KR101391651B1 - Forward osmosis membrane and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아라미드층을 지지체로 구비한 정삼투막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 부직포층 및 아라미드층으로 구성되거나, 아라미드층 단독으로 구성된 지지체를 구비한 정삼투막을 제공하는 것으로서, 상기 아라미드층이 용액 공정을 통하여 두께 제어가 용이하여 정삼투막에 요구되는 막 두께로 형성하고, 핑거형태의 기공구조로 형성됨에 따라, 본 발명의 아라미드층을 지지체로 구비한 정삼투막은 막을 통해 원수부에서 유도용액으로 원활히 물이 유입되어, 삼투방향으로의 높은 수투과성 및 유량이 향상되고, 상기 폴리아미드층에 의해 내오염성 및 내화학성이 확보되는 동시에 역삼투 방향으로 유도용액의 용질이 역 확산성이 최소화되어 고농도의 해수분리에 유용하게 활용될 수 있다. 나아가, 본 발명의 정삼투막은 아라미드 고유물성인 고강도 및 내열성능이 막에 부여되어, 열공정이 포함된 정삼투 막분리 공정, 높은 온도의 원수가 유입되는 정삼투 막분리 공정 또는 높은 강도가 요구되는 분리막 공정 분야에 적용할 수 있다.
TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a osmosis membrane having an aramid layer as a support and a method of manufacturing the same.
The present invention provides a positive osmosis membrane comprising a nonwoven fabric layer and an aramid layer or a support composed of an aramid layer alone, wherein the aramid layer is easily controlled in thickness through a solution process, And the pores of the pores of the fingers are formed. Therefore, the forward osmosis membrane provided with the aramid layer of the present invention can smoothly flow water into the induction solution from the raw water portion through the membrane, thereby improving the high water permeability and flow rate in the osmotic direction And the polyamide layer secures stain resistance and chemical resistance and at the same time minimizes the despreading property of the solute of the inducing solution in the reverse osmosis direction and can be usefully used for high concentration seawater separation. Furthermore, since the high strength and heat resistance of the film are imparted to the membrane, it is possible to obtain a high strength and high strength of the osmosis membrane of the present invention. And can be applied to the separation membrane process field.

Description

정삼투막 및 그 제조방법{FORWARD OSMOSIS MEMBRANE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a positive osmosis membrane,

본 발명은 정삼투막 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 부직포층 및 아라미드층으로 구성되거나, 아라미드층 단독으로 구성된 지지체 및 상기 지지체상에 폴리아미드층이 순차적층된 복합막 구조로서, 상기 아라미드층이 용액 공정을 통해 두께 제어가 용이하여 정삼투막에 요구되는 막 두께 형성이 가능하고, 핑거형태의 기공에 의해 원수부에서 유도용액으로 원활히 물이 유입되어, 삼투방향으로의 높은 수투과성 및 고유량이 달성되고, 상기 폴리아미드층에 의해 내오염성 및 내화학성이 확보되는 동시에 역삼투 방향으로 유도용액 용질의 역 확산이 방지되는 물성을 충족함으로써, 고농도의 해수분리에 적합한 정삼투막 및 그 제조방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a composite membrane structure comprising a nonwoven fabric layer and an aramid layer, or a support composed of an aramid layer alone and a polyamide layer sequentially formed on the support, The thickness of the aramid layer can be easily controlled by a solution process to form a film thickness required for the positive osmosis membrane. Water can be smoothly introduced into the induction solution from the raw water portion by the pores of the finger shape, And a specific amount is achieved and the polyamide layer secures stain resistance and chemical resistance and at the same time satisfies the property of preventing reverse diffusion of the inducing solution solute in the reverse osmosis direction, And a manufacturing method thereof.

정삼투막 분리는 두 용액간의 농도 차에 의해 발생된 삼투압을 구동력으로 이용하여 막을 통해 낮은 농도의 용액이 높은 농도의 용액 쪽으로 이동함으로써 막 분리를 하는 것이다. The cleansing membrane is separated by moving osmotic pressure generated by the concentration difference between the two solutions to the high concentration solution through the membrane using the osmotic pressure as a driving force.

따라서 정삼투막은 막을 통해 원수부에서 유도용액으로 물의 유입이 잘 되게 하고, 반대로 유도용질의 농도를 일정하게 유지시킴과 동시에 높은 삼투압을 유지시키는데 중요한 역할을 한다. 이를 위해 정삼투막은 삼투방향으로의 높은 수투과성을 가져야 하고 역삼투 방향으로 유도용액의 용질이 확산되지 않게 설계하는 것이 가장 중요하다. 또한, 막 오염이 적은 정삼투막 제조가 선행되어야 한다. Therefore, the osmosis membrane plays an important role in maintaining the high osmotic pressure while maintaining the constant concentration of the inducing solute, while allowing water to flow into the inducing solution from the raw water through the membrane well. For this purpose, it is most important that the osmosis membrane has high water permeability in the osmotic direction and that the solute of the inducing solution is not diffused in the reverse osmosis direction. In addition, the manufacture of the osmosis membrane having less membrane contamination should be preceded.

이하, 정삼투막이 갖추어야 할 특징을 정리하면, 다음과 같다. Hereinafter, the characteristics of the osmosis membrane should be summarized as follows.

첫째, 내부 농도분극(internal concentration polarization)을 최소화시켜 내오염성을 높이기 위해서는 정삼투막 내 지지층의 기공도는 높아야 하고, 기공의 굴곡도는 낮아야 한다. First, in order to minimize the internal concentration polarization and increase the stain resistance, the porosity of the support layer in the quasi-osmosis membrane should be high and the pore bending degree should be low.

둘째, 투과하는 물의 유량을 높이기 위하여, 정삼투막 두께는 최소화되어야 한다.Second, in order to increase the flow rate of permeated water, the thickness of the osmosis membrane should be minimized.

셋째, 물과의 투과 저항을 최소화하기 위해서는 친수성 소재를 사용한다. Third, a hydrophilic material is used to minimize permeation resistance to water.

넷째, 유도용액을 높은 농도로 유지하기 위하여, 높은 농도의 용액에서 낮은 농도의 용액으로 용질이 확산되지 않아야 한다. Fourth, in order to maintain the induction solution at a high concentration, the solute should not diffuse into the low concentration solution in the high concentration solution.

종래 정삼투막의 제조방법에 관하여, 미국특허공개공보 제2006-0226067호에서는 친수성 소재인 셀룰로오스 트리아세테이트를 사용하여 정삼투막을 제조하고 있는데, 구체적으로는 25 내지 75㎛ 두께의 지지층 상에, 상기 지지층과 동일한 재료에 농도를 달리한 용액을 사용하여 8 내지 18㎛ 선택층을 코팅하여 막을 제조하고, 상기 막에 유도용액을 이용하여 정삼투(FO) 모드로 평가하였을 때, 유량이 11 gfd수준의 고유량의 정삼투막을 제시하고 있다. 그러나 상기에서 제조된 막은 높은 농도의 유도용액이 낮은 농도의 원수방향으로 용질이 확산된다는 단점이 있는 것으로 보고되고 있어, 해수와 같은 높은 농도의 염을 함유하는 원수 조건에서는 유도용액의 농도가 원수농도 이상으로 유지되어야 하므로 현실적으로 적용하기 어려운 문제가 있다. Conventionally, U.S. Patent Application Publication No. 2006-0226067 discloses a method for producing a purified osmosis membrane. A cellulose acetate triacetate, which is a hydrophilic material, is used to produce a purified osmosis membrane. More specifically, on a support layer having a thickness of 25 to 75 μm, (FO) mode by using an induction solution in the film, the flow rate of which was 11 gfd level. When the flow rate was 11 gfd A high flow rate osmosis membrane is proposed. However, it has been reported that the membrane prepared above has a disadvantage in that the induction solution of high concentration diffuses the solute in the direction of the low concentration of raw water. In the raw water condition containing a high concentration of salt such as seawater, Which is difficult to apply in practice.

또한, 국제특허공개공보 제2008-137082호에 의하면, 부직포에 폴리술폰 용액을 캐스팅하여 한외여과막 수준의 막을 제조하고, 상기 제조된 막 표면상에 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드를 계면중합시켜 폴리아미드 역삼투막을 제조하고, 상기에서 부직포만 떼어낸 막을 정삼투(FO) 시스템에 적용하였다. 정삼투(FO) 모드로 막의 물성을 평가한 결과, 유량 0.5 gfd 및 염제거율 99%이상을 충족하는 염제거율의 정삼투막을 제시한 바 있다. Also, according to International Patent Publication No. 2008-137082, a polysulfone solution is cast on a nonwoven fabric to prepare a membrane having an ultrafiltration membrane level, and a polyfunctional amine and a polyfunctional acyl halide are interfacially polymerized on the membrane surface, Amide reverse osmosis membrane was prepared, and a membrane from which only the nonwoven fabric was removed was applied to a FO system. As a result of evaluating the physical properties of the membrane in a forward osmosis (FO) mode, a forward osmosis membrane having a salt removal rate of 0.5 gfd and a salt removal rate of 99% or more was proposed.

그러나, 상기 정삼투막은 해수처럼 고농도의 원수를 분리할 정도의 염제거율은 확보되나 유량이 낮으므로 현실적으로 막 사용이 제한된다.However, the above-mentioned osmosis membrane has a salt removal rate sufficient to separate high-concentration raw water such as seawater, but the flow rate is low, so that the use of the membrane is practically limited.

역삼투(reverse osmosis)와 반대의 개념인 정삼투막은 막 구조 및 물성에 있어서, 역삼투막과는 구별되는 특징이 있다. The osmosis membrane, which is the opposite of reverse osmosis, is distinguished from the reverse osmosis membrane in membrane structure and physical properties.

일반적으로 역삼투막은 부직포 상에 지지체가 적층되고, 그 지지체상에 폴리아미드의 선택층으로 이루어진 복합막 구조가 개시되어 있으나, 역삼투 막은 분리공정에서 압력이 반드시 사용되므로, 막이 높은 압력을 견딜 수 있을 정도의 두께와 견고한 기공구조를 확보해야 한다. 이에, 실제 상용되고 있는 역삼투막을 정삼투막 공정, 즉, 압력이 발생되지 않는 공정에 적용하면, 물이 전혀 새어 나오지 않아, 1gfd 이하의 극히 낮은 막 유량을 보인다. In general, the reverse osmosis membrane has a composite membrane structure in which a support is laminated on a nonwoven fabric and a selective layer of polyamide is formed on the support. However, since the reverse osmosis membrane uses pressure in the separation step, And a solid pore structure should be secured. Therefore, when a reverse osmosis membrane that is practically used is applied to a process of a normal osmosis membrane process, that is, a process in which no pressure is generated, water is not leaked at all and an extremely low membrane flow rate of 1 gfd or less is exhibited.

반면에, 정삼투막은 압력이 작용하지 않는 공정에서 농도차이에 의한 삼투압으로 구현되므로, 확산에 의해서도 물이 전달된다. On the other hand, since the osmosis membrane is realized by the osmotic pressure due to the concentration difference in the process in which no pressure acts, water is also transferred by diffusion.

또한 역삼투막은 압력을 주입하여 원수의 염들을 배제하고 물만을 통과시키는 공정으로서, 분리막을 투과한 물의 유량 및 염제거율의 물성을 최적화는 것이나, 정삼투막은 고농도의 유도용액 및 원수 사이에 발생되는 삼투압에 의해 구동되는 원리로 높은 농도의 용액 쪽으로 흐르는 낮은 농도의 용액에 대한 유량 및 낮은 염의 역확산성을 구현하기 위하여 연구가 집중되고 있다. In addition, the reverse osmosis membrane is a process of injecting pressure to exclude salts of raw water and passing only water, which optimizes the physical properties of water flow rate and salt removal rate permeated through the membrane, but the osmosis membrane is an osmotic membrane The research has focused on the flow rate and low despreading property of the low concentration solution flowing toward the high concentration solution.

이에, 본 발명자들은 종래 정삼투막에 요구되는 물성을 충족시키기 위하여 꾸준히 노력한 결과, 농도분극현상을 최소화하기 위해 두께를 최소화하고 기공도를 높여 정삼투막의 요건을 충족시키는 동시에 아라미드 고유물성인 고강도 및 내열성능이 부여된 정삼투막을 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다. The present inventors have made efforts to satisfy the physical properties required for the conventional osmosis membrane. As a result, in order to minimize the concentration polarization phenomenon, the inventors have minimized the thickness and increased the porosity to meet the requirements of the osmosis membrane, The present invention has been accomplished by providing a positive osmosis membrane having heat resistance performance.

본 발명의 목적은 아라미드층을 지지체로 구비한 신규한 정삼투막을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel osmosis membrane comprising an aramid layer as a support.

본 발명의 다른 목적은 아라미드층 형성을 최적화한 정삼투막의 제조방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for producing a positive osmosis membrane in which the formation of an aramid layer is optimized.

본 발명은 부직포층, 아라미드층 및 폴리아미드층;이 순차적층된 복합막 구조로 이루어진 정삼투막을 제공한다. The present invention provides a non-woven fabric layer, an aramid layer, and a polyamide layer; and a forward osmosis membrane composed of the sequentially laminated composite membrane structure.

또한, 본 발명은 아라미드층 및 폴리아미드층이 적층된 복합막 구조로 이루어진 정삼투막을 제공한다. The present invention also provides a positive osmosis membrane comprising a composite membrane structure in which an aramid layer and a polyamide layer are laminated.

본 발명의 정삼투막에 있어서, 상기 복합막은 막 면적(24cm2)에서 분당 9.0μS/cm 이하의 전도도 값 또는 0.375 (μS/cm)/minㆍcm2 이하의 전도도값을 가지며, 원수와 2M NaCl의 유도용액 또는 상기와 동등 수준의 삼투압 조건에서 3 내지 20gfd의 유량을 충족한다.In the forward osmosis membrane of the present invention, the composite film membrane area (24cm 2) it has a conductivity value or 0.375 (μS / cm) / min and the conductivity value of less than 2 cm or less per minute 9.0μS / cm from, raw water and 2M 0.0 > gfd < / RTI > under an inductive solution of NaCl or an equivalent level of osmotic pressure.

본 발명의 정삼투막에 있어서, 상기 부직포층은 2 cc/㎠ㆍsec 이상의 공기 투과량을 가지며, 1 내지 600㎛의 평균기공을 가지고, 상기 부직포층의 두께가 20 내지 150㎛인 것이 바람직하며, 최소 0.1 이상 최대 74도 미만의 접촉각을 가진다.Preferably, the nonwoven fabric layer has an air permeation rate of 2 cc / cm 2 sec or more, an average pore size of 1 to 600 μm, and a thickness of the nonwoven fabric layer is 20 to 150 μm, A contact angle of at least 0.1 and a maximum of less than 74 degrees.

본 발명의 정삼투막에 있어서, 아라미드층은 핑거형태(finger-like)의 기공을 가지며, 아라미드층의 두께는 30 내지 250㎛이다. In the positive osmosis membrane of the present invention, the aramid layer has finger-like pores, and the thickness of the aramid layer is 30 to 250 mu m.

또한, 본 발명은 1) 부직포층상에, 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액을 캐스팅하여 30 내지 250㎛ 두께의 아라미드층을 형성하고, 2) 상기 아라미드층 표면상에, 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합반응에 의해 폴리아미드층을 형성시키는 공정으로 이루어진 정삼투막의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing an aramid composition, comprising the steps of: 1) casting a solution of an aramid-containing polymer in an amount of 8 to 20% by weight on a nonwoven fabric layer to form an aramid layer having a thickness of 30 to 250 μm; 2) Contacting a polyfunctional acid halide compound-containing organic solution with an aqueous solution containing an alkylated aliphatic amine to form a polyamide layer by an interfacial polymerization reaction between the compounds.

상기 아라미드층은 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액이 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 또는 디메틸포름아마이드에서 선택되는 어느 하나의 극성유기용매에 의해 희석되어 얻어지며, 정삼투막의 물성을 충족할 수 있는 막 두께 및 기공형태로 형성된다. The aramid layer is obtained by diluting the aramid-containing polymer solution of 8 to 20% by weight with any polar organic solvent selected from dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone or dimethylformamide, And is formed in a film thickness and pore shape that can satisfy physical properties of the film.

본 발명의 제조방법은 폴리아미드층 형성 이후, 부직포층의 박리공정을 더 수행하여 2층 구조의 정삼투막을 제조할 수 있다. In the method of the present invention, after the polyamide layer is formed, the nonwoven fabric layer may be further stripped to produce a two-layered structure of a normal osmosis membrane.

본 발명은 아라미드층을 지지체로 구비한 신규한 정삼투막으로서, 종래 고분자 지지체를 아라미드층으로 대체한 신규한 정삼투막을 제공할 수 있다. The present invention can provide a novel osmosis membrane having an aramid layer as a support and a novel osmosis membrane in which a conventional polymer scaffold is replaced by an aramid layer.

본 발명은 막의 유량을 높이기 위하여 정삼투막의 구성의 두께 및 기공도를 최적화시킨 제조방법에 의해, 정삼투막의 요건을 충족하고 특히, 아라미드 고유물성인 고강도 및 내열성능을 정삼투막에 부여함으로써, 열공정이 포함된 정삼투 막분리 공정, 높은 온도의 원수가 유입되는 정삼투 막분리 공정 또는 높은 강도가 요구되는 분리막 공정 분야에서도 적용할 수 있다. The present invention relates to a method for producing an osmosis membrane, which satisfies the requirements of a regular osmosis membrane and particularly imparts a high strength and a heat resistance performance, which are intrinsic properties of aramid, to a osmosis membrane by a manufacturing method that optimizes the thickness and porosity of the structure of the osmosis membrane to increase the flow rate of the membrane, The present invention can be applied also to the field of a solid osmosis membrane separation process including a thermal process, a process for separating a pure osmosis membrane into which raw water is introduced at a high temperature, or a separation process process requiring a high strength.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 복합막의 단면의 주사전자현미경 사진이고,
도 2는 본 발명의 비교예 2의 복합막의 단면의 주사전자현미경 사진이다.
1 is a scanning electron microscope photograph of a cross section of a composite membrane according to Example 1 of the present invention,
2 is a scanning electron micrograph of a cross section of a composite membrane of Comparative Example 2 of the present invention.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 부직포층; 아라미드층; 및 폴리아미드층;이 순차적층된 복합막으로 이루어진 정삼투막을 제공한다. In order to accomplish the above object, the present invention provides a nonwoven fabric comprising: a nonwoven fabric layer; An aramid layer; And a polyamide layer; and a sequential laminated composite membrane.

또한, 본 발명은 아라미드 고유물성인 고강도가 부여되므로, 물리적 강도향상 목적으로 사용되는 부직포층 없이도 지지체층의 역할을 수행할 수 있으므로, 본 발명은 아라미드층 및 폴리아미드층으로 이루어진 정삼투막을 제공한다.Further, since the present invention has a high strength as an intrinsic property of aramid, it can serve as a support layer without a nonwoven fabric layer used for physical strength enhancement. Therefore, the present invention provides a polyamides layer consisting of an aramid layer and a polyamide layer .

이때, 각 층의 두께 및 기공도에 따라 정삼투막의 요건을 충족하기 위하여, 본 발명의 정삼투막은 기공도가 높은 부직포층상에 기공도가 높은 지치체층을 형성하여 높은 수투과성을 달성한다. 이에 본 발명의 정삼투막에서 부직포층은 20 내지 150㎛ 두께 및 아라미드층은 30 내지 250㎛ 두께 범위인 것을 특징으로 한다. At this time, in order to satisfy the requirements of the quasi-osmosis membrane according to the thickness and porosity of each layer, the quasi-osmosis membrane of the present invention has a high porosity on the nonwoven fabric layer having high porosity to achieve high water permeability. Accordingly, the nonwoven fabric layer of the present invention has a thickness of 20 to 150 μm and the aramid layer has a thickness of 30 to 250 μm.

이러한 구조적 특징에 따라, 본 발명의 정삼투막은 원수부에서 유도용액으로 물의 유입이 원활하고, 삼투방향으로의 높은 수투과성을 가질 수 있도록 설계된다. According to this structural feature, the osmosis membrane of the present invention is designed so that water can flow smoothly into the induction solution at the raw water portion, and has high water permeability in the osmotic direction.

또한, 본 발명의 정삼투막은 높은 수투과성을 구현하는 상기 지지체층 상에 폴리아미드층을 형성함으로써, 내오염성 및 내화학성이 확보되는 동시에 역삼투 방향으로 유도용액 용질의 역 확산이 방지되는 막의 물성을 개선한다. Further, by forming the polyamide layer on the support layer which realizes high water permeability of the present invention, it is possible to ensure the stain resistance and chemical resistance, and at the same time to improve the physical properties .

더욱 구체적으로는, 본 발명의 정삼투막은 막 면적(24cm2)에서 분당 9.0μS/cm 이하의 전도도 값 또는 0.375 (μS/cm)/minㆍcm2 이하의 전도도값을 가지므로, 염이 역삼투 방향으로 역확산되는 것을 방지한다. More specifically, because of the conductivity value or 0.375 (μS / cm) / min and conductivity of cm 2 or less per minute 9.0μS / cm or less in the forward osmosis membrane membrane area (24cm 2) of the present invention, the salt is reverse To-back direction.

또한, 본 발명의 정삼투막은 원수와 2M NaCl의 유도용액 또는 상기와 동등 수준의 삼투압 조건에서 3 내지 20gfd의 유량을 충족한다.
In addition, the ortho-osmotic membrane of the present invention satisfies a flow rate of 3 to 20 gfd in an induction solution of raw water and 2M NaCl or the same level of osmotic pressure as above.

이하, 본 발명의 정삼투막을 구성별로 상세히 설명한다.Hereinafter, the positive osmosis membrane of the present invention will be described in detail according to the constitution.

1) 부직포층1) Nonwoven fabric layer

본 발명의 정삼투막에서 부직포층은 막의 지지체 역할을 수행한다. The nonwoven fabric layer of the present invention acts as a support for the membrane.

본 발명의 부직포층에 사용될 수 있는 바람직한 소재는 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 합성섬유; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연섬유;가 사용될 수 있으며, 이러한 부직포층은 소재의 기공율 및 친수성도에 따라 막의 물성을 조절할 수 있다. Preferred materials that may be used in the nonwoven fabric layer of the present invention include synthetic fibers selected from the group consisting of polyester, polypropylene, nylon, and polyethylene; Or a natural fiber including a cellulose-based material. The non-woven fabric layer can control the physical properties of the membrane according to porosity and hydrophilicity of the material.

상기 부직포층의 기공율은 2 cc/㎠ㆍsec 이상의 공기투과량을 충족하는 것이라면 사용가능하고, 더욱 바람직하게는 2 내지 20 cc/㎠ㆍsec의 공기투과량을 충족하는 소재라면, 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 이때, 본 발명의 부직포층의 평균공경은 1 내지 600㎛이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5 내지 300㎛를 만족할 때, 정삼투막에 요구되는 물의 원활한 유입 및 수투과성을 높일 수 있다. The porosity of the nonwoven fabric layer may be any as long as it satisfies an air permeation rate of 2 cc / cm 2 sec sec or more, more preferably 2 to 20 cc / cm 2 sec sec If the material satisfies the air permeation amount, it can be used without any particular limitation. At this time, when the average pore size of the nonwoven fabric layer of the present invention is preferably 1 to 600 μm, and more preferably 5 to 300 μm, smooth permeation of water and water permeability required for the positive osmosis membrane can be improved.

상기 부직포층의 기공율이 높을수록, 원수부에서 유도용액으로 물의 유입이 원활하고, 삼투방향으로의 높은 수투과성을 확보할 수 있다.The higher the porosity of the nonwoven fabric layer is, the more smoothly the inflow of water into the induction solution in the raw water portion and the high water permeability in the osmotic direction can be ensured.

일반적으로 역삼투막에 사용되는 부직포의 경우, 74 내지 90도 수준의 접촉각을 나타내나, 본 발명의 실시예에서 사용되는 부직포는 표면에 물이 닿는 5초 이내에 5도 이내로 바로 흡수될 정도의 높은 친수성도를 보인다. 이에, 바람직하게는 본 발명에서 부직포층으로 사용될 수 있는 소재의 친수성도는 0.1 내지 74도 미만, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 60도의 접촉각을 가지는 것이다. 따라서, 본 발명의 부직포층이 높은 친수성도를 만족함으로써, 물에 대한 저항을 감소시키고, 내부농도 분극(ICP)에 의한 막 오염을 줄일 수 있다. 상기 내부농도 분극(ICP)은 막 내부에 발생된 오염으로 막의 투과도를 저하시키며, 특히 자연적으로 발생하는 농도차에 의한 삼투압으로만 운전하는 정삼투막에서 ICP와 같은 막 오염이 발생되면 유량이 현저히 감소할 것이다. In general, the nonwoven fabric used for the reverse osmosis membrane exhibits a contact angle of 74 to 90 degrees. However, the nonwoven fabric used in the embodiment of the present invention has high hydrophilicity such that it can be absorbed within 5 seconds within 5 seconds Respectively. Preferably, the hydrophilic property of the material usable as the nonwoven fabric layer in the present invention is 0.1 to 74 degrees , More preferably from 0.1 to 60 degrees. Therefore, by satisfying the high hydrophilicity of the nonwoven fabric layer of the present invention, it is possible to reduce resistance to water and reduce film contamination due to ICP (Internal Concentration Polarization). The internal concentration polarization (ICP) lowers the permeability of the membrane due to the contamination generated inside the membrane. Particularly, when the membrane is contaminated with the ICP in the osmotic membrane operated only by the osmotic pressure due to the naturally occurring concentration difference, Will decrease.

본 발명의 부직포층의 두께는 20 내지 150㎛가 바람직하며, 이때, 20㎛ 미만이면, 전체 막의 강도와 지지역할에 미흡하고, 150㎛를 초과하면, 유량 저하의 원인이 된다.The thickness of the nonwoven fabric layer of the present invention is preferably 20 to 150 占 퐉, and if it is less than 20 占 퐉, the strength and supportability of the entire membrane is insufficient.

2) 아라미드층2) Aramid layer

본 발명의 정삼투막에서 아라미드층은 아라미드 소재 고유의 고강도 및 내열성으로 인하여, 이로부터 강도 및 내열성이 부여된 막을 제공할 수 있다. The aramid layer in the ortho-osmotic membrane of the present invention can provide a membrane imparted with strength and heat resistance from the high strength and heat resistance inherent to the aramid material.

아라미드층은 시판되는 고농도 용액을 극성유기용매로 희석하여 상기 부직포층상에 도핑하는 캐스팅법에 의해 형성된다. 이때, 캐스팅법으로 수행할 수 있는 바람직한 희석 농도는 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액이며, 상기 8중량% 미만이면, 적은 고분자 함량에 의해 분리기능이 감소되고, 20중량%를 초과하면, 높은 점도로 인하여 제막형성에 어려움이 있어 바람직하지 않다. The aramid layer is formed by a casting method in which a commercially available high concentration solution is diluted with a polar organic solvent and doped on the nonwoven fabric layer. At this time, the preferable dilution concentration that can be performed by the casting method is 8 to 20% by weight of the aramid-containing polymer solution. If it is less than 8% by weight , the separation function is decreased by the low polymer content, It is difficult to form a film due to a high viscosity.

또한, 본 발명의 바람직한 유기용매 선택에 따라, 아라미드층의 기공이 도 1에 제시된 바와 같이, 핑거형태(finger-like)의 기공을 가진다. Further, according to the selected preferred organic solvents of the present invention, as set out in the pores of the aramid layer 1, and has a porosity of finger shape (finger-like).

상기 핑거형태(finger-like)의 기공으로 인하여, 기공도가 높고 기공의 굴곡도가 낮으므로, 고유량 물성을 확보한다.Due to the finger-like pores, the degree of porosity is high and the degree of bending of the pores is low, thereby securing high-flow property.

반면에, 도 2는 종래 역삼투막의 단면으로서, 막의 기공이 구슬모양의 조밀한 구조를 가지므로, 본 발명의 막 대비, 유량이 저하된다.On the other hand, Fig. 2 shows a cross section of a conventional reverse osmosis membrane, in which the pore of the membrane has a dense structure having a bead shape, so that the flow rate is lowered compared to the membrane of the present invention.

본 발명의 아라미드층은 정삼투막으로 활용하기 위한 요건으로서 유량증가를 충족하기 위하여, 그 두께는 최소화되어야 하기에, 아라미드층의 두께는 30 내지 250㎛이 바람직하다. The thickness of the aramid layer of the present invention is preferably 30 to 250 mu m since the thickness of the aramid layer should be minimized in order to meet the increase in flow rate as a requirement for utilizing as a positive osmosis membrane.

3) 폴리아미드층3) Polyamide layer

본 발명의 정삼투막에서, 폴리아미드층은 상기 아라미드층 상에 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합에 의해 형성되는 것이다.In the positive osmosis membrane of the present invention, the polyamide layer is formed by contacting an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound with an aqueous solution containing a polyfunctional amine-containing or alkylated aliphatic amine on the aramid layer, .

구체적으로는 부직포층상에 형성된 아라미드층 표면에, 메타페닐디아민, 파라페닐디아민, 오르소페닐디아민, 피페라진 또는 알킬화된 피페리딘에서 선택되는 다관능성 아민과 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트에서 선택되는 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합에 의해 폴리아미드층을 형성하는 것이다. Specifically, it is possible to add to the surface of the aramid layer formed on the nonwoven layer an aqueous solution containing a polyfunctional amine selected from metaphenyldiamine, paraphenyldiamine, orthophenyldiamine, piperazine or alkylated piperidine and an alkylated aliphatic amine, A polyfunctional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide, or a polyfunctional isocyanate, to form a polyamide layer by interfacial polymerization between the compounds.

또한, 상기 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에 친수성 화합물을 더 포함시킨 후, 이를 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 친수성 고분자층 표면상에서 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합에 의해 내오염성이 향상된 폴리아미드층을 형성시킬 수 있다. 이때, 상기 친수성기를 함유하는 화합물은 수용액 상에 0.001 내지 8중량%로 존재하고, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 4중량%로 존재한다.Further, after a hydrophilic compound is further contained in an aqueous solution containing the polyfunctional amine-containing or alkylated aliphatic amine, the resultant is contacted on the surface of the hydrophilic polymer layer with an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound, It is possible to form a polyamide layer having improved stain resistance. At this time, the compound containing the hydrophilic group is present in the aqueous solution in an amount of 0.001 to 8 wt%, more preferably 0.01 to 4 wt%.

상기 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에 첨가되는 친수성 화합물은 하이드록시기, 술폰화기, 카르보닐기, 트리알콕시실란기, 음이온기 및 3급 아미노기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 친수성 관능기를 가지는 친수성 화합물이다. 더욱 바람직하게는 친수성 아미노 화합물이다.The hydrophilic compound added to the aqueous solution containing the polyfunctional amine-containing or alkylated aliphatic amine is at least one selected from the group consisting of hydroxyl group, sulfonated group, carbonyl group, trialkoxysilane group, anion group and tertiary amino group Is a hydrophilic compound having a hydrophilic functional group. More preferably a hydrophilic amino compound.

더욱 구체적으로, 하이드록시기를 가지는 친수성 화합물의 바람직한 일례로는 1,3-디아미노-2-프로판올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 2-아미노-1-부탄올로 이루어진 군에서 선택된다. More specifically, Preferred examples of the hydrophilic compound having a hydroxy group include 1,3-diamino-2-propanol, ethanolamine, diethanolamine, 3-amino-1-propanol, -Butanol. ≪ / RTI >

카르보닐기를 가지는 친수성 화합물은 아미노아세트알데히드 디메틸 아세탈, α-아미노부틸로락톤, 3-아미노벤즈아미드, 4-아미노벤즈아미드 및 N-(3-아미노프로필)-2-피롤리디논으로 이루어진 군에서 선택된다.The hydrophilic compound having a carbonyl group is selected from the group consisting of aminoacetaldehyde dimethylacetal,? -Aminobutylolactone, 3-aminobenzamide, 4-aminobenzamide and N- (3-aminopropyl) -2-pyrrolidinone do.

또한, 트리알콕시실란기를 함유한 친수성 화합물은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란 및 (3-아미노프로필)트리메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택 사용된다.Further, the hydrophilic compound containing a trialkoxysilane group is selected from the group consisting of (3-aminopropyl) triethoxysilane and (3-aminopropyl) trimethoxysilane.

상기 음이온기를 가지는 친수성 화합물로는 글리신, 타우린, 3-아미노-1-프로펜설포닉 엑시드, 4-아미노-1-부텐설포닉 엑시드, 2-아미노에틸 하이드로젠 설페이트, 3-아미노벤젠설포닉 엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤젠설포닉 엑시드, 4-아미노벤젠설포닉 엑시드, 3-아미노프로필포스포닉 엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤조익 엑시드, 4-아미노-3-하이드록시벤조익 엑시드, 6-아미노헥센오익 엑시드, 3-아미노부탄오익 엑시드, 4-아미노-2-하이드록시부티릭 엑시드, 4-아미노부티릭 엑시드 및 글루타믹 엑시드로 이루어진 군에서 선택된다.Examples of the hydrophilic compound having an anionic group include glycine, taurine, 3-amino-1-propenesulfonic acid, 4-amino-1-butenesulfonic acid, 2-aminoethylhydrogensulfate, 3-aminobenzenesulfonic acid, Amino-3-hydroxybenzoic acid, 3-amino-4-hydroxybenzenesulfonic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, 3-aminopropylphosphonic acid, Aminobutane oxidase, 4-amino-2-hydroxybutyric acid, 4-aminobutric acid and glutamic acid.

또한, 하나 또는 그 이상의 3급 아미노기를 가지는 친수성 화합물로는 3-(디에틸아미노)프로필아민, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민 및 1-(3-아미노프로필)이미다졸로 이루어진 군에서 선택되는 것이다.Examples of the hydrophilic compound having one or more tertiary amino groups include 3- (diethylamino) propylamine, 4- (2-aminoethyl) morpholine, 1- - diamino-N-methyldipropylamine and 1- (3-aminopropyl) imidazole.

더욱 바람직하게는 본 발명의 폴리아미드층은 상기 부직포층 및 아라미드층으로 이루어진 지지체 상에, 다관능성 아민 또는 알킬화된 지방족 아민 함유 수용액에 수용성 첨가제로서 폴리아민염 0.01∼2중량%가 더 함유된 수용액에, 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합에 의해 형성된 것이다.More preferably, the polyamide layer of the present invention is prepared by adding, on an aqueous solution containing a polyfunctional amine or an alkylated aliphatic amine, an aqueous solution containing 0.01 to 2% by weight of a polyamine salt as a water-soluble additive on a support made of the non- , And an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound in contact with each other.

상기에서 살펴본 바와 같이, 상기 폴리아미드층의 구성에 따라, 높은 염배제율, 내화학성 및 pH 안정성이 확보뿐만 아니라, 역삼투 방향으로 유도용액의 용질이 역 확산되는 것을 방지할 수 있다.As described above, according to the structure of the polyamide layer, a high salt rejection rate, chemical resistance, and pH stability can be ensured, and reverse solubility of the solute in the induction solution in the reverse osmosis direction can be prevented.

또한 본 발명은 1) 부직포층상에, 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액을 캐스팅하여 아라미드층을 형성하고, Also, the present invention relates to a method for producing an aramid composition, comprising the steps of: 1) casting an aramid-containing polymer solution of 8 to 20% by weight on a nonwoven fabric layer to form an aramid layer;

2) 상기 아라미드층 표면상에, 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합반응에 의해 폴리아미드층을 형성시키는 공정으로 이루어진 정삼투막의 제조방법을 제공한다.2) a step of bringing an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound into contact with an aqueous solution containing a polyfunctional amine or an alkylated aliphatic amine on the surface of the aramid layer to form a polyamide layer by interfacial polymerization between the compounds The present invention also provides a method for producing a positive osmosis membrane.

본 발명의 제조방법 중 아라미드층의 형성공정에 대하여 설명하면, 용액 공정으로 적용될 수 있도록 시판되는 고농도 용액을 극성유기용매로 희석하여 상기 부직포층상에 도핑하는 캐스팅법에 의해 형성한다. The steps of forming the aramid layer in the manufacturing method of the present invention will be described by casting method in which a commercially available high concentration solution is diluted with a polar organic solvent and doped on the nonwoven fabric layer.

상기 캐스팅법의 용액 공정으로 수행함으로써, 형성되는 아라미드층의 두께제어가 용이하며, 이때, 아라미드 함유 고분자용액을 30 내지 250㎛ 두께로 형성한다.By performing the solution process of the casting method, it is easy to control the thickness of the formed aramid layer. At this time, the aramid-containing polymer solution is formed to a thickness of 30 to 250 μm.

또한, 캐스팅법의 용액 공정으로 적용하기 위한 바람직한 희석 농도는 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액으로 제공되는 것이며, 상기 8중량% 미만이면, 낮은 고분자 함량으로 인해 분리기능이 저하되고, 20중량%를 초과하면, 높은 점도로 인하여 제막형성에 어려움이 있어 바람직하지 않다. In addition, a desirable dilution concentration for application in the casting method solution process is 8 to 20 wt% of an aramid-containing polymer solution. When the content is less than 8 wt%, the separation function is deteriorated due to a low polymer content, %, It is difficult to form a film due to a high viscosity.

이때, 본 발명의 실시예에서는 고농도의 아라미드용액을 희석하기 위한 용매로서, 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 및 디메틸포름아마이드를 사용하여 실시하여, 정삼투막에 요구되는 막의 유량 및 염의 역확산성을 확보할 수 있음을 확인하였으나, 이에 한정되지 않고 통상의 극성유기용매라면 적용할 수 있을 것이다.At this time, in the embodiment of the present invention, as a solvent for diluting the high-concentration aramid solution, dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone and dimethylformamide are used, And the despreading property of the salt can be ensured. However, the present invention is not limited thereto, and any conventional polar organic solvent may be used.

특히, 본 발명의 아라미드층은 도 1에 제시된 바와 같이, 핑거형태(finger-like)의 기공이 형성된다.In particular, the aramid layer of the present invention is formed with finger-like pores, as shown in Fig.

따라서, 종래 폴리술폰계 지지체층의 기공이 구슬모양의 조밀한 것이라면, 본 발명의 아라미드층의 핑거형태(finger-like)의 기공으로 인하여, 원수부에서 유도용액으로 원활히 물이 유입될 수 있으며 삼투방향으로의 높은 수투과성 및 유량이 확보된다. Therefore, if the pores of the conventional polysulfone-based support layer are dense in the form of beads, water can be smoothly introduced into the induction solution from the raw water portion due to the finger-like pores of the aramid layer of the present invention, A high water permeability and a high flow rate are secured.

이상의 제조방법으로부터 제조된 정삼투막은 부직포층 및 아라미드층으로 구성된 지지체를 구비함으로써, 정삼투막에서 요구되는 두께와 기공도를 충족하여 막을 통해 원수부에서 유도용액으로 원활히 물이 유입되어, 삼투방향으로의 높은 수투과성 및 유량이 달성되고, 상기 폴리아미드층에 의해 내오염성 및 내화학성이 확보되는 동시에 역삼투 방향으로 유도용액 용질의 역 확산성이 최소화되어 고농도의 해수분리에 유용하게 활용될 수 있다. 나아가, 본 발명의 정삼투막은 아라미드 고유물성인 고강도 및 내열성능이 막에 부여되어, 열공정이 포함된 정삼투 막분리 공정, 높은 온도의 원수가 유입되는 정삼투 막분리 공정, 높은 강도가 요구되는 분리막 공정 분야에서도 적용할 수 있다.
The above-mentioned osmosis membranes prepared from the above-described processes have a support composed of a nonwoven fabric layer and an aramid layer, thereby satisfying the required thickness and porosity of the osmosis membrane, allowing water to flow smoothly from the raw water section to the induction solution through the membrane, Permeability and flow rate of the polyamide layer can be achieved and the stain resistance and chemical resistance can be secured by the polyamide layer and the back diffusion of the inducing solution solute in the reverse osmosis direction can be minimized, . Further, the hydrogel membrane of the present invention has high strength and heat resistance, which are inherent properties of aramid, imparted to the membrane. Therefore, the membrane of the present invention is advantageous in that it can be applied to a hydrothermal treatment such as a cleansing osmosis membrane separation process, But also in the separation membrane process field.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.The present invention is intended to more specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

시판되는18중량% 액상 형태의 아라미드 용액을 디메틸아세트아미드(DMAc) 용매에 희석하여 12중량% 아라미드 용액을 준비하였다. A commercially available aramid solution of 18 wt% liquid phase was diluted in a dimethylacetamide (DMAc) solvent to prepare a 12 wt% aramid solution.

초지법에 의해 제조된 6.3 cc/㎠ㆍsec 공기투과량의 기공도를 가진 부직포 상에 상기 희석된 12중량% 아라미드 용액을 50㎛ 두께로 도포하여 아라미드층을 형성하였다. 이때, 부직포 1의 접촉각 측정결과, 접촉시간 4초 만에 80도에서 1도로 측정되었고, 부직포 1의 평균공경은 7.5㎛이었다. 이에 아라미드층상에, 2중량%의 메타-페닐렌디아민(MPD)이 함유된 수용액과 ISOPAR 용매(Exxon Corp.)에 트리메조일 클로라이드(TMC) 0.1중량%를 함유하는 유기용액을 계면접촉시켜 상기 화합물간 계면중합시켜 폴리아미드층을 형성하였다. 이후, 10%의 염기성 용액(NaHCO3)에 3시간 동안 침지한 후 증류수로 세척하여, 복합막을 제조하였다.Prepared by papermaking The diluted 12 wt% aramid solution was coated on the nonwoven fabric having a porosity of 6.3 cc / cm 2 ㆍ sec air permeability to a thickness of 50 탆 to form an aramid layer. At this time, as a result of measuring the contact angle of the nonwoven fabric 1, the contact time was measured at 80 degrees to 1 degree in 4 seconds, and the average pore size of the nonwoven fabric 1 was 7.5 μm. Thus, an aqueous solution containing 2% by weight of meta-phenylenediamine (MPD) and an organic solution containing 0.1% by weight of trimesoyl chloride (TMC) in an ISOPAR solvent (Exxon Corp.) Interfacial polymerization was performed between the compounds to form a polyamide layer. Then, it was immersed in 10% basic solution (NaHCO 3 ) for 3 hours and then washed with distilled water to prepare a composite membrane.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

상기 실시예 1의 디메틸아세트아미드 용매 대신에, N-메틸-2-피롤리돈(NMP)을 사용하여 희석된 12중량% 아라미드 용액을 사용하여 아라미드층을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 복합막을 제조하였다.Except that a 12 wt% aramid solution diluted with N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) was used instead of the dimethylacetamide solvent of Example 1 to form an aramid layer. 1 to prepare a composite membrane.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

상기 실시예 1의 디메틸아세트아미드 용매 대신에, 디메틸포름아마이드(DMF)을 사용하여 희석된 12중량% 아라미드 용액을 사용하여 아라미드층을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 복합막을 제조하였다.Except that the aramid layer was formed using a 12 wt% aramid solution diluted with dimethylformamide (DMF) in place of the dimethylacetamide solvent of Example 1 To prepare a composite membrane.

<실시예 4><Example 4>

상기 실시예 1의 디메틸아세트아미드 용매로 희석된 10중량%의 아라미드 용액을 사용하여 아라미드층을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 복합막을 제조하였다.A composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that the aramid layer was formed using the 10 wt% aramid solution diluted with the dimethylacetamide solvent of Example 1.

<실시예 5>&Lt; Example 5 >

상기 실시예 1의 디메틸아세트아미드 용매 대신에, N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용매로 희석된 10중량%의 아라미드 용액을 사용하여 아라미드층을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 복합막을 제조하였다.Except that an aramid layer was formed using a 10 wt% aramid solution diluted with a N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) solvent in place of the dimethylacetamide solvent of Example 1, 1 to prepare a composite membrane.

<실시예 6>&Lt; Example 6 >

상기 실시예 1의 디메틸아세트아미드 용매 대신에, 디메틸포름아마이드(DMF) 용매로 희석된 10중량%의 아라미드 용액을 사용하여 아라미드층을 형성하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 복합막을 제조하였다. Except that the aramid layer was formed using a 10 wt% aramid solution diluted with dimethylformamide (DMF) solvent instead of the dimethylacetamide solvent of Example 1 To prepare a composite membrane.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

셀룰로오스 트리아세테이트 단독소재(Hydration Technology Innovation사)로 이루어진 정삼투막을 사용하여 물성을 비교하였다. The properties were compared using a pure osmosis membrane consisting of cellulose triacetate alone (Hydration Technology Innovation).

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

폴리술폰의 다공성 지지체 상에, 폴리아미드층이 형성된 구조로서 상용되는 역삼투막을 사용하여 물성을 비교하였다.On the porous support of polysulfone, the properties were compared using a commercially available reverse osmosis membrane as a structure in which a polyamide layer was formed.

<실험예 1> 막의 유량측정 Experimental Example 1 Measurement of Membrane Flow Rate

상기에서 제조된 막을 사이에 두고 원수에서 유도용액방향으로 물의 흐름을 유도하여, 시간에 따른 유도용액의 전후 무게를 측정하여 시간 당 물의 양을 측정하였다. 이때, 유도용액은 2M NaCl를 사용하고, 원수로 초순수(삼투압 약 100 atm)를 사용하였다.The flow of water in the direction of the inducing solution from the raw water was induced between the membranes prepared above, and the amount of water per hour was measured by measuring the weight of the inducing solution with respect to time. At this time, 2 M NaCl was used as the induction solution, and ultrapure water (osmotic pressure of about 100 atm) was used as raw water.

상기 실시예 1∼6, 비교예1∼2에서 제조된 막에 대하여, 평막 평가기[웅진케미칼 (주) 제작]의 직경이 90mm인 샘플 홀더를 통해 일정한 압력(1bar)으로 단위면적 및 분당 투과량을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.The membranes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured at a constant pressure (1 bar) through a sample holder having a diameter of 90 mm (manufactured by Woongjin Chemical Co., Ltd.) Were measured. The results are shown in Table 1 below.

<실험예 2> 막의 역 확산변화 측정 &Lt; Experimental Example 2 >

상기에서 제조된 막에 대하여, 원수로 초순수(삼투압 약 100 atm)를 사용하고, 유도용액으로는 염수(2M NaCl)를 사용하고, 유도용액에서 원수측(초순수)으로 유입된 염들의 전기전도도 변화를 전도도측정기(conductivity meter)를 이용하여 일정 막 면적(24cm2)에서 거리 1cm의 전극 사이에 있는 용액의 전도도를 측정하여 분당 전도도(μS/cm) 변화량의 단위로 역 확산 정도를 평가하였다[물 속에 용해된 고형분의 값은 μS/cm×0.5∼0.6 = TDS(Total Dissolved Solids, ㎎/L)로 표기하였다.(2M NaCl) was used as the induction solution and the electric conductivity change of the salts introduced into the raw water side (ultrapure water) in the induction solution was measured by using ultrapure water (osmotic pressure of about 100 atm) as the raw water, The conductivity of a solution between electrodes of a distance of 1 cm from a certain membrane area (24 cm 2 ) was measured using a conductivity meter to evaluate the degree of despreading in terms of the change in conductivity per minute (μS / cm) The value of solids dissolved in the solution was expressed as μS / cm × 0.5-0.6 = TDS (Total Dissolved Solids, mg / L).

또한, 상기에서 얻어진 분당 전도도 값((μS/cm)/min)에 대하여, 실시된 막 면적(24cm2)에 대하여 전도도 값을 환산한 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 그 결과로부터 염의 역 확산 정도를 평가하였다.The results obtained by converting the conductivity values of the membrane area (24 cm 2 ) to the conductivity values per minute (μS / cm) / min obtained above are shown in Table 1 below. The degree of despersion of the salt was evaluated from the result.

Figure 112011105660217-pat00001
Figure 112011105660217-pat00001

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 6에서 제조된 막 구성은 우수한 유량 수준을 충족하면서, 분당 2.0 μS/cm 이하(막 면적 24cm2 기준)의 전도도 값을 가지므로 낮은 염의 역 확산 결과를 보였다. 또한 면적대비 환산된 염의 역확산 값은 0.04 내지 0.08(μS/cm)/min.cm2 로 관찰됨으로써, 역삼투 방향으로 유도용액의 용질이 확산되지 않아 정삼투막으로서의 요건을 충족하였다. As shown in Table 1 above, the membrane compositions prepared in Examples 1 to 6 have a conductivity value of 2.0 μS / cm or less per minute (based on a membrane area of 24 cm 2 ) while satisfying excellent flow rate levels, Respectively. Also, the inverse diffusion value of the salt converted to the area was observed as 0.04 to 0.08 (μS / cm) /min.cm 2 , so that the solute of the induction solution did not diffuse in the reverse osmosis direction, and the requirement as the osmosis membrane was satisfied.

반면에, 친수성 소재인 셀룰로오스 트리아세테이트의 단독소재로 구성된 단일 막 구조의 비교예 1의 정삼투막은 유량측면에서는 월등히 높은 유량을 보였으나, 염의 역 확산변화 측면에서 염의 역 확산 수치가 큰 폭으로 증가하여 정삼투막으로서 활용할 수 없다. On the other hand, the osmosis membrane of Comparative Example 1 having a single membrane structure composed of a single material of cellulose triacetate, which is a hydrophilic material, showed a much higher flow rate in terms of flow rate. However, in terms of the reverse diffusion of the salt, So that it can not be utilized as a positive osmosis membrane.

또한, 종래 역삼투막의 구성인 폴리술폰 다공성 지지체 상에 폴리아미드층이 형성된 비교예 2의 막을 정삼투 모드에 적용할 경우, 역삼투막의 조밀한 기공구조로 인한, 염의 역 확산변화가 극히 낮은 결과를 보였으나, 유량이 현저히 저하되어 정삼투막으로서 바람직하지 않다.In addition, when the membrane of Comparative Example 2 in which a polyamide layer was formed on the polysulfone porous support, which is a constitution of the conventional reverse osmosis membrane, was applied to the forward osmosis mode, the reverse diffusion of the salt due to the dense pore structure of the reverse osmosis membrane was extremely low However, the flow rate is remarkably lowered, which is not preferable as a positive osmosis membrane.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 복합막의 단면을 2,000배 확대하여 관찰한 주사전자현미경 사진으로서, 지지체층인 아라미드층의 기공이 핑거 형태(finger-like)로 형성되어, 기공도가 높고 기공의 굴곡도가 낮은 결과를 확인할 수 있었다.1 is a scanning electron micrograph of a cross section of the composite membrane of Example 1 of the present invention observed at a magnification of 2,000 times, wherein the pores of the aramid layer as the support layer are formed in a finger-like manner, The results are as follows.

반면에, 도 2는 종래 역삼투막의 구성인 비교예 2의 막 단면으로서, 실시예 1의 막의 기공율 대비 조밀한 구조를 확인하였다. 이러한 기공으로부터, 상기 표 1에서의 낮은 유량 및 낮은 염의 역확산 결과를 뒷받침할 수 있었다.On the other hand, FIG. 2 shows a membrane section of Comparative Example 2, which is a constitution of a conventional reverse osmosis membrane, and shows a dense structure to the porosity of the membrane of Example 1. From these pores, it was possible to support the low flow and low salt back diffusion results in Table 1 above.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 아라미드층을 지지체로 구비한 신규한 정삼투막을 제공하였다. As described above, the present invention provides a novel osmosis membrane having an aramid layer as a support.

본 발명의 정삼투막은 부직포층 및 아라미드층으로 구성되거나, 아라미드층 단독으로 구성된 지지체를 구비함으로써, 막을 통해 원수부에서 유도용액으로 물의 유입을 원활하게 하며, 삼투방향으로의 높은 수투과성을 제공한다. 또한, 본 발명의 정삼투막은 상기 지지체층상에 형성된 폴리아미드층에 의해 막 오염이 적은 정삼투막을 제조할 수 있다.The quasi-osmotic membrane of the present invention comprises a nonwoven fabric layer and an aramid layer, or comprises a support composed of an aramid layer alone, thereby facilitating the inflow of water from the raw water portion into the induction solution through the membrane and providing high water permeability in the osmotic direction. Further, the positive osmosis membrane of the present invention can produce a positive osmosis membrane having less film contamination by the polyamide layer formed on the support layer.

나아가, 본 발명의 정삼투막은 아라미드 고유물성인 고강도 및 내열성능이 막에 부여됨으로써, 열공정이 포함된 정삼투 막분리 공정, 높은 온도의 원수가 유입되는 정삼투 막분리 공정 또는 높은 강도가 요구되는 분리막 공정 분야에도 적용할 수 있다.
Furthermore, since the film of the present invention has high strength and heat resistance, which are inherent properties of aramid, the membrane of the present invention is advantageous in that it can be applied to a hydrofluoric acid-free osmosis membrane separation process, a high- It can also be applied to the separation membrane process field.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (12)

부직포층;
아라미드층; 및
폴리아미드층;이 순차적층된 복합막 구조로 이루어지되,
상기 아라미드층이 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액에 의해 30 내지 250㎛ 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 정삼투막.
A nonwoven fabric layer;
An aramid layer; And
And a polyamide layer, which are sequentially laminated,
Wherein the aramid layer is formed to a thickness of 30 to 250 탆 by an 8 to 20% by weight of an aramid-containing polymer solution.
아라미드층; 및
폴리아미드층; 이 적층된 복합막 구조로 이루어지되,
상기 아라미드층이 8 내지 20중량%의 아라미드 함유 고분자용액에 의해 30 내지 250㎛ 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 정삼투막.
An aramid layer; And
A polyamide layer; Wherein the composite membrane structure is a laminated structure,
Wherein the aramid layer is formed to a thickness of 30 to 250 탆 by an 8 to 20% by weight of an aramid-containing polymer solution.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정삼투막이 단위면적당 0.375 (μS/cm)/minㆍcm2 이하의 전도도 변화량을 가지는 것을 특징으로 하는 정삼투막.The positive osmosis membrane according to claim 1 or 2, wherein the positive osmosis membrane has a conductivity variation of 0.375 (μS / cm) / min · cm 2 or less per unit area. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 정삼투막이 초순수를 원수로 사용하고, 염수(2M NaCl)를 유도용액으로 사용한 조건에서 3 내지 20gfd의 유량을 충족하는 것을 특징으로 하는 정삼투막.The positive osmosis membrane according to claim 1 or 2, wherein said osmosis membrane satisfies a flow rate of 3 to 20 gfd under the condition that ultrapure water is used as raw water and brine (2M NaCl) is used as an induction solution. 제1항에 있어서, 상기 부직포층이 2 cc/㎠ㆍsec 이상의 공기 투과량을 가지는 것을 특징으로 하는 정삼투막.The positive osmosis membrane according to claim 1, wherein the nonwoven fabric layer has an air permeation rate of 2 cc / cm 2 sec or more. 제1항에 있어서, 상기 부직포층이 1 내지 600㎛의 평균기공을 가지는 것을 특징으로 하는 정삼투막.The positive osmosis membrane according to claim 1, wherein the nonwoven fabric layer has an average pore size of 1 to 600 μm. 제1항에 있어서, 상기 부직포층의 두께가 20 내지 150㎛인 것을 특징으로 하는 정삼투막. The positive osmosis membrane according to claim 1, wherein the thickness of the nonwoven fabric layer is 20 to 150 μm. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 아라미드층이 핑거 형태(finger-like)의 기공을 가지는 것을 특징으로 하는 정삼투막. The positive osmosis membrane according to claim 1 or 2, wherein the aramid layer has finger-like pores. 삭제delete 1) 부직포층 상에, 8 내지 20중량% 아라미드가 극성유기용매에 희석되어 제조된 아라미드 함유 고분자용액을 캐스팅하여 30 내지 250㎛ 두께의 아라미드층을 형성하고,
2) 상기 아라미드층 표면상에, 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜 상기 화합물간의 계면중합반응에 의해 폴리아미드층을 형성시키는 정삼투막의 제조방법.
1) casting an aramid-containing polymer solution prepared by diluting 8 to 20% by weight of aramid in a polar organic solvent on a nonwoven fabric layer to form an aramid layer having a thickness of 30 to 250 탆,
2) a step of bringing an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound into contact with an aqueous solution containing a polyfunctional amine or an alkylated aliphatic amine on the surface of the aramid layer to form a polyamide layer by interfacial polymerization between the compounds &Lt; / RTI &gt;
제10항에 있어서, 상기 극성유기용매가 디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈 또는 디메틸포름아마이드에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정삼투막의 제조방법.The method of claim 10, wherein the polar organic solvent is any one selected from the group consisting of dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, and dimethylformamide. 제10항에 있어서, 상기 폴리아미드층 형성 이후, 부직포층의 박리공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 정삼투막의 제조방법.

The method of manufacturing a positive osmosis membrane according to claim 10, wherein the step of peeling the nonwoven fabric layer is further performed after the formation of the polyamide layer.

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