KR100991632B1 - 비균질 이온교환막의 제조방법, 비균질 이온교환 구조체,및 비균질 이온교환 구조체의 제조방법 - Google Patents

비균질 이온교환막의 제조방법, 비균질 이온교환 구조체,및 비균질 이온교환 구조체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

두께 균일도가 향상되어 대면적화가 가능한 비균질 이온교환막의 제조방법, 상기 이온교환막을 포함하는 비균질 이온교환 구조체, 및 비균질 이온교환 구조체의 제조방법이 개시되어 있다. 비균질 이온교환 구조체의 제조방법은 이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계, 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 제1 이온교환막및 제2 이온교환막을 형성하는 단계 및 제1 이온교환막 및 제2 이온교환막 사이에 섬유망을 위치시키고 접합시키는 단계를 포함한다.
대면적화, 비균질 이온교환 구조체, 테잎 캐스팅법, 열압착

Description

비균질 이온교환막의 제조방법, 비균질 이온교환 구조체, 및 비균질 이온교환 구조체의 제조방법{Manufacturing method of heterogeneous ion exchange membrane, Heterogeneous ion exchange structures and Manufacturing method of heterogeneous ion exchange structures}
본 발명은 비균질 이온교환막에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비균질 이온교환막의 제조방법, 비균질 이온교환 구조체 및 비균질 이온교환 구조체의 제조방법에 관한 것이다.
이온교환막은 이온을 선택적으로 투과하는 막으로 구조에 따라 균질막과 비균질막으로 분류될 수 있으며, 용도에 따라서는 탈염용막, 농축용막, 특수선택 투과성막, 전해질 막등으로 분류될 수 있다.
이온교환막은 이온을 선택적으로 투과시키기 때문에 물속의 전해질을 제거하기 위한 전기탈이온장치 또는 전기투석장치 등에 적용된다.
그러나, 종래의 균질이온교환막은 밀도 및 기계적 강도가 낮으며, 고온에서 제조되어야 하는 단점을 갖고 있다. 또한, 두께 조절이 어렵기 때문에 대면적화가 어려운 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 두께 균일도가 향상되어 대면적화가 가능한 비균질 이온교환막의 제조방법, 상기 이온교환막을 포함하는 비균질 이온교환 구조체, 및 상기 비균질 이온교환 구조체의 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계, 상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 이온교환막을 형성하는 단계를 포함하는 이온교환막의 제조방법을 제공한다.
상기 고분자 바인더는 PVB(poly(vinyl butyral))일 수 있으며, 상기 첨가제는 분산제, 소수성 고분자 또는 가소제 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다. 상기 소수성 고분자는 PVC, PE 또는 PP일 수 있다.
상기 이온교환수지는 양이온교환수지이고, 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%일 수 있다.
상기 이온교환수지는 음이온교환수지이고, 상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 40 중량%일 수 있다.
이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 형성한 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 형성된 제1 이온교환막 및 제2 이온교환막 및 상기 제1 이온교환막 및 제2 이온교환막 사이에 위치되는 섬유망을 포함하는 비균질 이온교환 구조체를 제공한다.
이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계, 상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 제1 이온교환막및 제2 이온교환막을 형성하는 단계 및 상기 제1 이온교환막 및 제2 이온교환막 사이에 섬유망을 위치시키고 접합시키는 단계를 포함하는 비균질 이온교환 구조체의 제조방법을 제공한다.
상기 이온교환막들과 상기 섬유망은 열압착법을 사용하여 접합시킬수 있다.
상술한 바와 같이 이온교환수지 입자와 고분자 바인더를 함유하는 슬러리를 테잎 케스팅법을 사용하여 도포함으로써 이온교환막을 형성하였다. 그 결과, 이온교환막의 두께를 감소시킬 수 있을 뿐 아니라, 이온교한막의 두께를 균일하게 형성시킬 수 있으므로 대면적화가 가능하다.
상기 고분자 바인더로서 PVB를 사용함으로써, 낮은 온도에서도 이온교환막을 형성할 수 있다. 따라서, 이온교환막의 전기적 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 더불어서, 상기 이온교환수지 입자와 상기 고분자 바인더의 중량비를 최적화함으로써, 이온교환막의 전기적 성능과 기계적 강도를 함께 향상시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비균질 이온교환 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비균질 이온교환 구조체(20)는 제1 이온교환막(12), 제2 이온교환막(16) 및 이들 사이에 위치하는 섬유망(14)을 구비할 수 있다. 상기 섬유망(14)은 상기 이온교환막이 단일로 형성되는 경우에 비해 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 이온교환막들(12, 16)은 이온교환수지 입자, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 함유하는 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포한 후 용매를 제거하여 형성할 수 있다. 상기 이온교환막들(12, 16)을 상기 테잎 캐스팅법을 사용하여 형성함으로써, 상기 이온교환막들(12, 16)의 두께를 감소시킬 수 있다. 이와 더불어서, 상기 이온교환막들(12, 16)을 대면적으로 구현하는 경우에도, 균일한 두께를 갖도록 형성할 수 있다.
상기 이온교환막들(12, 16)과 상기 섬유망(14)을 접합시키는 것은 열압착법을 사용하여 수행할 수 있다. 상기 열압착은 상기 이온교환 구조체(20)의 밀도 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 이온교환 구조체(20)가 유연해지도록할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비균질 이온교환 구조체를 구비하는 전기탈이온장치를 나타내는 모식도이다.
도 2를 참조하면, 상기의 비균질 이온교환 구조체(20)는 음이온 교환 구조체(22) 또는 양이온교환 구조체(24)일 수 있다. 이와 같은 이온교환 구조체들(20)은 전기탈이온장치에 이용될 수 있다.
상기 비균질 이온교환 구조체들(22, 24)이 전기탈이온장치에 이용되는 경우, 상기 전기탈이온 장치는 음이온교환 구조체(22) 및 양이온교환 구조체(24) 사이에 스페이서(23)가 형성될 수 있다. 상기 스페이서(23)는 유체가 이동되는 통로역할을 할 수 있다. 상기 스페이서(23) 내부에는 이온교환수지가 충전될 수 있다.
또한, 상기 비균질 이온교환 구조체들(22, 24)은 각각의 전극들(25, 26)에 연결될 수 있다. 상기 전극들(25, 26)에 직류전원이 공급될 경우, 전극들(25, 26) 간에는 전위차가 발생되며, 이러한 전위차에 의해 폐수에 존재하는 이온들은 각각의 이온교환 구조체들(22, 24)을 향하여 이동될 수 있다.
즉, 양이온(23b)은 음극(26)으로 이동하고, 음이온(23a)은 양극(25)으로 이 동될 수 있다. 예컨대, 상기 양이온(23b)은 Na+일 수 있으며, 상기 음이온(23a)은 Cl-일 수 있다.
이하, 도 1을 다시 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이온교환막 및 이온교환 구조체의 제조방법을 설명하기로 한다.
먼저, 이온교환수지 입자, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 제조한다. 상기 이온교환수지 입자는 양이온교환수지 입자 또는 음이온교환수지 입자일 수 있다.
구체적으로, 상기 이온교환수지 입자가 양이온교환수지인 경우, 상기 양이온교환수지는 상기 양이온 교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%일 수 있다. 바람직하게는 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 40 내지 60 중량%일 수 있다.
또한, 상기 이온교환수지 입자가 음이온교환수지인 경우, 상기 음이온교환수지는 상기 음이온 교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 40 중량%일 수 있다. 바람직하게는 상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 20 중량%일 수 있다. 상기 첨가제는 상기 이온교환수지 입자와 고분자 바인더의 중량합에 0.05배 첨가할 수 있으며, 상기 용매는 상기 이온교환수지 입자와 고분자 바인더의 중량합에 2배 첨가할 수 있다.
예컨대, 상기 이온교환수지와 고분자바인더의 중량합이 5g인 경우, 상기 첨가제 및 용매는 각각 0.25g 및 10g일 수 있다.
상기 이온교환수지 입자는 이온교환수지를 분쇄하여 형성할 수 있다. 상기 분쇄는 볼밀을 이용하여 수행할 수 있다. 상기와 같이 분쇄한 이온교환수지는 체를 이용하여 분급함으로서 사이즈가 균일한 이온교환수지 입자를 얻을 수 있다. 상기 체는 100㎛ 이하의 미세입자를 얻을 수 있을 정도의 체일 수 있다.
상기 고분자 바인더는 열가소성 고분자일 수 있다. 상기 열가소성 고분자는 PVB(poly(vinyl butyral))일 수 있다. 상기 PVB는 100℃ 미만의 온도에서도 액체상태를 유지하기 때문에 낮은 온도에서도 막 형성을 가능하게 할 수 있다.
상기 첨가제는 분산제, 소수성 고분자, 가소제 중 적어도 하나 이상을 구비할 수 있다.
상기 분산제는 PEG(poly ethyelene glycol)일 수 있다.
상기 소수성 고분자는 PVC(polyvinyl chloride), PE (poly ethylene), PP(Polypropylene) 일 수 있다. 이러한 소수성 고분자를 함유하는 슬러리를 사용하여 상기 이온교환막들을 형성하는 경우에, 상기 이온교환막들의 함수율을 낮출 수 있어 상기 이온교환막들의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 다만, 이 경우 이온교환용량이 감소할 수 있고, 전기적 저항은 증가할 수 있다.
상기 가소제는 프탈산다이옥틸(Dioctyl phthalate; DOP)일 수 있다. 상기 가소제는 이온교환막들의 탄성 및 강도를 조절해 줄 수 있으며, 성형과 가공을 용이하게 할 수 있다.
상기 용매는 알코올, 톨루엔 또는 물일 수 있으며, 이를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 이용하여 도포함으로써 상기 이온교환막들을 형성할 수 있다. 상기 이온교환막들(12, 16)을 상기 테잎 캐스팅법을 사용하여 형성함으로써, 상기 이온교환막들(12, 16)의 두께를 감소시킬 수 있다. 이와 더불어서, 상기 이온교환막들(12, 16)을 대면적으로 구현하는 경우에도, 균일한 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 슬러리를 테이프 케스터에 위치한 바탕 테이프 상에 얇게 도포한 후 상기 용매를 제거함으로서 이온교환막을 제조할 수 있다.
상기 바탕 테이프는 스테인레스 스틸 테이프, 기름종이 테이프, 고분자 테이프일 수 있다. 상기 고분자 테이프는 MYLAR, ACLAR 테이프일 수 있다. 상기 바탕 테이프는 이온교환막과 테이프의 분리를 용이하게 하기 위해 실리콘을 코팅하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 이온교환막들을 형성하고, 상기 이온교환막들 사이에 섬유망을 위치시킨 후 이를 접합하여 이온교환 구조체을 형성할 수 있다. 상기 접합은 열압착을 이용할 수 있다. 이 때, 상기 섬유망은 상기 이온교환막이 단일로 형성되는 경우에 비해 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 열압착은 80 내지 100℃의 온도에서 800 내지 1000 kgf/cm2의 압력을 가하여 수행할 수 있으며, 상기 온도 및 압력이 이온교환 구조체에 충분히 가해질 수 있도록 10 내지 30분 정도의 시간으로 수행할 수 있다.
만약, 상기 열압착을 80℃ 이하의 온도로 수행할 경우, 고분자바인더 구조내에 이온교환수지가 혼입되지 않아 이온교환막이 형성되지 않으며, 100℃ 이상의 온도로 수행하면 고분자바인더와 이온교환수지의 구조의 손상을 가져와 막에 손상을 줄 수 있다.
또한, 상기 압력을 800 kgf/cm2 이하로 가하는 경우, 상기 이온교환막들 및 섬유망이 접합되지 않을 수 있으며, 1000 kgf/cm2 이상의 압력을 가하면 이온교환구조체가 손상될 수 있다. 상기와 같이 제조된 비균질 이온교환 구조체는 일정한 크기로 절단할 수 있다.
상기와 같은 열압착 공정을 통해 상기 비균질 이온교환 구조체의 밀도 및 기계적 강도는 향상될 수 있으며, 상기 비균질 이온교환 구조체는 유연해 질 수 있다. 또한, 상기 열압착 공정을 수행함으로서 상기 비균질 이온교환 구조체의 두께를 균일하게 형성시킬 수 있으므로 대면적화를 가능하게 할 수 있다.
상기와 같이 제조된 비균질 이온교환 구조체 말단의 이온그룹을 활성화시킨다. 상기 활성화는 상기 이온교환 구조체를 산성용액 또는 염기성용액에 담근후 약 40℃의 온도로 1시간 내지 2시간 동안 유지하여 수행할 수 있다.
예컨대, 비균질 양이온 교환막의 경우, 상기 이온그룹의 활성화는 HCl 용액에 담금으로서 수행될 수 있으며, 비균질 음이온 교환막은 NaOH 용액에 담금으로서 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예들(examples)을 제시한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 비균질 양이온교환 구조체 제조 (1)
양이온교환수지 입자는 양이온교환수지(Rhom and Hass사, IR120)를 분쇄하여 형성하였다. 상기 분쇄는 볼밀을 이용하였으며, 분쇄된 양이온교환수지는 체를 이용하여 분급함으로서 100㎛ 이하의 미세 분말을 얻었다. 상기 양이온교환수지 입자, 고분자 바인더인 PVB, 분산제인 PEG, 가소제인 프탈산다이옥틸(Dioctyl phthalate; DOP) 및 에틸알코올과 톨루엔 혼합용매를 혼합하여 슬러리를 제조하였다.
구체적으로, 상기 슬러리는 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더를 30:70의 중량비로 혼합하여 5g을 제조하고, 상기 분산제 및 가소제는 이의 중량합을 0.25g으로 하였다. 또한, 상기 용매는 에틸 알코올과 톨루엔을 1:3의 비율로 혼합하여 10g을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 상기 슬러리를 테이프 케스터에 위치한 바탕 테이프 상에 얇게 도포한 후 용매를 제거함으로서 양이온교환막을 제조하였다. 이때의 형성된 이온교환 필름의 두께는 약 330 ㎛이었다. 상기 바탕 테이프는 실리콘이 코팅된 고분자 테이프를 사용하였다.
상기와 같은 방법으로 제1 양이온교환막 및 제2 양이온교환막을 제조하고, 상기 이온교환막들 사이에 섬유망을 배치시켰다. 상기 섬유망은 100mesh의 망을 사용하였다.
상기 제1 양이온교환막, 섬유망 및 제2 양이온교환막은 열압착을 이용하여 접합하였다. 상기 열압착은 80℃ 내지 100℃의 온도범위에서 800 내지 1000 kgf/cm2의 압력을 가하였으며, 약 30분간 수행하였다.
이와 같이 제조된 비균질 양이온교환 구조체의 가로 및 세로를 각각 18㎝ 및 35㎝으로 절단하여 500㎝2의 대면적으로 형성된 양이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 2: 비균질 양이온교환 구조체 제조 (2)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 슬러리 제조시 상기 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 40:60의 중량비로 하여 비균질 양이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 3: 비균질 양이온교환 구조체 제조 (3)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 슬러리 제조시 상기 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 50:50의 중량비로 하여 비균질 양이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 4: 비균질 양이온교환 구조체 제조 (4)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 슬러리 제조시 상기 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 60:40의 중량비로 하여 비균질 양이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 5: 비균질 음이온교환 구조체 제조 (1)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 양이온교환수지 대신에 음이온교환수지(Rhom and Hass사, IR120)를 사용하였다. 또한, 슬러리 제조시 상기 음이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 10:90의 중량비로 하여 비균질 음이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 6: 비균질 음이온교환 구조체 제조 (2)
제조예 5와 동일한 방법으로 수행하되, 또한, 슬러리 제조시 상기 음이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 20:80의 중량비로 하여 비균질 음이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 7: 비균질 음이온교환 구조체 제조 (3)
제조예 5와 동일한 방법으로 수행하되, 또한, 슬러리 제조시 상기 음이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 30:70의 중량비로 하여 비균질 음이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 8: 비균질 음이온교환 구조체 제조 (4)
제조예 5와 동일한 방법으로 수행하되, 또한, 슬러리 제조시 상기 음이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 40:60의 중량비로 하여 비균질 음이온교환 구조체를 제조하였다.
제조예 9: PVC 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (1)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 40:60의 중량비로 하여 5g의 슬러리를 제조하였고, 첨가제로서 중량합이 0.25g인 분산제 및 가소제에 0.25g의 소수성 고분자를 더 첨가하였다. 상기 소수성 고분자로는 PVC를 사용하였다.
제조예 10: PVC 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (2)
제조예 9와 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PVC 소수성 고분자를 0.5g 첨가하였다.
제조예 11: PVC 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (3)
제조예 9와 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PVC 소수성 고분자를 0.75g 첨가하였다.
제조예 12: PVC 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (4)
제조예 9와 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PVC 소수성 고분자를 1.0g 첨가하였다.
제조예 13: PE 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (1)
제조예 1과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 양이온 교환수지 입자 및 고분자 바인더는 40:60의 중량비로 하여 5g의 슬러리를 제조하였고, 첨가제로서 중량합이 0.25g인 분산제 및 가소제에 0.25g의 소수성 고분자를 더 첨가하였다. 상기 소수성 고분자로는 PE를 사용하였다.
제조예 14: PE 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (2)
제조예 13과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PE 소수성 고분자를 0.5g 첨가하였다.
제조예 15: PE 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (3)
제조예 13과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PE 소수성 고분자를 0.75g 첨가하였다.
제조예 16: PE 를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체 제조 (4)
제조예 13과 동일한 방법으로 수행하되, 상기 PE 소수성 고분자를 1.0g 첨가 하였다.
실험예 1: 비균질 양이온 교환막의 특성 평가
이하 표 1 내지 3에서는 제조예들 1 내지 4에 따른 비균질 양이온교환 구조체들과 상용화된 비균질 양이온 교환막인 Linan C(LinanEuro 사), CR 67(Ionics 사) 및 MC 3470(Sybron 사)의 물리화학적특성, 전기화학적 특성 및 기계적특성 측정 결과를 나타낸다.
이하, 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 평가는 아래와 같이 수행하였다.
가. 비균질 이온교환 구조체의 두께 측정
상기 비균질 이온교환 구조체의 두께는 0.1 마이크론 단위까지 잴 수 있는 마이크로미터(Mitutoyo, Japan)를 사용하였다. 각각 3 내지 5회 반복하여 두께를 잰 후 평균값을 구하였다.
나. 이온교환용량(Ion exchange capacity)
이온교환용량은 이온교환 구조체에 고정되어 있는 작용기(양이온교환 구조체: -RSO3 -, 음이온교환 구조체: -R4N+)의 양을 나타내는 지표로서, 이하와 같은 과정을 통해 측정하였다.
(1) 측정하고자 하는 이온교환 구조체를 고농도의 산성용액에 24 시간 동안 담가두어 이온교환 구조체 내의 작용기가 -SO3H 및 -R4N+로 존재하도록 한다. 여기 서, 양이온교환 구조체는 1.0 N HCl 용액에 담가두었으며, 음이온교환 구조체는 1.0 N NaOH 용액에 담가두었다.
(2) 산 용액에서 평형상태에 이른 이온교환 구조체를 증류수로 씻고 증류수에 하루 동안 담궈둠으로써 막 표면에 남아 있는 산용액을 제거한다.
(3) 이온교환 구조체를 다시 산성용액에 담가 수소이온 자리에 각각 양이온 및 음이온이 치환될 수 있도록 한다. 즉, 양이온교환 구조체는 0.5 mol/L NaCl에 담궈 H+ 이온 자리가 염용액 속의 양이온(Na+)으로 치환되도록 하였으며, 음이온교환 구조체는 0.1 N HCl에 담궈 H+ 이온자리가 산용액 속의 음이온(OH-)이온으로 치환되도록 하였다.
(4) 상기 H+ 이온에 치환된 이온들의 양을 측정한다.
(5) 마지막으로 이온교환 구조체를 건조시켜 무게를 측정하고 이하 수학식 1에 의해 이온교환용량을 계산한다.
<수학식 1>
Figure 112008056756696-pat00001
다. 수분함량 (WSR; Water Swelling Ratio)
각각의 이온교환 구조체를 증류수에 24시간동안 담그고 이온교환 구조체 표면을 잘 닦은 후 무게를 측정하였다(젖은 무게 Wwet). 각각의 이온교환 구조체를 진 공상태의 오븐에 넣고 50℃에서 일정한 무게가 될 때까지 건조한 후 무게를 측정하였다(건조무게, Wdry). 상기 결과를 바탕으로 하기 수학식 2를 이용하여 함수율(WSR)을 구하였다.
<수학식 2>
Figure 112008056756696-pat00002
4. 전기적 저항 (Electrical resistance)
이온교환 구조체의 전기저항은 0.5 N NaCl 용액에서 수행하였으며, 실험실에서 제조한 클립셀에 LCZ meter (NF Electronics)를 이용하여 Z값과 θ값을 측정하고, 하기 수학식 3을 이용하여 저항(R)을 구하였다.
이 경우, 측정되는 저항은 용액과 각각의 이온교환 구조체가 합쳐진 값이므로, 상기와 동일한 방법을 이용하여 용액자체의 저항을 측정하고 상기 전체 저항에서 용액의 저항을 빼줌으로서 이온교환 구조체 만의 저항값을 구하였다.
실제적으로 막의 저항은 면적 저항이 중요하기 때문에 사용된 전극의 면적을 곱하여 전기적 저항값을 면적 저항값(Ωcm2)으로 표시한다. 사용된 전극의 면적은 0.197 cm2으로 하였다.
<수학식 3>
Area Resistance(Ω㎠)=｜Z｜×cosθ×Area
5. 이온수송수 (Transport Number)
일정한 크기로 자른 이온교환 구조체들을 0.05 N NaCl용액에 하루 동안 담근 후, 동일한 양(150 mL)의 0.05 N NaCl용액과 0.01 N NaCl 용액으로 채워진 2 컴파트먼트 셀에 장착한다. 이온교환 구조체 양쪽에서 전위를 정밀하게 측정하여 이하 수학식 4를 이용하여 이온수송수를 계산하였다.
<수학식 4>
Figure 112008056756696-pat00003
이때, C1은 0.01 N, C2는 0.05 N이며 E m 은 측정된 전위 값이며, R은 이상기체 상수, T는 절대온도, F는 페러데이 상수이다.
종류 이온교환수지와 고분자 바인더의 중량비 두께
(㎜)		 함수율
(%)		 이온교환용량
(meq/g)		 수송수 전기적저항
(Ω·㎠)
제조예 1 30:70 0.33 60 1.7 0.88 6.83
제조예 2 40:60 0.31 75 2.6 0.92 4.59
제조예 3 50:50 0.37 81 2.8 0.91 4.23
제조예 4 60:40 0.47 83 3.1 0.90 3.18
Linan C 0.42 67 2.5 0.91 6.7
CR 67 0.59 52 2.0 0.97 5.5
상기 표 1의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 제조예들 1 내지 4 에서 제조된 비균질 양이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 이온교환막에 비해 두께가 감소되었으며, 제조예들 2 내지 4의 경우 상용화된 양이온교환막에 비해 월등히 향상된 함수율을 나타내었다.
이와 같은 함수율은 친수성을 나타내어 이온교환막공정에 적용시 쉽게 이온을 제거시킬 수 있는 능력이 있는 것으로 판단된다. 따라서, 본 발명의 제조예들 2 내지 4에서 제조된 비균질 양이온교환 구조체들은 이온을 제거시킬 수 있는 능력이 높을 것으로 판단된다.
또한, 이온수송수에서, 제조예들 2 내지 4의 경우, 약 0.9의 값을 보여주었다. 이는 상용화된 양이온교환 구조체인 Linan C의 0.91과 거의 대등한 값이다.
전기적 저항의 경우에도 상용화된 비균질 이온교환막과 대등한 정도의 값이 도출되었으며, 이 중에서도 제조예들 2 내지 4에서 제조된 양이온교환 구조체들의 전기적 저항이 낮게 도출었다. 이는 전기적 저항이 낮음으로써 양이온들이 양이온교환구조체들을 통과할 수 있을 것으로 예측할 수 있으며, 이와 같은 결과는 이온교환용량 값과 부합될 수 있다.
상기 물리화학적 및 전기화학적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%인 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 중량%임을 알 수 있다.
이하 표 2는 제조예들 1 내지 4에 따른 비균질 양이온교환 구조체들 및 상용화된 비균질 양이온교환막들의 기계적 특성 평가 결과를 나타낸다.
기계적 특성 평가는 영국의 Universal Testing Machine사의 Instron 5567을 사용하여 10 mm/min 속도로 수행하였다.
종류 이온교환수지와
고분자 바인더의
중량비		 응력
(MPa)		 인장율
(%)		 모듈러스
(MPa)
제조예 1 30:70 19.6 26.7 0.14
제조예 2 40:60 15.8 26.5 0.12
제조예 3 50:50 13.8 24.5 0.12
제조예 4 60:40 10.6 19.4 0.10
LinanC 1.7 19.1 0.2
MC 3470 22.8 19.1 0.7
상기 표 2의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 응력의 경우, 제조예들 1 내지 4에 따른 비균질 양이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 양이온교환막 즉, LinanC보다는 높은 값을 나타내었으며, MC 3470과는 비슷한 정도의 값을 나타내었다. 상기 제조예들 1 내지 4 중에서는 제조예들 1 내지 3의 응력이 제조예 4에 비해서는 높은 값을 나타내었다.
인장율의 경우, 본 발명의 제조예에 따른 비균질 양이온 교환막은 상용화된 비균질 양이온교환막들(MC3470 및 LinanC) 보다 높은 값을 나타내었다. 상기 제조예들 1 내지 4 중에서는 제조예들 1 내지 3의 인장률이 제조예 4에 비해서는 높은 값을 나타내었다.
또한, 모듈러스 값을 비교하였을 때 본 발명의 제조예들 1 내지 4에서 제조된 비균질 양이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 양이온교환막들에 비해 낮은 값을 나타내었다. 따라서, 응력 및 인장율을 비교하여 볼때, 본 발명의 제조예들 1 내지 4에서 제조된 양이온교환 구조체들은 기계적 강도가 뛰어난 것을 알 수 있다. 모듈러스 값의 경우, 수치가 큰 경우 경도가 향상되며, 수치가 작은경우, 연성이 향상되는 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 제조예들에 1 내지 4에 따른 양이온 교환 구조체들은 상용화된 비균질 양이온교환막들에 비해 연성이 좋을 것으로 판단된다.
상기 기계적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%인 것이 바람직하나, 응력 및 인장률을 고려할 때는 30 내지 50 중량%인 것이 더 바람직함을 알 수 있다.
상기 표 1 내지 표 2를 참조하여 물리화학적 특성, 전기화학적 특성 및 기계적 특성을 종합하여볼 때, 가장 바람직하게는 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 40 내지 50 중량%일 수 있다.
실험예 2: 비균질 음이온 교환막의 특성 평가
이하 표 3에서는 제조예들 5 내지 8에 따른 비균질 음이온 교환막들과 상용화된 비균질 음이온 교환막인 Linan C(LinanEuro 사), 204SZRA 67(Ionics 사) 및 MC 3475(Sybron 사)의 물리화학적 특성, 전기화학적 특성 및 기계적특성을 비교하였다. 상기 각각의 특성 평가는 실험예 1과 동일한 방법을 이용하여 수행되었다.
종류 이온교환수지와 고분자 바인더의 중량비 두께
(㎜)		 함수율
(%)		 이온교환용량
(meq/g)		 수송수 전기적저항
(Ω·㎠)
제조예 5 10:90 0.22 30 1.6 0.82 119.3
제조예 6 20:80 0.24 37 2.0 0.86 13.8
제조예 7 30:70 0.27 61 2.2 0.89 4.0
제조예 8 40:60 0.33 78 2.5 0.81 3.3
Linan A 0.46 47 2.1 0.90 7.9
204SZRA 0.56 50 1.6 0.95 4.5
상기 표 3의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 제조예들 5 내지 8 에서 제조된 비균질 음이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 이온교환막에 비해 두께가 감소되었으며, 제조예들 7 내지 8의 경우 상용화된 음이온교환막에 비해 월등히 향상된 함수율을 나타내었다.
이와 같은 함수율은 친수성을 나타내어 이온교환막공정에 적용시 쉽게 이온을 제거시킬 수 있는 능력이 있는 것으로 판단된다. 따라서, 본 발명의 제조예들 7 내지 8에서 제조된 비균질 음이온교환 구조체들은 이온을 제거시킬 수 있는 능력이 높을 것으로 판단된다.
이온수송수에서는 제조예들 5,6 및 8은 다소 낮은 값이 도출되었지만, 제조예 7의 경우, 0.89의 값이 도출되어 이는 상용화된 음이온교환막과는 대등한 값이 도출되었다.
전기적 저항의 경우에 제조예 5에 따른 비균질 이온교환 구조체는 전기적 저항이 높게 도출되어, 이온교환량은 다소 떨어졌다. 그러나, 제조예들 7 내지 8의 경우, 상용화된 비균질 이온교환막에 전기적 저항이 낮게 도출되어 이온교환량이 향상되었다.
상기 물리화학적 및 전기화학적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 40 중량%인 것이 바람직하나, 더욱 바람직하게는 30 내지 40 중량%임을 알 수 있다.
이하 표 4 제조예들 5 내지 8에 따른 비균질 음이온교환 구조체들 및 상용화된 비균질 음이온교환막들의 기계적 특성 평가 결과를 나타낸다.
종류 이온교환수지와
고분자 바인더의
중량비		 응력
(MPa)		 인장율
(%)		 모듈러스
(MPa)
제조예 5 10:90 8.1 28.1 0.13
제조예 6 20:80 7.3 27.6 0.11
제조예 7 30:70 6.8 27.2 0.10
제조예 8 40:60 5.6 25.4 0.07
LinanA 1.0 8.5 0.11
MA 3475 10.4 18.3 0.63
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 응력의 경우, 제조예들 5 내지 8에 따른 비균질 음이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 음이온교환막 즉, LinanC보다는 높은 값을 나타내었으며, MC 3470과는 비슷한 정도의 값을 나타내었다. 상기 제조예들 5 내지 8 중에서는 제조예들 5 내지 7의 응력이 제조예 8에 비해서는 높은 값을 나타내었다.
인장율의 경우, 본 발명의 제조예에 따른 비균질 음이온 교환구조체는 상용화된 비균질 음이온교환막들(MC3470 및 LinanC) 보다 높은 값을 나타내었다. 이 또한, 상기 제조예들 5 내지 8 중에서는 제조예들 5 내지 7의 응력이 제조예 8에 비해서는 높은 값을 나타내었다.
모듈러스 값을 비교하였을 때 본 발명의 제조예들 5 내지 8에서 제조된 비균질 음이온교환 구조체들은 상용화된 비균질 음이온교환막들에 비해 낮은 값을 나타내었다. 따라서, 응력 및 인장율을 비교하여 볼때, 본 발명의 제조예들 5 내지 8에서 제조된 음이온교환 구조체들은 기계적 강도가 뛰어난 것을 알 수 있다. 모듈러스 값의 경우, 수치가 큰 경우 경도가 향상되며, 수치가 작은경우, 연성이 향상되는 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명의 제조예들에 5 내지 8에 따른 음이온 교환 구조체들은 상용화된 비균질 음이온교환막들에 비해 연성이 좋을 것으로 판단된다.
상기 기계적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 30 중량%인 것이 바람직하나, 응력 및 인장률을 고려할 때는 10 내지 20 중량%인 것이 더 바람직함을 알 수 있다.
실험예 3: PVC 를 첨가한 비균질 양이온 교환막의 특성 평가
이하 표 5에서는 제조예 2에 따른 비균질 양이온교환 구조체 및 제조예들 9 내지 12에 PVC를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체들의 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 평가 결과를 나타낸다.
종류 두께
(㎜)		 이온교환수지와 고분자 바인더의 중량비 PVC
(g)		 함수율
(%)		 이온교환용량
(meq/g)		 수송수 전기적
저항
(Ω·㎠)
제조예 2 0.31 40:60 0 75 2.6 0.92 4.59
제조예 9 0.31 0.25 70 3.1 0.91 4.83
제조예 10 0.32 0.50 65 3.0 0.91 5.21
제조예 11 0.40 0.75 65 2.9 0.89 5.52
제조예 12 0.40 1.0 64 2.8 0.84 5.35
상기 표 5의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 제조예들 9 내지 12에서 얻어진 비균질 양이온교환 구조체들은 PVC 첨가양이 증가함에 따라 함수율이 70%에서 64%로 감소하였다. 이는 도 1에서와 같이 비균질 이온 교환막에 소수성 고분자를 첨가하면, 함수율이 감소할 것이라고 상술한 내용과 부합된다. 따라서, PVC의 첨가에 따라 함수율이 감소하여, 기계적 강도가 향상될 수 있음을 예측할 수 있다.
상기 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 제조예들 9 내지 12의 경우, 양이온교환수지는 PVC의 양이 0.25g 내지 1g인 것이 바람직하나, 이온교환량 및 수송수를 고려할 때는 0.25g 내지 0.5g인 것이 더 바람직함을 알 수 있다.
실험예 4: PE 를 첨가한 비균질 양이온 교환막의 특성 평가
이하 표 6에서는 제조예 2에 따른 비균질 양이온교환 구조체 및 제조예들 13 내지 16에 PE를 첨가한 비균질 양이온교환 구조체들의 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 평가 결과를 나타낸다.
종류 두께
(㎜)		 이온교환수지와 고분자 바인더의 중량비 PE
(g)		 함수율
(%)		 이온교환
용량
(meq/g)		 수송수 전기적
저항
(Ω·㎠)
제조예 2 0.31 40:60 0 75 2.6 0.92 4.59
제조예 13 0.29 0.25 73 2.5 0.91 4.74
제조예 14 0.33 0.50 72 2.3 0.91 4.91
제조예 15 0.37 0.75 70 2.4 0.90 5.40
제조예 16 0.38 1.0 65 2.2 0.90 5.83
상기 표 6의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 제조예들 13 내지 16에서 얻어진 비균질 양이온교환 구조체들은 PE 첨가양이 증가함에 따라 함수율이 73%에서 65%로 감소하였다. 이는 도 1에서와 같이 비균질 이온 교환막에 소수성 고분자를 첨가하면, 함수율이 감소할 것이라고 상술한 내용과 부합된다. 따라서, PE의 첨가에 따라 함수율이 감소하여, 기계적 강도가 향상될 수 있음을 예측할 수 있다.
상기 물리화학적 특성 및 전기화학적 특성 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 제조예들 13 내지 16의 경우, 양이온교환수지는 PE의 양이 0.25g 내지 1g인 것이 바람직하나, 이온교환량 및 수송수를 고려할 때는 0.25g 내지 0.75g인 것이 더 바람직함을 알 수 있다.
실험예 5: 전기탈이온 공정 평가
본 발명의 제조예들 1 내지 4의 양이온교환 구조체들과 상용화된 비균질 양이온교환막들의 실제 전기탈이온장치에서의 효율 측정 결과를 나타낸다. 본 발명의 제조예들 1 내지 4에서 제조된 비균질 양이온교환 구조체들 및 상용화된 비균질 양이온교환막들 각각과, 스페이서 및 상용화된 비균질 음이온교환막들 각각을 교대로 배치하여 스택을 구성하고, 이의 전기탈이온 공정 평가를 수행하였다. 상기 상용화된 비균질 음이온 교환막은 AMX(Astom사)를 사용하였다.
전기탈이온공정의 효율 평가는 40 ㎠의 단일 셀(cell pair)에서 수행되었으며 희석실과 농축실의 유속은 3 cm/min으로 하였다. 또한, 전기탈이온공정에서 유입수는 0.05 M NaCl, 농축액은 0.025 M NaCl, 전극세척용액(electrode rinse solution)은 3 % Na2SO4을 사용하였다. 각각 용액들의 부피는 500 mL를 사용하였으며, 50 ml/min 조건에서 적용된 전류밀도 1.5 ㎃/㎠에서 7 내지 8시간 동안 수행하였다.
종류 이온교환수지 및 고분자 바인더(중량 %) 전류효율
(%)		 NaCl 플럭스
(mol/㎡hr)		 에너지 소모량
(kWh/mol)
제조예 1 30:70 77.3 1.81 0.27
제조예 2 40:60 83.4 2.01 0.37
제조예 3 50:50 86.3 2.05 0.36
제조예 4 60:40 87.7 2.06 0.30
LinanC 85.9 1.99 0.30
MC3470 85.6 2.15 0.31
상기 표 7의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명의 제조예들 1 내지 4에서 제조된 비균질 양이온 교환구조체들 및 상용화된 비균질 양이온 교환막들의 전기탈이온공정의 효율은 NaCl 플럭스의 경우, 제조예 4 및 Linan C가 각각 2.06 mol/m2hr 및 1.99 mol/m2hr으로 본 발명의 제조예 4가 보다 높은 값이 도출되었다.
또한, 전류효율 및 NaCl 1 mol을 이동하는데 필요한 에너지 소모량을 비교한 결과, 본 발명의 제조예에 따라 제조된 비균질 양이온 교환구조체들은 상용화된 비균질 양이온 교환막들과 비슷한 정도의 값이 도출되었다.
따라서, 상기 전기탈이온 공정 측정 결과로 미루어볼 때, 상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%인 것이 바람직하나, 더 바람직하게는 40 내지 60 중량%임을 알 수 있다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제조예에 따른 전기탈이온 장치에서의 효율을 나타내는 그래프이다. 구체적으로 도 3a는 코발트 이온의 제거율 및 전력소모량을 나타내는 그래프이며, 도 3b는 도 3a와 같은 조건에서 시간에 따른 전력소모량, 생산수 저항 및 코발트 제거효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 스택은 제조예 2에 따른 양이온교환 구조체, 스페이서 및 제조예 7에 따른 음이온교환 구조체를 이용하여 구성하였다.
전기탈이온 장치는 50 ㎠의 단일 셀에서 수행되었으며 희석실과 농축실의 유속은 각각 6 cm/min으로 하였다. 유입수는 Co(NO3)2 10ppm으로 하였으며, 농축액은 500 ㎲/㎝ Na2SO4으로 하였다. 또한, 전극세척용액(electrode rinse solution)은 500 ㎲/㎝의 Na2SO4을 사용하였다. 적용된 전류밀도는 1.5 ㎃/㎠에서 6시간 동안 실시되었다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 제조예에 따른 비균질 이온교환 구조체들을 이용하였을 경우, 코발트 이온의 제거율이 98 %이상인 것으로 나타났다. 또한, 생산수 1 L에 해당하는 전력소모량은 약 0.2 Wh로 매우 낮은 값을 보여주었다.
도 3b는 코발트 이온을 제거하기 위한 시간은 약 5분 정도로 짧은 시간에 제거가 가능하였으며, 시간이 약 1시간이 지난 후에도 전력 소모량은 1.0 내지 1.5 wh/L의 범위에서 나타났으므로, 전력 소모량은 증가하지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 생산수의 저항 운전 20분 후에 약 12 MΩcm 로 매우 효과적인 성능을 나타냄을 알 수 있다.
실험예 6: 전기탈이온 공정 평가
도 4a 내지 도 4b는 비균질 이온교환 구조체들의 전기탈이온 공정 평가 결과를 나타내는 그래프이다. 구체적으로, 도 4a는 비균질 이온교환 구조체들의 전기전도도 변화를 나타내고, 도 4b는 비균질 이온교환 구조체들의 막저항 변화를 나타낸다.
이하, 스택은 제조예 2에 따른 양이온교환 구조체와 상용화된 비균질 양이온교환 구조체들(중국 LinanEuro 사의 Linan C, 미국 Sybron 사의 MC3470), 스페이서 및 상용화된 비균질 음이온교환 구조체(일본 Astom사의 AMX)을 이용하여 구성하였다.
전기탈이온 장치는 50 ㎠의 단일 셀에서 수행되었으며 희석실과 농축실의 유속은 각각 3 cm/min으로 하였다. 유입수는 0.05 M NaCl로 하였으며, 농축액은 0.025 M NaCl로 하였다. 또한, 전극세척용액(electrode rinse solution)은 3 % Na2SO4을 사용하였다. 적용된 전류밀도는 1.5 ㎃/㎠에서 6시간 동안 실시되었다.
도 4a를 참조하면, 제조예 2에 따른 비균질 양이온교환 구조체로 구성된 스택구조에서는 상용화된 비균질 양이온교환 구조체들로 구성된 각각의 스택구조와 비슷한 정도의 전기전도도 변화를 나타내었다.
도 4b를 참조하면, 제조예 2에 따른 비균질 양이온교환 구조체로 구성된 스택구조에서는 MC3470으로 구성된 스택구조보다 약간 높은 막저항 값을 보이지만, Linan C으로 구성된 스택구조보다 낮은 값을 보여주었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비균질 이온교환 구조체를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비균질 이온교환 구조체를 구비하는 전기탈이온장치를 나타내는 모식도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명의 제조예에 따른 전기탈이온 장치에서의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4b는 비균질 이온교환 구조체들의 전기탈이온 공정 평가 결과를 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
12: 제1 이온교환막 14: 섬유망
16: 제2 이온교환막 20: 이온교환 구조체
22: 음이온교환 구조체 24: 양이온교환 구조체

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 이온교환막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 이온교환수지는 양이온교환수지이고,
    상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%인 이온교환막의 제조방법.
  5. 이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 이온교환막을 형성하는 단계를 포함하며,
    상기 이온교환수지는 음이온교환수지이고,
    상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 40 중량%인 이온교환막의 제조방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 이온교환수지, 고분자 바인더, 첨가제 및 용매를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    상기 슬러리를 테잎 캐스팅법을 사용하여 도포하여 제1 이온교환막및 제2 이온교환막을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 이온교환막 및 제2 이온교환막 사이에 섬유망을 위치시키고 접합시키는 단계를 포함하는 비균질 이온교환 구조체의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 이온교환수지는 양이온교환수지이고,
    상기 양이온교환수지는 상기 양이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 30 내지 60 중량%인 이온교환 구조체의 제조방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 이온교환수지는 음이온교환수지이고,
    상기 음이온교환수지는 상기 음이온교환수지와 상기 고분자 바인더의 중량합을 기준으로 10 내지 40 중량%인 이온교환 구조체의 제조방법.
  12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고분자 바인더는 PVB인 비균질 이온교환 구조체의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 첨가제는 분산제, 소수성 고분자 또는 가소제인 이온교환 구조체의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 소수성 고분자는 PVC, PE 또는 PP인 비균질 이온교환 구조체의 제조방법.
  15. 제 9 항에 있어서,
    상기 이온교환막들과 상기 섬유망은 열압착법을 사용하여 접합시키는 것을 특징하는 비균질 이온교환 구조체의 제조방법.
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