KR101590950B1 - 양이온 충전 가능한 삼투압 유도체, 이를 포함한 정제분리막 및 이를 이용한 분리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 정 삼투법에 의해 불순물이 포함된 물에 대하여 정제분리막을 통해 정제하기 위한 삼투압 유도체 및 분리장치로써, 카르복실기(RCOOH)를 포함하는 고분자와 상기 카르복실기를 포함하는 고분자와 결합에 의해 충전된 양이온으로 구성된 삼투압 유도체 및 이를 이용한 분리장치를 제공한다.

Description

양이온 충전 가능한 삼투압 유도체, 이를 포함한 정제분리막 및 이를 이용한 분리장치 {Rechargeable cation inducer of osmotic pressure, seperating film including the same and seperating device using the same}
본 발명은 오염수를 정제하기 위한 삼투압 유도체, 이를 포함한 정제분리막 및 이를 이용한 분리장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 반투과성막에 부착형성되는 물질로 오염수를 정제할 수 있는 물질, 이를 포함하는 정제분리막 및 이를 이용한 분리장치에 관한 것이다.
세계 인구가 증가하고, 산업의 발전으로 인해 오염수가 증가하면서 전 세계적으로 물부족 현상이 꾸준히 증가하고 있다.
특히 아프리카, 동남아시아 등과 같은 저개발 국가의 경우, 식수로 이용할 수 있는 물이 점점 줄어들고 있고, 이로 인해 사람들이 오염된 물을 마심으로써, 유행성 전염병이 빈번하게 일어나고 있는 실정이다.
이러한 아프리카 등에서는 극심한 가뭄 현상과 폭염으로 인한 물부족현상이 전 세계적으로 대두가 되어 '유니세프', 'KAF', '굿 피플' 등 여러 구호단체에서 물부족에 따른 각종 구호와 우물파기 사업 등을 진행하고 있다. 물부족과는 또 다른 문제로 유네스코의 보고서에 의하면, 현재 세계인구의 20%는 깨끗한 물을 마시지 못하고, 26억 명은 기본적인 하수처리 시설도 없이 비위생적인 상태에 노출되어 살아가고 있다고 한다.
실제로 많은 물 부족국가(아프리카 북동부, 동남아시아 등)가 극심한 식수난을 겪고, 어렵사리 물을 구한다 해도 특별한 정수시설이 없어 수질이 심각한 수준으로 오염이 되어, 저수지에 기생하는 매개유충으로 말라리아 등이 발생하거나 물속 기생충이 피부 속으로 침투해 기니아충 등에 감염될 수 있으며 이러한 병균은 살을 뚫고 나오며 죽음의 원인이 되거나, 실명까지 일으킬 위험성이 있다.
이러한 오염수를 별도의 정제 없이 그대로 물을 마셔 설사, 콜레라, 장티푸스 등의 수인성 질병으로 고통받는 이들도 많은데, 더러운 물로 인해 매해 수천 명이 목숨을 잃고, 그것이 위험한 줄을 알면서도 목마름으로 인해 어쩔 수 없이 죽음을 각오한 채 오염수를 마실 수밖에 없는 실정이다.
오염된 물을 마셨을 경우 발생할 수 있는 병은 다양한 데, 그 예로는 장티푸스(Typhoid), 장염, 편모충증(Giardiasis), 콜레라, 비브리오 패혈증, A형 간염, 세균성이질(Shigellosis), 살모넬라증(Salmonellosis), 아메바성이질(Amebiasis) 등이 있다.
현재의 과학 기술로는 이렇게 오염된 오염수를 정제할 수 있는 장비가 있으나, 고가의 장비로 인해 오염수를 직접 마시는 현지인들은 그런 장비를 구입할 만한 여력이 없어 오염수를 직접 마실 수밖에 없는 실정이다.
또한, 오염수에서 오염물을 분리하는 정제분리막과 분리장치의 경우에 있어서 장치의 작동을 위한 구동력이 필요한 데, 대부분 전력 공급이 필수적이다. 그러나 전력 공급이 용이하지 않은 지역이 존재하며, 전력 외에 다른 구동력을 이용하는 것이 필요하다.
따라서, 전력의 공급 없이 오염수를 정제할 수 있음은 물론 저렴한 비용으로 생산할 수 있는 오염수 정제를 위한 정제분리막 및 분리장치의 개발이 요구되고 있으며
가장 일반적인 방법으로 오염수를 정제하기 위해서는 삼투압현상을 이용할 수 있다. 삼투압의 원리를 이용하여 오염수의 용매인 물만 반투과성막을 이용하여 고농도의 분리된 칸으로 이동을 통해서 정제된 물을 분리해 낼 수 있는 이점이 있다.
여기서 반투과성막은 용액 속에 들어있는 용질은 입자가 커서 통과시키지 못하고 용매분자만 통과시키는 막이다. 이 막을 경계로 한쪽에는 순수한 용매를, 다른 한쪽에는 용액을 두면 용매들이 양방향으로 서로 이동하게 된다. 그러나 처음에는 순수한 용매 쪽에 있는 용매가 용액 쪽으로 더 빠르게 이동하여 용액 쪽의 높이가 더 증가한다. 왜냐하면, 자연계에서는 농도 차이가 줄어드는 방향으로 용매들이 움직이려고 하기 때문이다. 따라서 시간이 지나서 관에 있는 용액의 높이가 어느 정도 증가한 후에는 그 결과로 생기는 압력 때문에 용액 쪽으로 이동하는 속도가 점차 느려지게 되어 결국에는 양방향으로 용매가 이동하는 속도가 같아지게 된다. 이 점에서 용액의 높이는 더 이상 변하지 않게 되는 것이다. 이때 차이가 난 수압이 삼투압이며, 용매가 반투과성막을 통해 이동하는 현상이 삼투현상이다.
문제는 이런 삼투현상을 이용하여 오염수에서 물만 고장액으로 이동을 시킨 후 이동된 물을 그대로 음용을 할 수 없다는 것이다. 고장액의 용질이 그대로 용액 내에 있기 때문이다. 따라서, 고장액으로 투과되어 온 물을 사용하기 위해서는 다시 한번 여과를 할 필요성이 있어 부과적인 여과절차가 필요하는 문제점이 있다. 따라서, 여과된 물을 손 쉽게 이용하기 위해서 반투과성막의 일면에 대한 추가적인 변경화(modification) 절차 개발이 요구된다.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 간단한 기구를 통해 인체에 무해한 물로 정제할 수 있는 분리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 정 삼투현상을 이용하여 오염수를 정제한 후 추가적인 정제절차를 최소화하기 위해 반투과성의 일면에 대한 변경작업을 통한 보다 손 쉽게 정제된 물을 이용할 수 있게 하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 정 삼투법에 의해 불순물이 포함된 물에 대하여 정제분리막을 통해 정제하기 위한 물질로써, 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자 및 상기 카르복실기와의 결합에 의해 충전된 양이온을 특징으로 하는 삼투압 유도체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 카르복실기를 포함하는 고분자는 폴리비닐 카르복실산(Polyvinyl carboxylic acid), 폴리아크릴산 (Polyacrylic acid) 또는 알지네이트 (alginate) 중 어느 한 개의 것을 특징으로 하는 삼투압 유도체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 양이온은 2가 양이온으로 Ca2+ 또는 Mg2+로 구성될 수 있는 삼투압 유도체를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 카르복실기를 포함하는 고분자에, 상기 양이온의 충전은 수용액에서 음전하를 띈 카르복실기와 양이온 간의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼투압 유도체를 제공한다.
또한, 본 발명은 삼투압 유도체를 포함하는 정제분리막으로, 상기 삼투압 유도체의 카르복실기 고분자는 가교제(Cross-linker)에 의해 부착형성되는 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 가교제는 실라놀(Silanol) 또는 APTES 이용하여 표면을 실란화 한 후, 글루타르알데하이드(Glutaraldehyde) 또는 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide)와 반응시켜 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 반투과성막 일면에 부착된 상기 카르복실기 고분자층의 두께가 0.1 내지 100㎛인 것에 특징으로 하는 오염수 정제분리막를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 반투과성막은 셀룰로우스 계열 (Cellulose acetate, Cellulose triacetate), 폴리아마이드 (Polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리이터술폰 (polyethersulfone), 폴리아미드이미드-폴리에칠렌이민 (Polyamideimide-polyethyleneimine) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 반투과성막의 두께는 100 내지 200㎛이며, 기공크기는 1nm이하인 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막을 제공한다.
또한, 본 발명은 내부에 공간을 갖는 용기 및 상기 공간을 구획시키는 정제분리막으로 이루어지되, 상기 정제분리막은 분리막의 일면에 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자 및 상기 카르복실기와의 결합에 의해 충전된 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정제를 위한 분리장치를 제공한다.
본 발명에 따른 오염수 정제를 위한 삼투압 유도체는 유도체(draw agent) 역할을 하여 정 삼투법에 의한 오염수를 정제할 수 있을 뿐만 아니라 상기 삼투압 유도체를 반투과성막 일면에 추가적인 변경화(modification) 작업으로써 여과된 물에 대한 부가적인 분리공정을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 정제분리막 및 분리장치는 간단하고도 저렴한 비용으로 제조할 수 있어서, 개발도상국이나 후진국에서 오염수를 이용해야만 하는 사람들에게 부담없이 사용할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 분리장치는 반투과성막 일면에 부착되는 고분자 물질에 양이온을 쉽게 충전시킬 수 있는 기술을 통하여 삼투현상의 효율을 높이고 또한 여과된 물은 충전된 양이온과 분리가 용이하여 따로 추가적인 장치의 필요가 없는 편리한 장치이다.
또한, 본 발명에 따른 정제분리막은 박테리아, 바이러스, 콜로이드 물질, 내독소(endotoxin), 효모, 중금속 이온, 1가 이온의 분리가 가능하며, 하폐수용 (박테리아, 유기물 제거), 중금속제거용 (비소 포함 중금속 이온), 연수화용(칼슘, 마그네슘 이온), 담수화용 (나트륨 이온) 분리막으로 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정제분리막의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.
도 2는 반투과성막 일면에 카르복실기를 포함하는 고분자가 가교제(Cross-linker)로 결합한 상태와 2가 양이온 중 일실시예 해당하는 Ca2+ 이 충전된 상태를 보여주는 개념도를 나타낸 것이다.
도 3는 물이 여과되어 정제분리막을 통과함에 따라 2가 양이온 중 일실시예 해당하는 Ca2+의 일부가 방전된 상태를 보여주는 개념도를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 및 비교예의 정제분리막을 통한 평균 유량속도를 나타낸 그래프이다.
도 5는 물이 여과되어 정제분리막을 통과함에 따라 시간에 따른 방전된 CaCl2의 농도변화를 나타낸 그래프이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 약, 실질적으로 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 오염수 정제를 위한 삼투압 유도체(120), 이를 포함한 정제분리막(100) 및 이를 이용한 분리장치(200)에 관한 것으로 오염수 정제를 위한 삼투압 유도체(120)는 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자(121)에 의한 2가 양이온(122)이 충전된 것을 특징으로 한다.
또한, 오염수 정제를 위한 분리장치는 내부에 공간을 갖는 용기(200) 및 상기 공간을 구획시키는 정제분리막(100)으로 구성된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정제분리막(100)의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.
정제분리막(100)은 반투과성막(110)과 상기 반투과성막(110)의 일면에 삼투압 유도체(120)가 부착형성되어 있다. 상기 삼투압 유도체(120)는 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자(121)와 상기 카르복실기 고분자(121)에 충전된 2가 양이온(122)으로 되어있다.
반투과성막(110)은 셀룰로우스 계열 (Cellulose acetate, Cellulose triacetate), 폴리아마이드 계열 (Polyamide), 폴리이미드 계열 (Polyimide), 폴리이터술폰 (polyethersulfone), 폴리아미드이미드-폴리에칠렌이민 (Polyamideimide-polyethyleneimine) 등으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 반투과성막(110)의 두께는 100 내지 200㎛인 것이 바람직하며, 기공크기는 1nm이하인 것이 바람직하다.
일반적으로 기공 크기가 1nm이하인 반투과성막을 이용하여 물을 분리할 경우 압력, 삼투압과 같은 추가적인 구동력 없이는 반투과성막을 통과하는 물은 거의 없어, 물을 분리하는 것은 무의미하다.
그러나, 본 발명은 반투과성막(110)의 일면에 삼투압 유도체(120)를 부착형성하면 삼투압을 유도하므로 정 삼투법에 의한 물의 정제가 이루어져 많은 물을 정제할 수 있다.
정 삼투법에 의한 물의 정제기술은 전기를 이용하지 않으며, 분자 단위의 오염물까지 제거할 수 있는 기술이다. 이러한 정 삼투법에 의한 물의 정제기술은 공급수(원수)보다 높은 삼투압을 갖도록 유도 물질(draw agent)을 이용하는 데, 상기 삼투압 유도체(120)가 유도 물질 역할을 한다.
반투과성막(110)을 사이에 두고 오염수가 있는 공간의 반대편에 삼투압 유도체(120)를 위치시키면 막간 삼투압 차이가 발생하여 물이 이동된다. 즉, 정제된 물이 막을 투과할 때 구동력이 필요한데, 정 삼투법은 반투과성막(110)을 사이에 둔 삼투압 차이를 구동력으로 활용한다.
정 삼투법은 1nm 이하의 매우 작은 기공 크기를 갖는 반투과성막(110)을 이용하므로 기공 크기 이상의 여러 가지 오염물과 각종 이온을 제거하며 정제된 물만 막을 투과하도록 유도하는 기술이다.
정제된 물의 투과 방향이 공급수에서 생산수 쪽으로 유도하기 위하여, 생산수 쪽의 삼투압 유도체의 삼투압이 공급수의 삼투압보다 높아야 한다.
물의 이동은 정 삼투법에 의해 분리막의 타면에서 삼투압 유도체(120)가 부착된 일면으로 이동하게 된다.
반투과성막(110)의 일면에 부착된 삼투압 유도체(120)로 인해 삼투압은 높아지고, 높아진 삼투압으로 인해 물은 반투과성막(110)의 타 측면에서 삼투압 유도체(120)가 부착된 면으로 투과될 수 있다.
이때 오염물질들은 투과하지 못하고 물만이 이동하게 되는 것이다. 반투과성막(110)을 통하여 물만 투과하게 되고, 오염수에 존재하는 장티푸스(Typhoid), 장염, 편모충증(Giardiasis), 콜레라, 비브리오 패혈증, A형 간염균, 세균성이질(Shigellosis), 살모넬라증(Salmonellosis), 아메바성이질(Amebiasis) 등의 균들이 통과하지 못함은 물론이거니와 작은 크기를 갖는 비소(As) 등의 발암물질도 투과하지 못하게 되며, 연수와 및 담수화를 위하여 나트륨, 칼슘, 마그네슘 등의 이온의 투과도 저지된다.
상기 삼투압 유도체(120)는 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자(121)와 상기 카르복실기 고분자(121)에 충전된 2가 양이온(122)으로 되어있다.
상기 삼투압 유도체(120)의 위치 및 결합은 반투과성막(110)과의 관계에서 일정한 특징이 있게 된다.
도 2는 반투과성막(110) 일면에 카르복실기를 포함하는 고분자(121)가 가교제(111)로 결합한 상태와 2가 양이온(122)의 충전된 상태를 보여주는 개념도를 나타낸 것이다.
상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121)를 반투과성막(110)의 일면에 결합시키기 위해서는 상기 가교제(Cross-linker)(111)가 필요하다. 고체 지지체표면에 공유결합의 형태로 결합하는 방법으로써 -OH,-NH,-COOH,-SH와 같은 연결그룹들을 지지체 표면에 도입하기 위해서 지지체의 표면을 화학적으로 처리한다. 상기 가교제(111)는 실라놀(Silanol) 또는 APTES를 이용하여 표면을 실란화 한 후, 글루타르알데하이드(Glutaraldehyde) 또는 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide)와 반응시켜 사용할 수 있다. 실라놀은 반응성이 강한 물질이며 여러 가지 작용기가 부착되거나 결합할 수 있다. 또한, APTES는 3-Aminopropyl triethoxysilane의 약자로, 실리카(Silica) 표면을 아민(anine)으로 표면처리 하여 APTES등으로 실란화한 후 상기 글루타르알데하이드 또는 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide)와 반응시켜 카르복실기 고분자(121)를 반투과성막(110)에 고정을 시킬 수 있다.
상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121)는 폴리비닐 카르복실산(Polyvinyl carboxylic acid), 폴리아세트산 (Polyacetic acid), 또는 알지네이트(alginate) 중 어느 하나인 것으로 둘 다 중성 수용액에서는 R-COO-로 존재한다.
상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121)에 2가 양이온(122), 바람직하게는 Ca2 + 또는 Mg2 +을 주입한다. 2가 양이온은 도 2에서 보듯이 카를복실기의 이온화과정을 통한 전하를 띈 작용기(Functional group)와 2가 양이온 간의 결합 즉, 전하 간 결합(charge to charge interaction)으로 인해 Ca2 + 이온이 생산수 쪽으로의 확산됨을 저지한다. 따라서 상기 결합을 통한 2가 양이온은 반투과성막(110) 일면에 위치한 카르복실기를 포함하는 고분자(121) 사이에 비교적 고농도를 형성할 수 있다.
카르복실기를 포함하는 고분자층의 두께는 0.1 내지 100㎛가 바람직하다. 상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121)층의 두께는 2가 양이온(122)이 일정한 부분에 고농도를 유지하여 삼투압을 증가시키는 효과와 반대로 투과된 물이 빠르게 외부로 확산이 되는 것을 방해하는 반대효과 사이에 최대의 효과를 낼 수 있는 두께를 의미한다. 즉, 100㎛을 초과하면 정 삼투압의 효과는 증가하지만 투과된 물이 외부로 확산하는 것을 상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121) 층에 의한 방해가 될 수밖에 없다. 반면에, 0.1㎛미만의 경우는 투과된 물이 외부로 확산하는 효과가 크나 삼투압의 원동력인 2가 양이온(122)의 고분자와의 충전에 의한 반투과성막(110) 일면에 결합에 의한 2가 양이온(122)의 절대적인 양이 줄어들어 정 삼투압 유발의 효과가 낮아질 수밖에 없다. 따라서, 상기 카르복실기를 포함하는 고분자(121)층의 두께에 따른 상반된 효과에서 가장 효과적인 결과를 얻는 고분자층의 두께는 0.1 내지 100㎛가 적당하다.
도 3은 내부에 공간을 갖는 용기(210) 및 상기 공간을 구획시키는 정제분리막(100)으로 이루어지되, 상기 정제분리막(100)은 반투과성막(110)과 상기 반투과성막의 일면에 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자(121)와 상기 카르복실기를 포함하는 고분자와 결합에 의한 충전된 양이온(122)으로 구성된 삼투압 유도체(120)로 구성된 오염수 정제를 위한 분리장치(200)를 나타내는 개념도이다.
또한, 도 3은 물이 여과되어 정제분리막(100)을 통과함에 따라 2가 양이온(122) 중 일실시예 해당하는 Ca2+의 일부가 방전된 상태를 보여주는 개념도로써 이상적인 삼투압 유도체(120)의 구성에 따라 방전되는 2가 양이온의 농도를 최대한 줄일 수 있음은 상기에서 설명하였다.
상기 용기(210)는 특별히 제한되는 것은 아니며, 오염수를 수용할 수 있는 공간 및 오염수가 분리막을 통해 정제된 물을 수용할 수 있는 공간이 있으면 된다. 또한, 상기 용기는 분리막 외에 용기의 벽을 통해 물이 들어오거나 세어 나가지 않는 용기이면 비제한적으로 적용될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 자세히 설명한다.
실시예
반투과성막(110)에 카르복실기 고분자(121)인 알지네이트(Alginate)를 가교제(Cross-linker)의 한 종류인 APTES와 EDC(N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide)을 이용하여 결합시킨 후 CaCl2을 이용하여 Ca2 +를 알지네이트(Alginate)에 충분히 충전을 시킨다. 여기서 반투과성막(110)에 결합된 알지네이트(Alginate)의 두께는 10㎛이다. 이후에, 오염수를 공급수통에 넣고 시간에 따른 물의 흐름도를 관찰하고, 120시간 지날 때까지 생산수 부분으로 확산한 칼슘이온(CaCl2)의 농도 증가변화를 관찰한다.
비교예
실시예와 동일하게 실시하되.
반투과성막(110)에 카르복실기 고분자(121)와 2가 양이온(122)을 충전시키는 대신에, 반투과성막(110)에 의해 구분된 용기의 생산수 부분에 CaCl2 용액이 50mM 농도가 될 때까지 CaCl2를 공급한다. 이후에 시간에 따른 물의 투과 속도를 계산한다.
도 4를 보면 실시예와 비교예를 볼 때 시간당 물의 흐름도는 약 0.9(L/m2h) 정도로 비슷하다. 따라서 정 삼투압의 유도용액으로 CaCl2 50mM 농도를 유지하는 것과 반투과성막(110) 일면에 삼투압 유도체(120)를 이용한 물의 흐름도는 비슷한 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 정제분리막(100)을 통한 물은 다른 추가적인 여과장치를 통한 별도의 여과를 할 필요없이 물을 이용할 수 있다. 다만, 충전된 2가 양이온(Ca2 +)이 정제분리막(100) 외부로 확산이 용이하다면 재충전 절차와 외부로 확산한 양이온을 다시 여과시켜야 하는 부과절차가 더 필요하게 되어 이용도가 현저히 떨어질 수 있다.
그러나, 도 5에서 보면 최대 여과시간 120시간 지나는 동안에서도 정제분리막(100)을 이용한 후 확산한 CaCl2의 농도가 0.8mM이하로 존재함을 알 수 있다. 따라서 같은 물의 흐름도를 얻기 위해서 CaCl2 용액이 50mM 농도가 필요한 것에 비하면 상당히 적은 농도만 여과된 물에 확산된 것을 알 수 있다. 따라서, 추가적인 여과장치의 구비 없이도 비교적 순수한 물을 이용할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
100: 정제분리막 110: 반투과성막
111: 가요제(Cross-linker) 120: 삼투압 유도체
121: 카르복실기를 포함하는 고분자 122: 2가 양이온
200: 분리장치 210: 용기

Claims (10)

  1. 정 삼투법에 의해 불순물이 포함된 물에 대하여 정제분리막을 통해 정제하기 위한 물질로써,
    카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자 및 상기 카르복실기와 결합에 의해 충전 된 양이온으로 상기 양이온은 Ca2+ 또는 Mg2+ 로 구성될 수 있는 2가 양이온인 것을 특징으로 하는 삼투압 유도체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카르복실기를 포함하는 고분자는 폴리비닐 카르복시산(Polyvinyl carboxylic acid), 폴리아세트산 (Polyacetic acid) , 또는 알지네이트(alginate) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 삼투압 유도체.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 카르복실기를 포함하는 고분자에 상기 양이온의 충전은 수용액에서 음전하를 띈 카르복실기와 양이온 간의 결합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 삼투압 유도체.
  5. 제1항, 제2항 또는 제4항 중 어느 한 항에 의한 삼투압 유도체를 포함하는 정제분리막으로,
    상기 삼투압 유도체의 카르복실기를 포함하는 고분자는 가교제(Cross-linker)에 의해 반투과성막 일면에 부착형성되는 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 가교제(Cross-linker)는 실라놀(Silanol) 또는 APTES를 이용하여 표면을 실란화 한 후, 글루타르알데하이드 (Glutaraldehyde) 또는 EDC (N-(3-Dimethylaminopropyl)-N-ethylcarbodiimide)와 반응시켜 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 반투과성막 일면에 부착된 상기 카르복실기를 포함하는 고분자층의 두께가 0.1 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 반투과성막은 셀룰로우스 계열 (Cellulose acetate, Cellulose triacetate), 폴리아마이드 (Polyamide), 폴리이미드(Polyimide), 폴리이터술폰(polyethersulfone), 폴리아미드이미드-폴리에칠렌이민(Polyamideimide-polyethyleneimine) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 반투과성막의 두께는 100 내지 200㎛이며, 기공크기는 1nm 이하인 것을 특징으로 하는 오염수 정제분리막.
  10. 내부에 공간을 갖는 용기 및
    상기 공간을 구획시키는 정제분리막으로 이루어지되,
    상기 정제분리막은 분리막의 일면에 카르복실기(-COOH)를 포함하는 고분자 및 상기 카르복실기와 결합에 의해 충전된 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염수 정제를 위한 분리장치.
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