KR101520909B1 - 복합여과장치 및 방법 - Google Patents

복합여과장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101520909B1
KR101520909B1 KR1020130133452A KR20130133452A KR101520909B1 KR 101520909 B1 KR101520909 B1 KR 101520909B1 KR 1020130133452 A KR1020130133452 A KR 1020130133452A KR 20130133452 A KR20130133452 A KR 20130133452A KR 101520909 B1 KR101520909 B1 KR 101520909B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber yarn
separation membrane
graphene oxide
filtration
filter
Prior art date
Application number
KR1020130133452A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150051669A (ko
Inventor
송경근
홍석원
류준희
Original Assignee
한국과학기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술연구원 filed Critical 한국과학기술연구원
Priority to KR1020130133452A priority Critical patent/KR101520909B1/ko
Publication of KR20150051669A publication Critical patent/KR20150051669A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101520909B1 publication Critical patent/KR101520909B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • 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
    • 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
    • B01D71/26—Polyalkenes
    • B01D71/262—Polypropylene
    • 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
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/34—Polyvinylidene fluoride
    • 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
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

본 발명은 섬유사 필터에 의한 1차 여과와 분리막에 의한 2차 여과의 2단계 여과를 적용하고, 섬유사 필터의 소수성을 극대화하여 오염물질 흡착을 억제함으로써 분리막 오염을 최소화할 수 있는 복합여과장치 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 복합여과장치는 여과조 및 상기 여과조 내에 구비되는 복합여과층을 포함하여 이루어지며, 상기 복합여과층은, 분리막과, 상기 분리막의 둘레 또는 분리막의 양측부에 구비되는 섬유사 필터로 구성되며, 상기 섬유사 필터는, 소수성의 섬유사와, 상기 섬유사의 조직 내에 구비된 환원그래핀산화물(RGO)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

복합여과장치 및 방법{Apparatus and method for composite filtration}
본 발명은 복합여과장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유사 필터에 의한 1차 여과와 분리막에 의한 2차 여과의 2단계 여과를 적용하고, 섬유사 필터의 소수성을 극대화하여 오염물질 흡착을 억제함으로써 분리막 오염을 최소화할 수 있는 복합여과장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 상수원의 오염이 심각해짐에 따라 정수수질에 대한 관심이 높아지고 고도정수처리에 대한 요구가 증가하여 기존의 정수처리시설에 대한 보완이나 새로운 공정의 도입이 시도되고 있다. 하지만, 기존의 정수시설의 보완이나 새로운 고도 정수처리시설을 도입하기 위해서는 부지확보를 포함하여 많은 어려움이 뒤따르고 있기 때문에 안정된 수질뿐만 아니라 운전 및 유지관리가 용이한 막여과를 이용한 고도 수처리 공정이 제시되고 있다.
막여과 방법은 선택적 투과기능을 갖는 분리막(membrane)을 이용하여 원수 내의 오염물질을 분리하는 방법으로서 원수에 포함되어 있는 일정 크기 이상의 현탁 물질을 확실하게 제거할 수 있는 장점이 있다. 막여과 수처리 공법은 많은 장점에도 불구하고 막오염과 농도 분극화 현상이 동반되며 이는 막 표면의 투과유속 감소와 막여과 공정의 경제성을 감소시키는 요소로 작용한다. 막오염이 발생되면 역세공정을 통해 막오염물질을 제거하는데, 사용시간이 길어지면 역세주기가 점점 짧아지게 된다.
한편, 막오염을 저감시키는 기술로서, 한국등록특허 제315968호에는 공기를 분리막 내부로 공급하여 분리막 표면에 형성된 막오염이나 농도 분극을 제거하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 방법은 공기의 충격에 의해 분리막이 파열될 우려가 있어 근본적인 해결책으로는 미흡하다.
한국등록특허 제315968호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 섬유사 필터에 의한 1차 여과와 분리막에 의한 2차 여과의 2단계 여과를 적용하고, 섬유사 필터의 소수성을 극대화하여 오염물질 흡착을 억제함으로써 분리막 오염을 최소화할 수 있는 복합여과장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 복합여과장치는 여과조 및 상기 여과조 내에 구비되는 복합여과층을 포함하여 이루어지며, 상기 복합여과층은, 분리막과, 상기 분리막의 둘레 또는 분리막의 양측부에 구비되는 섬유사 필터로 구성되며, 상기 섬유사 필터는, 소수성의 섬유사와, 상기 섬유사의 조직 내에 구비된 환원그래핀산화물(RGO)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리막의 하부에 처리수관이 구비되며, 상기 여과조 내의 원수는 상기 섬유사 필터에 의해 1차 여과되고, 상기 섬유사 필터를 통과한 원수는 상기 분리막에 의해 2차 여과되며, 상기 분리막을 통과한 처리수는 상기 처리수관으로 이동된다.
상기 분리막은 원통형 또는 평판형이며, 상기 분리막은 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 어느 한 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 섬유사 필터의 섬유사는 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어질 수 있다.
상기 섬유사 필터는, 소수성의 섬유사를 팽윤시키는 단계; 그래핀산화물(GO)이 분산된 극성 비양자성 용매에 팽윤된 섬유사를 침지시켜, 상기 팽윤된 섬유사에 그래핀산화물(GO)을 코팅시키는 단계 및 상기 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 단계를 통해 제조된다.
상기 극성 비양자성 용매에 분산된 그래핀산화물(GO)은 표면에 아미드기 또는 에스테르기를 구비한다. 또한, 상기 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 단계는, 산화제 용액에 그래핀산화물(GO)이 코팅된 섬유사를 침지시켜, 그래핀산화물(GO)에 구비된 산소를 포함하는 작용기를 산화제와 반응시켜 제거한다. 이 때, 상기 산화제 용액은 하이드라진 수화물 수용액이고, 상기 극성 비양자성 용매는 DMF(N,N-dimethylformamide) 용액이다.
본 발명에 따른 복합여과방법은 여과조 내의 원수가 상기 섬유사 필터에 의해 1차 여과되는 단계와, 상기 섬유사 필터를 통과한 원수가 상기 분리막에 의해 2차 여과되는 단계 및 상기 분리막을 통과한 처리수가 처리수조로 이동되는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 복합여과장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
섬유사 필터에 의한 1차 여과, 분리막에 의한 2차 여과 등의 2단계 여과 공정이 적용됨에 따라 원수의 오염물질 제거효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 섬유사 필터에 소수성의 환원그래핀산화물(RGO)이 구비됨에 따라, 섬유사 필터 및 분리막의 오염을 저감할 수 있으며 이를 통해 역세주기를 길게할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합여과장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 필터의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 3은 그래핀산화물(GO)의 환원 과정을 나타낸 모식도.
도 4a 및 도 4b는 환원그래핀산화물(RGO) 코팅 전후의 사진.
도 5a 및 도 5b는 환원그래핀산화물(RGO) 적용 전후의 접촉각을 나타낸 사진.
도 6은 환원그래핀산화물(RGO) 적용 여부에 따른 처리수량 변화를 나타낸 그래프.
본 발명은 분리막의 양측부 또는 분리막의 둘레에 섬유사 필터를 구비시켜 섬유사 필터에 의한 1차 여과 후 분리막에 의한 2차 여과가 진행되는 구조의 복합여과장치를 제시한다. 섬유사 필터 및 분리막에 의한 2단계 여과 공정이 진행됨에 따라 여과 효율이 향상된다.
또한, 본 발명은 섬유사 필터의 소수성을 극대화시켜 섬유사 필터 및 분리막에 오염물질이 흡착되는 것을 억제함과 함께 오염물질이 용이하게 탈착되도록 함으로써 섬유사 필터 및 분리막에 대한 역세주기를 길게 할 수 있다.
섬유사 필터의 소수성을 극대화시키는 방안으로, 본 발명은 섬유사 필터의 조직 내에 환원그래핀산화물(RGO, reduced graphene oxide)을 담지시키는 기술을 제시한다. 환원그래핀산화물(RGO)은 그래핀산화물(GO, graphene oxide)을 환원시킨 물질로서, 소수성을 갖는다. 즉, 소수성의 섬유사 필터에 소수성의 환원그래핀산화물(RGO)을 코팅시킴으로써 섬유사 필터의 소수성을 증가시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합여과장치 및 방법에 대해 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합여과장치는 여과조(10) 및 복합여과층(110)을 포함하여 구성된다. 상기 여과조(10)는 원수를 저장함과 함께 원수의 여과 공간을 제공하며, 상기 복합여과층(110)은 원수 내에 포함되어 있는 오염물질을 여과하는 것으로서 분리막(111)과 섬유사 필터(112)로 구성된다. 또한, 상기 여과조(10)의 일측에는 상기 복합여과층(110)에 의해 처리된 처리수를 저장하는 처리수조(20)가 구비된다.
상기 분리막(111)은 다공성 여과막으로서 형태적으로 원통형 또는 평판형으로 구성할 수 있으며, 상기 분리막(111)은 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF, polyvinylidene fluoride), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene) 등의 재질로 이루어질 수 있다. 상기 섬유사 필터(112)는 상기 분리막(111)의 둘레 또는 분리막(111)의 양측부에 구비된다. 원통형의 분리막(111)의 경우 섬유사 필터(112)는 분리막(111)의 둘레에 구비되며, 분리막(111)이 평판형인 경우 분리막(111)의 양측부에 구비된다.
상기 섬유사 필터(112)는 소수성이 배가된 특성을 갖는다. 구체적으로, 소수성의 섬유사에 소수성을 갖는 환원그래핀산화물(RGO)이 담지된 구조를 갖는다. 환원그래핀산화물(RGO)은 그래핀산화물(GO)을 환원시킨 물질로서, 그래핀(graphene)과 마찬가지로 소수성을 갖는다. 환원그래핀산화물(RGO)은 소수성의 섬유사에 직접 코팅되지 않는 특성을 갖고 있어, 본 발명에서는 소수성의 섬유사에 그래핀산화물(GO)을 코팅한 후 해당 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 방법을 제시한다. 소수성의 섬유사에 환원그래핀산화물(RGO)을 형성하는 방법은 후술하여 상세히 설명하기로 한다.
이와 같이, 복합여과층(110)이 분리막(111)과 섬유사 필터(112)의 이중층으로 구성됨에 따라, 여과조(10) 내의 원수는 섬유사 필터(112)에 의해 1차 여과되며, 섬유사 필터(112)를 통과한 원수는 분리막(111)에 의해 2차 여과된다. 분리막(111)을 통과한 처리수는 분리막(111) 하부와 연결된 처리수관(11)을 통해 처리수조(20)로 이동된다.
상기 여과조(10)의 하부에는 산기관(12)이 구비되며, 상기 산기관(12)을 통해 여과조(10) 내에 공기 공급이 가능하며 이에 의해 섬유사 필터(112) 표면에 부착된 오염물질을 제거할 수 있다.
다음으로, 소수성의 섬유사에 환원그래핀산화물(RGO)을 형성하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, 섬유사를 팽윤시키는 과정을 진행한다(S201). 상기 섬유사는 소수성을 갖는 물질로서, 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 등이 이용될 수 있다. 이 외에도 폴리에틸렌(PE, polyEthylene), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE, polytetrafluoroethylene), 나일론(nylon) 등 소수성을 가지고 있는 고분자들을 섬유사의 재료로 이용할 수 있다.
섬유사를 팽윤시키는 이유는 섬유사의 분자간 간격을 넓혀 후술하는 그래핀산화물(GO)의 코팅을 최대화하기 위함이다. 소수성의 섬유사는 물리적으로 강한 조직을 이루고 있어 섬유사가 용매에 노출되는 상황에서도 용매 분자의 섬유사 조직으로의 침투가 용이치 않다. 이에 따라, 본 발명에서는 섬유사를 팽윤시킴으로써 섬유사 조직을 이완시키고, 섬유사 조직의 이완에 의해 확보된 공간 내에 용매 및 그래핀산화물(GO)이 침투되도록 유도한다.
섬유사의 팽윤은 자일렌(xylene)을 이용할 수 있다. 즉, 자일렌 용액 내에 섬유사를 침지시킨 후 일정시간 동안 유지시켜 섬유사를 팽윤시킬 수 있다.
섬유사가 팽윤된 상태에서, 섬유사에 그래핀산화물(GO)을 코팅시키는 과정을 진행한다(S202). 구체적으로, 그래핀산화물(GO)이 분산된 극성 비양자성 용매(polar aprotic solvent)에 팽윤된 섬유사를 투입하여 섬유사 조직 내에 그래핀산화물(GO)을 코팅시킨다. 극성 비양자성 용매는 소수성의 섬유사와의 반응성이 우수한 특성을 갖고 있으며, 극성 비양자성 용매로서 DMF(N,N-dimethylformamide)가 적합하며 DMSO(dimethylsulfoxide), 아세토니트릴(acetonitrile), HMPA(hexamethylphosphoramide), 톨루엔 등도 이용 가능하다.
한편, 극성 비양자성 용매에 팽윤된 섬유사를 투입하기 전에 극성 비양자성 용매 내에 그래핀산화물(GO)을 미리 분산시키는데, 극성 비양자성 용매 내에 그래핀산화물(GO)이 고르게 분산되어야 섬유사 내의 그래핀산화물(GO) 코팅 효율이 향상된다. 극성 비양자성 용매 내에서의 그래핀산화물(GO)의 고른 분산을 위해 그래핀산화물(GO)의 표면에 작용기를 부여할 수 있다. 일 실시예로, 그래핀산화물(GO) 표면에 아미드기(amide group), 에스테르기(ester group) 등이 구비되면, 극성 비양자성 용매 내서의 분산력이 강화된다.
정리하면, 극성 비양자성 용매 내에 그래핀산화물(GO)이 균일하게 분산된 상태에서, 극성 비양자성 용매에 팽윤된 섬유사를 투입하면 팽윤된 섬유사의 조직 내부로 그래핀산화물(GO)이 침투하여, 최종적으로 섬유사에 그래핀산화물(GO)이 코팅된 형태를 얻을 수 있게 된다.
섬유사에 그래핀산화물(GO)이 코팅된 상태에서, 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 과정을 진행한다(S203). 그래핀산화물(GO)은 그라파이트(graphite)가 산화된 물질임에 따라, 에폭시기, 수산기(OH), 카르복실기(COOH), 카르보닐기(C=O) 등의 산소를 포함하는 작용기를 갖고 있어 친수성을 띤다. 따라서, 그래핀산화물(GO)의 산소를 포함하는 작용기를 제거하면 그래핀산화물(GO)을 환원시킴과 함께 친수성의 상태를 소수성으로 변환시킬 수 있다(도 3 참조).
일 실시예로, 산화제인 하이드라진 수화물(Hydrazine monohydrate, H4N2·H2O)이 용해된 수용액 내에 그래핀산화물(GO)이 코팅된 섬유사를 투입시키면, 그래핀산화물(GO)의 산소를 포함하는 작용기가 하이드라진 수화물과 반응하게 되어 제거되며, 이에 따라 그래핀산화물(GO)은 환원된 상태 즉, 환원그래핀산화물(RGO, reduced graphene oxide)을 이루게 되며, 최종적으로 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 섬유사의 제조가 완료된다. 참고로, 도 4a 및 도 4b는 환원그래핀산화물(RGO) 코팅 전후의 사진을 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실험예에 따른 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 필터의 제조방법 및 그에 따라 제조된 섬유사 필터의 특성을 살펴보기로 한다.
<실험예>
폴리프로필렌(PP) 일정량을 자일렌 용액에 상온 하에 2시간 동안 침지시켜 폴리프로필렌(PP)을 팽윤시켰다. 이어, 팽윤된 폴리프로필렌(PP)을 그래핀산화물(GO)이 분산된 DMF 용액에 넣고 2시간 동안 유지시켰다. 그런 다음, 60℃에서 5시간 동안 건조시켜 미반응 용매를 제거함과 함께 그래핀산화물(GO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)을 제조하였다. 그래핀산화물(GO)의 환원을 위해, 그래핀산화물(GO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)을 하이드라진 수화물(65%) 수용액에 넣고 100℃ 하에서 하루동안 유지시켰다. 최종적으로, 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)을 차가운 물로 몇 차례에 세척하고, 진공 하에서 60℃의 온도에서 5시간 동안 건조시켰다.
상기 실험예를 통해 제조된 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)(도 5b 참조)과, 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅되지 않은 폴리프로필렌(PP)(도 5a 참조)의 소수성을 대비하면, 접촉각을 반복 측정한 결과 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅됨에 따라 소수성이 약 47% 향상됨을 확인할 수 있다.
또한, 하폐수처리공정에 적용한 경우, 아래 표 1 및 도 6을 참고하면 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅되지 않은 폴리프로필렌(PP)(도 6의 'virgin filter' 참조)은 시간의 경과에 따라 처리수량(flux)이 감소하는 양태를 띠며, 역세(1st Backwash, 2nd Backwash) 후에도 마찬가지 양상을 보인다. 반면, 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)(도 6의 'RGO coated filter' 참조)은 시간의 경과에 무관하게 처리수량이 일정하여 별도의 역세가 필요 없음을 알 수 있다.
이와 함께, 표 1에서 나타낸 바와 같이 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅되지 않은 폴리프로필렌(PP)은 1차 역세 전 1,231 L/m2/h, 2차 역세 전 1,272 L/m2/h의 막투과수량의 감소가 있었으나, 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)은 1차 역세 전, 2차 역세 전 각각 2 L/m2/h의 막투과수량의 변화만 있음을 확인할 수 있었다.
표 2를 참조하면, 100NTU 탁도를 가지는 원수로 탁도제거실험을 했을 때 환원그래핀산화물(RGO)이 코팅된 폴리프로필렌(PP)이 그렇지 않을 때 보다 약 10∼15 %정도 높은 제거율을 보여주어 보다 우수함을 알 수 있다.
역세 후 막투과수량 특성

Virgin filter
RGO coated filter
Flux (L/m2/h) Flux reduction (L/m2/h) Flux (L/m2/h) Flux reduction (L/m2/h)
Clean water flux 9562.2 - 8113.0 -
Flux before 1st backwash (25min) 8331.0 -1231 8115.2 2
Flux after 1st backwash 9207.4 - 8017 -
Flux before 2nd backwash (50min) 8290.6 -1272 8111.4 -2
Flux after 2nd backwash (75min) 9041 - 8024 -
역세 후 탁도 특성

Virgin fliter
RGO coated filter
Turbidity
(NTU)		 Rate of rejection (%) Turbidity
(NTU)		 Rate of rejection (%)
Influent 100 - 100
Turbidity before 1st backwash 55.2 44.8 44.1 55.9
Turbidity before 2nd backwash 59.3 40.7 45.5 54.5
Turbidity after 75 min 57.6 42.4 45.7 54.3
10 : 여과조 11 : 처리수관
12 : 산기관 20 : 처리수조
110 : 복합여과층 111 : 섬유사 필터
112 : 분리막

Claims (11)

  1. 여과조; 및
    상기 여과조 내에 구비되는 복합여과층을 포함하여 이루어지며,
    상기 복합여과층은,
    분리막과, 상기 분리막의 둘레 또는 분리막의 양측부에 구비되는 섬유사 필터로 구성되며,
    상기 섬유사 필터는,
    소수성의 섬유사와, 상기 섬유사의 조직 내에 구비된 환원그래핀산화물(RGO)을 포함하여 구성되며,
    상기 섬유사 필터는,
    소수성의 섬유사를 팽윤시키는 단계;
    그래핀산화물(GO)이 분산된 극성 비양자성 용매에 팽윤된 섬유사를 침지시켜, 상기 팽윤된 섬유사에 그래핀산화물(GO)을 코팅시키는 단계; 및
    상기 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 단계를 통해 제조된 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막의 하부에 처리수관이 구비되며,
    상기 여과조 내의 원수는 상기 섬유사 필터에 의해 1차 여과되고,
    상기 섬유사 필터를 통과한 원수는 상기 분리막에 의해 2차 여과되며,
    상기 분리막을 통과한 처리수는 상기 처리수관으로 이동되는 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막은 원통형 또는 평판형인 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 분리막은 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 중 어느 한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 섬유사 필터의 섬유사는 폴리프로필렌(PP) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 극성 비양자성 용매에 분산된 그래핀산화물(GO)은 표면에 아미드기 또는 에스테르기를 구비하는 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 그래핀산화물(GO)을 환원시키는 단계는,
    산화제 용액에 그래핀산화물(GO)이 코팅된 섬유사를 침지시켜, 그래핀산화물(GO)에 구비된 산소를 포함하는 작용기를 산화제와 반응시켜 제거하는 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 산화제 용액은 하이드라진 수화물 수용액인 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 극성 비양자성 용매는 DMF(N,N-dimethylformamide) 용액인 것을 특징으로 하는 복합여과장치.
  11. 삭제
KR1020130133452A 2013-11-05 2013-11-05 복합여과장치 및 방법 KR101520909B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130133452A KR101520909B1 (ko) 2013-11-05 2013-11-05 복합여과장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130133452A KR101520909B1 (ko) 2013-11-05 2013-11-05 복합여과장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150051669A KR20150051669A (ko) 2015-05-13
KR101520909B1 true KR101520909B1 (ko) 2015-05-18

Family

ID=53389090

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130133452A KR101520909B1 (ko) 2013-11-05 2013-11-05 복합여과장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101520909B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108159782B (zh) * 2018-01-09 2020-08-14 安徽元琛环保科技股份有限公司 一种高负载性多重功效滤料及其制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080039063A (ko) * 2006-10-31 2008-05-07 재단법인 포항산업과학연구원 일체형 여과장치
KR20120095042A (ko) * 2011-02-18 2012-08-28 성균관대학교산학협력단 그래핀 산화물의 기판 코팅 방법 및 그래핀 산화물의 환원물이 코팅된 기판의 제조방법
KR20130004738A (ko) * 2011-07-04 2013-01-14 주식회사 디엠비테크놀로지 발광소자의 구동 장치
KR20130033794A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 한국전자통신연구원 필터 제조 방법 및 이에 의해 제조된 필터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080039063A (ko) * 2006-10-31 2008-05-07 재단법인 포항산업과학연구원 일체형 여과장치
KR20120095042A (ko) * 2011-02-18 2012-08-28 성균관대학교산학협력단 그래핀 산화물의 기판 코팅 방법 및 그래핀 산화물의 환원물이 코팅된 기판의 제조방법
KR20130004738A (ko) * 2011-07-04 2013-01-14 주식회사 디엠비테크놀로지 발광소자의 구동 장치
KR20130033794A (ko) * 2011-09-27 2013-04-04 한국전자통신연구원 필터 제조 방법 및 이에 의해 제조된 필터

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150051669A (ko) 2015-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108159888B (zh) 一种具有光催化性能的超亲水超滤膜的制备方法
KR101373049B1 (ko) 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 및 그 제조방법
KR101733264B1 (ko) 염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조 방법
WO2012026373A1 (ja) 中空糸型逆浸透膜及びその製造方法
KR101487575B1 (ko) 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 및 그 제조방법
US20140048483A1 (en) Method for cleaning membrane module
KR101457521B1 (ko) 환원그래핀산화물이 코팅된 섬유사 및 그 제조방법
KR20080031956A (ko) 막의 모노퍼술페이트 처리 방법
CN106731841A (zh) 一种超分子复合纳滤膜及其制备方法和应用
JP4539341B2 (ja) 複合逆浸透膜およびその製造方法
CN111185105A (zh) 基于生物多聚物污染基膜的高性能聚酰胺复合分离膜及其制备方法
KR102141265B1 (ko) 수처리 분리막 및 이의 제조방법
KR102211659B1 (ko) 항바이러스 및 제균이 우수한 필터 카트리지 및 이의 제조방법
KR101520909B1 (ko) 복합여과장치 및 방법
KR101790174B1 (ko) Pva 코팅된 중공사 복합막 및 이의 제조방법
JP5581669B2 (ja) 水処理方法、水処理部材及び水処理設備
KR20170047114A (ko) 수처리 분리막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
KR101134348B1 (ko) 친수성 ｐｖｄｆ 분리막 및 이의 제조방법
KR102041657B1 (ko) 수처리 분리막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈
CN102188916A (zh) 一种控制聚酰胺复合膜活性层厚度的方法
WO2017014298A1 (ja) 膜カートリッジの再生方法
JPH0780262A (ja) 逆浸透膜および逆浸透膜分離素子の処理方法
CN111051247B (zh) 使用多孔膜的过滤方法
JPH0780260A (ja) 逆浸透膜および逆浸透膜分離素子の処理方法
JP2000051855A (ja) 水処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190507

Year of fee payment: 5