomer is 1,4-phenylenediamine, 1,3-phenylenediamine, 2,5-diaminotoluene, N, N'-diphenylethylene diamine, 4-methoxyphenylenediamine and One kind selected from the group consisting of mixtures thereof is possible.
이러한 다관능성 방향족 아민 단량체는 아민 수용액 중에 0.1 내지 20 중량%로 사용한다. 이때 상기 함량이 상기 범위 미만이면 폴리아미드 활성층 형성이 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 폴리아미드 역삼투 복합막의 투수성이 감소하거나 미반응 다관능성 방향족 아민 단량체가 다량 존재하는 문제를 초래할 수 있다. Such polyfunctional aromatic amine monomers are used at 0.1 to 20% by weight in aqueous amine solution. In this case, if the content is less than the above range, the polyamide active layer may not be properly formed. On the contrary, if the content exceeds the above range, the water permeability of the polyamide reverse osmosis composite membrane may be reduced or a large amount of unreacted polyfunctional aromatic amine monomer may be present. It can cause problems.
상기 다공성 지지체는 일반적으로 복합막으로 사용되는 고분자 재질이 가능하며, 구체적으로 그 종류를 특별히 한정하지는 않는다. 대표적으로, 폴리술폰, 폴 리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리프로필렌, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴로 니트릴, 폴리메틸메타크릴에이트, 폴리에틸렌, 폴리올레핀 등이 가능하다. The porous support may be a polymer material generally used as a composite membrane, and the type of the porous support is not particularly limited. Typically, polysulfone, polyethersulfone, polyimide, polypropylene, polyvinylidene fluoride, polyamide, polyetherimide, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polyethylene, polyolefin and the like are possible.
상기 다공성 지지체의 공극과 두께는 적용하고자 하는 분야에 따라 달라지며, 일예로 공극 크기가 1 내지 500 nm, 두께가 25 내지 125 ㎛인 것이 바람직하다. The porosity and thickness of the porous support depends on the field to be applied, and for example, the pore size is preferably 1 to 500 nm and thickness is 25 to 125 μm.
상기 코팅은 습식 코팅법이 바람직하며, 일예로 딥 코팅, 스핀 코팅, 바 코팅, 스프레이 코팅 등 공지된 바의 방법이 가능하다. 이때 아민 수용액 내 물의 함량을 조절하여 각 코팅 방법에 적합하도록 점도를 조절하며, 일예로 다관능성 방향족 아민 단량체 0.1 내지 20 중량%, 화학식 1의 3급 아민염 다량체 0.1 내지 20 중량%와 물 40 내지 99.7 중량%를 혼합하여 사용한다.The coating is preferably a wet coating method, for example, a known method such as dip coating, spin coating, bar coating, spray coating is possible. At this time, by adjusting the content of water in the aqueous amine solution to adjust the viscosity to suit each coating method, for example, 0.1 to 20% by weight of polyfunctional aromatic amine monomer, 0.1 to 20% by weight of tertiary amine salt multimer of
이러한 3급 아민염 다량체의 함량은 아민 수용액 중 0.1 내지 20 중량%, 바람직하기로는 0.5 내지 5 중량%로 사용한다. 이때 상기 함량이 상기 범위 미만이면 첨가에 따른 효과가 미미한 문제가 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 계면중합반응에 영향을 주어 폴리아미드 역삼투 복합막 염배제율 성능이 저하되는 문제가 있다.The content of such tertiary amine salt multimer is used in an amount of 0.1 to 20% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight in an aqueous amine solution. In this case, if the content is less than the above range, there is a problem that the effect due to the addition is insignificant, on the contrary, if it exceeds the above range, there is a problem that the polyamide reverse osmosis composite membrane salt rejection performance is lowered due to the influence on the interfacial polymerization reaction.
(2) 폴리아미드 활성층 형성 단계(2) polyamide active layer forming step
그 다음으로, 상기 아민 수용액으로 코팅된 다공성 지지체의 적어도 일측면을 아민반응성 화합물을 포함하는 유기용액과 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 형성한다. Next, at least one side of the porous support coated with the amine aqueous solution is contacted with an organic solution containing an amine reactive compound to form a polyamide active layer.
상기 폴리아미드 활성층은 다공성 지지체 상에 코팅된 아민 수용액 내의 다관능성 방향족 아민 단량체와 유기용액 내의 아민반응성 화합물 간의 반응에 의한 계면중합법에 의해 형성된다. The polyamide active layer is formed by interfacial polymerization by a reaction between a polyfunctional aromatic amine monomer in an aqueous amine solution coated on a porous support and an amine reactive compound in an organic solution.
상기 아민반응성 화합물은 다관능성 아민과 계면중합을 수행할 수 있도록 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 및 다관능성 이소시아네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 1종이 가능하다. 바람직하기로는 상기 아민반응성 화합물은 트리메조일클로라이드, 테레프탈로일 클로라이드, 이소프탈로일 클로라이드 또는 이들의 혼합물을 사용한다. The amine-reactive compound may be one selected from the group consisting of polyfunctional acyl halides, polyfunctional sulfonyl halides and polyfunctional isocyanates so as to perform interfacial polymerization with the polyfunctional amine. Preferably the amine reactive compound uses trimezoyl chloride, terephthaloyl chloride, isophthaloyl chloride or mixtures thereof.
이러한 아민반응성 화합물의 함량은 유기용액 중 0.01 내지 10 중량%, 바람직하기로는 0.05 내지 2.0 중량%로 사용한다. 이때 상기 함량이 상기 범위 미만이면 폴리아미드 활성층 형성이 미미한 문제가 있고, 이와 반대로 상기 범위를 초과하면 폴리아미드 역삼투 복합막의 투수성이 감소하거나 미반응 아민반응성 화합물이 다량 존재하는 문제를 초래할 수 있다.The content of such an amine reactive compound is used in 0.01 to 10% by weight, preferably 0.05 to 2.0% by weight of the organic solution. In this case, if the content is less than the above range, the polyamide active layer formation is insignificant. On the contrary, if the content exceeds the above range, the water permeability of the polyamide reverse osmosis composite membrane may be reduced or a large amount of unreacted amine-reactive compound may be present. .
상기 아민반응성 화합물이 용해되는 유기용매는 통상적으로 사용되는 것이면 어떠한 것이라도 가능하다. 대표적으로 헥산, 시클로헥산, 헵탄, 탄소수 8∼12개의 알칸, 프레온류의 할로겐 치환 탄화수소 또는 이들의 혼합물인 혼합 유기용액을 사용한다. The organic solvent in which the amine reactive compound is dissolved may be any one as long as it is commonly used. Typically, a mixed organic solution of hexane, cyclohexane, heptane, alkane having 8 to 12 carbon atoms, a halogen substituted hydrocarbon of Freon or a mixture thereof is used.
(3) 건조 단계(3) drying step
이어서, 상기 계면중합법에 의해 다공성 지지체에 형성된 폴리아미드 활성층을 건조하여 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조한다.Subsequently, the polyamide active layer formed on the porous support by the interfacial polymerization method is dried to prepare a polyamide reverse osmosis composite membrane.
이때 건조 조건은 본 발명에서 특별히 한정하지는 않으나, 계면 중합에 미사용된 반응물질, 물 및 유기용매를 충분히 제거할 수 있는 조건에서 수행한다. 바람직하기로 30∼150 ℃에서 수행하며, 필요에 따라 감압 하에 수행한다.At this time, the drying conditions are not particularly limited in the present invention, but are carried out under conditions that can sufficiently remove the reactants, water and organic solvents that are not used in the interfacial polymerization. Preferably it is carried out at 30 to 150 ℃, if necessary under reduced pressure.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막 단면의 주사전자현미경사진이다.1 is a scanning electron micrograph of a cross section of a polyamide reverse osmosis composite membrane prepared according to Example 1. FIG.
도 1을 참조하면, 상기 폴리아미드 역삼투 복합막(1)은 다공성 지지체(2) 상에 폴리아미드 활성층(3)이 형성된 구조를 갖는다. 이때 폴리아미드 활성층은 다공성 지지체의 일측 상에 형성하였으나, 적용하고자 하는 분야에 따라 상기 다공성 지지체의 양측 모두에 형성이 가능하다.Referring to FIG. 1, the polyamide reverse osmosis
이러한 단계를 거쳐 본 발명에 따른 폴리아미드 역삼투 복합막의 제조가 가능하며, 종래의 제조방법에 의해 제조된 복합막 보다 향상된 투수성과 염배제율을 갖는다.Through these steps, it is possible to prepare a polyamide reverse osmosis composite membrane according to the present invention, and has improved water permeability and salt rejection rate than the composite membrane prepared by a conventional manufacturing method.
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재될 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 비교예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. The following examples and comparative examples are described for the purpose of more clearly expressing the present invention, but the contents of the present invention are not limited to the following examples and comparative examples.
(실시예 1) (Example 1)
1,4-디아자바이시클로[2,2,2]옥탄과 1,4-부탄디카르복시산을 1:1의 몰비로 반응시켜 3급 아민염 다량체(2≤n≤10)를 제조하였다.A tertiary amine salt multimer (2 ≦ n ≦ 10) was prepared by reacting 1,4-diazabicyclo [2,2,2] octane and 1,4-butanedicarboxylic acid in a molar ratio of 1: 1.
상기 제조된 3급 아민염 다량체 3.0 중량%, 1,3-페닐렌디아민 2.0 중량%, 95 중량%의 물을 혼합하여 아민 수용액을 제조하였다.Aqueous amine solution was prepared by mixing 3.0 wt% of tertiary amine salt multimer prepared above, 2.0 wt% of 1,3-phenylenediamine, and 95 wt% of water.
이어 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하기 위해 폴리술폰 고분자 용액을 부직포 상에 코팅한 후 상전이 방법에 의해 제조된 다공성 지지체를 상기 제조된 아민 수용액에 1분간 침지하였다. 다공성 지지체 상의 잉여 아민 수용액을 고무 롤러로 제거한 후 0.1 중량%의 트리메조일 클로라이드를 포함하는 아이소파(Isopar, Exxon) 용액에 30초간 침지시킨 후 95℃ 오븐에서 5분간 건조시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. Then, the polysulfone polymer solution was coated on the nonwoven fabric to prepare the polyamide reverse osmosis composite membrane, and then the porous support prepared by the phase transfer method was immersed in the prepared amine aqueous solution for 1 minute. The excess aqueous amine solution on the porous support was removed with a rubber roller, immersed in an isopar (Exxon) solution containing 0.1% by weight of trimezoyl chloride for 30 seconds, and then dried in an oven at 95 ° C. for 5 minutes to carry out a polyamide reverse osmosis composite. The membrane was prepared.
(실시예 2 내지 10)(Examples 2 to 10)
상기 실시예 1에서 아민 수용액에 포함되는 다관능성 3급 아민과 다관능성 산을 하기 표 1에 나타낸 것을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일한 제조 방법으로 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. A polyamide reverse osmosis composite membrane was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the polyfunctional tertiary amine and the polyfunctional acid contained in the amine aqueous solution in Example 1 were used in Table 1 below.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
폴리술폰 지지체를 2.0 중량% 1,3-페닐렌디아민을 포함하는 아민 수용액에 침지시킨 후 지지체 표면에서 과량의 아민 수용액을 제거한 후 0.1 중량% 트리메조일클로라이드가 녹아 있는 프레온(FREON TF) 유기용액과 지지체 표면에서 10초간 계면중합을 진행시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. The polysulfone support was immersed in an aqueous amine solution containing 2.0% by
(비교예 2)(Comparative Example 2)
폴리술폰 지지체를 2.0 중량% 1,3-페닐렌디아민, 2.0 중량% 테트라메틸암모니움 하드록사이드, 0.1 중량% 소디움 도데실 벤질 설페이트를 포함하는 아민 수용액에 2분간 침지시킨 후 지지체 표면의 과량의 아민 수용액을 제거하였다. 이후 지지체를 0.05 중량% 트리메조일클로라이드, 0.075중량% 이소프탈로일 클로라이드가 녹아 있는 Isopar (Exxon사) 용액과 접촉시킨 후 95℃ 오븐에서 6분간 건조하여 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. The polysulfone support was immersed in an aqueous amine solution containing 2.0
(비교예 3)(Comparative Example 3)
폴리술폰 지지체를 1.6 중량% 1,3-페닐렌디아민, 0.6 중량% N,N,N´,N´-테트라메틸-1,6-헥산디아민, 0.06 중량% 톨루엔술폰산를 포함하는 아민 수용액에 40초간 침지시킨 후 지지체 표면의 과량의 아민 수용액을 제거하였다. 이후 0.1 중량% 트리메조일클로라이드가 녹아 있는 아니소파 C(Isopar, Exxon사) 유기용액과 지지체 표면에서 1분간 반응시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막을 1분간 상온에서 건조한 후 0.2 중량% Na2CO3 수용액에서 30분간 세척하였다. The polysulfone support was immersed in an aqueous amine solution containing 1.6
(비교예 4)(Comparative Example 4)
폴리술폰 지지체를 2.0 중량% 1,3-페닐렌디아민, 2.3 중량% 캄포술폰산, 1.1중량% 트리에틸아민, 2.0 중량% 2-부톡시에탄올을 포함하는 아민 수용액에 40초간 침지시킨 후 지지체 표면의 과량의 아민 수용액을 제거하였다. 그 다음 0.1 중량% 트리메조일클로라이드가 녹아 있는 아이소파(Isopar,Exxon사) 유기용액과 지지체 표면에서 1분간 반응시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막을 90℃에서 3분 30초간 건조한 후 상온에서 0.2 중량% Na2CO3 수용액으로 30분간 세척하였다. The polysulfone support was immersed in an aqueous amine solution containing 2.0
(비교예 5)(Comparative Example 5)
폴리술폰 지지체를 2.0 중량% 1,3-페닐렌디아민, 1.0 중량% 1,4-디아자바이시클로[2,2,2]옥탄, 0.85중량% 메탄술폰산을 포함하는 아민 수용액에 40초간 침지시킨 후 지지체 표면의 과량의 아민 수용액을 제거하였다. 그 다음 0.1 중량% 트리메조일클로라이드가 녹아 있는 아이소파(Isopar,Exxon사) 유기용액과 지지체 표면에서 1분간 계면중합시켜 폴리아미드 역삼투 복합막을 제조하였다. 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막을 90℃에서 3분 30초간 건조한 후 40℃의 0.2 중량% Na2CO3 수용액으로 30분간 세척하였다.The polysulfone support was immersed for 40 seconds in an aqueous amine solution containing 2.0% by
(실험예)Experimental Example
폴리아미드 역삼투 Polyamide reverse osmosis 복합막의Of composite membrane 투수량과Permeability and 염배제율Salt rejection 측정 Measure
상기 실시예 1 내지 10 및 비교예 1 내지 5에서 제조한 폴리아미드 역삼투 복합막의 투수량과 염배제율을 2,000ppm NaCl 수용액을 사용하여 225psi 압력 하에서 측정하고 그 결과를 아래 표 2에 나타내었다.The water permeation rate and salt rejection rate of the polyamide reverse osmosis composite membranes prepared in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 were measured using a 2,000 ppm NaCl aqueous solution under 225 psi pressure, and the results are shown in Table 2 below.
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막은 비교예의 경우보다 투수량 및 염배제율이 모두 우수하다. 따라서 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막은 고유량과 높은 염배제율 모두를 요구하는 분야에 바람직하게 사용될 수 있다.As shown in Table 2, the polyamide reverse osmosis composite membrane prepared according to the production method of the present invention is superior in both water permeation rate and salt rejection rate than the comparative example. Therefore, the polyamide reverse osmosis composite membrane produced by the production method of the present invention can be preferably used in the field requiring both high flow rate and high salt rejection rate.
도 1은 실시예 1에서 제조된 폴리아미드 역삼투 복합막 단면의 주사전자현미경 사진이다.1 is a scanning electron micrograph of the cross section of the polyamide reverse osmosis composite membrane prepared in Example 1. FIG.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080038354A KR100973831B1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080038354A KR100973831B1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20090112450A KR20090112450A (en) | 2009-10-28 |
KR100973831B1 true KR100973831B1 (en) | 2010-08-04 |
Family
ID=41553620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080038354A KR100973831B1 (en) | 2008-04-24 | 2008-04-24 | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100973831B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200021727A (en) | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 도레이첨단소재 주식회사 | Reverse osmosis membrane for osmotic backwashing process and method of manufacturing the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002239356A (en) | 2001-02-15 | 2002-08-27 | Saehan Ind Inc | Reverse osmosis polyamide composite membrane and its production method |
KR20070013687A (en) * | 2005-07-27 | 2007-01-31 | 웅진코웨이주식회사 | Polyamide reverse osmosis composite membrane and preparation method thereof |
KR20070033085A (en) * | 2005-09-20 | 2007-03-26 | 웅진코웨이주식회사 | Preparation method of polyamide reverse osmosis composite membrane and polyamide reverse osmosis composite membrane prepared therefrom |
KR20080023117A (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-12 | 웅진코웨이주식회사 | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof |
-
2008
- 2008-04-24 KR KR1020080038354A patent/KR100973831B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002239356A (en) | 2001-02-15 | 2002-08-27 | Saehan Ind Inc | Reverse osmosis polyamide composite membrane and its production method |
KR20070013687A (en) * | 2005-07-27 | 2007-01-31 | 웅진코웨이주식회사 | Polyamide reverse osmosis composite membrane and preparation method thereof |
KR20070033085A (en) * | 2005-09-20 | 2007-03-26 | 웅진코웨이주식회사 | Preparation method of polyamide reverse osmosis composite membrane and polyamide reverse osmosis composite membrane prepared therefrom |
KR20080023117A (en) * | 2006-09-07 | 2008-03-12 | 웅진코웨이주식회사 | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200021727A (en) | 2018-08-21 | 2020-03-02 | 도레이첨단소재 주식회사 | Reverse osmosis membrane for osmotic backwashing process and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20090112450A (en) | 2009-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100905901B1 (en) | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof | |
JP4394145B2 (en) | Method for producing polyamide reverse osmosis composite thin film and polyamide reverse osmosis composite thin film produced by the method | |
JP4891319B2 (en) | Polyamide reverse osmosis composite membrane and method for producing the same | |
KR100715454B1 (en) | Composite polyamide reverse osmosis membrane and method of producing the same | |
JP3006976B2 (en) | Method for producing highly permeable composite reverse osmosis membrane | |
KR101546244B1 (en) | Water treatment membrane having a high chlorine resistance and a high permeability and method of manufacturing the same | |
KR101105199B1 (en) | Polyamide nanofiltration membrane having high flux property for water purification and manufacturing method thereof | |
US20200061548A1 (en) | Composite semipermeable membrane and spiral wound separation membrane element | |
KR100477589B1 (en) | Method for producing polyamide reverse osmosis composite membrane | |
KR100973831B1 (en) | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane, polyamide reverse osmosis composite membrane prepared thereby, and preparation method thereof | |
KR100797117B1 (en) | Amine aqueous solution for forming an active layer of polyamide reverse osmosis composite membrane and preparation method of polyamide reverse osmosis composite membrane using the same | |
KR100477592B1 (en) | Composite polyamide reverse osmosis membrane and producing method of the same | |
KR101105200B1 (en) | Polyamide nanofiltration composite membrane having improved chlorine-resistance and manfacturing method thereof | |
KR100680111B1 (en) | Polyamide reverse osmosis composite membrane and preparation method thereof | |
KR100477587B1 (en) | Polyamide Composite Membrane Manufacturing Method | |
KR20100118791A (en) | High chlorine resistant reverse osmosis membrane and method of preparing the same | |
KR20010018000A (en) | Composite polyamide reverse osmosis membrane and method of producing the same | |
KR101552734B1 (en) | Manufacturing method for polyamide-based reverse osmosis membrane with high flux | |
KR100833062B1 (en) | Method of manufacturing for aromatic polyamide composite membrane | |
KR20040089888A (en) | Method for preparation of high flux polyamide nanofiltration composite membrane | |
JPH1015367A (en) | Manufacture of highly permeable composite reverse osmotic membrane |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130612 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140609 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150626 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170627 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180627 Year of fee payment: 9 |