KR101447268B1 - Thin film composite membrane and method for preparing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 박막 복합 분리막은 불소계 고분자를 포함하는 지지체층; 및 상기 지지체층 표면에 형성된 폴리아미드를 포함하는 활성층으로 이루어지며, 상기 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. The thin film composite separator of the present invention comprises a support layer containing a fluorine-based polymer; And an active layer comprising polyamide formed on the surface of the support layer, wherein the support layer has a nanofiber web shape.

Description

박막 복합 분리막 및 그 제조방법{THIN FILM COMPOSITE MEMBRANE AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a thin film composite separator,

본 발명은 박막 복합 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 높은 염배제율을 갖고, 우수한 수투과도를 가지며, 내화학성 및 기계적 강도가 우수하여, 정삼투(forward osmosis, FO)와 같이 삼투압을 그 구동력(driving force)으로 하는 막분리 공정에 적합한 박막 복합 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film composite separator and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a method for producing an aqueous solution having a high salt rejection rate, a good water permeability, an excellent chemical resistance and a mechanical strength, and an osmotic pressure such as forward osmosis (FO) To a thin film composite separator suitable for a membrane separation process and a method for producing the same.

최근의 수처리에는 막기술이 적용되고 있다. 예를 들면, 정수장에서의 수처리에는 정밀여과(MF)막이나 한외여과(UF)막이 이용되고 있고, 해수의 담수화에는 역삼투막이 사용되고 있다. 또한, 반도체 제조용수, 보일러용수, 의료용수 및 실험실용 순수 등의 처리에는 역삼투막이나 나노여과막이 사용되고 있다. 이들 분리막을 이용한 수처리 기술들은 설치 공간 대비 우수한 처리용량과 더불어 저렴한 처리비용으로 인해 각광받고 있다.Membrane technology has been applied to recent water treatment. For example, microfiltration (MF) membranes and ultrafiltration (UF) membranes are used for water treatment in water purification plants, and reverse osmosis membranes are used for desalination of seawater. Reverse osmosis membranes and nanofiltration membranes are also used for processing semiconductor water, boiler water, medical water, and laboratory pure water. Water treatment technologies using these membranes are attracting attention due to their excellent processing capacity compared to installation space and low processing cost.

최근 들어 정밀여과, 한외여과, 역삼투, 나노여과 등과 같이 압력을 가함으로써 수투과를 일으키는 기존 분리막 공정과 달리 분리막 사이의 삼투압(osmotic pressure) 차이를 수투과를 일으키는 구동력(driving force)으로 이용하는 정삼투(forward osmosis, FO) 공정이 수처리의 새로운 분야로 주목받고 있다. 이는 기존 분리막공정과 달리 삼투압을 구동력으로 이용하는 관계로 가압이 필요한 기존 공정에 비해 낮은 에너지로 수처리가 가능하기 때문이다.In recent years, unlike existing membrane processes that produce water permeation by applying pressure such as microfiltration, ultrafiltration, reverse osmosis, and nanofiltration, the osmotic pressure difference between the membranes is used as a driving force to cause water permeation. A forward osmosis (FO) process has attracted attention as a new area of water treatment. This is because the osmotic pressure is used as a driving force in contrast to the conventional separation membrane process, which enables water treatment to be performed at a lower energy than the conventional process requiring pressurization.

기존 역삼투(RO) 복합막에 비해 얇은 두께를 지닌 cellulose triacetate 소재로 제조된 단일막 구조의 정삼투 분리막이 현재 HTI 사에 의해 유일하게 상용화되어 있다. 그러나 sodium chloride 등의 염에 대해 낮은 배제율을 지니고 있어 담수화 공정과 같은 다양한 정삼투 분리공정에 적용되지 못하는 한계점이 있다. Currently, HTI is the only company that has a single-membrane structure made of cellulose triacetate with a thinner thickness compared to conventional reverse osmosis (RO) composite membranes. However, it has a low rejection rate for salts such as sodium chloride and it is not applicable to various purification processes such as desalination process.

상용화된 유일한 정삼투 분리막인 HTI사의 Cellulose triacetate 단일막은 기존의 역삼투(RO)나 나노여과(NF) 등에 적용되어 온 기존 분리막에 비해 얇은 두께를 지녀 정삼투 여과에 적용 시 상대적으로 우수한 수투과도를 나타내지만 sodium chloride 등의 염에 대해 낮은 배제율(draw solute back diffusion도 유사한 물리적 의미를 지님)을 나타내기 때문에 하수처리, 담수화(desalination) 등의 적용에 한계가 있다. HTI cellulosic triacetate monolayer, which is the only commercially available purified osmosis membrane, has a thinner thickness than conventional membranes applied to conventional reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes, and has relatively good water permeability However, the application of sewage treatment, desalination, etc. is limited due to the low rejection ratio (draw solute back diffusion has a similar physical meaning) to salts such as sodium chloride.

폴리아미드 박막 활성층을 지니는 복합막의 경우 HTI사의 cellulose triaceate 단일막과는 달리 활성층을 구성하는 폴리아미드 박막의 구조적 치밀함에 의해 sodium chloride 등의 염에 대해 우수한 배제율을 구현할 수 있다. 이에 따라, 하수처리, 담수화(desalination) 등에 적용 가능한 정삼투막으로서 폴리아미드 박막 활성층을 지니는 복합막의 적용이 시도되었다. 그러나 폴리아미드 박막 활성층이 적용된 기존 RO 또는 NF 복합막의 경우 지지체의 구조적 한계로 인해 수투과성이 낮은 문제가 있다(J. Membr . Sci . 281 (2006), 70-87). In the case of composite membrane with polyamide thin film active layer, unlike HTI 's cellulose triaceate monolayer, the structural excellence of the polyamide thin film constituting the active layer can achieve a good rejection rate for sodium chloride and the like. As a result, application of a composite membrane having a polyamide thin film active layer as a quasi-osmosis membrane applicable to sewage treatment, desalination and the like has been attempted. However, in the case of conventional RO or NF composite membranes with a polyamide thin film active layer, the water permeability is low due to the structural limitations of the support ( J. Membr . Sci . 281 (2006), 70-87).

이를 해소하기 위해 높은 기공도를 갖는 다공체를 지지체로 이용할 경우, 높은 기공도로 인해 상대적으로 낮은 기계적 강도를 나타내는 단점이 있다. 그러나 역삼투(RO)나 나노여과(NF)와 같이 가압하여 물을 투과시키는 기존 분리막 공정에서와는 달리, 물을 투과시키는 구동력으로 삼투압을 이용하는 정삼투와 같은 막분리 공정에서는 분리막 소재에 요구되는 기계적 성질을 만족시키기 위해 지지제층의 두께를 두껍게 할 경우 정삼투 분리막의 성능이 낮아지는 문제가 발생할 수 있다.When the porous body having high porosity is used as a support to solve this problem, there is a disadvantage that relatively low mechanical strength is exhibited due to high porosity. However, unlike conventional membrane processes that pressurize and permeate water, such as reverse osmosis (RO) or nanofiltration (NF) membranes, the mechanical properties required for membrane materials in membrane separation processes, such as osmosis using osmotic pressure, The performance of the positive osmosis membrane may be degraded if the thickness of the support layer is increased.

또한 복합 형태 고분자 분리막에 있어 가압하여 수투과를 발생시키는 RO나 NF와 같은 기존 분리막 공정과 달리, 정삼투 공정에서는 분리막 지지체의 표면 친수성은 고분자 분리막의 수투과 성능에 있어 중대한 영향을 미치는 요인으로 작용함이 알려져 있어(J. Membr . Sci . 318 (2008) 458-466) 지지체의 표면 친수성을 확보하는 것이 정삼투를 위한 고분자 분리막에 있어 중요하다.In addition, unlike conventional membrane processes such as RO and NF which pressurize and form water permeation in a complex type polymer membrane, surface hydrophilicity of the membrane support in the passive osmosis process has a significant influence on the water permeation performance of the polymer membrane ( J. Membr . Sci . 318 (2008) 458-466). It is important to ensure the surface hydrophilicity of the support in the polymer membrane for positive osmosis.

따라서, 지지체 본연의 역할을 수행할 수 있도록 기계적 강도를 확보하면서, 우수한 수투과성을 갖고, 또한 높은 내화학성에 의해 내구성이 우수하여 기계적 강도의 유지가 장기간 이루어져 지속적 사용이 가능한 고분자 분리막의 개발이 필요한 실정이다.
Therefore, it is necessary to develop a polymer membrane capable of maintaining the mechanical strength for a long period of time, maintaining excellent mechanical strength, excellent water permeability, excellent durability due to high chemical resistance, and maintaining the mechanical strength for a long period of time It is true.

본 발명의 하나의 목적은 기계적 강도를 확보하면서, 우수한 수투과성과 내화학성을 갖는 박막 복합 분리막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. One object of the present invention is to provide a thin film composite separator having excellent water permeability and chemical resistance while securing mechanical strength and a method for producing the same.

본 발명의 다른 목적은 강도와 내구성이 우수한 박막 복합 분리막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a thin film composite separator excellent in strength and durability and a method of manufacturing the same.

본 발명의 또 다른 목적은 분리막 지지체 표면에 친수성 작용기 도입시에도 본래 강도를 유지하면서 표면친수성을 증대시킬 수 있어 정삼투에 의한 막분리 공정시 우수한 성능을 갖는 박막 복합 분리막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다. Another object of the present invention is to provide a thin film composite membrane having excellent performance in the membrane separation process due to its ability to increase the surface hydrophilicity while maintaining the original strength even when hydrophilic functional groups are introduced into the surface of the membrane support, .

본 발명의 또 다른 목적은 염에 대해 높은 배제율을 가지며 정삼투 막분리를 이용한 brackish water or sea water 담수화, 정삼투방식 하수처리 등의 다양한 삼투압을 구동력으로 하는 막분리에 광범위하게 적용 가능하고 화학적 처리제에 견딜 수 있는 박막 복합 분리막 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
It is another object of the present invention to provide a membrane separation method and a membrane separation method which can be widely applied to membrane separation using a variety of osmotic pressure such as brackish water or sea water desalination, And to provide a method for producing the same.

본 발명의 하나의 관점은 박막 복합 분리막에 관한 것이다. 상기 박막 복합 분리막은 불소계 고분자를 포함하는 지지체층; 및 상기 지지체층 표면에 형성된 폴리아미드를 포함하는 활성층으로 이루어지며, 상기 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 갖는 것을 특징으로 한다. One aspect of the present invention relates to a thin film composite membrane. Wherein the thin film composite separator comprises a support layer containing a fluorine-based polymer; And an active layer comprising polyamide formed on the surface of the support layer, wherein the support layer has a nanofiber web shape.

구체예에서 상기 불소계 고분자는 고분자 반복단위 내에 불소(fluorine)을 포함하는 고분자 또는 이들 불소계 고분자를 구성하는 반복단위를 고분자 사슬 내에 반복단위 수량 기준 50% 이상 포함하는 공중합체이거나 이들 불소계 고분자가 중량 기준 50% 이상 혼합된 고분자 블렌드(blend)로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택될 수 있다. 예를 들면, 폴리비닐플로라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플로로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리에틸렌테트라플로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE), 폴리에틸렌클로로트리플로로에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE), 플로리네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플로로알콕시폴리머(perfluoroalkoxy polymer, PFA) 퍼플로로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane) 등이 사용될 수 있다. In an embodiment, the fluoropolymer is a polymer containing fluorine in the polymer repeating unit or a copolymer containing repeating units constituting the fluoropolymer in an amount of 50% or more based on the number of repeating units in the polymer chain, And a polymer blend blended at least 50% by weight of the polymer blend. For example, polyvinyl fluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyethylene (ETFE), polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP), perfluoroalkoxy polymer (PFA), perfluoroalkoxy And perfluoropolyoxetane may be used.

구체예에서 상기 폴리아미드를 포함하는 활성층은 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층에 계면중합되어 형성된 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the active layer including the polyamide is formed by interfacial polymerization with a support layer containing the fluorine-based polymer.

구체예에서 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층은 표면에 친수성 작용기가 도입될 수 있다. In a specific example, a hydrophilic functional group may be introduced into the surface of the support layer containing the fluorine-based polymer.

구체예에서 상기 지지체층의 두께는 10~500 ㎛이고, 상기 활성층은 두께가 0.01 내지 2 ㎛ 일 수 있다.In an embodiment, the thickness of the support layer is 10 to 500 탆, and the thickness of the active layer is 0.01 to 2 탆.

구체예에서 상기 지지체층을 이루는 나노섬유는 직경이 1~1000 nm 일 수 있다. In an embodiment, the nanofibers constituting the support layer may have a diameter of 1 to 1000 nm.

구체예에서 상기 지지체층은 나노섬유로 이루어져 있어 나노섬유 사이의 기공이 서로 연결된 열린 기공구조를 지니며 기공도가 40~90% 일 수 있다. In an embodiment, the support layer is made of nanofibers and has an open pore structure in which pores between the nanofibers are connected to each other, and the porosity may be 40 to 90%.

본 발명의 다른 관점은 상기 박막 복합 분리막의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법은 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체를 아민 수용액에 접촉시키고; 그리고 상기 아민 수용액을 함유한 불소계 고분자 지지체를 다관능성 아실할라이드 용액에 접촉시켜 계면중합하여 상기 지지체 표면에 폴리아미드를 포함하는 활성층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Another aspect of the present invention relates to a method for producing the thin film composite separator. The method comprises contacting a fluorine-based polymeric support having a nanofiber web form with an amine aqueous solution; And contacting the fluorine-containing polymer scaffold containing the amine aqueous solution with a polyfunctional acyl halide solution to form an active layer comprising polyamide on the surface of the support.

구체예에서, 상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체를 친수화 처리후 아민 수용액에 접촉시킬 수 있다. In an embodiment, the fluorine-based polymer scaffold having the nanofiber web form may be contacted with the amine aqueous solution after the hydrophilization treatment.

구체예에서 상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체는 전기방사하여 형성된 것이다. 상기 전기방사는 방사전압 2~30 kV, 방사거리 1~25 cm, 방사속도 0.1~5.0 ㎖/hr의 조건으로 방사할 수 있다.
In an embodiment, the fluorine-based polymer scaffold having the nanofiber web form is formed by electrospinning. The electrospinning can be conducted under the conditions of a radiation voltage of 2 to 30 kV, a radiation distance of 1 to 25 cm, and a radiation rate of 0.1 to 5.0 ml / hr.

본 발명은 기계적 강도를 확보하면서, 우수한 수투과성과 내화학성을 갖고, 강도와 내구성이 우수하며, 친수성 작용기 도입시에도 본래 강도를 유지하면서 표면친수성을 증대시킬 수 있어 정삼투에 의한 막분리 공정시 우수한 성능을 가지고, 염에 대해 높은 배제율을 가지며 brackish water or sea water 담수화, 정삼투방식 하수처리 등의 다양한 정삼투 막분리에 광범위하게 적용 가능하고 화학적 처리제에 견딜 수 있는 박막 복합 분리막 및 그 제조방법을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
The present invention has excellent water permeability and chemical resistance, and is excellent in strength and durability while securing mechanical strength, and can increase surface hydrophilicity while maintaining original strength even when hydrophilic functional groups are introduced, Thin film composite membranes which have excellent performance and have a high rejection rate against salts and can be widely applied to segregation of various osmosis membranes such as brackish water or sea water desalination, The present invention has the effect of providing the method.

제1도는 본 발명의 제조예 1~3에서 제조된 나노섬유 웹 지지체의 FE-SEM 이미지이다.
제2도는 실시예 1에서 제조된 박막 복합 분리막에 대한 상부의 FE-SEM 이미지이다.
제3도는 실시예 1에서 제조된 박막 복합 분리막에 대한 단면의 FE-SEM 이미지이다.
제4도는 실시예 4에서 제조된 박막 복합 분리막의 지지체에 대하여 ATR-FT-IR를 측정한 그래프이다.
제5도는 실시예 5에서 제조된 박막 복합 분리막의 지지체에 대하여 ATR-FT-IR를 측정한 그래프이다.
제6도는 비교예 1에서 제조된 나노섬유 웹의 FE-SEM 이미지이다.
제7도는 비교예 2에서 제조된 나노섬유 웹의 FE-SEM 이미지이다.
FIG. 1 is an FE-SEM image of the nanofiber web support prepared in Production Examples 1 to 3 of the present invention.
FIG. 2 is an FE-SEM image of the upper part of the thin film composite separator prepared in Example 1. FIG.
3 is an FE-SEM image of a cross-section of the thin film composite membrane produced in Example 1. Fig.
FIG. 4 is a graph showing the ATR-FT-IR measurement of the support of the thin film composite membrane produced in Example 4. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the ATR-FT-IR measurement of the support of the thin film composite membrane produced in Example 5. FIG.
6 is an FE-SEM image of the nanofiber web prepared in Comparative Example 1. FIG.
FIG. 7 is an FE-SEM image of the nanofiber web prepared in Comparative Example 2. FIG.

본 발명의 박막 복합 분리막은 불소계 고분자를 포함하는 지지체층; 및 상기 지지체층 상부 표면에 형성된 폴리아미드를 포함하는 활성층으로 이루어진다.
The thin film composite separator of the present invention comprises a support layer containing a fluorine-based polymer; And an active layer including polyamide formed on the upper surface of the support layer.

지지체층Support layer

본 발명의 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자가 사용된다. 이와 같이 불소계 고분자를 적용함으로서, 고내화학성을 가지며, 다양한 유도용액과 처리제 사용에 있어 강도와 내구성을 유지할 수 있다. 특히 나노섬유로 제조 시 상대적으로 다른 고분자 소재, 특히 불소계를 제외한 다른 고분자 소재에 비해 우수한 강도를 나타낼 수 있다. 즉, 나노섬유로 이루어진 1차원 구조의 웹 형태 지지체는 열린 기공 구조(open pore structure)를 지니면서 높은 기공도를 구현할 수 있기 때문에 정삼투용 복합막의 지지체로서 적용될 경우 우수한 수투과 성능을 나타낼 가능성을 지닌 구조이지만, 높은 기공도로 인해 상대적으로 낮은 기계적 강도를 나타내기 때문에 나노섬유 웹 형태를 지지체로 적용하기에는 문제가 있다. 본 발명에서는 지지체의 재질로 불소계 고분자를 적용함으로서, 나노섬유로 제조된 후에도 고강도를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 내화학성이 우수한 지지체를 제조할 수 있는 것이다. As the support layer of the present invention, a fluorine-based polymer having a nanofiber web form is used. By applying such a fluorine-based polymer, it has high endurance and can maintain strength and durability in the use of various inducing solutions and treating agents. Especially, it can exhibit excellent strength compared with polymer materials other than fluoropolymer materials, which are relatively different from each other in manufacturing nanofiber. That is, since the web-shaped support having a one-dimensional structure made of nanofibers can realize high porosity with an open pore structure, it is possible to exhibit excellent water permeability when applied as a support for a composite membrane for positive osmosis However, since it exhibits a relatively low mechanical strength due to high porosity, there is a problem in applying the nanofiber web form as a support. In the present invention, by using a fluorine-based polymer as a support material, not only a high strength can be exhibited even after being made into nanofibers, but also a support excellent in chemical resistance can be manufactured.

상기 고분자 지지체로 사용되는 불소계 고분자는 폴리비닐플로라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플로로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리에틸렌테트라플로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE), 폴리에틸렌클로로트리플로로에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE), 플로리네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플로로알콕시폴리머(perfluoroalkoxy polymer, PFA) 퍼플로로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane) 등과 같이 고분자 반복단위 내에 불소(fluorine)을 포함하는 고분자 또는 이들 불소계 고분자를 구성하는 반복단위를 고분자 사슬 내에 반복단위 수량 기준 50% 이상 포함하는 공중합체가 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용될 수 있다. 이중 바람직하게는 폴리비닐리덴 플루오라이드(polyvinylidene fluoride)이다. 또한 이들 불소계 고분자가 다른 고분자 또는 첨가물과 혼합(blend)되어 사용될 수 있으며, 이 경우 이들 불소계 고분자는 중량 기준 50% 이상 사용될 수 있다.The fluorine-based polymer used as the polymer scaffold may be selected from the group consisting of polyvinylfluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyethylenetetrafluoroethylene (ETFE), polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP), perfluoroalkoxy polymer , PFA) Perfluoropolyoxetane or the like, or a polymer containing fluorine in the polymer repeating unit or a copolymer containing repeating units constituting these fluoropolymers in an amount of 50% or more based on the number of repeating units in the polymer chain Can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyvinylidene fluoride is preferable. These fluorinated polymers may be blended with other polymers or additives. In this case, these fluorinated polymers may be used in an amount of 50% or more by weight.

상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 지지체층은 전기 방사, jet blowing 등에 의해 제조될 수 있다. 예를 들면, 방사전압 2~30 kV, 방사거리 1~25 cm, 방사속도 0.1~5.0 ㎖/hr의 조건으로 전기 방사하여 제조될 수 있다. 상기 조건에서 방사할 경우, 방사면적 조절이 용이하고 방사용 노즐 개수의 숫자 및 간격 조절을 통해 지지체의 생산성을 최적화할 수 있는 장점이 있다. The support layer having the nanofiber web form may be prepared by electrospinning, jet blowing, or the like. For example, it can be produced by electrospinning at a radiation voltage of 2 to 30 kV, a radiation distance of 1 to 25 cm, and a radiation rate of 0.1 to 5.0 ml / hr. In the case of spinning under the above conditions, there is an advantage that the spinning area can be easily controlled and the productivity of the support can be optimized by controlling the number and spacing of the nozzle nozzles.

구체예에서 상기 지지체층을 이루는 나노섬유는 방사시 고분자의 농도, 첨가물 종류, 용매 종류 및 이종 용매 조합 등의 조절을 통해 나노섬유의 직경을 조절할 수 있다. 바람직하게는 상기 지지체층을 이루는 나노섬유는 직경이 1~1000 nm 일 수 있다. 상기 범위에서 나노섬유 사이의 간격이 활성층을 지지해주는 것이 가능할 정도로 작은 크기로 이루어지면서 동시에 기공이 수투과에 유리한 크기의 열린 기공을 지닐 수 있다. 바람직하게는 10~600 nm 이다.In the embodiment, the diameter of the nanofibers constituting the support layer can be controlled by controlling the concentration of the polymer, the type of additives, the type of solvent, and the combination of different solvents during spinning. Preferably, the nanofibers constituting the support layer may have a diameter of 1 to 1000 nm. In this range, the gap between the nanofibers may be small enough to support the active layer, while the pores may have open pores sized to transmit water. Preferably 10 to 600 nm.

구체예에서 상기 지지체층의 두께는 10~500 ㎛일 수 있다. 상기 범위에서 사용 가능한 수준의 기계적 강도 및 충분한 수투과도를 달성할 수 있다. 바람직하게는 20~200 ㎛이다.In embodiments, the thickness of the support layer may be between 10 and 500 microns. A mechanical strength and a sufficient water permeability that are usable in the above range can be achieved. And preferably 20 to 200 mu m.

구체예에서 상기 지지체층은 나노섬유로 이루어져 있어 나노섬유 사이의 기공이 서로 연결된 이른바 열린 기공구조를 지니며 기존 지지체 구조에 비해 높은 40~90% 수준의 기공도를 지닐 수 있다. 상기 범위에서 정삼투 분리공정에서의 높은 수투과도가 달성될 수 있다.In the specific example, the support layer is made of nanofibers and has pore structure, which is a so-called open pore structure in which pores between nanofibers are connected to each other, and can have a porosity of 40 to 90% higher than that of the conventional support structure. In this range, a high water permeability in the normal osmosis separation process can be achieved.

한 구체예에서 상기 지지체층은 ASTM D638 기준에 의해 측정된 인장강도가 5~25 MPa일 수 있다. 상기 범위에서 기존의 비불소계 분리막 지지체 소재의 동일 구조 또는 동일 소재의 다른 구조에 비해 고강도이기 때문에 기계적 강도를 유지하면서 보다 얇은 지지체를 제조 가능하여 수투과도가 높다.In one embodiment, the support layer may have a tensile strength of 5 to 25 MPa as measured by the ASTM D638 standard. In this range, since the conventional non-fluorine separation membrane support material has a higher strength than the same structure or other structure of the same material, a thinner support can be manufactured while maintaining mechanical strength, and water permeability is high.

다른 구체예에서 상기 지지체층은 ASTM D638 기준에 의해 측정된 연신율이 20~100% 일 수 있다. 상기 범위에서 외부에서 가한 기계적 충격 또는 신축 등에 대해 최대 변형이 높고, 흡수 가능한 에너지가 높기 때문에 지지체가 손상에 대해 저항성이 강하다. In another embodiment, the support layer may have an elongation of from 20% to 100% as measured by the ASTM D638 standard. In the above range, the support has a high resistance to damage because of the high maximum deformation against mechanical impact or expansion and contraction externally applied, and high energy absorption.

종래의 다공성 지지체는 PMI사의 CFP-1500AEL Capillary flow porometer로 측정한 구부러짐도(tortuosity)가 통상 0.6 이하의 값을 갖는다. 이에 비해 본 발명의 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 가지므로 PMI사의 CFP-1500AEL Capillary flow porometer로 측정한 tortuosity가 0.65 내지 0.9 의 값을 갖는다. The conventional porous support has a tortuosity of 0.6 or less as measured by a CFP-1500AEL capillary flow porometer manufactured by PMI. In contrast, since the support layer of the present invention has a nanofiber web shape, the tortuosity measured by a CFP-1500AEL capillary flow porometer manufactured by PMI Co. has a value of 0.65 to 0.9.

바람직하게는 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층은 표면에 친수성 작용기가 도입될 수 있다. 특히 본 발명의 불소계 고분자를 포함하는 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 가져 표면개질 처리가 용이하다. 즉, 나노섬유 웹 형태의 불소계 고분자를 포함하는 지지체층은 기존 RO, NF 공정 등에 적용되고 있는 단일막이나 TFC 분리막의 지지체에 비해 친수성 작용기를 그 표면에 보다 고르게 도입하는 것이 가능하다. Preferably, a hydrophilic functional group may be introduced into the surface of the support layer containing the fluorine-based polymer. In particular, since the support layer containing the fluorine-based polymer of the present invention has a nanofiber web shape, the surface modification treatment is easy. That is, the support layer containing the fluorine-based polymer in the nanofiber web form can more uniformly introduce the hydrophilic functional group onto the surface thereof than the single membrane or the support of the TFC separation membrane applied to the conventional RO or NF process.

뿐만 아니라, 상기 불소계 고분자 소재로 이루어진 나노섬유 웹은 친수성 작용기를 표면도입하는 개질처리 이후에도 소재의 고내화학성으로 인해 나노섬유가 지니고 있던 본래의 강도가 유지되면서도 표면 친수성이 증대될 수 있다. In addition, the nanofiber web composed of the fluorine-based polymer material may have enhanced surface hydrophilicity while maintaining the original strength inherent in the nanofiber due to the high-endochemical properties of the material even after the modification treatment for surface-introducing hydrophilic functional groups.

상기 지지체층 표면에 친수성 작용기를 도입하는 방법은 통상의 방법을 사용할 수 있다. 구체예에서는 비활성 기체에 하이드라진 증기가 분포된 상태에서 180~350 nm 의 자외선으로 처리하여 친수성 작용기를 도입할 수 있다. 또는 하이드라진, 질소(N2), 산소(O2), 암모니아(NH3) 등의 활성기체 1 가지 이상의 존재 하에 플라즈마, 자외선, X선, 감마선 등으로 처리하거나, Potassium permanganate와 같은 산화제 등을 이용한 화학적 처리, 원자이동 라디칼중합(ATRP) 등의 방법으로 도입할 수 있다.
The hydrophilic functional group may be introduced into the surface of the support layer by a conventional method. In a specific example, hydrophilic functional groups can be introduced by treatment with ultraviolet rays of 180 to 350 nm in a state where hydrazine vapor is distributed in an inert gas. Ultraviolet rays, X-rays, gamma rays or the like in the presence of at least one active gas such as hydrazine, nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ), ammonia (NH 3 ) or the like or by using an oxidizing agent such as potassium permanganate Chemical treatment, atom transfer radical polymerization (ATRP), and the like.

활성층Active layer

상기 활성층은 지지체층 표면에 형성되며, 폴리아미드계 수지를 포함한다. 이와 같이 폴리아미드계 수지를 포함하도록 함으로서, 종래의 낮은 염배제율을 갖는 Cellulose triacetate로 제조된 단일막에 비해 높은 염배제율을 확보할 수 있다. The active layer is formed on the surface of the support layer and includes a polyamide-based resin. By including the polyamide resin in this manner, a high salt rejection rate can be secured as compared with the conventional single membrane made of cellulose triacetate having a low salt rejection ratio.

한편, 폴리아미드계 수지를 활성층으로 적용할 경우 기존 RO 또는 NF 복합막을 정삼투 여과에 사용 시 낮은 수투과 성능을 나타낼 수 있지만, 본 발명에서는 지지체를 나노섬유 웹 형태로 함으로서, 우수한 수투과도를 확보할 수 있다. On the other hand, when a polyamide resin is used as an active layer, existing RO or NF composite membranes can exhibit low water permeability when used in the osmotic filtration. However, in the present invention, since the support is made into a nanofiber web, can do.

구체예에서 상기 폴리아미드를 포함하는 활성층은 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층에 계면중합되어 형성된 것을 특징으로 한다. In an embodiment, the active layer including the polyamide is formed by interfacial polymerization with a support layer containing the fluorine-based polymer.

예를 들면, 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체를 아민 수용액에 접촉시킨 다음, 상기 아민 수용액을 함유한 불소계 고분자 지지체를 다관능성 아실할라이드 용액에 접촉시켜 계면중합함으로써, 상기 지지체 표면에 폴리아미드를 포함하는 활성층을 형성할 수 있다. 상기 접촉은 침지, 분사 등의 방법이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 침지방법이다. For example, after a fluorine-based polymer scaffold having a nanofiber web form is brought into contact with an amine aqueous solution, the fluorine-based polymer scaffold containing the amine aqueous solution is brought into contact with a polyfunctional acyl halide solution and subjected to interfacial polymerization to form a polyamide May be formed. The contact may be carried out by dipping, spraying or the like, preferably by dipping.

상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체는 친수화 처리되어 있을 수 있다. The fluorine-based polymer scaffold having the nanofiber web may be hydrophilized.

상기 아민 수용액은 폴리아민과 물을 포함한다. 상기 폴리아민으로는 페닐렌디아민, 사이클로헥산디아민, 피페라진 등이 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 폴리아민은 수용액 전체 중량중 0.1~15 중량%로 포함될 수 있다. 또한 상기 아민 수용액은 극성용매를 더 포함할 수 있다. 상기 극성용매는 에틸렌글리콜 유도체, 프로필렌글리콜 유도체, 1,3-프로판디올 유도체, 술폭사이드 유도체, 술폰 유도체, 니트릴 유도체, 케톤 유도체 및 우레아 유도체 등이 사용될 수 있다. The amine aqueous solution includes a polyamine and water. Examples of the polyamine include phenylene diamine, cyclohexanediamine, piperazine, and the like, but are not limited thereto. The polyamine may be contained in an amount of 0.1 to 15% by weight based on the total weight of the aqueous solution. The amine aqueous solution may further include a polar solvent. The polar solvent may be an ethylene glycol derivative, a propylene glycol derivative, a 1,3-propanediol derivative, a sulfoxide derivative, a sulfone derivative, a nitrile derivative, a ketone derivative or a urea derivative.

상기 다관능성 아실 할라이드 용액은 다관능성 아실 할라이드와 유기용매를 포함한다. 상기 다관능성 아실 할라이드로는 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드, 1,3,5-시클로 헥산트리카보닐클로라이드, 1,2,3,4-시클로헥산테트라카보닐클로라이드 등이 사용될 수 있다. 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다. 이중 트리메조일클로라이드가 염제거율 측면에서 가장 바람직하다. 상기 다관능성 아실 할라이드는 전체 용액중 0.01~5 중량%로 사용될 수 있다. 또한 상기 유기용매로는 탄소수 5~12의 지방족 탄화수소가 바람직하게 사용될 수 있다. The polyfunctional acyl halide solution includes a polyfunctional acyl halide and an organic solvent. Examples of the polyfunctional acyl halide include trimesoyl chloride, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, 1,3,5-cyclohexanetricarbonyl chloride, 1,2,3,4-cyclohexanetetracarbonyl chloride and the like Can be used. These may be used alone or in combination of two or more. The double trimethoyl chloride is most preferable in terms of the salt removal ratio. The polyfunctional acyl halide may be used in an amount of 0.01 to 5% by weight in the whole solution. As the organic solvent, aliphatic hydrocarbons having 5 to 12 carbon atoms may be preferably used.

상기 계면중합시 반응시간은 30초 내지 20 분간 반응시킬 수 있다. The reaction time in the interfacial polymerization may be 30 seconds to 20 minutes.

이와 같이 계면중합하여 형성된 상기 활성층은 두께가 0.01 내지 2 ㎛ 일 수 있다. 상기 범위에서 효과적 막분리에 필요한 90% 이상의 염배제율을 달성하면서도 수투과도가 낮지 않은 장점이 있다. 바람직하게는 0.05~0.5 ㎛이다.The active layer formed in such a manner as to be interfacial can have a thickness of 0.01 to 2 탆. It is advantageous in that the water rejection rate is not lowered while achieving a salt rejection rate of 90% or more necessary for effective membrane separation in the above range. Preferably 0.05 to 0.5 mu m.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but these examples are for illustrative purposes only and should not be construed as limiting the present invention.

실시예Example

제조예 1~3: PVDF 나노섬유 웹 지지체의 제조 Production Examples 1 to 3 : Preparation of PVDF nanofiber web webs

PVDF(Solvay SOLEF PVDF-1015)를 사용하여 하기 표 1의 조건으로 No.23 노즐을 사용하여 12 kV, 1.0 mL/h 분사조건으로 수집거리 10 cm에서 전기방사하여 PVDF 나노섬유 웹 지지체를 제조하였다.
PVDF (Solvay SOLEF PVDF-1015) was subjected to electrospinning at a collecting distance of 10 cm under the conditions of Table 1 under conditions of 12 kV and 1.0 mL / h using No.23 nozzles to prepare a PVDF nanofiber web support .

용액조성Solution composition 나노섬유
직경
Nanofiber
diameter
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
연신율
(%)
Elongation
(%)
PVDFPVDF 용매menstruum 첨가물additive 제조예 1Production Example 1 5.00 g5.00 g DMF
25 mL
DMF
25 mL
-- 500 nm500 nm 8.9±0.78.9 ± 0.7 3232
제조예 2Production Example 2 4.00 g4.00 g NaCl powder
10 mg
NaCl powder
10 mg
150 nm150 nm 10.1±1.110.1 ± 1.1 3939
제조예 3Production Example 3 LiCl
10 mg
LiCl
10 mg
200 nm200 nm 11.8±1.711.8 ± 1.7 3535

상기 제조된 제조예 1~3의 나노섬유 웹 지지체에 대한 FE-SEM 이미지를 측정하였으며, 이를 각각 도 1에 나타내었다.
FE-SEM images of the nanofiber web supporters of Preparation Examples 1 to 3 were measured and shown in Fig. 1, respectively.

실시예 1~3: 박막 복합 분리막 제조 Examples 1 to 3 : Preparation of thin film composite membrane

상기에서 제조예 1~3에서 제조된 PVDF 나노섬유 웹 지지체를 각각 1 wt% m-phenylene diamine (MPD) 수용액에 2분간 침지한 후, 유리판 위에서 고무 롤러로 압착(squeezing)하여 과량의 MPD 수용액을 제거하였다. MPD 수용액을 머금은 PVDF 나노섬유 웹 지지체를 0.05 w/v% trimesoly chloride (TMC)를 n-hexane에 녹여 제조한 용액에 1분간 침지하여 PVDF 나노섬유 웹 지지체 표면에서 MPD와 TMC를 계면중합(interfacial polymerization)함으로써 폴리아미드(polyamide) 활성층을 형성시켰다. 폴리아미드 활성층이 PVDF 나노섬유 웹 지지체 표면에 도입되어 제조된 정삼투 분리막을 TMC/n-hexane 용액에서 꺼내어 탈이온수로 세정한 후 탈이온수에 침지하여 보관하였다. 분석용 시료는 오븐(oven)에서 진공 건조하였다. 실시예 1에서 제조된 박막 복합 분리막에 대한 상부 및 단면의 FE-SEM 사진을 각각 도 2 및 3에 나타내었다. 또한 실시예 2에서 제조된 지지체에 대해 동적 초순수 접촉각 측정장비에서 tilt를 0으로 하여 5.0 μL의 초순수를 나노섬유 웹 표면에 떨어뜨려 초순수 접촉각을 측정하였다. 접촉각 분석에 사용된 프로그램은 해당 기기의 운용프로그램인 DSA Registered Version이다. 측정 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
The PVDF nanofiber web supporters prepared in Preparation Examples 1 to 3 were immersed in a 1 wt% aqueous solution of m-phenylene diamine (MPD) for 2 minutes, squeezed with a rubber roller on a glass plate, Respectively. The PVDF nanofiber web support with MPD aqueous solution was immersed in a solution prepared by dissolving 0.05 w / v% trimesoly chloride (TMC) in n-hexane for 1 minute to interfacially polymerize MPD and TMC on the PVDF nanofiber web support surface ) To form a polyamide active layer. The polyimide active layer was introduced on the surface of the PVDF nanofiber web support, and the prepared osmotic membrane was taken out of the TMC / n-hexane solution, washed with deionized water, and immersed in deionized water. Analytical samples were vacuum dried in an oven. FE-SEM photographs of the top and cross sections of the membrane composite membrane prepared in Example 1 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively. Also, for the support prepared in Example 2, the contact angle of ultrapure water was measured by dropping 5.0 μL of ultrapure water on the surface of the nanofiber web by setting the tilt to 0 in the dynamic ultrapure water contact angle measuring instrument. The program used for the contact angle analysis is the DSA Registered Version, the operating program of the device. The measurement results are shown in Table 2 below.

실시예Example 4 4

상기 제조예 2에서 제조된 PVDF 나노섬유 웹 지지체를 비활성기체에 hydrazine 증기가 분포된 상태에서 나노섬유 소재를 SANKYO DENKI G25T8 UV lamp로 약 10만 lux의 조도에서 254 nm 파장의 자외선으로 60~80 °C 온도에서 12~48 시간 자외선 처리하여 표면처리를 하였다. 상기 표면처리된 지지체를 상기 실시예 1~3과 동일한 방법으로 박막 복합 분리막을 제조하였다. 제조된 박막 복합 분리막의 지지체에 대하여 ATR-FT-IR를 측정하였으며, 이를 도 4에 나타내었다.
The PVDF nanofiber web support prepared in Preparation Example 2 was irradiated with ultraviolet light of 254 nm at an illuminance of about 100,000 lux with a SANKYO DENKI G25T8 UV lamp in a state where hydrazine vapor was distributed in an inert gas at 60 to 80 ° C for 12 to 48 hours. The surface-treated support was formed into a thin film composite membrane in the same manner as in Examples 1 to 3 above. ATR-FT-IR was measured on the support of the prepared thin film composite membrane, which is shown in FIG.

실시예Example 5 5

PVDF 나노섬유 웹 지지체를 사용하지 않고 PTFE(Millipore FHLP 04700)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 4와 동일하게 수행하였다. 제조된 박막 복합 분리막의 지지체에 대하여 ATR-FT-IR를 측정하였으며, 이를 도 5에 나타내었다.
The procedure of Example 4 was repeated except that PTFE (Millipore FHLP 04700) was used without using a PVDF nanofiber web support. ATR-FT-IR was measured on the support of the prepared thin film composite membrane, which is shown in Fig.

비교실시예Comparative Example 1 One

나노섬유 웹 지지체의 재료로 polysulfone(BASF Ultrason6010)을 사용하여 하기 표 2의 조건으로 제조된 나노섬유 웹 지지체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 박막 복합 분리막을 제조하였다. 제조된 나노섬유 웹의 FE-SEM 사진은 도 6에 나타내었다.
Thin film composite membranes were prepared in the same manner as in Example 2, except that a nanofiber web support prepared using the polysulfone (BASF Ultrason 6010) as the material of the nanofiber web supporter was used. The FE-SEM photograph of the fabricated nanofiber web is shown in FIG.

비교실시예Comparative Example 2 2

나노섬유 웹 지지체의 재료로 cellulose acetate(시그마알드리치, 수평균분자량 30,000)을 사용하여 하기 표 2의 조건으로 제조된 나노섬유 웹 지지체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 수행하여 박막 복합 분리막을 제조하였다. 제조된 나노섬유 웹의 FE-SEM 사진은 도 7에 나타내었다.
The procedure of Example 2 was repeated except that the nanofiber web supporter was prepared using cellulose acetate (Sigma Aldrich, number average molecular weight: 30,000) as the material of the nanofiber web support, A separator was prepared. An FE-SEM photograph of the fabricated nanofiber web is shown in FIG.

용액조성Solution composition 방사조건Radiation condition 사용소재Materials used 용매menstruum 첨가물additive nozzle종류nozzle type 전압Voltage 분사속도Injection speed 수집거리Collection distance 실시예 2Example 2 PVDF: 4.00 gPVDF: 4.00 g DMF
25 mL
DMF
25 mL
NaCl powder
10 mg
NaCl powder
10 mg
No.23No.23 12 kV12 kV 1.0 mL/h1.0 mL / h 10 cm10 cm
비교예 1Comparative Example 1 Polysulfone: 5.00 gPolysulfone: 5.00 g DMAc/Acetone (9:1 v/v)
20 mL
DMAc / Acetone (9: 1 v / v)
20 mL
NaCl powder
10 mg
NaCl powder
10 mg
No.23No.23 12 kV12 kV 1.0 mL/h1.0 mL / h 10 cm10 cm
비교예 2Comparative Example 2 Cellulose acetate: 4.00 gCellulose acetate: 4.00 g Acetone/DMAc (7:3 v/v)
16 g
Acetone / DMAc (7: 3 v / v)
16 g
NH4OH
2 wt%
NH 4 OH
2 wt%
No.23No.23 10-16 kV10-16 kV 1.0 mL/h1.0 mL / h 12 cm12 cm

실시예 2 및 비교예 1~2에서 제조된 웹지지체의 물성을 표 3에 나타내었다.
The physical properties of the web support prepared in Example 2 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 3.

소재Material 인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 연신율(%)Elongation (%) 접촉각 (degree)Contact angle (degree) 초순수 접촉 사진Ultrapure water contact picture 실시예 2Example 2 10.1±1.110.1 ± 1.1 3939 11.8±3.511.8 ± 3.5

Figure 112011073061700-pat00001
Figure 112011073061700-pat00001
비교예 1Comparative Example 1 2.57±0.232.57 + - 0.23 1414 15.2±0.1415.2 + 0.14
Figure 112011073061700-pat00002
Figure 112011073061700-pat00002
비교예 2Comparative Example 2 0.80±0.150.80 + 0.15 <5<5 00 증류수 방울이 완전히 옆으로 퍼지는 관계로 사진 측정 불가Distilled water droplets spread out sideways so photos can not be measured

비교실시예Comparative Example 3 3

지지체층으로 나노섬유 웹 형태가 아니라 PVDF 다공성 지지체를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. PVDF 다공성 지지체는 나노섬유 웹 지지체 제조에 사용한 제품과 동일한 PVDF(Solvay SOLEF PVDF-1015)를 사용하여 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide)에 16중량%로 녹인 후, 이 용매를 유리판에 어플리케이터를 이용하여 캐스팅한 다음 유리판과 함께 상온의 탈이온수에 침지시켜 비용매상전이법에 의해 제조하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that a PVDF porous support was used instead of the nanofiber web type as the support layer. The PVDF porous support was dissolved in 16% by weight of dimethylacetamide using PVDF (Solvay SOLEF PVDF-1015), which was the same as the product used for preparing the nanofiber web support, and the solvent was cast on a glass plate using an applicator Then immersed in deionized water at room temperature together with the next glass plate to prepare a nonwoven fabric.

실시예 1과 비교실시예 3에서 제조한 박막 복합 분리막에 대해 주문제작한 정삼투식 수투과도 실험장치를 이용하여 정삼투 막분리에서의 개별 분리막의 수투과도를 측정하였으며, 이를 표 4에 나타내었다. 구체적으로, 2 L의 탈이온수로 이루어진 공급원수와 2 L의 탈이온수와 500 mL의 5 M NaCl 수용액의 혼합액으로 이루어진 유도용액(draw solution)을 사용하여 각각의 용액을 100 CCM의 속도로 막 사이에 cross flow 형태로 흘려주었다.
Table 4 shows the water permeability of the individual membranes in the cleansing osmosis membrane separation using the custom-made water permeability test apparatus customized for the membrane composite membranes prepared in Example 1 and Comparative Example 3. Specifically, using a draw solution consisting of a mixture of 2 L of deionized water, 2 L of deionized water and 500 mL of a 5 M aqueous NaCl solution, each solution was sprayed at a rate of 100 CCM In the form of cross flow.

시간 (min)Time (min) 33 66 99 1212 1515 평균Average 수투과도(LMH)Water Transmission (LMH) 실시예 1Example 1 12.512.5 13.813.8 12.712.7 13.213.2 11.911.9 12.812.8 비교예 3Comparative Example 3 5.045.04 5.845.84 4.154.15 5.045.04 4.754.75 4.964.96

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 지지체층이 나노섬유 웹 형태의 지지체를 적용한 실시예 1이 다공성 지지체를 적용한 비교예 3에 비해 수투과도가 현저히 높은 것을 확인할 수 있다. As shown in Table 4, it can be seen that the water permeability of Example 1 in which the support of the nanofiber web type is applied to the support layer is significantly higher than that of Comparative Example 3 in which the porous support is applied.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (11)

불소계 고분자를 포함하는 지지체층; 및 상기 지지체층 표면에 형성된 폴리아미드를 포함하는 활성층;
으로 이루어지며, 상기 지지체층은 나노섬유 웹 형태를 갖고,
상기 불소계 고분자는 폴리비닐플로라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플로로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리에틸렌테트라플로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE), 폴리에틸렌클로로트리플로로에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE), 플로리네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플로로알콕시폴리머(perfluoroalkoxy polymer, PFA), 퍼플로로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane) 로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 불소계 고분자; 이들 불소계 고분자를 구성하는 반복단위를 고분자 사슬 내에 반복단위 수량 기준 50% 이상 포함하는 공중합체; 또는 이들 불소계 고분자가 중량 기준 50% 이상 혼합된 고분자 블렌드(blend)인 것을 특징으로 하는 정삼투용 박막 복합 분리막.
A support layer containing a fluorine-based polymer; And an active layer comprising polyamide formed on the surface of the support layer;
Wherein the support layer has a nanofiber web form,
The fluorinated polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylfluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) (ETFE), polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP), perfluoroalkoxy polymer (PFA), and purple At least one fluorinated polymer selected from the group consisting of perfluoropolyoxetane; A copolymer comprising repeating units constituting these fluorinated polymers in an amount of 50% or more based on the number of repeating units in the polymer chain; Or a polymer blend in which the fluorinated polymer is mixed in an amount of 50% or more by weight.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 폴리아미드를 포함하는 활성층은 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층에 계면중합되어 형성된 것을 특징으로 하는 박막 복합 분리막.
The thin film composite separator according to claim 1, wherein the active layer comprising polyamide is formed by interfacial polymerization with a support layer containing the fluorine-based polymer.
제1항에 있어서, 상기 불소계 고분자를 포함하는 지지체층은 표면에 친수성 작용기가 도입된 것을 특징으로 하는 박막 복합 분리막.
The thin film composite separator according to claim 1, wherein a hydrophilic functional group is introduced on a surface of the support layer containing the fluorine-based polymer.
제1항에 있어서, 상기 지지체층의 두께는 10~500 ㎛이고, 상기 활성층은 두께가 0.01 내지 2 ㎛인 것을 특징으로 하는 박막 복합 분리막.
The thin film composite separator according to claim 1, wherein the thickness of the support layer is 10 to 500 탆, and the thickness of the active layer is 0.01 to 2 탆.
제1항에 있어서, 상기 지지체층을 이루는 나노섬유는 직경이 1~1000 nm 인 것을 특징으로 하는 박막 복합 분리막.
The thin film composite separator according to claim 1, wherein the nanofibers constituting the support layer have a diameter of 1 to 1000 nm.
제1항에 있어서, 상기 지지체층은 나노섬유로 이루어져 있어 나노섬유 사이의 기공이 서로 연결된 열린 기공구조를 지니며 기공도가 40~90%인 것을 특징으로 하는 박막 복합 분리막.
The thin film composite separator according to claim 1, wherein the support layer is made of nanofibers so that the pores between the nanofibers are connected to each other and have a porosity of 40 to 90%.
나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체를 아민 수용액에 접촉시키고; 그리고
상기 아민 수용액을 함유한 불소계 고분자 지지체를 다관능성 아실할라이드 용액에 접촉시켜 계면중합하여 상기 지지체 표면에 폴리아미드를 포함하는 활성층을 형성하는;
단계를 포함하고,
상기 불소계 고분자는 폴리비닐플로라이드(polyvinylfluoride, PVF), 폴리비닐리덴 플로라이드(polyvinylidene fluoride, PVDF), 폴리테트라플로로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 폴리클로로트리플로로에틸렌(polychlorotrifluoroethylene, PCTFE), 폴리에틸렌테트라플로로에틸렌(polyethylenetetrafluoroethylene, ETFE), 폴리에틸렌클로로트리플로로에틸렌(polyethylenechlorotrifluoroethylene, ECTFE), 플로리네이티드 에틸렌-프로필렌(fluorinated ethylene-propylene, FEP), 퍼플로로알콕시폴리머(perfluoroalkoxy polymer, PFA), 퍼플로로폴리옥세탄(perfluoropolyoxetane) 로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 불소계 고분자; 이들 불소계 고분자를 구성하는 반복단위를 고분자 사슬 내에 반복단위 수량 기준 50% 이상 포함하는 공중합체; 또는 이들 불소계 고분자가 중량 기준 50% 이상 혼합된 고분자 블렌드(blend)인 정삼투용 박막 복합 분리막의 제조방법.
Contacting a fluorine-based polymer scaffold having a nanofiber web form with an amine aqueous solution; And
Contacting the fluorine-containing polymer scaffold containing the amine aqueous solution with a polyfunctional acyl halide solution to form an active layer comprising polyamide on the surface of the support;
&Lt; / RTI &gt;
The fluorinated polymer may be at least one selected from the group consisting of polyvinylfluoride (PVF), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) (ETFE), polyethylenechlorotrifluoroethylene (ECTFE), fluorinated ethylene-propylene (FEP), perfluoroalkoxy polymer (PFA), and purple At least one fluorinated polymer selected from the group consisting of perfluoropolyoxetane; A copolymer comprising repeating units constituting these fluorinated polymers in an amount of 50% or more based on the number of repeating units in the polymer chain; Or a blend of these fluoropolymers blended in an amount of 50% or more by weight based on the weight of the polymer blend.
제8항에 있어서, 상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체를 친수화 처리후 아민 수용액에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 방법.
9. The method according to claim 8, wherein the fluorine-based polymer scaffold having the nanofiber web form is contacted with an aqueous amine solution after the hydrophilizing treatment.
제8항에 있어서, 상기 나노섬유 웹 형태를 갖는 불소계 고분자 지지체는 전기방사하여 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
The method of claim 8, wherein the fluorine-based polymer scaffold having the nanofiber web is electrospun.
제10항에 있어서, 상기 전기방사는 방사전압 2~30 kV, 방사거리 1~25 cm, 방사속도 0.1~5.0 ㎖/hr의 조건으로 방사한 것을 특징으로 하는 방법.

11. The method according to claim 10, wherein the electrospinning is conducted under conditions of a radiation voltage of 2 to 30 kV, a radiation distance of 1 to 25 cm, and a radiation rate of 0.1 to 5.0 ml / hr.

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