KR101442701B1 - Acetylated cellulose - based Membrane for water treatment with improved mechanical properties and Preparation method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내구성이 우수한 아세틸 셀룰로스계 수처리용 분리막 및 이의 제조방법; 및 상기 아세틸 셀룰로스 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하고 상기 아세틸 셀룰로스로 수처리용 분리막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하면 상용되는 아세틸 셀룰로스(90,000 Mw)를 그대로 사용한 경우와 비교하여 분자량이 200,000 내지 1,000,000 Mw의 고분자량의 아세틸 셀룰로스를 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 이러한 고분자량으로 인하여 이를 수처리용 분리막에 사용할 경우 알콜 및 염소 등에 내구성이 향상되는 효과가 있다.
이에 따라서 본 발명에 따라 제조된 아세틸 셀룰로스를 포함하는 내구성이 향상된 수처리용 다공서 분리막은 정수기, 해수담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제장치에 사용할 수 있다. The present invention relates to a separator for acetylcellulose-based water treatment having excellent durability and a method for producing the same. And a process for producing the acetylcellulose. Specifically, the present invention relates to a method for producing acetyl cellulose by dealkylating and then acetylating cellulose ether, and for producing a separator for water treatment with acetyl cellulose.
The cellulose ether according to the present invention is dealkylated and then acetylated to prepare acetyl cellulose. As compared with the case of using acetyl cellulose (90,000 Mw) as it is, the high molecular weight acetyl cellulose having a molecular weight of 200,000 to 1,000,000 Mw can be obtained It is effective.
In addition, due to such high molecular weight, when it is used in a separation membrane for water treatment, durability is improved such as alcohol and chlorine.
Accordingly, the durability separator for water treatment comprising acetylcellulose produced according to the present invention can be used in a water purifier, a pretreatment device for a seawater desalination process, a water softener, a water treatment device, a wastewater treatment device or a food purification device.
Description
본 발명은 내구성이 우수한 아세틸 셀룰로스계 수처리용 분리막 및 이의 제조방법;및 상기 아세틸 셀룰로스 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하고 상기 아세틸 셀룰로스로 수처리용 분리막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a separator for acetylcellulose-based water treatment having excellent durability, a method for producing the same, and a method for producing the acetylcellulose. Specifically, the present invention relates to a method for producing acetyl cellulose by dealkylating and then acetylating cellulose ether, and for producing a separator for water treatment with acetyl cellulose.
최근 정수처리공정에서 수질의 안정성, 컴팩트한 부지, 자동화 등을 요구하기 때문에, 분리막에 대한 관심이 증가하고 있다. 정수처리에 사용되는 분리막은 내구성, 내오염성 등이 요구된다.In recent years, interest in separation membranes has been increasing because of requiring water quality stability, compact site, and automation in the water treatment process. The separation membrane used for water treatment requires durability and stain resistance.
소수성 고분자 분리막의 경우에 막오염에 약하며, 친수성 고분자 분리막은 내구성이 떨어지는 문제가 있다. 현재 일반적으로 사용되고 있는 셀룰로스 아세테이트 및 셀룰로스 트리아세테이트 등의 셀룰로스계 고분자는 친수성이 우수하고 막오염 저항성이 우수하여 수처리용 분리막 고분자로 널리 사용 되어 왔으나 상용되는 아세틸 셀룰로스는 그 제조 과정에서 강산 사용으로 분해 작용이 일어나 저분자량을 갖는바, 내구성이 떨어지는 등의 문제가 있다. 이에 기계적 강도가 우수하고 높은 투과유량 및 막오염 저항성이 높은 분리막이 요구되고 있는 실정이다.
The hydrophobic polymer membrane is vulnerable to membrane contamination and the hydrophilic polymer membrane is inferior in durability. Cellulose polymers such as cellulose acetate and cellulose triacetate, which are generally used at present, have been widely used as separation membrane polymers for water treatment since they have excellent hydrophilicity and excellent resistance to membrane fouling. However, acetylcellulose, which is commonly used, Is present and has a low molecular weight, there is a problem such as poor durability. Accordingly, there is a demand for a separator having excellent mechanical strength, high permeation flow rate, and high membrane fouling resistance.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 분자량이 높은 메틸 셀룰로스 등의 개질된 셀룰로스계 고분자를 아세틸화 시킨 아세틸화 메틸 셀룰로스를 분리막 고분자 소재로 사용하려는 시도가 있으나 알콜 및 염소 등에 내구성이 떨어져서 사용에 어려움이 있다.
To solve this problem, attempts have been made to use acetylated methyl cellulose, which is acetylated modified cellulose polymer such as methyl cellulose having a high molecular weight, as a polymer material for separation membranes, but it is difficult to use because of its durability against alcohol and chlorine.
이에, 본 발명자들은 분자량이 높은 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하면, 아세틸 셀룰로스는 분자량이 계속적으로 높게 유지되므로, 내구성이 향상된다는 것을 확인하여 본 발명을 완성하였다.
Thus, the inventors of the present invention completed the present invention by confirming that the durability is improved because the molecular weight of the acetyl cellulose is kept high when the cellulose ether having a high molecular weight is dealkylated and then acetylated to produce acetyl cellulose.
본 발명의 목적은 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a process for producing acetylcellulose by dealkylation and subsequent acetylation of cellulose ethers.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법에 의해서 제조된 아세틸 셀룰로스를 용매, 빈용매 또는 이의 혼합물에 녹이는 단계; 및 비용매에 침지시키는 단계를 포함하는 분리막의 제조방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for producing acetylcellulose, which comprises dissolving acetylcellulose prepared by the above method in a solvent, a poor solvent or a mixture thereof; And a step of immersing in a non-solvent.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 하기 화학식 1의 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 시키는 제1단계; 및In order to accomplish the above object, the present invention provides a process for producing cellulose ether comprising: a first step of dealkylating a cellulose ether of the following formula 1; And
상기 탈알킬화된 셀룰로스를 아세틸화 시키는 제2단계를 포함하여 아세틸기 치환도가 2 내지 3 DS 인 아세틸 셀룰로스의 제조방법을 제공한다.And a second step of acetylating the dealkylated cellulose, wherein acetyl group substitution degree is 2 to 3 DS.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 식에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 -6 알킬이고,Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or C 1 -6 alkyl,
n은 2 이상의 정수이고, n is an integer of 2 or more,
단, R1, R2 및 R3가 모두 수소인 경우는 제외한다.
Except that R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen.
이하 본 발명을 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 아세틸 셀룰로스의 제조방법은 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 시키는 제1단계 및 상기 탈알킬화된 셀룰로스를 아세틸화 시키는 제2단계를 포함한다. A method for producing acetyl cellulose according to the present invention comprises a first step of dealkylating cellulose ether and a second step of acetylating said dealkylated cellulose.
[화학식 1] [Chemical Formula 1]
상기 식에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 -6 알킬이고,Wherein R < 1 >, R < 2 & And R 3 are each independently hydrogen or C 1 -6 alkyl,
n은 2 이상의 정수이고, n is an integer of 2 or more,
단, R1, R2 및 R3가 모두 수소인 경우는 제외한다.R 1 and R 2 And R < 3 > are both hydrogen.
바람직하게는, 상기 화학식 1에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 메틸기일 수 있다.
Preferably, R 1 , R 2 and R 3 in Formula 1 are each independently hydrogen or a methyl group.
본 발명의 셀룰로스 에테르는 메틸셀룰로스, 히드록시프로필메틸셀룰로스 및 히드록시에틸메틸셀룰로스로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하나 이에 제한되지는 않는다.
The cellulose ether of the present invention is preferably selected from the group consisting of methylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose and hydroxyethylmethylcellulose, but is not limited thereto.
일반적인 셀룰로오스의 구조는 하기와 같다. The general structure of cellulose is as follows.
[화학식 2](2)
상기와 같은 셀룰로오스의 -OH기가 알킬기로 치환된 것을 셀룰로스 에테르라 하며, 치환의 정도 및 치환되는 알킬의 종류에 따라서 그 구조가 달라진다. 본 발명에서 사용되는 셀룰로스 에테르로는 메틸 셀룰로스를 사용하는 것이 바람직하다.
The cellulose ether in which the -OH group of cellulose is substituted with an alkyl group is called a cellulose ether, and its structure varies depending on the degree of substitution and the type of alkyl to be substituted. As the cellulose ether used in the present invention, methylcellulose is preferably used.
본원발명의 제조방법에 의해서 제조된 아세틸 셀룰로스의 분자량은 200,000 내지 1,000,000 Mw인 것이 바람직하다. 사용된 메틸 셀룰로스의 분자량에 따라서 제조되는 아세틸 셀룰로스의 분자량이 결정될 수 있다.
The molecular weight of the acetyl cellulose produced by the process of the present invention is preferably 200,000 to 1,000,000 Mw. The molecular weight of the acetylcellulose produced according to the molecular weight of the methylcellulose used can be determined.
본원발명의 화학식 1에서 n은 150 내지 750의 정수인 것이 바람직하다. 화학식 1의 n에 의해서 제조되는 셀룰로스의 분자량이 결정된다. 따라서 분자량의 상한의 제한이 없는 것과 마찬가지로 정수 n의 경우에도 상한의 제한이 없다.
In the general formula (1) of the present invention, n is preferably an integer of 150 to 750. The molecular weight of the cellulose produced by n in formula (1) is determined. Therefore, there is no upper limit in the case of the integer n as in the case where there is no upper limit of the molecular weight.
본 발명에서는 상기 화학식 1의 셀룰로스 에테르가 셀룰로스 에테르 단위 유니트당, 즉 3개의 -OH기당 0.5 내지 2.5 개의 알킬기를 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 내지 2.0 개의 알킬기를 갖는 것이 바람직하다. 0.5이하의 알킬기를 갖는 경우에는 용해도가 떨어지고 2.5개 이상의 알킬기를 갖게 되면 탈알킬화 시키기가 어렵다. 또한, 보다 바람직하게는 본 발명에서 사용되는 메틸 셀룰로스의 단위 유니트당, 즉 3개의 -OH기당 평균 1.7개의 알킬기가 치환되어 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
In the present invention, it is preferable that the cellulose ether of Formula 1 has an alkyl group of 0.5 to 2.5 per 3-OH groups per cellulose ether unit. More preferably 1.0 to 2.0 alkyl groups. In the case of having an alkyl group of 0.5 or less, the solubility is lowered, and if it has 2.5 or more alkyl groups, dealkylation is difficult. More preferably, it is preferable to use methyl cellulose per unit of the methyl cellulose used in the present invention, i.e., an average of 1.7 alkyl groups per 3-OH groups.
본 발명에서 탈알킬화는 염기를 첨가하여 이루어질 수 있다. 사용하는 염기로는 피리딘 등의 약염기를 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다. 또한 NaOH등의 강염기를 사용할 수 있다. 한편, 셀룰로스 에테르 단위 유니트 내 알킬기대비 0.5 내지 3 당량비의 염기를 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.0 내지 2.0 당량비의 염기를 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가되는 염기가 0.5 당량비 이하이면 탈메틸화가 충분하지 않고 3 당량비 이상이면 셀룰로스가 분해되는 문제가 있다.
Dealkylation in the present invention can be carried out by adding a base. As the base to be used, it is preferable to use weak base such as pyridine, but it is not limited thereto. A strong base such as NaOH can also be used. On the other hand, it is preferable to add a base of 0.5 to 3 equivalents based on the alkyl group in the cellulose ether unit. More preferably, the base is added in an amount of 1.0 to 2.0 equivalents. If the base added is not more than 0.5 equivalents, demethylation is not sufficient, and if it is more than 3 equivalents, the cellulose is decomposed.
본 발명에서는 탈알킬화에 의해서 셀룰로스 에테르에 잔존하는 알킬기가 단위 유니트당 0.1 내지 1.0인 것이 되는 것이 바람직하다.
In the present invention, it is preferable that the alkyl group remaining in the cellulose ether is 0.1 to 1.0 per unit unit by dealkylation.
셀룰로스 에테르에 염기를 첨가하여 탈알킬화 시킨 후에는 고형화 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 고형화에 의해서 탈알킬화된 셀룰로스가 안정화되게 된다.
Adding a base to the cellulose ether to dealkylate it, and then solidifying it. The de-alkylated cellulose is stabilized by solidification.
탈알킬화된 셀룰로스는 초산과 반응하여 아세틸화 된다. 이 경우 초산은 탈알킬화된 셀룰로스 단위 유니트 대비 0.5 내지 6 몰비를 첨가하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2.0 내지 4.0 몰비의 초산을 첨가하는 것이 바람직하다. 초산의 몰비가 0.5 몰비 미만이면 충분한 아세틸화가 일어나지 않을 수 있으며, 6 몰비를 초과하면 용해도가 감소하는 문제가 있다.
Dealkylated cellulose reacts with acetic acid to acetylate. In this case, it is preferable to add 0.5 to 6 molar ratio of the acetic acid to the dealkylated cellulose unit unit. More preferably, it is preferable to add acetic acid in a 2.0 to 4.0 molar ratio. When the molar ratio of acetic acid is less than 0.5 mol, sufficient acetylation may not occur. When the molar ratio exceeds 6 mol, the solubility decreases.
탈알킬화된 셀룰로스에 초산을 넣어서 아세틸화 시킨 후에는 고형화 하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 고형화에 의해서 아세틸 셀룰로스가 안정화되게 된다.
Acetylation may be performed by adding acetic acid to the dealkylated cellulose, followed by solidification. The acetyl cellulose is stabilized by solidification.
본 발명에 따라 제조된 아세틸 셀룰로스를 제조하는 방법에 의해서 제조된 아세틸 셀룰로스는 분자량이 200,000 내지 1,000,000 이고, 아세틸기 치환도가 1.0 내지 3.0 DS 일 수 있다. 바람직하게는 아세틸기 치환도는 3.0 DS 이다.
The acetyl cellulose produced by the process for preparing acetyl cellulose according to the present invention may have a molecular weight of 200,000 to 1,000,000 and an acetyl group substitution degree of 1.0 to 3.0 DS. Preferably, the degree of acetyl group substitution is 3.0 DS.
아세틸 치환도란 셀룰로스 에테르가 셀룰로스 에테르 단위 유니트당, 즉 3개의 -OH기당 몇 개의 아세틸기로 치환되어 있는지를 나타내는 척도이고 단위로는 DS를 사용한다.
The acetyl substitution degree is a measure of whether the cellulose ether is substituted per cellulose ether unit unit, i.e., several acetyl groups per three-OH groups, and DS is used as a unit.
또한 본 발명은 본 발명에 따라 제조된 아세틸 셀룰로스를 용매, 빈용매 또는 이의 혼합물에 녹이는 단계 및 비용매에 침지시켜서 분리막을 제조하는 방법을 제공한다.
The present invention also provides a process for preparing a separator by dissolving acetylcellulose prepared according to the present invention in a solvent, a poor solvent or a mixture thereof, and immersing the acetylcellulose in a non-solvent.
아세틸 셀룰로스를 용매, 빈용매 또는 이의 혼합물에 녹이고, 비용매에 침지시키면 상전이가 일어날 수 있다.
When acetylcellulose is dissolved in a solvent, a poor solvent or a mixture thereof and immersed in a non-solvent, phase transition may occur.
본 발명에서 사용되는 용어 "용매"는 25 ℃에서 녹일 수 있는 용매를 일컬으며 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아미드, 디메틸슬폭사이드 같은 극성용매, 아세톤, 메틸에틸케톤 같은 케톤류, r-부티로락톤 같은 사이클로케톤류 등을 사용하는 것이 바람직하다.
The term "solvent" used in the present invention refers to a solvent capable of dissolving at 25 占 폚, and includes polar solvents such as dimethylacetamide, dimethylformamide and dimethylsulfoxide, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, Ketones and the like are preferably used.
본 발명에서 사용되는 용어 "빈용매"는 100 ℃ 이상 온도를 가열해야 녹는 용매류를 일컬으며 디에틸렌글리콜 같은 에틸렌글리콜 류, 디메틸프탈레이트 같은 프탈레이트 류 등을 사용하는 것이 바람직하다.
The term "poor solvent " used in the present invention refers to a solvent which dissolves when heated at a temperature of 100 DEG C or higher, and ethylene glycol such as diethylene glycol, and phthalates such as dimethyl phthalate are preferably used.
본 발명에서 사용되는 용어 "비용매"는 100 ℃ 이상 온도를 가열해도 녹지 않는 용매류를 일컬으며 물, 알콜, 에테르, 헥산 등이 사용되며 더욱 바람직하게는 물을 사용하는 것이 바람직하다.
The term "non-solvent" used in the present invention refers to a solvent that does not dissolve even when heated to a temperature of 100 ° C or higher, and water, alcohol, ether, or hexane is preferably used. More preferably, water is used.
본 발명에서 사용되는 아세틸 셀룰로오스는 용매, 빈용매 또는 이의 혼합물 내 5 내지 15 중량%를 사용하는 것이 바람직하다. 5 중량% 이하이면 분리막의 강도가 약해지는 문제가 있고, 15 중량%를 초과하면 점도가 너무 증가하여 분리막의 제조가 어려울 수 있다.
The acetylcellulose used in the present invention is preferably used in an amount of 5 to 15% by weight in a solvent, a poor solvent or a mixture thereof. If the amount is less than 5% by weight, the strength of the separation membrane becomes poor. If the amount exceeds 15% by weight, the viscosity may be excessively increased, and thus the separation membrane may be difficult to produce.
본 발명에 따른 상기의 방법에 의해서 제조된 분리막은 수처리용으로 사용되는 것이 바람직하다.
The separation membrane produced by the method according to the present invention is preferably used for water treatment.
본 발명에 따라 제조된 수처리용 다공성 분리막은 내구성이 있어서 알콜류나 염소류의 용매에 침지후 물투과량의 변화가 크지 않았다.
The porous separator for water treatment prepared according to the present invention has durability, so that the change in the water permeation amount after immersion in a solvent such as an alcohol or a chlorine is not large.
또한, 본 발명에 따라 제조된 다공성 분리막은 물투과유량이 50 내지 10000 L/m2hr 이다.
In addition, the porous separation membrane produced according to the present invention has a water permeation flow rate of 50 to 10000 L / m 2 hr.
본 발명에 따라 제조된 다공성 분리막은 정수기, 해수담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제장치 등에 사용할 수 있다.
The porous separation membrane manufactured according to the present invention can be used in a water purifier, a pretreatment device for a seawater desalination process, a water softener, a water treatment device, a wastewater treatment device, or a food purification device.
본 발명에 따라 셀룰로스 에테르를 탈알킬화 및 이어서 아세틸화시켜서 아세틸 셀룰로스를 제조하면 분자량이 200,000 내지 1,000,000 Mw의 고분자량의 아세틸 셀룰로스를 얻을 수 있다.
According to the present invention, acetyl cellulose is dealkylated and then acetylated to obtain acetylcellulose having a molecular weight of 200,000 to 1,000,000 Mw.
또한, 이러한 고분자량의 아세틸 셀룰로스로 수처리용 분리막을 제조하는 경우 알콜 및 염소 등에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
In addition, durability against alcohol and chlorine can be improved when such a high molecular weight acetyl cellulose is used to prepare a water treatment separator.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the following examples are provided to further understand the present invention, and the present invention is not limited by the examples.
실시예Example
1: 아세틸 1: acetyl
셀룰로스Cellulose
제조 및 수 처리용 분리막 제조 Preparation of membrane for manufacturing and water treatment
메틸 셀룰로스(PMA, 삼성정밀화학제품, DS:1.7) 10 중량%를 물에 녹인 후, 100ml 용액 내에 NaOH 1M 수용액 10ml를 첨가하여 탈메틸화를 시켰다. 탈메틸화된 용액을 디메틸술폭사이드에 첨가하여 고형화시켰다. 건조 후 탈메틸화 셀룰로스 10 중량%를 피리딘 90 중량%에 용해시키고 무수 초산을 상기 메틸 셀룰로스 단위유니트당 3 몰비가 되도록 첨가한 후, 90℃에서 3 시간 동안 아세틸화 반응을 수행하였다. 다음으로, 아세틸화 반응이 완료된 후, 이를 물 속에서 고형화하여 아세틸화도가 100%인 아세틸 셀룰로스를 제조하였다. 상기 아세틸 셀룰로스 10 중량%를 용매인 디메틸아세트아마이드 90 중량%에 용해한 후, 비용매인 물 속에 침지시켜서 수처리용 분리막을 제조하였다.
10% by weight of methyl cellulose (PMA, manufactured by SAMSUNG Fine Chemicals, DS: 1.7) was dissolved in water, and then 10 ml of a 1M aqueous NaOH solution was added to 100 ml of the solution to demethylate. The demethylated solution was added to dimethylsulfoxide to solidify. After drying, 10% by weight of demethylated cellulose was dissolved in 90% by weight of pyridine, anhydrous acetic acid was added thereto so that the molar ratio of acetic anhydride to methylcellulose unit was 3, and the acetylation reaction was carried out at 90 ° C for 3 hours. Next, after the acetylation reaction was completed, it was solidified in water to prepare acetylcellulose having an acetylation degree of 100%. 10% by weight of the acetyl cellulose was dissolved in 90% by weight of dimethylacetamide as a solvent, and then immersed in non-solvent water to prepare a water treatment separator.
실시예Example
2: 아세틸 2: acetyl
셀룰로스Cellulose
제조 및 수 처리용 분리막 제조 Preparation of membrane for manufacturing and water treatment
메틸 셀룰로스(PMA, 삼성정밀화학제품, DS:1.7) 10 중량%를 물에 녹이는 대신 메틸 셀룰로스 10 중량%를 피리딘 90 중량%에 용해하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아세틸 셀룰로스 및 수처리용 분리막을 제조하였다.
Except that 10% by weight of methyl cellulose (PMA, DS: 1.7) was dissolved in 90% by weight of pyridine instead of 10% by weight of methyl cellulose dissolved in water. A separator membrane was prepared.
비교예Comparative Example
1: 상용화된 아세틸 1: Commercialized acetyl
셀룰로스를Cellulose
사용하여 using
수처리용Water treatment
분리막 제조 Membrane manufacturing
실시예 1에서 제조된 아세틸 셀룰로스 대신 상용화된 아세틸 셀룰로스(Aldrich® , 90,000 Mw)를 사용하고 고분자 농도를 15 중량%, 디메틸아세트아마이드 농도를 85 중량%로 하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.
In the same manner as in Example 1, but carried out using an acetyl cellulose, acetyl cellulose (Aldrich ®, 90,000 Mw) commercialized instead prepared in Example 1, to a polymer concentration of 15% by weight, dimethyl acetamide concentration of 85% by weight To prepare a membrane.
비교예Comparative Example
2: 2:
아세틸화Acetylation
메틸methyl
셀룰로스의Cellulose
제조 및 Manufacturing and
수처리용Water treatment
분리막의 제조 Preparation of Membrane
NaOH 첨가를 생략하여 아세틸화 셀룰로스 대신 아세틸화 메틸 셀룰로스를 제조하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 아세틸화 메틸 셀룰로스를 제조하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였다.
Acetylated methylcellulose was prepared in the same manner as in Example 2 except that the addition of NaOH was omitted to prepare acetylated methylcellulose instead of acetylated cellulose, and a separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1.
실험예Experimental Example
1: One:
수처리용Water treatment
분리막의 Separator
초순수를Ultrapure water
사용한 투과유량 및 The permeate flux used and
polyethylenepolyethylene
oxide 200,000의 제거율 측정 실험 Experiment to measure removal rate of oxide 200,000
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 제조된 분리막을 초순수를 이용하여 투과유량 및 polyethylene oxide 200,000의 제거율을 측정하였다. 하기 표 1에 셀룰로스 분리막 성능을 비교하여 나타내었다(측정압력, 1bar; polyethylene oxide 500 ppm).
The separation membranes prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 were measured for permeate flow rate and polyethylene oxide removal rate of 200,000 using ultrapure water. The performance of the cellulose membranes is shown in Table 1 below (measured pressure, 1 bar; polyethylene oxide 500 ppm).
실험예Experimental Example
2: 2:
수처리용Water treatment
분리막의 알코올을 사용한 투과유량 및 The permeate flow rate of the membrane using alcohol
polyethylenepolyethylene
oxide 200,000의 제거율 측정 실험 Experiment to measure removal rate of oxide 200,000
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 제조된 분리막의 내구성을 확인하기 위하여 에탄올 50% 수용액에 24시간 침지 후 실험예 1과 동일한 실험을 실행하였으며 그 결과는 표 2에 나타내었다(측정압력, 1bar; polyethylene oxide 500 ppm).
In order to confirm the durability of the membranes prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the same experiment as in Experimental Example 1 was carried out for 24 hours in an aqueous solution of 50% ethanol, and the results are shown in Table 2 Pressure, 1 bar; polyethylene oxide 500 ppm).
실시예 1 및 2의 분리막 즉 탈메틸화시킨 후 아세틸화시킨 아세틸 셀룰로스계 분리막은 표1의 성능과 비교하여 투과유량 및 제거율이 큰 변화가 없으므로 에탄올에 안정적인 내구성을 나타내었다. 반면, 메틸기가 존재하는 비교예 2의 아세틸화 메틸 셀룰로스계 분리막은 측정이 불가하였는바, 이는 분리막이 에탄올에 의해서 내구성이 떨어진 것을 알 수 있다.
The separation membranes of Examples 1 and 2, that is, the acetylated cellulose-based membrane obtained by demethylating and then acetylating, showed stable durability to ethanol because there was no significant change in permeate flow rate and removal rate as compared with the performance shown in Table 1. On the other hand, the acetylated methylcellulose-based separator of Comparative Example 2 in which methyl groups exist can not be measured, which indicates that the separator is less durable by ethanol.
실험예Experimental Example
3: 3:
수처리용Water treatment
분리막의 Separator
차염소산Hypochlorous acid
나트륨을 사용한 투과유량 및 polyethylene Permeate flow through sodium and polyethylene
oxideoxide
200,000의 제거율 측정 실험 200,000 removal rate measurement experiment
상기 실시예 1과 2 및 비교예 1과 2에서 제조된 분리막의 내구성을 확인하기 위하여 차염소산나트륨 수용액 2000 ppm에 24시간 침지 후 실험예 1과 동일한 실험을 실행하였으며 그 결과는 표 3에 나타내었다(측정압력, 1bar; polyethylene oxide 500 ppm).
In order to confirm the durability of the membranes prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the same experiment as in Experimental Example 1 was carried out after dipping in 2000 ppm of sodium hypochlorite aqueous solution for 24 hours. The results are shown in Table 3 (Measuring pressure, 1 bar; polyethylene oxide 500 ppm).
실시예 1 및 2의 분리막 즉 탈메틸화시킨 후 아세틸화시킨 아세틸 셀룰로스계 분리막은 표1의 성능과 비교하여 투과유량 및 제거율이 큰 변화가 없으므로 차염소산 나트륨에 안정적인 내구성을 나타내었다. 반면, 비교예 1의 상용화된 셀룰로스 아세테이트로 만든 분리막은 초순수의 투과유량이 1200 (L/m2hr) 이었으나 차염소산나트륨 수용액에 침지시키면 투과유량이 증가하고 polyethylene oxide 200,000제거율이 91%에서 76%로 떨어진바, 이는 분리막이 에탄올에 의해서 내구성이 떨어진 것을 알 수 있다. 또한, 메틸기가 존재하는 비교예 2의 아세틸화 메틸 셀룰로스계 분리막도 차염소산나트륨 수용액에 침지시키면 투과유량이 증가하고 polyethylene oxide 200,000제거율이 88%에서 53%로 떨어진바, 이는 분리막이 차염소산 나트륨에 의해서 내구성이 떨어진 것을 알 수 있다.
The separation membranes of Examples 1 and 2, that is, acetylated cellulose acetylated after demethylating, showed stable durability against sodium hypochlorite because there was no significant change in permeate flow rate and removal rate as compared with the performance of Table 1. On the other hand, in the separation membrane made of the commercialized cellulose acetate of Comparative Example 1, the permeate flow rate of the ultrapure water was 1200 (L / m 2 hr), but when it was immersed in the sodium hypochlorite aqueous solution, the permeation flow rate increased and the polyethylene oxide 200,000 removal rate dropped from 91% to 76% Bar, which indicates that the separator is durable by ethanol. Also, when the acetylated methylcellulose-based membrane of Comparative Example 2 containing methyl groups was immersed in an aqueous solution of sodium hypochlorite, the permeation flux increased and the removal rate of polyethylene oxide 200,000 decreased from 88% to 53% The durability is deteriorated.
Claims (14)
상기 탈알킬화된 셀룰로스를 아세틸화 시키는 제2단계를 포함하여 아세틸기 치환도가 2 내지 3 DS 인 아세틸 셀룰로스의 제조방법:
[화학식 1]
상기 식에서 R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 수소 또는 C1 -6 알킬이고,
n은 2 이상의 정수이고,
단, R1, R2 및 R3가 모두 수소인 경우는 제외한다.
A first step of dealkylating a cellulose ether of the following formula (1); And
And a second step of acetylating the dealkylated cellulose to prepare acetyl cellulose having an acetyl group substitution degree of 2 to 3 DS.
[Chemical Formula 1]
Wherein R 1 , R 2 and R 3 are each independently hydrogen or C 1 -6 alkyl,
n is an integer of 2 or more,
Except that R 1 , R 2 and R 3 are all hydrogen.
The process for producing cellulose according to claim 1, wherein the molecular weight of the acetyl cellulose is 200,000 to 1,000,000 Mw.
The process for producing acetyl cellulose according to claim 1, wherein the substitution degree of the acetyl group is 3.0 DS.
The method for producing cellulose according to claim 1, wherein the cellulose ether of Formula 1 has 0.5 to 2.5 alkyl groups per unit unit.
The method of claim 1, wherein R 1 , R 2, and R 3 in Formula 1 are each independently hydrogen or a methyl group.
The method for producing acetyl cellulose according to claim 1, wherein the alkyl group remaining on dealkylation is 0.1 to 1.0 per unit unit.
The method of claim 1, wherein the dealkylation is performed by adding a base of 0.5 to 3 equivalents of an alkyl group in the cellulose ether unit.
The method of claim 1, wherein the acetylation is performed by reacting with acetic acid at a molar ratio of 0.5 to 6, relative to the dealkylated cellulose unit.
The method of claim 1, further comprising the step of solidifying after the first step of dealkylating the cellulose ether.
Dissolving the acetyl cellulose produced by the method according to any one of claims 1 to 9 in a solvent, a poor solvent or a mixture thereof; And a step of immersing in a non-solvent.
11. The method of claim 10, wherein the acetylcellulose is used in an amount of 5 to 15% by weight in a solvent, a poor solvent, or a mixture thereof.
The separation membrane according to claim 10, wherein the water permeation flow rate is 50 to 10000 L / m2 hr.
13. The separation membrane according to claim 12, wherein the separation membrane is a water treatment separation membrane.
상기 장치는 정수기, 해수담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제장치인 것이 특징인 장치.
An apparatus using the separation membrane according to claim 12,
Characterized in that the device is a water purifier, a pretreatment device for a seawater desalination process, a water softener, a water treatment device, a wastewater treatment device or a food purification device.
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