KR101520150B1 - 고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 - Google Patents
고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101520150B1 KR101520150B1 KR1020120065460A KR20120065460A KR101520150B1 KR 101520150 B1 KR101520150 B1 KR 101520150B1 KR 1020120065460 A KR1020120065460 A KR 1020120065460A KR 20120065460 A KR20120065460 A KR 20120065460A KR 101520150 B1 KR101520150 B1 KR 101520150B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- group
- reverse osmosis
- compound represented
- osmosis membrane
- porous support
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 10
- 230000004907 flux Effects 0.000 title description 2
- 238000007716 flux method Methods 0.000 title 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 21
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 20
- -1 acryl group Chemical group 0.000 claims abstract description 11
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims abstract description 6
- 125000003236 benzoyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C(*)=O 0.000 claims abstract description 5
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 125000000468 ketone group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 150000004713 phosphodiesters Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 125000001174 sulfone group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 125000003375 sulfoxide group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 22
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 claims description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 150000001266 acyl halides Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N alpha-methyl toluene Natural products CCC1=CC=CC=C1 YNQLUTRBYVCPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000006539 C12 alkyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 abstract 1
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 5
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 125000004400 (C1-C12) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 2
- LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N nitrobenzene Chemical class [O-][N+](=O)C1=CC=CC=C1 LQNUZADURLCDLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N Nitrogen dioxide Chemical group O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N Phenethylamine Chemical compound NCCC1=CC=CC=C1 BHHGXPLMPWCGHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/107—Organic support material
- B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
Abstract
본 발명은 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체의 상부에 형성되는 폴리아미드계 활성층을 포함하는 역삼투 분리막으로, 상기 폴리아미드계 활성층은 하기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 역삼투 분리막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[화학식1]
이때, 상기 R은 C1 ∼ C12 알킬기, 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터임.
[화학식1]
이때, 상기 R은 C1 ∼ C12 알킬기, 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터임.
Description
본 발명은 역삼투 분리막 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 폴리아미드계 활성층 제조시 다관능성 아민 화합물을 포함하는 역삼투 분리막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반투과성막으로 격리된 두 용액 사이의 농도 구배에 따라 용매가 농도가 낮은 용액에서 높은 용액 쪽으로 막을 통과하여 이동하면서 두 용액의 농도가 균일해지는 현상을 삼투 현상이라 하며, 이때 용매가 이동하면서 농도가 높은 용액 측에 작용하는 압력을 삼투압이라고 한다. 그러나, 삼투압보다 높은 외부 압력을 걸어주면 용매는 농도가 낮은 용액 쪽으로 역으로 이동하게 되는데, 이런 현상을 역삼투라고 한다. 역삼투 원리를 이용하여 압력 구배를 구동력으로 하여 반투과성 막을 사용하여 각종 염이나 유기 물질을 분리해낼 수 있으며, 이는 물을 정화시키거나, 또는 용질을 농축시키는데 이용되고 있다.
이러한 역삼투 분리막은 염배제층과 다공성 지지체가 동일물질로 이루어져 있는 일체형의 비대칭막과 서로 다른 물질로 이루어진 복합막으로 구분할 수 있다. 비대칭막은 동일 물질을 사용하여 제조가 쉽고 가격이 저렴한 장점이 있으나, 염배제율이나 투과유량이 낮은 단점이 있는 반면, 복합막은 활성층의 소재를 용도에 따라 자유롭게 선택가능하고, 지지체와의 결합을 가교를 통해 견고히 할 수 있어 보다 우수한 내구성을 갖는다는 장점이 있다.
역삼투 분리막의 대표적인 예로는, 폴리아미드계 역삼투 분리막을 들 수 있으며, 폴리아미드계 역삼투 분리막은 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 방법으로 제조되고 있으며, 보다 구체적으로는, 부직포 위에 폴리설폰층을 형성하여 다공성 지지체를 형성하고, 이 다공성 지지체를 m-페닐렌 디아민(m-Phenylene Diamine, mPD) 수용액에 침지시켜 mPD층을 형성하고, 이를 다시 트리메조일클로라이드(TriMesoyl Chloride, TMC) 유기 용매에 침지시켜 mPD층을 TMC와 접촉시켜 계면 중합시킴으로써 폴리아미드층을 형성하는 방법으로 제조되고 있다.
이러한 역삼투 분리막이 상업적으로 이용되기 위해서는 염제거율이 높아야 하며, 비교적 낮은 압력에서도 상대적으로 많은 양의 물을 통과시킬 수 있는 투과유량이 우수해야 한다. 따라서, 염배제율이 우수하면서도 높은 투과유량을 갖는 역삼투 분리막을 제조하기 위한 보다 경제적인 공법의 개발이 요구되고 있다.
선행문헌 1: 공개특허공보 제2011-0077776호 (2011.07.07.)
선행문헌 2: 등록특허공보 제10-0680111호 (2007.02.07.)
선행문헌 3: 공개특허공보 제2010-0118791호 (2010.11.08.)
선행문헌 2: 등록특허공보 제10-0680111호 (2007.02.07.)
선행문헌 3: 공개특허공보 제2010-0118791호 (2010.11.08.)
본 발명은 염배제율이 우수하면서도 높은 투과유량을 갖는 역삼투 분리막 및 제조 방법을 제공하고자 한다.
일 측면에서, 본 발명은 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체의 상부에 형성되는 폴리아미드계 활성층을 포함하는 역삼투 분리막으로, 상기 폴리아미드계 활성층은 하기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 역삼투 분리막을 제공한다.
[화학식1]
이때, 상기 R은 C1 ∼ C12 알킬기, 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터 인 것이 바람직하다.
이때, 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물은 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠, 1,3,5-트리-4-아미노이써벤젠 및 1,3,5-트리-4-아미노에틸벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.
다른 측면에서 본 발명은 다공성 지지체 상에 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 아민 수용액을 코팅하는 단계 및 상기 아민 수용액 코팅층 상에 아실할라이드를 포함하는 지방족 탄화 수소계 유기 용액에 접촉시키는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 아민 수용액은 [화학식1]로 표시되는 화합물을 0.2 내지 10 중량%의 함량으로 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 역삼투 분리막은 종래의 역삼투 분리막과 동등 혹은 그 이상의 염배제율을 지니면서도, 종래에 비해 높은 투과유량의 특성을 나타낸다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 역삼투 분리막은 (1) 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체의 상부에 형성되는 (2) 폴리아미드계 활성층을 포함하는 역삼투 분리막으로, 상기 폴리아미드계 활성층은 하기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하다.
[화학식1]
이때, 상기 R은 C1 ∼ C12 알킬기, 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터 인 것이 바람직하다.
상기 (1) 다공성 지지체로는, 부직포와 같은 다공성 기재 상에 고분자 재료의 코팅층이 형성된 것을 사용할 수 있다. 상기 다공성 기재는 폴리아미드계 활성층이 잘 형성될 수 있도록 기공의 분포가 균일한 것이 바람직하다. 또한, 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리젠플루오라이드 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이 중에서도 특히 폴리설폰이 바람직하다.
한편, 상기 (2) 폴리아미드계 활성층은 다관능성 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 계면 중합체 의해 형성될 수 있으며, 이때 상기 다관능성 아민 화합물로 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 [화학식1]로 표시되는 화합물은 트리메조일 클로라이드 및 1-니트로벤젠을 이용하여 1,3,5-트리(4-나이트로벤조익)벤젠을 합성한 후 니트로젠 디옥사이드기를 아민기로 치환시켜 제조할 수 있다. 또한, 상기 니트로겐 디옥사이드기를 아민기로 치환하는 방법을 이용하여 다양한 R의 작용기를 갖는 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다.
이때, 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물은 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠, 1,3,5-트리-4-아미노이써벤젠 및 1,3,5-트리-4-아미노에틸벤젠 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 특히, 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠이 바람직하다.
이때, 폴리아미드계 활성층 형성시 [화학식1]로 표시되는 화합물을 사용하면, 아민과 벤젠고리 사이의 R 작용기로 인하여 긴 사슬을 포함하는 표면을 형성할 수 있어, 종래 디아민계 화합물을 사용하여 형성한 중합면보다 상대적으로 큰 기공을 갖는 폴리아미드계 활성층이 형성될 수 있다. 또한, 상기 화합물은 반응기로 작용하는 아민기가 3개 포함하고 있어, 종래 디아민계 화합물을 사용하여 형성된 중합면보다 복잡한 3차원적 구조를 형성하여 표면적을 증가시키므로, 본 발명의 역삼투 분리막은 우수한 염배제율을 유지하면서 동시에 투수량이 향상되는 효과를 갖는다.
본 발명자의 실험에 따르면, 상기와 같이 폴리아미드계 활성층의 제조시에 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 사용하는 경우, 25℃, 800psi 에서, 초기 염배제율이 97 % 이상으로 종래 역삼투 분리막과 동등하거나 우수한 염배제율을 가지면서, 초기 투과 유량은 25 내지 36 gallon/ft2·day으로 종래 역삼투 분리막에 비해 보다 높은 투과유량을 갖는 것으로 나타났다.
보다 구체적으로 본 발명은 25℃, 800psi 에서, 초기 염배제율이 97% 이상이면서 초기 투과 유량은 26 내지 33gallon/ft2·day인 역삼투 분리막, 특히 초기 염배제율이 97% 이상이면서 초기 투과 유량은 28 내지 35gallon/ft2·day의 역삼투 분리막을 구현할 수 있다.
다음으로 본 발명의 역삼투 분리막의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명의 역삼투 분리막은 다공성 지지체 상에 상기 [화합물1]로 표시되는 화합물을 포함하는 아민 수용액을 코팅하는 단계 및 상기 아민 수용액 코팅층 상에 아실 할라이드를 포함하는 지방족 탄화 수소계 유기 용액에 접촉시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
이때, 상기 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술 분야에 잘 알려진 역삼투막 제조 방법에 의해 수행될 수 있다.
상기 제조 방법에 있어서, 다공성 지지체에 상기 아민 수용액을 코팅하는 방법으로는 당해 기술 분야에서 잘 알려진 아민 수용액에 침지하는 딥 코팅, 스핀 코팅, 스프레이 코팅 등을 이용할 수 있다.
상기 아민 수용액은 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 것이 바람직하며, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠, 1,3,5-트리-4-아미노이써벤젠 및 1,3,5-트리-4-아미노에틸벤젠 또는 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다. 특히, 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠이 바람직하다.
한편, 상기 아민 수용액은 상기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 0.2 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 8 중량%, 특히 바람직하게는 0.8 내지 9 중량%의 함량으로 포함할 수 있다. 이때, 0.2 중량% 미만으로 첨가될 경우, 다공성 지지체 위에 흡착되는 아민의 농도가 낮아 폴리이미드계 활성층이 얇게 형성되어 염제거율의 효과가 미미하고, 10 중량%를 초과하여 첨가되는 경우, 과량의 아민이 다공성 지지체 위에 흡착되어 폴리이미드계 활성층이 두껍게 형성되어 투과유량이 낮아질 수 있다.
다음으로, 상기 아민 수용액으로 코팅된 다공성 지지체의 일측면에 폴리아미드계 활성층을 형성하는 단계는 상기 코팅층이 형성된 다공성 지지체와 아실할라이드를 포함하는 지방족 탄화수소계 유기용액을 접촉함으로써 수행될 수 있다. 이때, 상기 접촉은, 당해 기술 분야에 잘 알려진 방법들, 예를 들면 침지(dipping) 또는 스프레이 방법에 의해 수행될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
한편, 상기 지방족 탄화수소계 유기용액은 이로써 제한 되는 것은 아니나, 예를 들면, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 이때 사용되는 지방족 탄화수소 용매는 상기 계면 중합반응에 참여하지 않아야 하고 아실할라이드와 반응하지 않아야 하며 초기 다공성 지지체에 영향을 주지 않아야 한다.
이후 상기 폴리아미드계 활성층이 형성된 다공성 지지체는 건조와 세척의 후처리 공정이 부가될 수 있다. 이때, 건조와 세척단계는 특별히 제한되지 아니하고, 당해 기술 분야에서 통상적으로 사용하는 공정을 적용할 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
실시예
1
DMF(N,N-디메틸포름아미드) 용액에 18중량%의 폴리술폰 고형분을 넣고 80 ~ 85℃에서 12시간 이상 녹여 균일한 액상이 얻었다. 이 용액을 폴리에스테르 재질의 95 ~ 100㎛ 두께의 부직포 위에 45 ~ 50㎛ 두께로 캐스팅 한 후 다공성 폴리술폰 지지체를 형성하였다.
상기 방법으로 제조된 다공성 폴리술폰 지지체를 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠(1,3,5-tri(4-aminobenzoic)benzene, TAB) 1중량%를 포함하는 아민 수용액에 2분 동안 담갔다 꺼낸 후, 지지체 상의 과잉의 수용액을 압착롤러를 이용하여 제거하고, 상온에서 1분간 건조하였다.
그런 다음, 상기 지지체를 ISOL-C(SK Chem.)용매를 사용한 0.1중량%의 트리메조일클로라이드 유기 용액에 1분간 담갔다가 꺼내고, 60℃ 오븐에서 10분간 건조하였다. 그런 다음, 0.2중량% 탄산나트륨 수용액에서 상온에서 2시간 이상 수세한 후, 증류수로 수세하여 역삼투 분리막을 제조하였다.
실시예
2
아민 수용액에 TAB를 2중량% 포함한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 역삼투 분리막을 제조하였다.
실시예
3
아민 수용액에 TAB를 3중량% 포함한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 역삼투 분리막을 제조하였다.
실시예
4
아민 수용액에 TAB를 4중량% 포함한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 역삼투 분리막을 제조하였다.
실시예
5
아민 수용액에 TAB를 5중량% 포함한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 역삼투 분리막을 제조하였다.
비교예
1
아민 수용액에 TAB 대신 메타페닐렌디아민(m-phenylenediamine, mPD) 2중량%를 포함한 점 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 역삼투 분리막을 제조하였다.
실험예
1 - 정수 성능 평가
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 의해 제조된 역삼투 분리막의 초기 염 배제율 및 초기 투과 유량을 측정하였다. 초기 염배제율과 초기 투과 유량은 25℃에서 32,000ppm의 염화나트륨 수용액을 4500mL/min의 유량으로 공급하면서 측정하였다. 막 평가에 사용한 역삼투 분리막 셀 장치는 GE Osmoisis의 Sepa CF II 셀로서 평판형 투과셀과 고압펌프, 저장조 및 냉각 장치를 구비하였으며, 평판형 투과 셀의 구조는 크로스-플로우(cross-flow) 방식으로 유효 투과면적은 140cm2이다. 세척한 역삼투 분리막을 투과셀에 설치한 다음, 평가 장비의 안정화를 위하여 3차 증류수를 이용하여 1시간 정도 충분히 예비 운전을 실시하였다. 그런 다음, 32,000ppm의 염화나트륨 수용액으로 교체하여 압력과 투과 유량이 정상 상태에 이를 때까지 1시간 정도 장비 운전을 실시한 후, 10분간 투과되는 물의 양을 측정하여 유량을 계산하고, 전도도 미터(Conductivity Meter)를 사용하여 투과 전후 염 농도를 분석하여 염배제율을 계산하였다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.
| 초기 염배제율(%) | 초기 투과유량(gallon/ft2·day) | |
| 실시예 1 | 97.0 | 25.5 |
| 실시예 2 | 98.1 | 31.2 |
| 실시예 3 | 98.1 | 35.8 |
| 실시예 4 | 97.9 | 32.4 |
| 실시예 5 | 97.9 | 28.5 |
| 비교예 1 | 96.8 | 20.6 |
Claims (6)
- 다공성 지지체; 및
상기 다공성 지지체의 상부에 형성되는 폴리아미드계 활성층을 포함하는 역삼투 분리막으로,
상기 폴리아미드계 활성층은 하기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하며,
25℃, 800psi에서, 초기 염배제율이 97% 이상, 초기 투과 유량이 25 내지 36 gallon/ft2·day인 역삼투 분리막.
[화학식1]
이때, 상기 R은 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터임.
- 제1항에 있어서,
상기 [화학식1]로 표시되는 화합물은 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠, 1,3,5-트리-4-아미노이써벤젠 및 1,3,5-트리-4-아미노에틸벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 역삼투 분리막.
- 삭제
- 다공성 지지체 상에 하기 [화학식1]로 표시되는 화합물을 포함하는 아민 수용액을 코팅하는 단계; 및
상기 아민 수용액 코팅층 상에 아실할라이드를 포함하는 지방족 탄화 수소계 유기 용액에 접촉시키는 단계를 포함하며,
제조되는 역삼투 분리막은 25℃, 800psi에서, 초기 염배제율이 97% 이상, 초기 투과 유량이 25 내지 36 gallon/ft2·day인 역삼투 분리막의 제조 방법.
[화학식1]
이때, 상기 R은 벤조일기, 아크릴기, 페닐기, 에테르기, 에스터기, 케톤기, 설파이드기, 술폰기, 설폭사이드기 또는 포스포 다이에스터임.
- 제 4항에 있어서,
상기 [화학식1]로 표시되는 화합물은 1,3,5-트리-4-아미노벤조익벤젠, 1,3,5-트리-4-아미노이써벤젠 및 1,3,5-트리-4-아미노에틸벤젠으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 역삼투 분리막의 제조 방법.
- 제 4항에 있어서,
상기 아민 수용액은 [화학식1]로 표시되는 화합물을 0.2 내지 10 중량%의 함량으로 포함하는 역삼투 분리막의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120065460A KR101520150B1 (ko) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120065460A KR101520150B1 (ko) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130142329A KR20130142329A (ko) | 2013-12-30 |
| KR101520150B1 true KR101520150B1 (ko) | 2015-05-13 |
Family
ID=49985935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120065460A KR101520150B1 (ko) | 2012-06-19 | 2012-06-19 | 고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101520150B1 (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100680111B1 (ko) * | 2005-12-05 | 2007-02-07 | 웅진코웨이주식회사 | 폴리아미드 역삼투 복합막 및 그 제조방법 |
| US7658872B2 (en) | 2002-03-01 | 2010-02-09 | Ge Osmonics, Inc. | Process for preparing semipermeable membranes having improved permeability |
-
2012
- 2012-06-19 KR KR1020120065460A patent/KR101520150B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7658872B2 (en) | 2002-03-01 | 2010-02-09 | Ge Osmonics, Inc. | Process for preparing semipermeable membranes having improved permeability |
| KR100680111B1 (ko) * | 2005-12-05 | 2007-02-07 | 웅진코웨이주식회사 | 폴리아미드 역삼투 복합막 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20130142329A (ko) | 2013-12-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101432218B1 (ko) | 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 역삼투 분리막 및 그 제조방법 | |
| KR101517686B1 (ko) | 내오염성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조 방법 | |
| KR101546244B1 (ko) | 내염소성 고투과 수처리 분리막 및 그 제조 방법 | |
| KR101394317B1 (ko) | 카보디이미드계 화합물을 포함하는 고투과 역삼투막 및 이를 제조하는 방법 | |
| KR101114668B1 (ko) | 폴리아마이드 역삼투 분리막의 제조방법 및 그에 의해 제조된 폴리아마이드 역삼투 분리막 | |
| KR20130131260A (ko) | 초기 투과 유량이 우수한 폴리아미드계 역삼투 분리막 | |
| KR102097849B1 (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물 및 이를 이용한 역삼투막의 제조방법 | |
| KR101477848B1 (ko) | 초친수층을 포함하는 역삼투막 및 그 제조방법 | |
| KR101659122B1 (ko) | 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법 | |
| KR102101061B1 (ko) | 역삼투막 제조용 조성물, 이를 이용한 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| KR102041657B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈 | |
| KR101520150B1 (ko) | 고유량 역삼투 분리막 및 그 제조 방법 | |
| KR102182178B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 | |
| KR100477587B1 (ko) | 폴리아미드계 복합소재 분리막 제조방법 | |
| KR102212132B1 (ko) | 분리막, 분리막의 활성층 형성용 조성물 및 분리막의 제조방법 | |
| KR101946983B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈 | |
| KR102524361B1 (ko) | 분리막의 제조방법, 분리막 및 수처리 모듈 | |
| KR20180040962A (ko) | 역삼투막 제조용 조성물, 이를 이용한 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| KR101474062B1 (ko) | 역삼투막 및 이의 제조방법 | |
| KR20170021579A (ko) | 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈 | |
| KR101847689B1 (ko) | 수처리 분리막, 이의 제조방법, 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈 | |
| KR20220011999A (ko) | 역삼투막 활성층 형성용 조성물, 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| US20140034569A1 (en) | Reverse osmosis membrane having high initial permeate flux | |
| KR20190071188A (ko) | 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 | |
| KR20170104831A (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물, 이를 이용한 역삼투막의 제조방법 및 역삼투막 및 수처리 모듈 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180418 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190401 Year of fee payment: 5 |