KR101659122B1 - Polyamide water-treatment membranes having properies of high salt rejection and high flux and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체 상에 형성되는 폴리아미드 활성층을 포함하고, 상기 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기가 도입된 수처리 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a water treatment separator comprising a porous support and a polyamide active layer formed on the porous support, wherein a hydrophilic group is introduced into the polyamide active layer, and a method for producing the same.

Description

염제거율 및 투과유량 특성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법 {POLYAMIDE WATER-TREATMENT MEMBRANES HAVING PROPERIES OF HIGH SALT REJECTION AND HIGH FLUX AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polyamide-based water treatment membrane having excellent salt removal rate and permeation flow rate characteristics,

본 발명은 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 폴리아미드 활성층에 친수성기를 갖도록 하여 염제거율 및 투과유량 특성을 향상시킨 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a polyamide-based water treatment separator having a hydrophilic group in a polyamide active layer to improve a salt removal ratio and a permeate flow rate characteristic, and a method for producing the same .

최근 수질환경의 심각한 오염과 물 부족으로 인해 새로운 수자원 공급원을 개발하는 것이 시급한 당면 과제로 대두되고 있다. 수질환경 오염에 대한 연구는 양질의 생활 및 공업용수, 각종 생활하수 및 산업폐수 처리를 목표로 하고 있으며, 에너지 절약의 장점을 지닌 분리막을 이용한 수 처리 공정에 대한 관심이 고조되고 있다. 또한, 가속화되고 있는 환경 규제의 강화는 분리막 기술의 활성화를 앞당길 것으로 예상된다. 전통적인 수처리 공정으로는 강화되는 규제에 부합하기 힘드나, 분리막 기술의 경우 우수한 처리효율과 안정적인 처리를 보증하기 때문에 향후 수처리 분야의 주도적인 기술로 자리매김할 것으로 예상된다.
Due to the serious pollution and water shortage in recent years, it is urgent to develop new water resources. Studies on the pollution of water quality are aiming at the treatment of high quality living and industrial water, various domestic sewage and industrial wastewater, and interest in the water treatment process using the separation membrane having the advantage of energy saving is increasing. In addition, the accelerated enforcement of environmental regulations is expected to accelerate the activation of membrane technology. Conventional water treatment process is difficult to meet the regulations that are strengthened, but membrane technology is expected to become a leading technology in the water treatment field because it guarantees excellent treatment efficiency and stable treatment.

액체분리는 막의 기공에 따라 정밀여과(Micro Filtration), 한외여과(Ultra Filtration), 나노여과(Nano Filtration), 역삼투(Reverse Osmosis), 침석, 동수송 및 전기투석 등으로 분류된다.
Liquid separation is classified into micro filtration, ultrafiltration, nano filtration, reverse osmosis, sedimentation, copper transport and electrodialysis depending on the pores of the membrane.

또한, 분리막은 재질에 따라 유기계 및 무기계 분리막으로 분류할 수 있는데, 최근 내열성 및 내구성 등의 물성이 우수하다는 면에서, 무기계 분리막의 사용이 확대되고 있으나, 현재까지 제품화된 분리막은 대부분 유기계 분리막에 해당하는 고분자 분리막이다.
In recent years, the use of inorganic separators has been expanding in view of their excellent properties such as heat resistance and durability. However, most commercialized separators have been applied to organic separators Is a polymer separator.

종래에는 유기계 분리막으로 비대칭형 초산 셀룰로오스(cellulose acetate) 는 그 유도체를 이용한 분리막이 많이 사용되었다. 셀룰로오스계 고분자는 선형 주쇄 구조를 가져, 결정성이 매우 높고, 물에 잘 녹지 않는 동시에 친수성이 뛰어나기 때문에, 정밀 여과막 또는 한외 여과막의 소재로 사용되고 있다. 그러나, 셀룰로오스계 고분자는 내약품성, 내열성 및 내오염성 등의 물성이 취약하고, 이에 따라 역삼투막 소재로는 사용되기 어렵다. 또한, 운전 가능한 pH 범위가 좁다는 점, 고온에서의 변형, 높은 압력을 사용하여 운전에 필요한 비용이 많이 든다는 점, 그리고 미생물에 취약하다는 점 등 여러 가지 단점으로 인해 근래에 들어서는 거의 사용되지 않는 추세이다.
Conventionally, asymmetric cellulose acetate has been widely used as an organic separation membrane. Cellulose-based polymers have a linear backbone structure and are highly crystalline, are not well soluble in water, and are excellent in hydrophilicity. Therefore, they are used as materials for microfiltration membranes or ultrafiltration membranes. However, the cellulose-based polymer has poor physical properties such as chemical resistance, heat resistance, and stain resistance, and is therefore difficult to use as a reverse osmosis membrane material. In addition, due to various drawbacks such as narrow operating pH range, deformation at high temperature, high cost for operation, and vulnerability to microorganisms, to be.

상기와 같은 셀룰로오스 계열의 고분자의 단점을 해소하기 위해 등장한 것이 폴리아미드 계열의 고분자막이다. 즉, 폴리아미드계 박막을 활성층으로 포함하는 복합 분리막(TFC membrane; Thin Film Composite membrane)은 기존 셀룰로오스 계열의 비대칭 막에 비하여, pH 변화에 대해 안정성이 높고, 낮은 압력에서 운전 가능하며, 염배제율이 우수하여, 현재 수처리 분리막의 주종을 이루고 있다.
A polyamide-based polymer membrane has emerged to overcome the disadvantages of the above-mentioned cellulosic polymers. That is, the TFC membrane (Thin Film Composite membrane) comprising a polyamide-based thin film as an active layer has a higher stability against pH change than a conventional cellulose-based asymmetric membrane and can be operated at a lower pressure, And is the main species of the water treatment separator at present.

구체적으로, 폴리아미드계 분리막은 부직포 위에 폴리설폰층을 형성하여 미세 다공성 지지체를 형성하고, 이 미세 다공성 지지체를 m-페닐렌디아민(m-Phenylene Diamine, mPD) 수용액에 침지시켜 mPD층을 형성하고, 이를 다시 트리메조일클로라이드(TriMesoyl Chloride, TMC) 유기용매에 침지 혹은 코팅시켜 mPD층을 TMC와 접촉시켜 계면 중합시킴으로써 폴리아미드 활성층을 형성하는 방법으로 제조되고 있다. 이와 같은 제조 방법에 따르면, 비극성 용액과 극성 용액이 접촉되기 때문에, 중합이 그 계면에서만 일어나 매우 두께가 얇은 폴리아미드 활성층이 형성된다.
Specifically, the polyamide-based separation membrane is formed by forming a polysulfone layer on a nonwoven fabric to form a microporous support, and immersing the microporous support in an aqueous solution of m-Phenylene Diamine (mPD) to form an mPD layer , And then immersing or coating the same in an organic solvent of triMesoyl Chloride (TMC) to form a polyamide active layer by interfacial polymerization with the mPD layer in contact with TMC. According to such a manufacturing method, since the nonpolar solution and the polar solution are in contact with each other, polymerization occurs only at the interface thereof, and a polyamide active layer having a very thin thickness is formed.

한편, 이러한 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 특성을 한층 향상시키기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
On the other hand, such a reverse osmosis membrane is commercially used and desorbs salt in a large amount in order to desalt salt, and the permeate flow characteristics capable of passing excess water even at a relatively low pressure should be excellent. Therefore, it is required to develop a technology for further improving the salt removal rate and permeate flow characteristics of the reverse osmosis membrane.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기를 도입하여, 염제거율 및 투과유량이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막을 제공하고자 한다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a polyamide-based water treatment separator having a salt removal rate and a permeation flow rate by introducing a hydrophilic group into the polyamide active layer.

일 측면에서, 본 발명은 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체 상에 형성되는 폴리아미드 활성층을 포함하고, 상기 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기가 도입된 수처리 분리막을 제공한다.
In one aspect, the present invention provides a water treatment separator comprising a porous support and a polyamide active layer formed on the porous support, wherein a hydrophilic group is introduced into the polyamide active layer.

이때, 상기 폴리아미드 활성층은 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 계면 중합에 의해 형성되며, 상기 아민 화합물은 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 것인 수처리 분리막을 제공한다.
At this time, the polyamide active layer is formed by interfacial polymerization of an amine compound and an acyl halide compound, and the amine compound includes an amine compound having a hydrophilic group.

이때, 상기 친수성기는 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기 또는 싸이올기인 것이 바람직하다.
At this time, it is preferable that the hydrophilic group is a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group or a thiol group.

상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 1개 이상의 벤젠고리로 이루어지며, 상기 벤젠고리에는 2개 이상의 아민 및 1개 이상의 친수성기를 갖는 구조일 수 있고, 구체적으로는 하기의 화학식 1로 표시되는 구조 일 수 있다.
The amine compound having a hydrophilic group may be composed of at least one benzene ring, and the benzene ring may have a structure having two or more amines and at least one hydrophilic group, specifically, a structure represented by the following formula (1) .

바람직하게는, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 2,2-벤지딘디술폰산, 2,5-다이아미노벤젠-1,4-다이설포닉에시드 및 2,5-다이아미노벤젠설포닉에시드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
Preferably, the amine compound having a hydrophilic group is selected from the group consisting of 2,2-benzidine disulfonic acid, 2,5-diaminobenzene-1,4-disulfonic acid and 2,5-diaminobenzenesulfonic acid And may be any one or more selected.

한편, 상기 아민 화합물은 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 조합일 수 있으며, 이 경우, 상기 다관능성 아민 화합물은 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌 디아민 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 상기 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 중량비는 99.9 : 0.1 내지 90 : 10일 수 있다.
The amine compound may be a combination of a polyfunctional amine compound and an amine compound having a hydrophilic group. In this case, the polyfunctional amine compound may be at least one selected from the group consisting of m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, Chloro-1,3-phenylenediamine, 6-chloro-1,3-phenylenediamine, 3-chloro-1,4-phenylenediamine or a mixture thereof, and the polyfunctional amine The weight ratio of the compound and the amine compound having a hydrophilic group may be 99.9: 0.1 to 90: 10.

한편, 본 발명의 수처리 분리막은 전체에서 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물의 반복 단위가 전체 폴리아미드 활성층에서 0.04 내지 4%로 포함될 수 있다.
On the other hand, in the water treatment separation membrane of the present invention, the repeating unit of the amine compound having the hydrophilic group as a whole may be contained in an amount of 0.04 to 4% in the entire polyamide active layer.

또한, 상기 수처리 분리막은 32,000ppm 농도의 염화나트륨(NaCl)용액을 800psi 압력으로 통과시켰을 때, 초기 염제거율이 99% 이상이고, 초기 투과유량이 37 내지 45 gallon/ft2·day 이상일 수 있고, 물로 세척한 후의 투과유량의 변화량이 6% 이하일 수 있다.
The water treatment separation membrane may have an initial salt removal rate of 99% or more and an initial permeation flow rate of 37 to 45 gallon / ft 2 · day or more when passing a sodium chloride (NaCl) solution having a concentration of 32,000 ppm at 800 psi pressure, The amount of change in the permeated flow rate after cleaning may be less than or equal to 6%.

한편, 본 발명의 수처리 분리막은 다공성 지지체가 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 또는 역삼투막일 수 있다.
Meanwhile, in the water treatment separation membrane of the present invention, the porous support may be a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane, or a reverse osmosis membrane.

다른 측면에서, 본 발명은 상기 수처리 분리막을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 모듈 및 상기 수처리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 장치를 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a water treatment apparatus including at least one water treatment module including at least one water treatment separation membrane and at least one water treatment module.

또 다른 측면에서, 본 발명은 다공성 지지체 상에 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계; 및 상기 수용액층 상에 아실 할라이드를 포함하는 유기 용액을 접촉시켜 폴리아미드층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막 제조방법을 제공한다.
In another aspect, the present invention provides a method of forming a porous support, comprising: forming an aqueous solution layer comprising an amine compound having a hydrophilic group on a porous support; And contacting the aqueous solution layer with an organic solution containing an acyl halide to form a polyamide layer.

한편 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 아민 화합물을 포함하는 전체 수용액 내에서 0.006 내지 0.6 중량% 함량으로 포함될 수 있다.
On the other hand, the amine compound having the hydrophilic group may be contained in an amount of 0.006 to 0.6% by weight in the entire aqueous solution containing the amine compound.

본 발명의 수처리 분리막은 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기를 도입하여, 친수성 성질을 가지는 기공을 형성하여, 염제거율 및 투과유량이 매우 우수한 효과가 있다.
The water treatment separation membrane of the present invention has the effect of introducing a hydrophilic group into the inside of the polyamide active layer to form pores having hydrophilic properties, and having excellent salt removal rate and permeation flow rate.

또한, 본 발명의 수처리 분리막 제조방법에 따르면, 아민 화합물 수용액에 친수성기를 갖는 아민 화합물을 첨가하는 과정을 통해, 별도의 후처리 공정 없이 염제거율 및 투과유량이 우수한 수처리 분리막을 제조할 수 있다.
In addition, according to the method for preparing a water treatment separation membrane of the present invention, a water treatment separation membrane having an excellent salt removal ratio and a permeation flow rate can be manufactured through a process of adding an amine compound having a hydrophilic group to an aqueous amine compound solution without a separate post treatment.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. Further, the embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art.

본 발명자들은 일반적인 방법으로 제조된 수처리 분리막의 경우, 합성된 폴리아미드 내의 수 옴스트롱 수준의 기공을 통하여 물 분자가 이동함에 따라 높은 제거율을 가짐과 동시에 다소 낮은 수준의 투과유량을 가지는 사실을 알아냈었다. 따라서, 본 발명자들은 높은 염제거율을 갖는 동시에 우수한 투과유량을 갖는 수처리 분리막을 제조하기 위해, 연구를 거듭한 결과, 합성된 폴리아미드 고분자 분리막 내에 친수성기가 도입될 수 있도록 하여, 친수성 성질을 가지는 기공을 형성하는 방법으로 본 발명을 완성하였다.
The present inventors have found that, in the case of a water treatment separation membrane produced by a general method, water molecules have a high removal rate and a somewhat lower permeation flow rate as the water molecules move through the pores at the level of a few omstrong in the synthesized polyamide . Accordingly, the present inventors have conducted intensive studies to produce a water treatment separation membrane having a high salt removal rate and a good permeation flow rate, and as a result, it has become possible to introduce a hydrophilic group into the synthesized polyamide polymer separation membrane, The present invention has been completed.

이에 따라, 본 발명은 (1)다공성 지지체, 상기 다공성 지지체 상에 형성되는 (2)폴리아미드 활성층을 포함하고, 상기 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기가 도입된 것을 그 특징으로 한다.
Accordingly, the present invention is characterized by (1) a porous support, and (2) a polyamide active layer formed on the porous support, wherein a hydrophilic group is introduced into the polyamide active layer.

상기 (1) 다공성 지지체로는, 부직포 상에 고분자 재료의 코팅층이 형성된 것을 사용할 수 있으며, 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리젠플루오라이드 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이 중에서도 특히 폴리설폰이 바람직하다.
The porous support may be a porous support having a coating layer of a polymeric material formed on a nonwoven fabric. Examples of the polymeric material include polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene oxide, polyimide, poly An ether imide, a polyether ketone, a polypropylene, a polymethylpentene, a polymethylchloride, and a polyvinylidene fluoride, but the present invention is not limited thereto. Of these, polysulfone is particularly preferable.

한편, 상기 다공성 지지체 상에 형성된 (2)폴리아미드 활성층은 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 계면 중합에 의해 형성될 수 있다. 이때, 상기 아민 화합물은 일반적으로, 다관능성 아민 화합물 및 이들의 혼합물이 이용되나, 본 발명의 경우 하기에서 살펴볼 바와 같이 친수성기가 도입된 아민 화합물이 이용된다. 또한, 상기 아실 할라이드 화합물은 2~3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물로서, 이로써 제한 되는 것은 아니나, 예를 들면, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
On the other hand, the polyamide active layer (2) formed on the porous support may be formed by interfacial polymerization of an amine compound and an acyl halide compound. At this time, the amine compound is generally a polyfunctional amine compound and a mixture thereof. In the present invention, an amine compound having a hydrophilic group is used as described below. Also, the acyl halide compound is an aromatic compound having 2 to 3 carboxylic acid halides, including, but not limited to, trimethoyl chloride, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, or a mixture thereof .

다음으로, 상기 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기가 도입된 것을 그 특징으로 한다.
Next, a hydrophilic group is introduced into the inside of the polyamide active layer.

보다 구체적으로, 상기 폴리아미드 활성층은 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 계면 중합에 의해 형성되며, 상기 아민 화합물은 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
More specifically, the polyamide active layer is formed by interfacial polymerization of an amine compound and an acyl halide compound, and the amine compound includes an amine compound having a hydrophilic group.

이때, 상기 친수성기는, 수처리 분리막의 활성층의 친수성을 향상시키기 위한 것으로, 이로써 제한되는 것은 아니나, 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기 또는 싸이올기인 것이 바람직하다.
In this case, the hydrophilic group is for enhancing the hydrophilicity of the active layer of the water treatment separation membrane, and is not limited thereto, but is preferably a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group or a thiol group desirable.

폴리아미드 활성층 내부에 직접 친수성기가 도입된 경우, 폴리아미드 중합 이후 생성되는 수 옴스트롱 수준의 기공구조 상에 친수성 작용기가 직접적으로 화학 결합을 이루어 위치하기 때문에, 기타 물질이 제거된 순수만이 투과되는 정수 공정 하에서 물이 이동하는 경로를 보다 친수하게 개질하는 효과를 얻을 수 있다. 때문에 결과적으로 단위 시간당 투과유량을 증가시켜, 고투과성 막을 제조할 수 있다.
In the case where a hydrophilic group is directly introduced into the polyamide active layer, since the hydrophilic functional group is chemically bonded directly on the pore structure at the level of a few omstrong generated after the polyamide polymerization, only pure water from which other substances are removed is permeated It is possible to obtain an effect of modifying the path of water movement more hydrophilically under the water purification process. As a result, the permeation flux per unit time can be increased, and a highly permeable membrane can be produced.

상기에서 살펴보았듯이, 일반적으로 폴리아미드 활성층을 형성 시, 먼저 도포되어 있는 수용액상의 아민 화합물과 후에 접촉시키는 아실 할라이드 사이에서 계면 중합 반응이 일어나게 된다. 따라서, 본 발명에서와 같이 다공성 지지체 상에 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성할 경우, 이러한 아민 화합물과 아실 할라이드가 반응하면서, 폴리아미드 막 내부에 친수성기가 도입되게 된다.
As described above, when the polyamide active layer is formed, interfacial polymerization reaction occurs between the amine compound in the aqueous solution previously applied and the acyl halide which is in contact with the amine compound in the subsequent step. Therefore, when an aqueous solution layer containing an amine compound having a hydrophilic group is formed on the porous support as in the present invention, a hydrophilic group is introduced into the polyamide membrane while the amine compound reacts with the acyl halide.

즉, 본 발명의 방법에 따르면, 친수성 화합물을 포함하는 코팅층을 폴리아미드 활성층 상에 도포하는 기존의 방식과 달리, 폴리아미드 활성층을 이루는 폴리아미드에 직접 친수성기를 도입하게 되므로, 폴리아미드 활성층 자체가 친수성을 갖게 해주는 점에 특징이 있다. 이 경우, 그동안 단순히 분리막 표면을 친수성 물질로 처리하는 것과는 다르게, 친수성 물질이 직접적으로 물의 이동 경로상에서 작용하므로, 투과유량을 증가시키는 효과가 클 뿐만 아니라 막의 생성 이후 지속적으로 그 효과가 유지된다는 점에서 장점을 가진다.
That is, according to the method of the present invention, a hydrophilic group is directly introduced into the polyamide which constitutes the polyamide active layer, unlike the conventional method in which a coating layer containing a hydrophilic compound is applied on the polyamide active layer, And the like. In this case, unlike the case of simply treating the surface of the separation membrane with a hydrophilic material, since the hydrophilic material acts directly on the movement path of the water, the effect of increasing the permeation flow rate is great and the effect is continuously maintained after the formation of the membrane .

이때, 본 발명에서 사용 가능한 친수성기를 갖는 아민 화합물은, 이로써 한정되는 것은 아니나, 1개 이상의 벤젠고리로 이루어지며, 상기 벤젠고리에는 2개 이상의 아민 및 1개 이상의 친수성기를 갖는 것이 바람직하다.
At this time, the amine compound having a hydrophilic group usable in the present invention is not limited thereto, but it is preferably composed of at least one benzene ring, and the benzene ring preferably has two or more amines and at least one hydrophilic group.

더욱, 바람직하게는, 본 발명의 아민 화합물은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물일 수 있다.Further, preferably, the amine compound of the present invention may be a compound represented by the following formula (1) or (2).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013070400256-pat00001
Figure 112013070400256-pat00001

상기 i는 1 내지 4인 정수, 바람직하게는 1 내지 2인 정수이며, 상기 R1은 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기 또는 싸이올기이며, 보다 바람직하게는, 술폰산기 또는 술폰산염기이다.
Wherein i is an integer of 1 to 4, preferably an integer of 1 to 2, and R 1 is a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a carboxylic acid group, a phosphonic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group or a thiol group Preferably, it is a sulfonic acid group or a sulfonic acid base.

[화학식 2](2)

Figure 112013070400256-pat00002
Figure 112013070400256-pat00002

상기 n은 0 내지 3의 정수, 바람직하게는 0 또는 1의 정수이며, 상기 j, k, l은 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, R2 및 R4는 각각 독립적으로, 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기 또는 싸이올기이며, R3는 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기, 싸이올기, 아미노기 또는 수소이다. 보다 바람직하게는, 상기 R2 내지 R4는 각각 독립적으로 술폰산기 또는 술폰산염기 일 수 있다.
Wherein n is an integer of 0 to 3, preferably 0 or 1, j, k and 1 are each independently an integer of 0 to 3, R 2 and R 4 are each independently a sulfonic acid group, a base, a carboxyl group, a carboxylic acid base, a phosphonic acid group, phosphonic acid base, a hydroxyl group or thiol group, R 3 is a sulfonic acid group, a sulfonic acid base, a carboxyl group, a carboxylic acid base, a phosphonic acid group, phosphonic acid base, a hydroxyl group, thiol group, Amino group or hydrogen. More preferably, each of R 2 to R 4 may independently be a sulfonic acid group or a sulfonic acid group.

상기 친수성기를 갖는 아민 화합물의 구체적인 예로는, 이로써 한정되는 것은 아니나, 2,2-벤지딘디술폰산, 2,5-다이아미노벤젠-1,4-다이설포닉에시드 및 2,5-다이아미노벤젠설포닉에시드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 들 수 있다.
Specific examples of the amine compound having a hydrophilic group include, but are not limited to, 2,2-benzidine disulfonic acid, 2,5-diaminobenzene-1,4-disulfonic acid and 2,5- Phobic acid, and the like.

한편, 본 발명에서 있어서, 상기 아민 화합물로는 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 조합을 사용할 수 있다.
In the present invention, as the amine compound, a combination of a polyfunctional amine compound and an amine compound having a hydrophilic group may be used.

상기 다관능성 아민 화합물은 통상의 폴리아미드 활성층을 형성하기 위하여 아실 할라이드와 계면 중합이 가능한 아민 화합물들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 시클로헥산디아민, 피페라진 및 피페라진 유도체 등과 같은 방향족 다관능성 아민; N, N-디메틸-1, 3-페닐렌디아민, 크시렌디아민, 벤지딘, 벤지딘 유도체 또는 이들의 혼합물들을 사용할 수 있다. 이중에서도 방향족 다관능성 아민이 바람직하며, 있으며, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌 디아민 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
The polyfunctional amine compound may be an amine compound capable of interfacial polymerization with an acyl halide to form a conventional polyamide active layer. For example, aromatic polyfunctional amine compounds such as cyclohexane diamine, piperazine and piperazine derivatives, Amine; N, N-dimethyl-1,3-phenylenediamine, xylylenediamine, benzidine, benzidine derivatives or mixtures thereof. Of these, aromatic polyfunctional amines are preferred, and m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,3,6-benzenetriamine, 4-chloro-1,3- 1,3-phenylenediamine, 3-chloro-1,4-phenylenediamine or a mixture thereof.

이때, 상기 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 중량비는 99.9 : 0.1 내지 90 : 10일 수 있으며, 바람직하게는 99.6 : 0.4 내지 95 : 5일 수 있다. 이때, 상기 함량 비율이 99.9 : 01 미만이면, 친수성에 기인한 유량 증가 효과가 미미하고, 90 : 10을 초과하면 상대적으로 염제거율 감소가 심해지고, 유량 증가 효과 또한 더 이상 확인되지 않는다.
In this case, the weight ratio of the polyfunctional amine compound and the amine compound having a hydrophilic group may be 99.9: 0.1 to 90: 10, preferably 99.6: 0.4 to 95: 5. At this time, if the content ratio is less than 99.9: 01, the effect of increasing the flow rate due to hydrophilicity is insignificant. If the content ratio is more than 90:10, the decrease of the salt removal rate becomes severe and the effect of increasing the flow rate is not confirmed any more.

한편, 본 발명의 수처리 분리막의 경우, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물의 반복 단위가 전체 폴리아미드 활성층에서 0.04 내지 4% 정도로 포함되며, 바람직하게는 0.16 내지 2%로 포함될 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 염제거율이 통상적인 역삼투 분리막에 사용 가능할 수준(>95%)으로 유지되며 동시에 투과유량이 최대 50% 증가하는 효과를 보인다.
On the other hand, in the case of the water treatment separation membrane of the present invention, the repeating unit of the amine compound having the hydrophilic group is included in the total polyamide active layer in an amount of 0.04 to 4%, preferably 0.16 to 2%. When the above range is satisfied, the salt removal rate is maintained at a level (> 95%) that can be used in a conventional reverse osmosis membrane, and at the same time, the permeation flow rate is increased by 50%.

본 발명자의 실험에 따르면, 상기와 같이 친수성기를 갖는 폴리아미드 활성층이 형성된 본 발명의 분리막의 경우, 32000ppm의 NaCl 수용액, 800psi 압력하에서 측정된 초기 염제거율이 99% 이상, 초기 유량이 37 gallon/ft2·day 이상이며, 2000ppm의 NaCl 수용액, 250psi 압력하에서 측정된 초기 염제거율이 99% 이상, 초기 유량이 25 gallon/ft2·day 이상으로 종래 역삼투막과 동등한 염제거율을 갖는 동시에 현저히 우수한 투과유량 성능을 가진다.
According to the experiment of the present inventors, in the case of the separation membrane of the present invention in which the polyamide active layer having a hydrophilic group was formed as described above, the initial salt removal rate was 99% or more and the initial flow rate was 37 gallon / ft 2 · day or more and has an initial salt removal rate of 99% or more and an initial flow rate of 25 gallon / ft 2 · day or more as measured at a pressure of 250 ppm in a 2000 ppm NaCl aqueous solution, and has a salt removal rate equivalent to that of conventional reverse osmosis membranes, .

뿐만 아니라, 상기 수처리 분리막은 세척한 후에도 32000ppm의 NaCl 수용액, 800psi 압력하에서 측정된 초기 염제거율이 99% 이상, 초기 유량이 36.5 gallon/ft2·day 이상이며, 2000ppm의 NaCl 수용액, 250psi 압력하에서 측정된 초기 염제거율이 99% 이상, 초기 유량이 24.5 gallon/ft2·day 이상이다.
In addition, the water treatment separator has an initial salt removal rate of more than 99%, an initial flow rate of 36.5 gallons / ft 2 · day or more, measured at a pressure of 800 psi, a NaCl aqueous solution of 32000 ppm after washing, The initial salt removal rate was 99% or more and the initial flow rate was 24.5 gallons / ft 2 · day or more.

즉, 본 발명의 수처리 분리막은 세척 후에 고압 조건과 저압 조건에서 측정된 투과유량의 변화량이 모두 6% 이하로, 여전히 우수한 투과유량 성능을 유지한다. 이는 세척 후에 9% 이상의 투과유량의 변화량을 보이는, 종래의 친수성막을 코팅한 수처리 분리막과 달리, 직접 폴리아미드 활성층이 친수성기를 띄는 기공을 가짐으로써, 지속적으로 높은 투과유량을 가지는 현저한 효과를 가짐을 보여준다.
That is, the water treatment separation membrane according to the present invention maintains the excellent permeation flow rate performance even when the change in the permeation flow rate measured under the high pressure condition and the low pressure condition after washing is 6% or less. This shows that, unlike the conventional water-treating membrane coated with a hydrophilic membrane, the direct polyamide active layer has a hydrophilic-grouped pore, showing a change in permeation flow rate of 9% or more after washing, and has a remarkable effect of continuously having a high permeate flow rate .

한편, 상기 구성요소를 포함한 수처리 분리막은 정밀 여과막(Micro Filtration), 한외 여과막(Ultra Filtration), 나노 여과막(Nano Filtration) 또는 역삼투막(Reverse Osmosis)에 이용될 수 있으며, 바람직하게는 역삼투막으로 상용할 수 있다.
Meanwhile, the water treatment separation membrane including the above components may be used for a micro filtration, an ultrafiltration, a nano filtration or a reverse osmosis membrane, and preferably a reverse osmosis membrane have.

본 발명은 또한, 전술한 본 발명에 따른 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈 및 상기 수처리 모듈을 포함하는 수처리 장치에 관한 것이다.
The present invention also relates to a water treatment module including the water treatment separation membrane according to the present invention and a water treatment apparatus including the water treatment module.

본 발명의 수처리 분리막이 적용된 수처리 모듈은 염제거율 및 투과유량이 우수하며, 화학적 안정성이 우수하여 가정용/산업용 정수, 하수 처리, 해담수 처리, 기타 각종 정제공정을 위한 정밀여과막, 한외여과막, 나노여과막 또는 역삼투막용 모듈로 상용할 수 있다.
The water treatment module to which the water treatment separation membrane of the present invention is applied is excellent in salt removal rate and permeation flow rate and is excellent in chemical stability and can be used as a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane, and a membrane filter for domestic / industrial water purification, sewage treatment, Or as a reverse osmosis membrane module.

본 발명의 수처리 분리막을 사용하여 구성할 수 있는 수처리 모듈의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 그 예에는 판형(plate & frame) 모듈, 관형(tubular) 모듈, 중공사형(Hollow & Fiber) 모듈 또는 나권형(spiral wound) 모듈 등이 포함된다. 또한, 본 발명의 수처리 모듈은 전술한 본 발명의 수처리 분리막을 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다.
The concrete type of the water treatment module that can be constructed using the water treatment separation membrane of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a plate & frame module, a tubular module, a hollow & Spiral wound modules, and the like. Further, as long as the water treatment module of the present invention includes the above-described water treatment separation membrane of the present invention, other structures and manufacturing methods are not particularly limited and general means known in this field can be employed without limitation.

다음으로 본 발명의 수처리 분리막의 제조방법에 대해 설명한다.
Next, a method for producing the water treatment separation membrane of the present invention will be described.

보다 구체적으로는, 본 발명의 수처리 분리막은 다공성 지지체 상에 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계 및 상기 수용액층 상에 아실 할라이드를 포함하는 유기 용액을 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
More specifically, the water treatment separation membrane of the present invention comprises a step of forming an aqueous solution layer containing an amine compound having a hydrophilic group on a porous support and an organic solution containing an acyl halide on the aqueous solution layer to form a polyamide active layer The method comprising the steps of:

이때, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계에서 상기 친수성기는, 수처리 분리막의 활성층에 친수성을 향상시키기 위한 것으로, 이로써 제한되는 것은 아니나, 술폰산기, 술폰산염기, 카복실기, 카복실산염기, 포스폰산기, 포스폰산염기, 수산화기 또는 싸이올기인 것이 바람직하다.
At this time, in the step of forming the aqueous solution layer containing the amine compound having the hydrophilic group, the hydrophilic group is for improving the hydrophilicity of the active layer of the water treatment separation membrane. However, the hydrophilic group may be a sulfonic acid group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, A phosphonic acid group, a phosphonic acid group, a hydroxyl group or a thiol group.

또한, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물의 경우 이로써 한정되는 것은 아니나, 2,2-벤지딘디술폰산, 2,2-벤지딘디술폰산, 2,5-다이아미노벤젠-1,4-다이설포닉에시드 및 2,5-다이아미노벤젠설포닉에시드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것이 바람직하다.
Examples of the amine compound having a hydrophilic group include, but are not limited to, 2,2-benzidine disulfonic acid, 2,2-benzidine disulfonic acid, 2,5-diaminobenzene-1,4-disulfonic acid and 2 , 5-diaminobenzenesulfonic acid, and the like.

또한, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 전체 수용액 내에서 0.006 내지 0.6중량% 정도의 함량을 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.024 내지 0.48중량% 정도, 더욱 바람직하게는 0.048 내지 0.24중량%정도로 포함될 수 있다. 친수성기를 갖는 아민 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 투과유량 향상 효과가 우수하면서도, 폴리아미드 활성층이 원활하게 형성될 수 있기 때문이다.
The amine compound having a hydrophilic group may be contained in an amount of about 0.006 to 0.6% by weight, preferably about 0.024 to 0.48% by weight, more preferably 0.048 to 0.24% by weight in the whole aqueous solution. When the content of the amine compound having a hydrophilic group satisfies the above range, the polyamide active layer can be smoothly formed while the effect of improving the permeation flow rate is excellent.

한편, 상기 수용액층은 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 조합일 수 있다. 상기 다관능성 아민 화합물로는 수처리 분리막 제조에 사용되는 아민 화합물들을 제한 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 시클로헥산디아민, 피페라진 및 피페라진 유도체 등과 같은 방향족 다관능성 아민; N, N-디메틸-1, 3-페닐렌디아민, 크시렌디아민, 벤지딘, 벤지딘 유도체 또는 이들의 혼합물들을 사용할 수 있다. 이중에서도 방향족 다관능 아민이 바람직하며, 있으며, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌 디아민 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
On the other hand, the aqueous solution layer may be a combination of a polyfunctional amine compound and an amine compound having a hydrophilic group. As the polyfunctional amine compound, amine compounds used in the preparation of a water treatment separation membrane may be used without limitation, for example, aromatic polyfunctional amines such as cyclohexane diamine, piperazine and piperazine derivatives; N, N-dimethyl-1,3-phenylenediamine, xylylenediamine, benzidine, benzidine derivatives or mixtures thereof. Of these, aromatic polyfunctional amines are preferred, and m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,3,6-benzenetriamine, 4-chloro-1,3- 1,3-phenylenediamine, 3-chloro-1,4-phenylenediamine or a mixture thereof.

이때, 상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 상기 다관능성 아민 화합물의 고형분 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 10 중량부의 함량으로 포함될 수 있고, 바람직하게는 0.4 내지 5 중량부 정도의 함량으로 포함될 수 있다.
The amine compound having the hydrophilic group may be contained in an amount of 0.1 to 10 parts by weight, preferably 0.4 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the polyfunctional amine compound.

한편, 상기 아민 수용액의 용매는 물과 같은 극성 용매인 것이 바람직하며, 상기 아민 수용액에는 필요에 따라, 트리에틸아민 및 캄포설포닉에시드와 같은 참가제가 추가로 포함될 수 있다.
Meanwhile, the solvent of the amine aqueous solution is preferably a polar solvent such as water, and the amine aqueous solution may further contain an additive agent such as triethylamine and camphorsulfonic acid, if necessary.

또한, 다공성 지지체 상에 아민 수용액층을 형성하는 방법은 지지체 위에 수용액을 형성할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법도 제외하지 않는다. 예를 들면, 분무, 도포, 침지, 적하 등의 어떠한 방법이라도 사용 가능하다.
Further, the method of forming the amine aqueous solution layer on the porous support does not exclude any method as long as it is capable of forming an aqueous solution on the support. For example, any method such as spraying, coating, immersion, dropping, etc. can be used.

상기 수용액층을 형성한 후, 선택적으로 과잉의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 이와 같이 과잉의 수용액을 제거하게 되면, 계면 중합 층이 지지체 상에 안전하게 형성되며, 균일한 층을 형성 할 수 있다. 상기 과잉의 수용액의 제거는 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있으나 특별히 이에 한정되는 것은 아니다.
After the formation of the aqueous solution layer, a step of selectively removing an aqueous solution containing an excess of the amine compound may be further carried out. When the excess aqueous solution is thus removed, the interfacial polymerization layer can be safely formed on the support and a uniform layer can be formed. The removal of the excess aqueous solution can be performed using a sponge, an air knife, a nitrogen gas blowing, a natural drying, a compression roll or the like, but is not limited thereto.

다음으로, 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계에선, 표면에 코팅된 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면 중합에 의해 폴리아미드를 생성하고, 미세 다공성 지지체에 흡착되어 박막이 형성된다. 상기 접촉 방법에 있어서, 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 폴리아미드 활성층을 형성할 수도 있다.
Next, in the step of forming the polyamide active layer by contacting the organic solution containing the acyl halide compound on the aqueous solution layer, the amine compound coated on the surface reacts with the acyl halide compound to form polyamide by interfacial polymerization, And adsorbed on the microporous support to form a thin film. In the contact method, a polyamide active layer may be formed by a method such as dipping, spraying, or coating.

상기 아실 할라이드 화합물은 2~3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물로서, 이로써 제한 되는 것은 아니나, 예를 들면, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
The acyl halide compound is an aromatic compound having 2 to 3 carboxylic acid halides, including, but not limited to, trimethoyl chloride, isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride, or a mixture thereof Do.

한편, 아실 할라이드 화합물을 포함하는 용액의 유기용매로는 계면 중합 반응에 참가하지 않고, 아실 할라이드 화합물과 화학적 결합을 일으키지 않으며, 다공성 지지층에 손상을 입히지 않는 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유기용매로는 지방족탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류와 탄소수가 5~12인 헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 알칸과 같은 물과 섞이지않는 소수성 액체, 예를 들면, 탄소수가 5~12인 알칸과 그 혼합물인 Isol-C(Exxon Cor.), Isol-G(Exxon Cor.)등이 사용될 수 있다.
On the other hand, as the organic solvent of the solution containing the acyl halide compound, it is preferable to use a solvent that does not participate in the interfacial polymerization reaction, does not cause chemical bonding with the acyl halide compound, and does not damage the porous support layer. Examples of the organic solvent include aliphatic hydrocarbon solvents such as Freons and hydrophobic liquids such as hexane, cyclohexane, heptane, and alkane having 5 to 12 carbon atoms that are immiscible with water, for example, alkanes having 5 to 12 carbon atoms And mixtures thereof such as Isol-C (Exxon Cor.) And Isol-G (Exxon Cor.).

또한, 상기 접촉시간은 1분 내지 5시간 정도, 보다 바람직하게는 1분 내지 3시간 정도인 것이 좋다. 접촉시간이 1분 미만일 경우, 코팅층이 충분히 형성되지 않으며, 접촉시간이 5시간을 초과할 경우에는, 코팅층 두께가 너무 두꺼워져 수처리 분리막의 투과유량이 감소되는 부정적인 영향이 있다.
The contact time is preferably about 1 minute to 5 hours, more preferably about 1 minute to 3 hours. When the contact time is less than 1 minute, the coating layer is not sufficiently formed, and when the contact time exceeds 5 hours, there is a negative influence that the thickness of the coating layer becomes too thick to reduce the permeation flow rate of the water treatment separator.

한편, 상기와 같은 방법을 통해 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층이 형성되면 선택적으로 이를 건조하고 세척하는 과정을 수행할 수 있다. 이때 상기 건조는 45℃ 내지 80℃의 오븐에서 1분 내지 10분 정도 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 세척은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 염기성 수용액에서 세척할 수 있다. 사용 가능한 염기성 수용액은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 탄산나트륨 수용액을 사용할 수 있으며, 구체적으로는, 20℃ 내지 30℃의 탄산나트륨 수용액에서 1시간 내지 24시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
Meanwhile, when the polyamide active layer is formed on the porous support by the above-described method, the polyamide active layer may be selectively dried and washed. At this time, the drying is preferably performed in an oven at 45 ° C to 80 ° C for about 1 minute to 10 minutes. The washing is not particularly limited, but can be performed, for example, in a basic aqueous solution. The basic aqueous solution which can be used is not particularly limited, but for example, an aqueous solution of sodium carbonate can be used. Specifically, the basic aqueous solution is preferably performed in an aqueous solution of sodium carbonate at 20 ° C to 30 ° C for 1 hour to 24 hours.

이하, 보다 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 더 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to more specific examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

DMF(N,N-디메틸포름아미드) 용액에 18중량%의 폴리설폰 고형분을 넣고 80℃ ~ 85℃에서 12시간 이상 녹여 균일한 액상이 얻었다. 이 용액을 폴리에스테르 재질의 95 ~ 100㎛ 두께의 부직포 위에 45 ~ 50㎛ 두께로 캐스팅한다. 그런 다음, 캐스팅된 부직포를 물에 넣어 다공성 폴리설폰 지지체를 제조하였다.18% by weight of polysulfone solids were added to DMF (N, N-dimethylformamide) solution and melted at 80 ° C to 85 ° C for 12 hours or more to obtain a uniform liquid phase. This solution is cast on a nonwoven fabric having a thickness of 95 to 100 mu m made of polyester to a thickness of 45 to 50 mu m. The cast nonwoven fabric was then immersed in water to prepare a porous polysulfone support.

상기 방법으로 제조된 다공성 폴리설폰 지지체를 7.92중량%의 메타페닐렌디아민, 0.08중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산), 1중량%의 트리에틸아민 및 2.3중량%의 캄포설포닉 애시드를 포함하는 수용액에 2분 동안 담갔다 꺼낸 후, 지지체 상의 과잉의 수용액을 25psi 롤러를 이용하여 제거하고, 상온에서 1분간 건조하였다.The porous polysulfone support prepared by the above method was mixed with 7.92 wt% of metaphenylenediamine, 0.08 wt% of BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid), 1 wt% of triethylamine and 2.3 wt% of camphorsulfonic acid , The excess aqueous solution on the support was removed using a 25 psi roller and dried at room temperature for 1 minute.

그런 다음, Hexane 용매(Sigma Aldrich 제조)에 0.2부피%의 트리메조일클로로이드(TMC)를 포함하는 유기용액을 상기 코팅된 지지체 표면에 도포함으로써 계면 중합 반응을 시킨 후, 과잉의 유기용액을 제거하기 위하여 60℃ 오븐에서 10분간 건조하였다. Then, an organic solution containing 0.2% by volume of trimesoyl chloride (TMC) was applied to the surface of the coated support with an Hexane solvent (Sigma Aldrich) to perform interfacial polymerization, and excess organic solution was removed Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 60 C &lt; / RTI &gt;

상기 방법으로 얻어진 수처리 분리막을 0.2중량% 탄산나트륨 수용액에서 2시간 이상 침지한 후, 증류수로 다시 1분간 세척하여 폴리아미드 활성층을 갖는 수처리 분리막을 제조하였다.
The water treatment separation membrane obtained by the above method was immersed in a 0.2 wt% sodium carbonate aqueous solution for 2 hours or more and then washed with distilled water for 1 minute to prepare a water treatment membrane having a polyamide active layer.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

0.08중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산) 대신 0.16중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
Except that 0.16 wt% of BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid) was used in place of 0.08 wt% of BDSA (2,2-benzydine disulfonic acid), to prepare a water treatment separation membrane.

<실시예 3>&Lt; Example 3 >

0.08중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산) 대신 0.24중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
A water treatment separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid) was used in an amount of 0.24 wt% instead of 0.08 wt% of BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid).

<실시예 4><Example 4>

0.08중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산) 대신 0.32중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산)을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
Except that 0.32 wt% of BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid) was used in place of 0.08 wt% of BDSA (2,2-benzidine disulfonic acid).

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

0.08중량%의 BDSA(2,2-벤지딘디술폰산)를 제외한 아민 화합물 수용액을 사용한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
A water treatment separation membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.08% by weight of an amine compound aqueous solution except for BDSA (2,2-benzydinedisulfonic acid) was used.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

비교예 1에 의해 제조된 수처리 분리막을, 캄포설포닉 에시드 ((7,7-다이메틸-2-옥소바이시크로[2,2,1]헵탄-1-일)메탄설포닉에시드) 0.03중량% 및 탄산나트륨 0.05중량%가 함유된 수용액에 상온에서 2분 동안 침지시켜 폴리아미드 활성층 상부에 친수성 코팅막을 형성하였다. The water treatment separator prepared in Comparative Example 1 was immersed in a solution containing 0.03 wt% of camphorsulfonic acid ((7,7-dimethyl-2-oxobicyclo [2,2,1] heptan-1-yl) methanesulfonic acid) % And sodium carbonate (0.05 wt%) at room temperature for 2 minutes to form a hydrophilic coating film on the polyamide active layer.

그런 다음, 상기 수처리 분리막을 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액에 상온에서 30분 동안 수세시킨 후, 증류수로 세척하여 상기 코팅막을 갖는 수처리 분리막을 제조하였다.
Then, the water treatment separation membrane was washed with 0.2 wt% sodium carbonate aqueous solution at room temperature for 30 minutes, and then washed with distilled water to prepare a water treatment separation membrane having the coating membrane.

<< 실험예Experimental Example 1 - 초기  1 - Initial 염배제율Salt exclusion rate 및 초기 투과유량 측정> And initial permeate flow measurement>

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 의해 제조된 수처리 분리막의 초기 염배제율과 초기 투과유량을 다음과 같은 방법으로 평가하였다. 초기 염배제율과 초기 투과유량은 25℃에서 염화나트륨 수용액을 각각 32,000ppm 농도로 800psi 압력에서 또는 2,000ppm 농도로 250psi 압력에서 4500mL/min의 유량으로 공급하면서 측정하였다. 막 평가에 사용한 수처리 분리막 셀 장치는 평판형 투과셀과 고압펌프, 저장조 및 냉각 장치를 구비하였으며, 평판형 투과 셀의 구조는 크로스-플로우(cross-flow) 방식으로 유효 투과면적은 28cm2이다. 세척한 수처리 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 투과유량이 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 [표 1]에 나타내었다.
The initial salt rejection rate and initial permeate flow rate of the water treatment membranes prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were evaluated by the following methods. The initial salt rejection rate and the initial permeate flux were measured at 25 ° C while the aqueous sodium chloride solution was supplied at a concentration of 32,000 ppm at 800 psi pressure or 2,000 ppm concentration at 250 psi pressure at a flow rate of 4500 mL / min. The water treatment membrane cell device used for the evaluation of the membrane was equipped with a plate type permeable cell, a high pressure pump, a reservoir and a cooling device. The structure of the plate type permeable cell was a cross-flow type with an effective permeable area of 28 cm 2 . After the washed water treatment membrane was installed in the permeation cell, the preliminary operation was performed for about 1 hour by using the third distilled water for stabilization of the evaluation equipment. Then, the apparatus was operated for about 1 hour until the pressure and permeate flow rate reached a steady state by replacing with 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution. Then, the flow rate was calculated by measuring the amount of water permeated for 10 minutes, and the conductivity was measured with a Conductivity Meter ) Was used to calculate the salt rejection rate by analyzing the salt concentration before and after permeation. The measurement results are shown in [Table 1].

구분
division
32000ppm / 800psi32000 ppm / 800 psi 2000ppm / 250psi2000 ppm / 250 psi
염제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 투과유량 (GFD)Permeate flow (GFD) 염제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 투과유량 (GFD)Permeate flow (GFD) 실시예 1Example 1 99.4299.42 37.2037.20 99.5099.50 25.2925.29 실시예 2Example 2 99.3299.32 39.8539.85 99.3899.38 29.7229.72 실시예 3Example 3 99.3999.39 41.6841.68 99.3999.39 33.3633.36 실시예 4Example 4 99.3099.30 42.8442.84 99.3699.36 35.7735.77 비교예 1Comparative Example 1 99.4299.42 36.1436.14 99.4799.47 23.5523.55 비교예 2Comparative Example 2 99.3099.30 37.4337.43 99.2999.29 25.4125.41

[표 1]의 결과를 보면, 실시예 1 내지 4와 같이 친수성기를 갖는 아민 화합물을 이용하여 폴리아미드 활성층을 형성한 경우, 비교예 1의 분리막에 비해 동등한 염제거율을 갖는 동시에 초기 투과유량이 10% 내지 20% 향상되는 현저한 효과가 있음을 알 수 있었다.
The results of Table 1 show that when the polyamide active layer is formed using an amine compound having a hydrophilic group as in Examples 1 to 4, the membrane has an equivalent salt removal ratio as compared with the separation membrane of Comparative Example 1, % &Lt; / RTI &gt; to &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 20%. &Lt; / RTI &gt;

<< 실험예Experimental Example 2 -  2 - 세척후After washing 투과유량의 변화량> Change in permeation flow rate>

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2에 의해 제조된 수처리 분리막에 있어서, 세척 전, 후의 투과유량의 변화량을 다음과 같은 방법으로 평가하였다. 3차 증류수를 이용하여 1시간 동안 분리막 표면 및 장비를 세척한 후, 상기 실험예 1에 기재된 것과 동일한 조건에서 투과유량 및 염제거율을 측정하였다. 그런 다음, 측정된 값과 실험예 1에서 측정된 초기투과유량 및 염제거율을 비교하여 변화율을 측정하였다. 측정 결과는 [표 2]에 나타내었다.
In the water treatment membranes prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2, the amount of change in the permeated flow rate before and after washing was evaluated by the following method. The membrane surface and equipment were washed for one hour using third distilled water, and the permeate flow rate and salt removal rate were measured under the same conditions as described in Experimental Example 1. Then, the rate of change was measured by comparing the measured value with the initial permeate flow rate and the salt removal rate measured in Experimental Example 1. [ The measurement results are shown in Table 2.

구분
division
세척후
32000ppm / 800psi
After washing
32000 ppm / 800 psi
세척후
2000ppm / 250psi
After washing
2000 ppm / 250 psi
변화율
32000ppm / 800psi
Rate of change
32000 ppm / 800 psi
변화율
2000ppm / 250psi
Rate of change
2000 ppm / 250 psi
염제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 투과유량 (GFD)Permeate flow (GFD) 염제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 투과유량 (GFD)Permeate flow (GFD) 염제거율 변화율Rate of Salt Removal Rate Change 투과유량 변화율Permeate flow rate change rate 염제거율 변화율Rate of Salt Removal Rate Change 투과유량 변화율Permeate flow rate change rate 실시예 1Example 1 99.6299.62 38.8338.83 99.4299.42 24.8324.83 0.200.20 4.384.38 0.080.08 1.811.81 실시예 2Example 2 99.4499.44 40.5240.52 99.2899.28 29.3129.31 0.120.12 1.681.68 0.100.10 1.381.38 실시예 3Example 3 99.4299.42 41.2941.29 99.5399.53 33.4233.42 0.030.03 0.940.94 0.140.14 0.180.18 실시예 4Example 4 99.3899.38 40.4440.44 99.4999.49 33.9733.97 0.080.08 5.605.60 0.130.13 5.035.03 비교예 1Comparative Example 1 99.5099.50 35.7935.79 99.4299.42 23.1223.12 0.080.08 0.970.97 0.050.05 1.831.83 비교예 2Comparative Example 2 99.3899.38 34.8234.82 99.3499.34 23.0823.08 0.080.08 6.976.97 0.050.05 9.179.17

상기 [표 2]를 통해, 실시예 1 내지 4에 의해 제조된 본 발명의 수처리 분리막의 경우, 세척 전후의 투과유량 변화율이, 고압 및 저압 조건에서 모두 6% 이하임을 알 수 있다. 이에 비해, 표면에 친수성막이 형성된 비교예 2의 경우, 저압 조건에서 세척 전후의 투과유량 변화율이 9% 이하, 고압 조건에서도 7% 정도로 높음을 알 수 있다. 이는 본 발명의 수처리 분리막의 경우, 친수성기가 폴리아미드 활성층 내부에 존재하여 세척에 의해 씻겨나가지 않는 반면, 비교예 2의 경우, 친수성막이 세척 시에 씻겨나가기 때문인 것으로 사료된다.
It can be seen from the above [Table 2] that the permeation rate change rate before and after cleaning of the water treatment separation membrane of the present invention manufactured by Examples 1 to 4 is less than 6% at both high pressure and low pressure conditions. In contrast, in the case of Comparative Example 2 in which a hydrophilic film was formed on the surface, it was found that the rate of change of the permeated flow rate before and after washing at low pressure was 9% or less and 7% at high pressure. In the case of the water treatment separation membrane of the present invention, it is considered that the hydrophilic membrane exists in the polyamide active layer and is not washed away by washing, whereas in the case of Comparative Example 2, the hydrophilic membrane is washed away during washing.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be obvious to those of ordinary skill in the art.

Claims (17)

다공성 지지체; 및
상기 다공성 지지체 상에 형성되는 폴리아미드 활성층을 포함하고,
상기 폴리아미드 활성층 내부에 친수성기가 도입되며,
상기 폴리아미드 활성층은 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 계면 중합에 의해 형성되고,
상기 아민 화합물은 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 조합이며,
상기 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 중량비는 99.9 : 0.1내지 90 : 10이고,
상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 2,2-벤지딘디술폰산인 수처리 분리막.
A porous support; And
And a polyamide active layer formed on the porous support,
A hydrophilic group is introduced into the inside of the polyamide active layer,
The polyamide active layer is formed by interfacial polymerization of an amine compound and an acyl halide compound,
The amine compound is a combination of a polyfunctional amine compound and an amine compound having a hydrophilic group,
The weight ratio of the polyfunctional amine compound to the amine compound having a hydrophilic group is 99.9: 0.1 to 90: 10,
Wherein the amine compound having a hydrophilic group is 2,2-benzidine disulfonic acid.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다관능성 아민 화합물은 m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌 디아민 또는 이들의 혼합물인 것인 수처리 분리막.
The method according to claim 1,
The polyfunctional amine compound may be at least one selected from the group consisting of m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 1,3,6-benzenetriamine, 4-chloro-1,3-phenylenediamine, Diamine, 3-chloro-1,4-phenylenediamine or a mixture thereof.
삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 수처리 분리막은 32,000ppm 농도의 염화나트륨(NaCl)용액을 800psi 압력으로 통과시켰을 때, 초기 염제거율이 99% 이상이고, 초기 투과유량이 37 내지 45 gallon/ft2·day 이상인 수처리 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the water treatment separation membrane has an initial salt removal rate of 99% or more and an initial permeation flow rate of 37 to 45 gallon / ft 2 · day or more when passing a sodium chloride (NaCl) solution having a concentration of 32,000 ppm at 800 psi pressure.
제1항에 있어서,
상기 수처리 분리막은 세척한 후의 투과유량의 변화량이 6% 이하인 수처리 분리막.
The method according to claim 1,
Wherein the water treatment separation membrane has a change amount of the permeation flow rate after cleaning of 6% or less.
제1항에 있어서, 다공성 지지체가 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 또는 역삼투막인 것을 특징으로 하는 수처리 분리막.
The water treatment separator according to claim 1, wherein the porous support is a microfiltration membrane, an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane.
제1항, 제8항, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 수처리 분리막을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 모듈.
A water treatment module comprising at least one water treatment membrane according to any one of claims 1, 8, 11 to 13.
제14항에 따른 수처리 모듈을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 장치.
A water treatment apparatus comprising at least one water treatment module according to claim 14.
다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계; 및
상기 수용액층 상에 아실 할라이드를 포함하는 유기 용액을 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 아민 화합물은 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 조합이며,
상기 다관능성 아민 화합물과 친수성기를 갖는 아민 화합물의 중량비는 99.9 : 0.1내지 90 : 10이고,
상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 2,2-벤지딘디술폰산인 수처리 분리막 제조방법.
Forming an aqueous solution layer comprising an amine compound on the porous support; And
And contacting the aqueous solution layer with an organic solution containing an acyl halide to form a polyamide active layer,
The amine compound is a combination of a polyfunctional amine compound and an amine compound having a hydrophilic group,
The weight ratio of the polyfunctional amine compound to the amine compound having a hydrophilic group is 99.9: 0.1 to 90: 10,
Wherein the amine compound having a hydrophilic group is 2,2-benzidine disulfonic acid.
제16항에 있어서,
상기 친수성기를 갖는 아민 화합물은 아민 화합물을 포함하는 전체 수용액 내에서 0.006 내지 0.6 중량% 함량으로 포함되는 수처리 분리막 제조방법.
17. The method of claim 16,
Wherein the amine compound having a hydrophilic group is contained in an amount of 0.006 to 0.6% by weight in the entire aqueous solution containing an amine compound.
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