KR101569964B1 - 역삼투 분리막 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 역삼투 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분리막에 친수성 보호층을 형성하여 염제거율과 내오염성 향상이 동시에 구현된 역삼투 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 출원은 역삼투 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 분리막의 표면을 개질하여 염제거율과 내오염성 향상이 동시에 구현된 역삼투 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
반투과성막으로 격리된 두 용액 사이에서 용매가 용질의 농도가 낮은 용액에서 높은 용액 쪽으로 분리막을 통과하여 이동하는 현상을 삼투 현상이라 하며, 이때 용매의 이동으로 용질의 농도가 높은 용액 측에 작용하는 압력을 삼투압이라고 한다. 그런데 삼투압보다 높은 외부 압력을 걸어주면 용매는 용질의 농도가 낮은 용액 쪽으로 이동하게 되는데, 이 현상을 역삼투라고 한다. 역삼투 원리를 이용하여 압력 구배를 구동력으로 해서 반투과성 막을 통해 각종 염이나 유기 물질을 분리해낼 수 있다. 이러한 역삼투 현상을 이용한 역삼투 분리막은 분자 수준의 물질을 분리하고, 염수 또는 해수에서 염을 제거하여 가정용 및 건축용, 산업용 용수를 공급하는데 사용되고 있다.
역삼투 분리막의 소재는 개발초기에는 CA(cellulose acetate) 및 그 유도체들이 주로 사용되었으나 내약품성, 내열성, 내오염성 등에서 결함이 많아 분리대상이 다양하지 못한 문제점을 갖고 있었다. 이에 따라 최근에는 셀룰로오스 아세테이트(CA)계 소재보다 기계적 강도 및 분리 선택성이 우수한 폴리아미드 막이 주로 사용되고 있다.
역삼투 분리막이 상업적으로 이용되어 대량으로 탈염화하기 위해서는 염제거율이 높아야 하며, 비교적 낮은 압력에서도 과량의 물을 통과시킬 수 있는 투과유량 특성이 우수해야 한다. 따라서, 역삼투 분리막의 염제거율과 투과유량 특성에 연계되는 내오염성 향상의 기술 개발이 요구되고 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 출원은 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상에 형성된 친수성 보호층을 포함하고, 상기 친수성 보호층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 역삼투 분리막을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 C6 내지 C20의 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
또한, 본 출원은 다공성 지지체 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 활성층 상에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 친수성 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
활성층 상에 친수성 보호층을 포함하는 본 출원의 역삼투 분리막은 종래의 역삼투 분리막에 비해 우수한 염제거율 및 내오염성 특성을 갖는다.
본 출원은 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상에 형성된 친수성 보호층을 포함하고, 상기 친수성 보호층은 친수성기를 가진 아미드계 화합물을 포함하는 역삼투 분리막을 제공한다.
상기 친수성기를 가진 아미드계 화합물은 역삼투 분리막의 친수성을 증가시켜 염제거율 향상과 더불어 내오염 특성도 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 친수성기를 가진 아미드계 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
상기 L이 직접결합이면 염제거율을 높이는데 한계가 있을 수 있으며, 탄소 1개 이상의 알킬렌기일 때 친수성과 소수성을 동시에 가지는 특성이 부여되어 염제거율도 높이면서 친수 및/또는 소수한 오염원에 대한 저항력을 가질 수 있다.
상기 아릴기는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페나트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기 및 플루오레닐기로 구성된 군에서 선택될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 친수성기는 히드록시기, 설폰산기, 카복시기, 아미노기 및 인산기로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
더욱 바람직하게는, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
m은 1 내지 20의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다.
상기 m이 1 미만이면 염제거율을 높이는데 한계가 있을 수 있으며, m이 1 이상이 될 때 친수성과 소수성을 동시에 가지는 특성이 부여되어 염제거율도 높이면서 친수 및/또는 소수한 오염원에 대한 저항력을 가질 수 있다.
상기 n이 1 미만일 경우, 폴리아미드 표면에 친수한 특성이 부가되지 않아 투과유량 향상 및 오염원에 대한 저항력을 가지는 데 어려움이 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 활성층 상에 친수성 보호층을 형성할 수 있다. 바람직하게는 활성층 표면에 화학식 1로 표시되는 화합물의 모노머가 결합할 수 있고, 상기 모노머끼리 수소결합에 의한 클러스터가 형성되어 고분자 형태의 물리적 결합으로 친수성 보호층을 형성할 수 있다.
즉, 화학식 1로 표시되는 화합물의 아크릴부분에서 활성층과 결합이 일어나면 막 표면에 친수성기가 존재하게 되어 친수성 보호층을 형성할 수 있다. 화화식 2의 경우 히드록시기(-OH)가 막 표면에 존재하게 되어 친수성 보호층을 형성할 수 있다.
상기 친수성 보호층으로 인한 친수한 막 표면 특성으로 인해 투과유량 향상뿐 아니라 오염원에 대한 저항력이 커지게 되고 분자층이 올라가게 되어 염제거율 또한 향상되는 효과는 가진다. 또한 활성층과 결합하지 않은 모노머 분자들은 분자내의 아미드 그룹의 수소 결합에 의하여 클러스터(Cluster)를 형성하고 활성층 표면에 물리적으로 흡착됨으로써 염제거율 향상에 기여할 수 있다.
한편, 상기 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 활성층은 폴리아미드계 화합물을 포함할 수 있고, 상기 폴리아미드계 화합물은 아민계 화합물과 아실할라이드계 화합물의 계면중합에 의해 형성될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아민계 화합물은 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 및 피레라진으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 아실할라이드계 화합물은 트리메조일클로라이드(TMC), 이소탈로일클로라이트(IPC) 및 테레프탈로일클로라이드(TPD)로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 출원은 다공성 지지체 상에 활성층을 형성하는 단계; 및 활성층 상에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 친수성 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 제조방법을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
m은 1 내지 20의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다.
상기 활성층을 형성하는 단계는 아민계 화합물과 아실할라이드계 화합물의 계면중합에 의해 다공성 지지체 상에 폴리아미드계 막을 형성하는 단계 및 상기 폴리아미드계 막 표면을 활성화하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 폴리아미드계 막을 형성하는 단계는 상기 다공성 지지체를 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 및 피레라진으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지시키는 단계 및
트리메소일클로라이드(TMC), 이소프탈로일 클로라이드(IPC) 및 테레프탈로일클로라이드(TPD)로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 아실할라이드계 화합물을 포함하는 용액에 침지되는 단계를 포함할 수 있다. 침지 후 과잉의 유기용액은 제거되는 것이 바람직하다.
또한, 형성된 상기 폴리아미드계 막 표면을 활성화하는 단계는 침지에 의해 수행될 수 있으며, 바람직하게는 K2S2O8 및 Na2S2O5 를 포함하는 수용액에 침지될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리아미드계 막 표면을 활성화시키는 단계에 의해 라디칼이 형성될 수 있고, 화학식 1로 표시되는 모노머의 아크릴 기능기와 반응하여 활성층 표면에 공유결합을 형성할 수 있다.
상기 친수성 보호층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 수용액에 침지되어 수행될 수 있다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 수용액 농도는 0.1 내지 5중량% 일 수 있고, 바람직하게는 0.5 내지 3중량% 일 수 있다.
상기 수용액의 농도가 0.1중량% 미만인 경우, 친수성 보호층의 라디칼 반응에 의한 결합반응이 폴리아미드 막에 전체적으로 일어나지 못해 친수성 보호층이 막 상에 부분적으로 형성될 수 있고, 성능 및 내오염성, 내염소성의 장점을 최대한 얻지 못하는 문제가 있으며, 상기 수용액의 농도가 5중량% 를 초과하는 경우 친수성 보호층이 폴리아미드 막 위에 너무 많이 형성되거나 모노머들 끼리의 라디칼 반응에 의한 결합 형성이 일어남에 따라 두꺼운 보호층이 형성되어 유량이 감소하는 문제가 있다.
침지 시간은 1 내지 10분인 것이 바람직하며, 1분 미만인 경우 친수성 물질이 폴리아미드 막에 전체적으로 덮이지 않고 일부분에만 덮이는 무제가 있으며, 10분을 초과하는 경우 친수성 물질들이 서로 응집(aggregation)되어 막이 두꺼워지고 폴리아미드 막 위에 친수성 물질들이 균일하게 올라가지 않는 문제가 있다.
본 출원에 따라 제조된 친수성 보호층을 포함하는 역삼투 분리막은 친수성 특성으로 인해 종래의 역삼투 분리막에 비해 우수한 염제거율과 내오염성을 가질 수 있다.
또한, 친수성 보호층에 존재하는 히드록시기(-OH)와 같은 작용기 등에 의해 다양한 기능화(functionalize)가 가능하고, 단일의 코팅막 형성을 통해 역삼투막의 현저한 성능 향상을 획득할 수 있다. 종래에는 일반적으로 내오염성과 내염소성 향상을 위해 서로 다른 종류의 물질을 사용하여 왔으며, 이 경우, 여러 단계의 코팅 과정을 수행해야 했다. 이와 같은 종래 방법의 경우, 코팅막이 여러 겹으로 형성되기 때문에 분리막 특성이 떨어지고, 공정이 복잡해진다는 문제점이 있었다. 본 출원은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 하나의 코팅막으로 내오염성과 내염소성을 동시에 향상시키는 것을 특징으로 한다. 본 출원의 역삼투막의 경우, 코팅막을 하나만 형성하기 때문에 공정이 단순할 뿐만 아니라, 코팅막에 의한 막 성능 저하를 최소화할 수 있다.
이하, 본 출원의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 출원을 예시하기 위한 것이며, 이에 의하여 본 출원의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예>
<제조예> 폴리아미드 막의 제조
폴리에스테르 재질의 95~100㎛ 부직포를 준비하고, 폴리설폰을 캐스팅하기 위하여 DMF(N,N-diethylformamide) 용액에 18중량%(전체용액 대비)의 폴리설폰 고형분 넣고 80~85℃에서 12시간 이상 녹였다. 균일한 액상이 얻어지면 부직포 상에 45~50㎛ 폴리설폰을 캐스팅하였다. 준비된 다공성 폴리설폰 지지체를 2중량% 의 MDF(m-phenylenediamine)를 포함하는 수용액에 2분 동안 침지시킨 후, 지지체 상의 과잉의 수용액을 25psi roller를 이용하여 제거하고 1분간 상온 건조하였다. 이후, 상기 코팅된 지지체를 Isol C 용매(SKC Corp.)에 0.1부피% TMC(1,3,5-benzenetricarbonyl trichloride)를 함유하는 용액에 1분간 침지한 후 과잉의 유기용액을 제거하기 위하여 60℃오븐에서 10분간 건조하였다. 상기 방법으로 얻어진 분리막을 0.2중량% 탄산나트륨 수용액에 상온에서 2시간 이상 수세시킨 후, 증류수로 수세한다. 상기와 같은 방법으로 200㎛ 두께의 폴리아미드막을 제조하여 분리막을 얻었다.
<실시예 1>
제조예와 같이 폴리아미드 막을 제조한 후 0.01중량% K2S2O4 와 0.01중량% Na2S2O5 수용액에 10분간 침지시켜 막 표면을 활성화하여 활성층을 형성 하였다. 표면이 활성화 된 막을 0.5중량% 농도의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide) 수용액에 10분간 침지시켜 준 후 3차 증류수로 세척하여 친수성 보호층을 형성시켜 주었다. 막의 성능은 친수성 보호층 형성이 끝난 후 32,000ppm 의 NaCl 수용액에서 800psi 압력으로 측정하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 2>
실시예 1의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)의 농도가 1중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행되었다. 실시예 1에서 기술된 동일한 조건 하에서 성능 평가가 이루어졌으며 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 3>
실시예 1의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)의 농도가 1.5중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행되었다. 실시예 1에서 기술된 동일한 조건 하에서 성능 평가가 이루어졌으며 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 4>
실시예 1의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)의 농도가 2중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행되었다. 실시예 1에서 기술된 동일한 조건 하에서 성능 평가가 이루어졌으며 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 5>
실시예 1의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)의 농도가 2.5중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행되었다. 실시예 1에서 기술된 동일한 조건 하에서 성능 평가가 이루어졌으며 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실시예 6>
실시예 1의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)의 농도가 3중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행되었다. 실시예 1에서 기술된 동일한 조건 하에서 성능 평가가 이루어졌으며 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
제조예에서와 같이 폴리아미드 막을 제조 후 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide) 처리 없이 실시예 1과 동일하게 막 성능 평가를 하였다. 수행된 분리막의 물성은 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 1> 접촉각
수접촉각 측정은 Contact angle goniometry(PSA 100, KRUSS GmbH)로 측정하였다. 마이크로-인젝터로 측정 표면에 3㎕의 물방울을 떨어뜨려 수접촉각을 측정하였다. 실시예 1 내지 6 및 비교예 1에서 제조된 분리막의 측정 표면에 각기 5개의 물방울을 떨어뜨리고 마이크로스코프로 접촉각을 측정하였다. 그 결과 측정된 수접촉각의 평균값을 하기 표 1에 나타내었다.
<실험예 2> 초기 염제거율과 초기 투과유량
초기 염제거율과 초기 투과유량은 32,000ppm의 NaCl 수용액을 4500ml/min의 유량으로 25℃에서 측정하였고, 막 평가에 사용한 역삼투막 셀 장치는 평판형 투과 셀과 고압펌프, 저장조 그리고 냉각장치를 포함하여 구성하였다. 평판형 투과 셀의 구조는 크로스-플로우(cross-flow) 방식으로 유효 투과 면적은 140cm2이었다. 세척한 분리막을 투과셀에 설치한 다음 평가장비의 안정화를 위하여 3차 증류수를 이용하여 1시간 정도 충분히 예비 운전을 실시하였다. 이후, 32,000ppm NaCl 수용액으로 교체하여 압력과 수투과도가 정상상태에 이를 때까지 1시간 정도 장비 운전을 실시한 후, 일정시간 동안 투과되는 물의 양을 측정하여 유량을 계산하였고, 전도도 미터(Conductivity Meter)를 사용하여 투과 전후 염 농도를 분석하여 제거율을 계산하였다.
| 구분 | 접촉각 (°) | 초기 염제거율 (%) | 초기 투과유량( GFD ) |
| 실시예 1 | 18.1±3.11 | 99.37 | 42.11 |
| 실시예 2 | 17.4±2.84 | 99.38 | 42.07 |
| 실시예 3 | 16.9±2.49 | 99.43 | 41.80 |
| 실시예 4 | 17.1±2.20 | 99.51 | 41.09 |
| 실시예 5 | 17.2±2.21 | 99.56 | 36.17 |
| 실시예 6 | 16.5±1.89 | 99.58 | 38.47 |
| 비교예 1 | 34.4±5.71 | 98.48 | 45.19 |
접촉각은 고체 표면상에 정지상태의 액체가 고체와 접하는 점에서 액면에 직선을 그을 때 고체면에 대한 각도를 의미하고, 낮은 접촉각은 높은 친수성(hydrophilic)과 높은 표면에너지를 나타낸다.
표 1에 나타난 바와 같이, 본 출원에 따라 친수성 보호층을 포함하는 역삼투 분리막은 상기 친수성 보호층이 형성되지 않은 비교예 1에 비해, 접촉각이 작아짐을 볼 수 있다. 나아가 친수성 보호층을 형성하는 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide)함유 수용액의 농도가 증가함에 따라 접촉각이 감소하고 편차가 작아지는 경향을 볼 수 있다.
즉, 표 1로부터 실시예 1 내지 6의 분리막이 비교예 1의 분리막보다 높은 친수성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
막의 성능 평가에 있어서, 표 1에 나타난 바와 같이 본 출원에 따라 친수성 보호층을 포함하는 역삼투 분리막은 상기 친수성 보호층이 형성되지 않은 비교예 1에 비해, 염제거율이 향상되는 것은 알 수 있다. 특히, 실시예 4의 막 성능 평가에 나타난 바와 같이, 역삼투 분리막이 2중량% 농도의 N-(3,4-디히드록시페네틸)아크릴아미드(N-(3,4-dihydroxyphenethyl)acrylamide) 수용액에 침지되어 친수성 보호층이 형성되었을 때 높은 염제거율을 얻으면서 투과유량을 합리적인 범위 안에서 감소시켜 주어 최적의 성능을 얻을 수 있음을 알 수 있다.
<실험예 3> 내오염성 평가
내오염성 평가는 32,000ppm의 NaCl과 100ppm의 카제인(Casein) 수용액을 사용하였다. 초기 염제거율 및 유량을 평가한 후 100ppm 의 카제인 수용액을 평가기 탱크에 투입하여 6시간 후 염제거율과 유량의 변화를 측정하였다. 내오염성 평가 실험으로 사용된 오염원은 단백질이 대부분인 카제인(Casein)을 pH 11 이상의 수용액에 녹여 사용하였다.
<실시예 7>
실시예 1과 동일한 방법으로 분리막을 제조하였고, 32,000ppm의 NaCl 수용액과 100ppm인 카제인 혼합 수용액을 사용하여 800psi의 압력으로 카제인 수용액 투입 전후 분리막의 성능을 평가하였다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2에서 투과유량의 단위는 GFD(gallon/ft2 day)이다.
<실시예 8>
실시예 4와 동일한 방법으로 분리막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<실시예 9>
실시예 6과 동일한 방법으로 분리막을 제조한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
<비교예 2>
비교예 1과 같은 분리막을 사용한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
| 구분 |
카제인
투입 전
초기 염제거율 (%) |
카제인
투입
6시간 후 염제거율 (%) |
카제인
투입 전
초기 투과유량 ( GFD ) |
카제인
투입
6시간 후 투과유량 ( GFD ) |
| 실시예 7 | 99.34 | 99.40 | 42.37 | 38.05 |
| 실시예 8 | 99.50 | 99.57 | 41.87 | 37.38 |
| 실시예 9 | 99.55 | 99.63 | 35.17 | 30.97 |
| 비교예 2 | 98.11 | 99.20 | 46.71 | 35.02 |
표 2에 나타난 바와 같이, 본 출원에 따라 친수성 보호층을 포함하는 역삼투 분리막은 상기 친수성 보호층이 형성되지 않은 비교예 2에 비해, 카제인 투입 6시간 후 투과유량의 감소폭이 현저히 낮음을 알 수 있다. 즉, 상기 친수성 보호층을 포함하는 역삼투 분리막은 친수성 특성에 의해 막 표면의 오염도를 줄이는 내오염성을 향상시킬 수 있다.
Claims (16)
- 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 형성된 활성층; 및 상기 활성층 상에 형성된 친수성 보호층을 포함하고, 상기 친수성 보호층은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 역삼투 분리막:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 아릴기는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기, 나프틸기, 안트라세닐기, 페나트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기 및 플루오레닐기로 구성된 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 청구항 1에 있어서,
상기 친수성기는 히드록시기, 설폰산기, 카복시기, 아미노기 및 인산기로 구성된 군에서 선택된 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 역삼투 분리막.
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
m은 1 내지 20의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 청구항 1에 있어서,
상기 활성층은 폴리아미드계 화합물을 포함하고, 상기 폴리아미드계 화합물은 아민계 화합물과 아실할라이드계 화합물의 계면중합에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 청구항 6에 있어서,
상기 아민계 화합물은 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 및 피레라진으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 청구항 6에 있어서,
상기 아실할라이드계 화합물은 트리메조일클로라이드(TMC), 이소탈로일클로라이트(IPC) 및 테레프탈로일클로라이드(TPD)로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막. - 다공성 지지체 상에 활성층을 형성하는 단계 및 활성층 상에 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 친수성 보호층을 형성하는 단계를 포함하는 역삼투 분리막의 제조방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
L은 C1 내지 C20의 알킬렌기이고,
X는 적어도 하나의 친수성기가 치환된 아릴기이며,
Y는 수소 또는 C1 내지 C10의 알킬기이다. - 청구항 9에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 것인 역삼투 분리막의 제조방법:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
m은 1 내지 20의 정수이고,
n은 1 내지 5의 정수이다. - 청구항 9에 있어서,
상기 활성층을 형성하는 단계는 아민계 화합물과 아실할라이드계 화합물의 계면중합에 의해 다공성 지지체 상에 폴리아미드계 막을 형성하는 단계 및 상기 폴리아미드계 막 표면을 활성화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 아민계 화합물은 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 및 피레라진으로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 아실할라이드계 화합물은 트리메조일클로라이드(TMC), 이소탈로일클로라이트(IPC) 및 테레프탈로일클로라이드(TPD)로 구성된 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법. - 청구항 11에 있어서,
상기 폴리아미드계 막 표면을 활성화하는 단계는 K2S2O8 및 Na2S2O5를 포함하는 수용액에 상기 폴리아미드계 막을 침지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법. - 청구항 9에 있어서,
상기 친수성 보호층을 형성하는 단계는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 수용액에 침지되어 수행되는 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 수용액의 농도는 0.1 내지 5중량% 인 것을 특징으로 하는 역삼투 분리막의 제조방법.
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| KR1020130084177A KR101569964B1 (ko) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 역삼투 분리막 및 이의 제조방법 |
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| KR1020130084177A KR101569964B1 (ko) | 2013-07-17 | 2013-07-17 | 역삼투 분리막 및 이의 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
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2013
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