KR101711632B1 - 탈염시트의 제조방법 및 탈염시트 모듈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지하수, 수도수, 기수(brackish water), 중수 및 산업폐수의 정수 및 연수용 탈염시트의 제조방법 및 탈염시트 모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온을 축적할 수 있는 다공성 지지체를 넣고, 양이온교환막과 음이온교환막의 외곽면에 유로 패턴을 형성하여 일체형 탈염시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 이로부터 제조된 탈염시트를 적층하여 롤(Roll)로 감아 전위를 인가하여 운전이 가능한 탈염시트 모듈에 관한 것이다.
Description
본 발명은 지하수, 수도수, 기수(brackish water), 중수 및 산업폐수의 정수 및 연수용 탈염시트의 제조방법 및 탈염시트 모듈에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온을 축적할 수 있는 다공성 지지체를 넣고 가장자리를 밀봉한 후, 양이온교환막과 음이온교환막의 외곽면에 유로 패턴을 형성하여 일체형 탈염시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한 이로부터 제조된 탈염시트를 적층하여 롤(Roll)로 감아 전위를 인가하여 운전이 가능한 탈염시트 모듈에 관한 것이다.
생활용수나 산업용수의 제조에서 탈염기술은 사람의 건강이나 공정의 효율, 제품의 성능을 결정하는데 매우 중요한 역할을 한다.
최근 전 세계적으로 물 부족으로 인한 해수 담수화, 폐수 및 염수 처리방법에 대한 연구가 활발하게 진행되어 왔다. 이중에서도 이온교환수지를 이용한 방법이 많이 사용되고 있으나, 수지의 재생 시 약제사용 및 경제적인 문제로 인하여 이를 대체하기 위하여 전기적(Electrical) 분리공정이 연구되고 있다.
전기적 분리공정 중 축전식 탈염(Capacitive deionization; CDI) 공정은 캐패시터(capacitor)의 전기 이중층 이론을 근거로 하여, 전극표면에 전기를 가용할 때 수질내부에 있는 상대극성 이온이 전극 표면에 흡착되는 성질을 이용한 방법이다. 즉, 양이온, 음이온이 함유된 용액이 두 개의 다공성 탄소전극 층 사이를 통과할 때 정전기력을 인가함으로써 수용액속에 함유된 이온이 제거된다. CDI 전극은 전기를 직접적으로 인가해줄 수 있는 도전성 그라파이트 호일(graphite foil)의 집전체에 전극활물질을 코팅하거나 시트를 부착하여 전극을 만들고 있으며, 이들 그라파이트 집전체는 기계적 강도가 약하여 취급이 어렵고 모듈의 조립시 손상에 의한 성능저하 및 불량률이 높은 단점을 갖고 있다.
또한 양이온교환막과 음이온교환막을 활용한 전기투석(Electrodialysis)과 전기탈이온(Electrodeionization)은 양전극과 음전극에 별도의 전해질을 공급해주고 농축수와 탈이온수가 분리되어 흐를 수 있도록 복잡한 유로를 만들어 주어야 하며, 모듈의 조립시 자동화공정이 어렵고 일일이 수작업으로 해야하기 때문에 제조원가가 높은 단점을 갖고 있다.
한국등록특허 제 10-0763436호에서는 분말형태의 전도성 혼합물 및 바인더를 이용하고, 양이온교환막, 음이온교환막을 만들어 부착한 바이폴라 이온교환막을 기재하고 있다. 이 경우 이온을 흡착한 후 재생할 때 양이온교환막과 음이온교환막이 부착된 계면에서 물 분해반응을 이용하여 흡착된 이온을 탈착하기 때문에 높은 전압을 사용해야하며 흡착 및 탈착효율이 낮고 열이 많이 발생하는 단점을 갖고 있다.
그러므로 이러한 단점들을 갖고 있는 전기적 분리공정 기술은 새롭게 개선할 수 있는 탈염기술의 개발이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 이온을 축적할 수 있는 다공성 지지체를 넣고 가장자리를 밀봉한 후, 양이온교환막이나 음이온 교환막의 외곽면에 유로 패턴을 형성하여 제조되는 일체형 탈염시트의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 별도의 스페이서를 사용하지 않고, 기계적 강도가 우수한 직포, 부직포 등의 다공성 지지체에 양이온교환막과 음이온교환막을 사용하여 탈염시트를 제조하기 때문에 취급이 용이하고 모듈을 조립하는 동안 손상에 의한 성능 저하 및 불량률을 줄일 수 있는 탈염시트의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 탈염시트를 적층하여 롤(Roll)로 감아 롤의 내측과 외측에서 감겨진 장수와 회수에 따라 인가전위를 달리하여 운전이 가능한 탈염시트 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명은 기존의 전기투석과 전기탈이온 모듈에서와 같이 여러 개의 유로를 갖거나 조립공정이 복잡하지 않고, 축전식 탈염 모듈에서와 같이 전기를 제공할 수 있는 전극 단자를 외부로 많이 만들어야 하는 어려움이 없으며, 기존의 상업적인 필터제품과 같은 용량설계와 크기를 다양하게 만들 수 있기 때문에 상업적 응용이 쉬운 탈염시트 모듈을 제공하고자 한다.
본 발명은 탈염시트의 제조방법 및 이로부터 제조된 탈염시트를 포함하는 탈염시트 모듈에 관한 것이다.
본 발명은 이온교환용액 또는 이온교환수지 분말을 이용하여 이온교환막을 형성하는 단계; 상기 이온교환막을 다공성 지지체의 양면에 부착하는 단계; 및 상기 이온교환막 표면에 유로 패터닝을 형성하는 단계;를 포함하는 탈염시트의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 이온교환용액은 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 유기용매에 용해되어 이온교환막을 형성하는 것일 수 있으며, 상기 이온교환수지 분말은 분말 형태의 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 바인더와 혼합되어 이온교환막을 형성하는 것일 수 있다.
본 발명의 상기 고분자 수지는 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리이서술폰, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리글리시딜메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물이나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 다공성 지지체는 고분자 재질의 시트, 박막, 직포 및 부직포에서 선택되는 어느 하나의 형태를 가질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 이온교환막을 다공성지지체에 부착하는 방법은 접착제나 점착제를 사용하는 방법, 이온교환용액을 경화하는 방법 또는 바인더 혼합물을 사용하는 방법일 수 있다.
또한 본 발명은 상기 탈염시트의 제조방법으로 제조된 탈염시트를 포함하며, 이를 포함하는 탈염시트 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 탈염시트 모듈은 탈염시트를 하나 이상 포함하는 탈염시트; 상기 탈염시트가 원통형으로 감기는 다공성 튜브; 상기 탈염시트가 내부에 장착될 수 있도록 하는 탈염시트 모듈 케이스; 및 상기 모듈 케이스를 봉인하는 모듈 마개; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 탈염시트 모듈은, 탈염시트는 하나 이상이 적층된 구조를 가지며, 양이온교환막과 음이온교환막이 서로 마주보는 형태로 적층되어 다공성 튜브에 감기는 것일 수 있고, 상기 모듈케이스는 양전극, 음전극, 유입구 및 출수구를 더 구비한 것일 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 탈염시트는 기존의 전기적 탈염기술에서 어려운 모듈 조립 및 작업의 복잡성 등 단점들을 개선할 수 있고, 기계적 강도가 우수한 다공성 지지체를 사용하기 때문에 탈염시트의 취급이 용이하다.
또한 탈염시트에 유로(流路) 패턴(pattern)을 포함하고 있어 모듈 조립시 유로를 주기위한 별도의 스페이서가 필요하지 않으며, 모듈 조립의 자동화가 가능하여 양산성을 증대시킬 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 탈염시트를 이용하여 사각형 및 원통형의 다양한 형태의 모듈을 조립할 수 있고 부피를 최소화할 수 있으며, 높은 수압에서도 안전하게 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 탈염시트의 장수에 따라 고전압, 저전류의 다양한 형태의 모듈을 만들 수 있어 모듈의 용량 및 사용전압을 자유롭게 설계할 수 있다.
도 1은 본 별명에 따른 탈염시트 구조도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 탈염시트 모듈의 흡착 재생 운전을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 탈염실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 탈염시트 모듈의 분해도 및 조립도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 탈염시트 모듈의 흡착 재생 운전을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 탈염실험 결과를 그래프로 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 의한 탈염시트 모듈의 분해도 및 조립도를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면들을 포함하여 실시예를 통해 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다. 또한 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 탈염시트의 제조방법 및 이로부터 제조된 탈염시트를 포함하는 탈염시트 모듈에 관한 것이다.
본 발명의 탈염시트 제조방법은
이온교환용액 또는 이온교환수지 분말을 이용하여 이온교환막을 형성하는 단계; 상기 이온교환막을 다공성 지지체의 양면에 부착하는 단계; 및 상기 이온교환막 표면에 유로 패턴닝을 형성하는 단계;를 포함하는 탈염시트의 제조방법일 수 있다.
본 발명에 따른 이온교환막은 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지의 균질 혹은 분균질 막을 포함하고, 이온교환용액으로는 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 유기용매에 용해되어 있는 용액형태를 포함하며, 이온교환수지 분말은 분말 형태의 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 바인더와 혼합되어 있는 것일 수 있다.
상기 이온교환기를 가지는 고분자 수지는 일례로써, 술폰산기(-SO3H), 카르복실기(-COOH), 포스포닉기(-PO3H2), 포스피닉기(-HPO2H), 아소닉기(-AsO3H2), 셀리노닉기(-SeO3H) 등의 양이온교환기를 가지는 고분자 수지 또는 1~3급 아민염(-NH2, -NHR, -NR2), 4급 암모늄염(-NH3), 4급 포스포니움기(-PR4), 3급 술폰니움기(-SR3) 등의 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 구체적으로 상기 이온교환기를 가지는 고분자 수지는 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리이서술폰, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리글리시딜메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 이온교환기를 가지는 고분자수지의 중량평균분자량은 본 발명의 목적을 달성하기 위해 제한되는 것은 아니나, 50,000 내지 2,000,000인 것이 좋으며, 상기 범위의 고분자수지를 사용했을 때 전극슬러리의 점도 및 전극활물질을 결합해 주는 특성이 우수하다.
상기 유기용매는 상기 고분자 수지의 종류에 따라 선택하여 사용할 수 있으며, 일례로써 상기 고분자 수지가 용해되는 유기용매로는 디메틸포름아마이드, 디메틸아세트아마이드, N-메틸-2-피롤리돈 아세톤, 클로로포름, 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌, 에탄올, 메탄올, 노르말헥산에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니며 고분자 수지를 용해시킬 수 있는 모든 유기용매를 포함할 수 있다.
상기 고분자용액 내에 고형분 함량은 제한이 없으나, 바람직하게는 전체 고분자용액 100 중량% 중 1 내지 30중량%인 것이 다공성 지지체 상에 코팅하기에 용이하여 바람직하다.
상기 이온교환수지 분말은 평균입경이 0.1 ~ 500㎛인 것이 바람직하며, 1 ~ 30㎛이하인 것이 보다 바람직하며, 상기 범위에서 이온교환 효과가 우수하나 이에 제한되지 않는다.
상기 이온교환수지 분말과 바인더의 혼합물에서 바인더는 유리전이온도가 낮고 상온과 물속에서 안정한 고분자 물질로 이온교환수지 분말과 균일하게 혼합되며 코팅층을 잘 형성할 수 있는 것으로 용융코팅이나 용매 용해코팅이 가능한 고분자물질이면 사용가능하다. 구체적으로, 선상저밀도폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도폴리에틸렌(LDPE), 폴리에틸렌(PE), 에틸렌비린아세테이트(EVA), 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리우레탄에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
상기 혼합물의 조성은 이온교환수지 분말 40 내지 60 중량% 및 바인더 60 내지 40 중량%를 이루는 것이 바람직하다. 상기 범위내에서 이온 탈염효율이 우수한 탈염시트를 만드는데 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 이온교환수지 분말을 바인더와 균일하게 섞어 반죽 덩어리를 만드는 혼련(kneading) 공정은 가압 분산 혼련기를 이용하여 혼련(kneading)하며, 이때, 상온에서 2시간 정도 혼련한 후 혼련기의 온도를 이온교환수지 분말의 연화점 이상으로 하되 승온 온도가 너무 낮으면 점도가 높아져 혼합이 곤란해지므로 통상 연화점보다 10℃ 이상의 높은 온도로 설정하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 혼련기는 교반 날개를 갖는 기종이나 롤(roll)혼련기가 바람직하나 균일하게 혼련이 될 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 혼련기에 투입하는 원료의 양은 통상 혼합기 용적의 10부피% 이상인 것이 바람직하며, 15 ~ 50부피%인 것이 보다 바람직하다. 혼련시간은 5분 ~ 5시간인 것이 바람직하며, 점성변화를 초래하는 시간까지로 30 ~ 120분인 것이 보다 바람직하다. 얻어진 혼합물은 그대로 압출 용융 코팅할 수 있으며, 바람직하게는 핸들링하기 쉽도록 일정한 크기로 절단하여 제공하는 것이 좋으며, 성형방법은 형상을 유지하는 것이라면 제한되지 않고 가능하다.
본 발명에 이용하는 바인더의 용융 점도도 적절히 선택될 수 있지만, 온도 120℃, 전단 속도 100sec-1로 측정했을 때에, 10~7000Pa·s 의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 200~5000Pa·s 이다. 용융 점도가 이 범위에 있는 경우, 본 발명에서의 폴리올레핀은 코팅성 및 밀착성이 뛰어나다.
본 발명에 이용하는 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물의 용융 강도는 적절히 선택될 수 있지만, 전단 속도 100sec-1, 용융 점도 1400Pa·s의 조건으로 측정한 용융 강도가 0.5~20cN인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~10cN 이다. 용융강도가 상기 범위에 있는 경우, 특히 용융 압출법으로 제막할 때에 안정하게 이온교환막을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 탈염시트의 제조방법은 다공성 지지체의 양면에 서로 다른 극성의 이온교환막을 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다공성 지지체는 시트, 박막, 직포 및 부직포에서 선택되는 어느 하나의 형태인 것으로, 수중에서 전기화학적 안정성을 갖는 모든 물질을 사용할 수 있으며, 좋게는 고분자 물질의 다공성 지지체를 사용하는 것이 좋으나 이에 제한되지 않고 이온교환막 사이에 다공성을 만들어 줄 수 있는 지지체라면 제한 없이 사용할 수 있다.
본 발명의 이온교환막을 다공성 지지체에 부착하는 방법은 접착제나 점착제를 사용하는 방법, 이온교환용액을 경화하는 방법 또는 바인더 혼합물을 사용하는 방법일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
접착제를 사용하여 부착하는 방법은 예를들면 에폭시(Epoxy) 접착제를 사용하는 것이 좋으나 이온교환막을 통해 다공성 지지체로 이온들이 들어오고 나갈 수 있고 외부의 유체가 다공성지지체로 유입되지 않으며 형태를 유지할 수 있으면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
이온교환용액을 경화하는 방법은 양이온교환막과 음이온교환막에 같은 극성의 이온교환용액을 1 ~ 30 ㎛ 얇게 도포하고 흐름성은 없으나 끈적끈적한 성질이 있을 때까지 실온 ~ 150℃에서 건조한 후 다공성지지체에 부착하여 완전히 건조시켜 경화하며 이때 히터, 열풍, IR 및 UV 건조 방법을 사용할 수 있으며, 이에 한정하지 않고 건조 경화할 수 있으면 제한되지 않고 사용할 수 있다.
바인더의 혼합물을 사용하는 방법은 상기 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물을 혼련하여 도포하는 것 일 수 있으며, 도포방법은 용융압출 코팅, 캘린더링 코팅, 스프레이 코팅, 딥 코팅, 나이프 캐스팅, 닥터블레이드, 스핀코팅 등이 있으나 이에 제한되지 않고 본 발명의 목적을 달성하기 위한 모든 도포방법을 포함할 수 있으며, 도포두께는 10 ~ 100 ㎛ 범위로 하는 것이 탈염시트의 전기저항을 줄이면서 탈염 효율을 높이는데 바람직하다.
본 발명의 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물은 종래 공지의 용융압출 방법을 이용해 다공성 지지체 위에 제막할 수 있다. 용융 압출법으로는, T 다이캐스트법, 인플레이션법 등이 있지만, 다공성 시트위에 이온교환막 층을 형성하기 위해서는 T 다이캐스트법이 바람직하다. 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물을 용융시키는 장치로는 일반적으로 이용되는 압출기를 사용할 수 있다.
압출 온도는 100~300℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 120~150℃이다. 압출 온도가 상기 범위에 있는 경우, 얻어지는 탈염시트의 이온교환막 층의 조밀성, 밀착성, 흡탈착 특성 등의 밸런스가 향상 될 수 있다.
에어 갭(용융 코팅 층이 다이로부터 토출되어 냉각 롤에 접촉할 때까지의 거리)은 0.1~100mm인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3~30mm 이다. 에어 갭이 상기 범위에 있는 경우, 에어 갭(Air gap)간의 서냉(徐冷) 과정에서의 수지열에 의한 배향 완화 편차(에어갭 주위 환경의 영향이나, 이온교환막 층의 중앙부와 단부의 냉각 속도의 차이의 영향)를 작게 억제할 수 있고, 더욱이 넥 인에 의한 이온교환막 층 단부의 급격한 막 두께 증가를 억제하는 것이 가능하다.
다이로부터 압출된 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물의 용융체의 냉각 방법은 종래 공지의 방법을 이용할 수 있으며 일반적으로 냉각 롤로 냉각한다. 냉각 롤의 수는 용융체의 토출량이나 인취 속도에 따라서는 2개 이상 이용해도 되며, 좋게는 복수의 냉각 롤을 이용해 용융체가 코팅된 탈염시트의 양쪽면을 사이에 두고 냉각하는 것이 바람직하다. 인취 속도는 용융체의 압출한 양이나 다이의 폭 등 장치에 따라 다르지만, 0.2~100m/분인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1~90m/분이다. 인취 속도가 상기 범위에 있는 경우, 목적으로 하는 두께의 이온교환막을 얻을 수 있다. 실질적으로 연신되는 것이 없도록 냉각 롤, 핀치 롤, 귄취 롤 등의 회전 속도를 조절하는 것이 바람직하다.
본 발명은 이온교환막 표면에 유로 패터닝(Patterning)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 유로패턴을 형성함으로써, 별도의 스페이서 없이도 적층하여 모듈을 쉽게 제조할 수 있다.
상기 유로 패터닝을 형성하는 방법은 프린팅(printing)법, 리소그라피(lithography)법 등의 인쇄기법을 통해 유로를 형성할 수 있고, 다공성 시트를 부착하여 유로를 형성할 수 있으며, 용융압출 코팅 시 유로의 패턴을 갖고 있는 T-다이를 이용하여 유로를 형성 할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
인쇄기법 유로의 패터닝(Patterning) 소재로는 이온교환막에 유로를 패터닝(Patterning)하는 방법에 따라 그에 적합한 소재가 선택될 수 있으며, 예를들면, 유/무기 경화체, 고분자 경화체, 점착제, 접착체 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
인쇄기법 유로의 패터닝(Patterning) 방법에 대한 보다 구체적인 일례로써 스크린 프린팅(screening printing)은 틀에 견포(絹布), 기타 스크린을 걸고 손작업 혹은 사진원리의 방법에 의해 화상 이외 부분의 스크린 결을 막고 스퀴지로 스크린 결을 통해 잉크를 압출하여 인쇄하는 방법으로써, 비단, 나일론, 데드론의 섬유 또는 스테인레스 스틸 등으로 짜여진 망사를 틀에 펼쳐 놓고 네 모서리를 팽팽하게 고정시켜 그 위에 수공적 또는 광학적 방법으로 판막을 만들어 필요한 유로형태 이외의 부분은 인쇄나 코팅 용액이 들어가지 못하도록 막고 유로패턴만 인쇄나 코팅이 되도록 인쇄 틀을 만들거나 평판 시트에 볼록하거나 오목하게 만들어 잉크나 코팅액이 부착되어 인쇄나 코팅이 될 수 있도록 유로의 형태를 만들어주는 것으로 이에 제한되지 않는다.
상기 다공성 시트를 부착하는 방법에 있어서, 바람직하게는 고분자 물질의 직포나 부직포를 사용하는 것이 좋으나, 탈염시트의 이온교환막과 잘 결착하여 유로를 만들어 줄 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용가능하다.
다공성 시트의 두께는 본 발명의 목적을 달성하는 범위내에서는 제한이 없으나, 두께가 20 ∼ 2,000㎛ 범위가 좋으나 더욱 좋게는 70 ∼ 250㎛가 바람직하며, 다공성 시트의 두께가 20㎛ 이하의 경우 이온교환막 층에 부착한 후 적층하였을 때 유체가 흐를 수 있는 유로가 너무 좁아 유체가 흐를 수 있는 양이 적어 운전시 높은 압력을 유지하거나 자주 막히는 현상이 발생할 수 있으며, 2,000㎛ 이상의 경우 유로가 너무 넓어 인가전압에 비해 이온의 제거효율이 낮아지게 된다.
상기 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물의 용융압출 코팅 시 유로의 패턴을 갖고 있는 T-다이를 이용하여 유로를 형성할 경우 코팅 층에 오목한 면과 볼록한 면을 형성할 수 있도록 T-다이의 형태를 만들어 코팅층의 두께의 조절로 줄무늬의 유로를 형성해 줄 수 있으며, 용융압축 냉각 롤에 유로 패턴을 형성하여 이온교환막 층의 압축에 의해 유로를 형성해 줄 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
유로의 패턴은 흐름의 방향을 바꾸면서 유로의 길이를 확장해 주거나 유량에 따라 유로 선을 조절할 수 있고, 빗살무늬, 물결무늬, 줄무늬, 격자무늬, 점무늬 등 다양한 형태로 만들 수 있으며 유체가 흐를 수 있는 형태라면 이에 국한되지 않는다. 또한 유로의 볼록한 형태에 따라 삼각형, 반타원형, 반원, 사다리꼴, 사각형, 원뿔형, 원기둥형 등 다양한 형태로 만들 수 있으며, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 전극에 형성된 유로의 규격 및 형태는 본 발명의 목적을 달성하는 범위 내에서는 제한이 없으나, 유로의 깊이는 5 ∼ 100㎛ 범위가 좋으나 더욱 좋게는 30 ∼ 60㎛ 바람직하며, 유로의 깊이가 5㎛이하의 경우 양전극과 음전극을 적층하게 되면 양전극과 음전극의 간격이 너무 짧아 유체가 흐를 수 있는 양이 적어 운전시 높은 압력을 유지하거나 자주 막히는 현상이 발생할 수 있으며, 100㎛ 이상의 경우 유로의 오목한 부분에 이온교환막 층의 형성하지 못하여 다공성 지지체 층에 이온들을 농축시키지 못하고 통과하여 탈염시트로서의 역할을 할 수 없게 된다.
또한, 유로의 폭는 10 ∼ 5,000㎛ 범위가 좋으나 더욱 좋게는 50 ∼ 200㎛ 바람직하며, 유로의 폭이 10㎛이하의 경우 유로의 폭이 너무 좁아 유체가 흐를 수 있는 양이 적어 운전시 높은 압력을 유지하거나 자주 막히는 현상이 발생할 수 있으며, 5,000㎛ 이상의 경우 운전 압력은 낮출 수 있으나 유로의 오목한 부분에 볼록한 부분이 겹치게 되어 균일한 유로형성이 어려워 모듈의 조립시 성능편차가 큰 단점을 갖고 있다.
또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 탈염시트 및 탈염시트 모듈을 포함할 수 있다.
도면을 통해 상세히 설명하면, 도 4는 본 발명에 의한 Roll type의 원통형 탈염시트 모듈의 전체를 나타낸 분해도이고, 도 5는 본 발명에 의한 원통형 탈염시트 모듈에서 탈염시트의 구조와 탈염시트 롤의 구성을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명에 의한 원통형 탈염시트 모듈 제조를 위해 탈염시트 롤을 제조하는 방법을 나타낸 도면이고, 도 7는 본 발명에 의한 원통형 탈염시트 모듈의 조립도를 나타낸 도면이다.
본 발명의 원통형 탈염시트 모듈은 도 4에서 보는바와 같이 하나의 다공성 지지체(101) 앞과 뒤에 각각 양이온교환막 (102)과 음이온교환막 (103)을 갖고 있고 동시에 유로패턴(104, 105)이 구비되어 있는 일체형 탈염시트(100)를 양이온교환막 (102)과 음이온교환막 (103)을 서로 마주보도록 1장 이상을 적층하며, 일정한 압력을 주면서 원통(Roll)형태로 감을 수 있는 다공성 튜브(110)와 물이 잘 통과하면서 감은 일체형 탈염시트(100)가 롤 형태를 유지할 수 있도록 고정하는 부직포(120)를 구비하고 있으며, 감은 탈염시트의 한쪽은 홀(Hole)이 없고 모듈케이스와 밀착되어 원수가 밖으로 누수 되지 않도록 오링(O-ring)(131)을 2개를 구비한 마개(130)와 다른 한쪽은 다공성 튜브로부터 나오는 물을 밖으로 배출할 수 있는 배수구(142)를 갖고 있고 원수와 처리수가 혼합되는 것을 방지하기 위한 오링(141)이 구비된 마개(140)가 있으며, 마개(130, 140)에 에폭시나 우레탄 접착제로 감은 탈염시트를 몰딩해서 밖에서 안쪽으로 한쪽 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 탈염시트 롤(300)을 만들며, 이렇게 만들어진 탈염시트 롤(300)을 원통형 모듈 케이스(500)에 넣어 조립하며 원통형 모듈케이스(500)는 전기를 인가할 수 있도록 내측에 음전극(531)과 중심에 처리수나 농축수를 배출할 수 있는 유로(540)와 양전극(530)을 구비하고 있으며 모듈케이스 마개(550)와 모듈케이스에 유입구(510)과 출수구(520)이 구비되어 있다.
도 5과 도 6는 본 발명에 의한 원통형 탈염시트 모듈에서 탈염시트 롤의 구성과 조립도를 나타낸 것으로 하나의 다공성 지지체(101) 앞/뒤에 유로패턴(104, 105)과 함께 각각 양이온교환막 층(102)과 음이온교환막 층(103)을 갖고 있는 탈염시트를 양이온교환막 층(102)과 음이온교환막 층(103)을 서로 마주보도록 1장 이상을 적층하여 다공성 튜브(110)에 일정한 압력을 주면서 롤(Roll)형태로 감은 후 물이 잘 통과할 수 있는 직포나 부직포(120)를 감아 탈염시트(100)가 롤 형태를 유지할 수 있도록 고정하고 탈염시트 롤의 한쪽은 홀(Hole)이 없고 모듈케이스와 밀착되어 원수가 밖으로 누수 되지 않도록 오링(O-ring)(131)을 2개를 구비한 마개(130)와 다른 한쪽은 다공성 튜브로부터 나오는 물을 밖으로 배출할 수 있는 구멍(142)을 갖고 있고 원수와 처리수가 혼합되는 것을 방지하기 위한 오링(141)이 구비된 마개(140)를 에폭시나 우레탄 접착제로 몰딩해서 감은 탈염시트가 밖에서 안쪽으로 한쪽 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 탈염시트 롤(300)을 만들 수 있도록 구성되어 있다.
도 7는 본 발명에 의한 원통형 탈염시트 모듈의 조립도를 나타낸 도면으로 마개 (130, 140)에 에폭시나 우레탄 접착제로 감은 탈염시트를 몰딩해서 밖에서 안쪽으로 한쪽 방향으로 유체가 흐를 수 있도록 탈염시트 롤(300)을 만들며, 이렇게 만들어진 탈염시트 롤(300)은 입수구(510)가 있는 원통형 모듈 케이스(500)에서 전기를 인가할 수 있도록 내측에 음전극(531)과 중심에 처리수나 농축수를 배출할 수 있는 유로(540)와 양전극(530)을 구성하고 있는 모듈케이스(500)에 탈염시트 롤(300)을 조립하고 모듈케이스 마개(550)으로 모듈케이스의 출수구(520)와 탈염시트 롤의 오링(141)이 밀착되어 원수와 처리수가 혼합되지 않도록 구비되어 있다.
이하, 본 발명의 탈염시트의 제조방법 및 탈염시트 모듈에 대하여 실시예를 참고하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[제조예 1] - 이온교환용액으로 만들어진 탈염시트
이온교환막은 다음과 같이 양이온교환용액과 음이온교환용액을 제조한 후 casting 하여 제조하였다. 양이온교환 용액은 술폰화(sulfonation) 반응을 통해 제조된 양이온교환기를 가지고 있는 폴리스티렌(양이온교환용량 = 1.5 meq/g) 1.0g, 디메틸아세트아마이드(DMAc) 20g을 혼합하여 고분자 용액을 제조하고, 상기 양이온교환 용액을 유리판에 casting한 후 IR 건조기로 30℃에서 30분, 50℃에서 60분, 80℃에 2시간 건조하여 양이온교환 막을 제조하였으며, 음이온교환 용액은 아민화 반응을 통해 제조된 음이온교환기를 가지고 있는 폴리에테르술폰(음이온교환용량 = 1.2 meq/g) 1.0g, 디메틸아세트아마이드 20g을 혼합하여 고분자 용액을 제조하고, 상기 음이온교환 용액을 유리판에 casting한 후 IR 건조기로 30℃에서 30분, 50℃에서 60분, 80℃에 2시간 건조하여 음이온교환막을 제조하였다.
탈염시트는 다공성 지지체인 부직포(두께: 200㎛, PP, (주)남양부직포)를 상기 제조된 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 놓고 가장자리를 에폭시 접착제( Devcon®, ITW Consumer Inc.)로 도포하여 완전히 밀봉되도록 접착 경화하였다.
상기 탈염시트에 글루건(hot melt)접착제를 고온 고압공기를(190℃, 7.5기압) 분사하게 되면 기공구조를 갖고있는 섬유형태로 탈염시트위에 분포되며, 두께가 100㎛이고 80 mesh인 나일론 직포를 놓고 80℃에서 롤 프레스로 가열 밀착하여 유로를 갖고 있는 일체형 탈염시트를 제조하였다.
[제조예 2] - 이온교환용액의 코팅으로 만들어진 탈염시트
상기 [제조예 1]에서 제조된 양이온교환용액을 PET 필름에 casting 한 후 IR 건조 램프를 이용하여 30℃에서 30분, 50℃에서 90분 건조하면 끈적끈적하게 되어 접착성을 갖고 있을 때 다공성 지지체인 부직포(두께: 200㎛, PP, (주)남양부직포)를 위에 올려놓고 부직포 안쪽에는 스며들지 않고 바깥쪽에만 접착할 수 있도록 눌러준 후 다시 IR 건조 램프로 80℃에서 완벽히 건조하여 PET 필름으로부터 양이온교환막이 형성된 부직포를 분리한다, 그리고 상기 [제조예 1]에서 제조된 음이온교환용액을 PET 필름에 casting 한 후 IR 건조 램프를 이용하여 30℃에서 30분, 50℃에서 90분 건조하면 끈적끈적하게 되어 접착성을 갖고 있을 때 상기 양이온교환막 층이 형성된 부직포를 부직포쪽이 접촉이 되도록 올려놓고 부직포 안쪽에는 스며들지 않고 바깥쪽에만 접착할 수 있도록 눌러주고 가장자리의 양이온교환막 층과 음이온교환막 층이 치밀하게 밀착한 후 IR 건조 램프로 80℃에서 완벽히 건조하여 PET 필름으로부터 분리하여 탈염시트를 제조한다.
상기 탈염시트에 글루건(hot melt)접착제를 고온 고압공기를(190℃, 7.5기압) 분사하게 되면 기공구조를 갖고있는 섬유형태로 탈염시트위에 분포되며, 두께가 100㎛이고 80 mesh인 나일론 직포를 놓고 80℃에서 롤 프레스로 가열 밀착하여 유로를 갖고 있는 일체형 탈염시트를 제조하였다.
[제조예 3] - 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물로 만들어진 탈염시트
양이온교환수지(Trilite CMP28, 삼양사)와 음이온교환수지(Trilite AMP28, 삼양사)를 에어제트밀(Model: NETSCH-CONDUX, Netsch사) 팬을 이용 1700 RPM으로 분쇄하여 각각 평균입도가 1.7㎛(최대 5.3㎛)과 2.0㎛(최대 5.5㎛)인 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 양이온교환수지 분말 또는 음이온교환수지 분말을 각각 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE 롯데케미칼 U8835)을 혼합물 100% 중량부에 대하여 각각 52 중량%와 48 중량%가 되도록 혼합하여 1kg을 혼련기(KDK3,한국엠텍)에 넣고 1시간동안 25RPM으로 회전한 후 30RPM으로 1시간 혼련하여 각각 양이온교환수지 분말과 선형저밀도 폴리에틸렌의 균일한 조성물과 음이온교환수지분말과 선형저밀도 폴리에틸렌의 균일한 조성물을 만들었다.
탈염시트는 부직포상에 리프 디스크 (leaf disk)형으로 150mm 폭의 코트 행거형 T 다이를 설치한 진공 벤트 부착 단축 압출기(스크류 지름 32mmφ), 냉각 압축 롤(열매에 의해 온도 조절 가능), 인취 롤 및 권취기 (장력 조정 가능)으로 이루어진 압축기 코팅설비를 이용했다. 압출기 실린더 온도 120℃, T 다이 온도 120℃, 평탄한 냉각 압축 롤 온도 60~65℃, T 다이립 개도0.1mm, 에어 갭 20mm, 토출 속도 3kg/h의 조건으로, 두께가 대략 50㎛이 되도록 부직포의 양쪽에 서로 다른 이온교환막을 형성시켜 탈염시트를 제조하였다.
상기 탈염시트에 글루건(hot melt)접착제를 고온 고압공기를(190℃, 7.5기압) 분사하게 되면 기공구조를 갖고있는 섬유형태로 탈염시트위에 분포되며, 두께가 100㎛이고 80 mesh인 나일론 직포를 놓고 80℃에서 롤 프레스로 가열 밀착하여 유로를 갖고 있는 일체형 탈염시트를 제조하였다.
[제조예 4] - 이온교환수지 분말과 바인더 혼합물로 만들어진 유로 패턴형 탈염시트
양이온교환수지(Trilite CMP28, 삼양사)와 음이온교환수지(Trilite AMP28, 삼양사)를 에어제트밀(Model: NETSCH-CONDUX, Netsch사) 팬을 이용 1700 RPM으로 분쇄하여 각각 평균입도가 1.7㎛(최대 5.3㎛)과 2.0㎛(최대 5.5㎛)인 분말을 제조하였다. 이렇게 제조된 양이온교환수지 분말 또는 음이온교환수지 분말을 각각 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE 롯데케미칼 U8835)을 혼합물 100% 중량부에 대하여 각각 52 중량%와 48 중량%가 되도록 혼합하여 1kg을 혼련기(KDK3,한국엠텍)에 넣고 1시간동안 25RPM으로 회전한 후 30RPM으로 1시간 혼련하여 각각 양이온교환수지 분말과 선형저밀도 폴리에틸렌의 균일한 조성물과 음이온교환수지분말과 선형저밀도 폴리에틸렌의 균일한 조성물을 만들었다.
탈염시트는 부직포상에 리프 디스크 (leaf disk)형으로 150mm 폭의 코트 행거형 T 다이를 설치한 진공 벤트 부착 단축 압출기(스크류 지름 32mmφ), 냉각 압축 롤(열매에 의해 온도 조절 가능), 인취 롤 및 권취기 (장력 조정 가능)으로 이루어진 압축기 코팅설비를 이용했다. 압출기 실린더 온도 120℃, T 다이 온도 120℃, 평탄한 냉각 압축 롤 온도 60~65℃, T 다이립 개도0.1mm, 에어 갭 20mm, 토출 속도 3kg/h의 조건으로, 두께가 대략 50㎛이 되도록 부직포의 양쪽에 서로 다른 이온교환막을 형성시켜 탈염시트를 제조하였다.
상기 형성된 탈염시트에, 폭이 70㎛, 높이 40㎛, 간격 200㎛의 균일한 유로패턴을 갖고 있는 냉각 압축 롤에 거침으로서 이온교환막 층의 형성과 동시에 줄무늬의 유로패턴을 갖는 일체형 탈염시트를 제조하였다.
[실시예 1 내지 4] 탈염시트 모듈
[제조예 1 내지 4]에서 제조된 탈염시트를 도2에서 보는바와 같이 5 x 20 ㎠로 만들어 탈염시트의 양이온교환막과 음이온교환막이 마주보도록 유로의 패턴을 갖고 있는 일체형 탈염시트를 3장 적층하고 적층된 탈염시트의 음이온교환막이 보이는 바깥쪽에 음전극을 양이온교환막이 보이는 바깥쪽에 양전극과 마주보도록 구성하였다. 이때 유체는 탈염시트의 한쪽 방향에서 다른 한쪽으로 방향으로 빠져 나갈 수 있도록 양쪽을 에폭시로 밀봉하여 모듈을 구성하여 탈염특성을 평가하였다.
전극전위를 4.5 V로 일정하게 인가하면서 250 mg/L의 NaCl 용액을 90 mL/min의 속도로 공급하였다. 유출수의 총 용존 고형물(Total Dissolved Solid;TDS)의 변화를 측정하여 탈염효율을 분석하였다. 탈염실험을 진행한 결과를 [표 1]에 염 제거율(%)로 나타내었다.
[비교예 1 내지 4] 유로를 스페이서로 제조한 탈염시트 모듈
[제조예 1 내지 4]에서 제조된 탈염시트를 도2에서 보는바와 같이 5 x 20 ㎠로 만들어 탈염시트의 양이온교환 막층과 음이온교환막 층이 마주보도록 적층하고 탈염시트 사이에 유체가 흐를 수 있도록 스페이서(Nylon 6, 두께 100㎛, 80 mesh)를 넣어서 3장의 이온교환시트를 적층하였다. 적층된 탈염시트의 음이온교환막이 보이는 바깥쪽에 음전극을 양이온교환막이 보이는 바깥쪽에 양전극과 마주보도록 구성하였다. 이때 유체는 적층된 탈염시트의 한쪽 방향에서 스페이서를 통해 다른 한쪽으로 방향으로 빠져 나갈 수 있도록 양쪽을 에폭시로 밀봉하여 모듈을 구성하였다.
전극전위를 4.5 V로 일정하게 인가하면서 250 mg/L의 NaCl 용액을 90 mL/min의 속도로 공급하였다. 유출수의 총 용존 고형물(Total Dissolved Solid;TDS)의 변화를 측정하여 탈염효율을 분석하였다. 탈염실험을 진행한 결과를 [표 2]에 염 제거율(%)로 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예2 | 실시예 3 | 실시예 4 |
| 염제거효율(%) | 85.1 | 88.6 | 71.4 | 75.2 |
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 |
| 염제거효율(%) | 83.3 | 87.6 | 70.8 | 73 |
실시예 1 내지 4에 의해 만들어진 모듈로 탈염실험을 진행 한 결과, [표 1]에서 보이는 바와 같이, [실시예 2] > [실시예 1] > [실시예 4]> [실시예 3] 순으로 염 제거효율을 나타내고 있으며, 우수한 염 제거효율을 갖는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 [실시예 2]는 다공성의 지지체와 이온교환용액이 부착되어 있기 때문에 양이온교환막과 음이온교환막 사이의 간격이 좁아 이온교환막사이에 작용하는 저항이 가장 적기 때문으로 염 제거효율이 가장 우수한 것으로 판단되며, [실시예 3]이 낮은 것은 이온교환수지와 폴리에틸렌 바인더의 혼합물로 이온교환막이 만들어졌기 때문에 막 저항이 높아 제거효율이 낮아지는 것으로 나타났다. 그러나 동일한 이온교환수지와 폴리에틸렌 혼합물로 이온교환막을 형성한 [실시예 4]가 [실시예 3]보다 우수한 염 제거효율을 보이는 것은 이온교환막 층에 롤 프레스로 패턴을 압착하여 만들었기 때문에 부분적으로 막 층이 얇아져 막저항이 낮아 졌기 때문에 제거효율이 증가된 것으로 나타났다.
또한 비교예 1 내지 4에 의해 만들어진 모듈로 탈염실험을 진행 한 결과, [표 2]에서 보이는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 결과와 탈염 효율이 유사한 것을 알 수 있다. 이것은 본 발명의 일체형 탈염시트가 스페이서를 사용하지 않고 유로를 만들어도 비교예에 비해 탈염 효율이 우수하다는 것을 알 수 있다. 또한 일체형으로 만들면 모듈의 조립성이 좋아져 모듈의 생산성을 개선할 수 있을 것으로 예상된다.
[비교예 5] 축전식 탈염전극 제조
폴리비닐리덴디플로라이드(PVdF, Aldrich, Mw = 370,000)1.2g, 디메틸아세트아마이드 40g을 혼합하여 고분자 용액을 제조하고, 상기 고분자 용액에 활성탄소 분말(P-60, 대동 AC(주), 비표면적 = 1600㎡/g) 8.8g 을 혼합하여 전극슬러리를 제조 하였다.
상기 제조된 슬러리를 전도성 흑연 시트(두께: 130㎛, 동방카본(주), Cat. No. F02511C) 위에 닥터블레이드(Doctor blade)로 한 면의 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 70℃에서 30분 건조하고 뒷면을 닥터블레이드(Doctor blade)로 코팅층 두께가 200 ㎛가 되도록 코팅한 후 70℃에서 30분 건조하여 활성 층이 형성된 탄소전극을 제조하였다.
상기 제조예 1에서 만들어진 양이온교환막과 음이온교환막을 상기 탄소전극의 양쪽에 각각 놓고 70 ℃에서 롤 프레스로 압착하여 축전식 탈염전극을 제조하였다. 또한 모듈은 상기 실시예 1과 동일하게 제조 하였다.
도 3은 [실시예 1]과 [비교예 5] 탈착시간에 따른 TDS의 변화곡선을 나타낸 것으로 축전식 탈염전극[비교예 5]의 경우 초기의 탈염 성능은 32 ppm으로 우수하나 시간이 지남에 따라 3분에는 80 ppm으로 탈염 효율이 떨어지는 것을 확인 할 수 있으며, 탈염시트 [실시예 1]의 경우 초기의 탈염성능은 약 49 ppm으로 축전식 탈염성능 보다는 낮으나 시간이 지남에 따라 제거효율이 거의 일정한 것을 확인할 수 있으며 흡착시간 5분이 되었을 때 69 ppm으로 제거 효율이 우수한 것으로 확인할 수 있다. 이들 결과로부터 같은 농도에서 처리용량이 40%이상 향상의 효과가 있음을 확인할 수 있다.
100 : 탈염시트
101 : 다공성 지지체
102 : 양이온교환막
103 : 음이온교환막
104, 105 : 유로패턴
110 : 다공성 튜브
120 : 부직포
130, 140 : 마개
131, 141 : O-ring
142 : 배수구
300 : 탈염시트 롤
500 : 모듈 케이스
510 : 유입구
520 : 출수구
530 : 양전극
531 : 음전극
540 : 유로
550 : 모듈 마개
101 : 다공성 지지체
102 : 양이온교환막
103 : 음이온교환막
104, 105 : 유로패턴
110 : 다공성 튜브
120 : 부직포
130, 140 : 마개
131, 141 : O-ring
142 : 배수구
300 : 탈염시트 롤
500 : 모듈 케이스
510 : 유입구
520 : 출수구
530 : 양전극
531 : 음전극
540 : 유로
550 : 모듈 마개
Claims (11)
- 이온교환용액 또는 이온교환수지 분말을 이용하여 양이온교환막 및 음이온교환막을 형성하는 단계;
상기 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 다공성 지지체를 넣고 두 이온교환막의 가장자리를 서로 밀봉하는 단계; 및
상기 양이온교환막 및 음이온교환막 표면에 유로 패터닝을 형성하는 단계;를 포함하는 탈염시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 이온교환용액은 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 유기용매에 용해되어 이온교환막을 형성하는 것인 탈염시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 이온교환수지 분말은 분말 형태의 양이온 또는 음이온 교환기를 가지는 고분자 수지가 바인더와 혼합되어 이온교환막을 형성하는 것인 탈염시트의 제조방법. - 제 2항에 있어서,
상기 고분자 수지는 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리이서술폰, 폴리아미드, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리에테르, 폴리에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리글리시딜메타크릴레이트에서 선택되는 어느 하나 이상의 혼합물인 탈염시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 다공성 지지체는 고분자 재질의 시트, 박막, 직포 및 부직포에서 선택되는 어느 하나의 형태를 가지는 탈염시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 양이온교환막 및 음이온교환막을 밀봉하는 방법은 접착제를 사용하는 방법 또는 이온교환용액을 경화하는 방법인 탈염시트의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 유로 패터닝은 깊이 5 내지 100 ㎛, 폭 10 내지 5,000 ㎛인 탈염시트 제조방법. - 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법으로 제조되며, 양이온교환막과 음이온교환막 사이에 다공성 지지체가 위치하며, 두 이온교환막의 가장자리는 서로 밀봉된 탈염시트.
- 제 8항의 탈염시트를 하나 이상 포함하는 탈염시트;
상기 탈염시트가 원통형으로 감기는 다공성 튜브;
상기 탈염시트가 내부에 장착될 수 있도록 하는 탈염시트 모듈 케이스; 및
상기 모듈 케이스를 봉인하는 모듈 마개;
를 포함하는 탈염시트 모듈. - 제 9항에 있어서,
상기 탈염시트는 하나 이상이 적층된 구조를 가지며, 양이온교환막과 음이온교환막이 서로 마주보는 형태로 적층되어 다공성 튜브에 감기는 것인 탈염시트 모듈. - 제 9항에 있어서,
상기 모듈 케이스는 양전극, 음전극, 유입구 및 출수구를 더 구비한 것인 탈염시트 모듈.
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| KR102079005B1 (ko) * | 2018-05-18 | 2020-02-19 | 한국에너지기술연구원 | 일가이온 선택성 패턴을 갖는 이온 교환막 및 이를 포함하는 역전기투석장치 |
| KR102285355B1 (ko) * | 2019-01-31 | 2021-08-03 | 주식회사 이노켐텍 | 불균질막 제조방법 및 불균질막 |
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| KR101410642B1 (ko) * | 2014-02-20 | 2014-06-24 | (주) 시온텍 | 축전식 탈염전극 제조방법, 이로부터 제조된 탈염전극 및 이를 포함하는 cdi 모듈 |
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| KR100763436B1 (ko) | 2006-05-03 | 2007-10-04 | 한국정수공업 주식회사 | 전기막이온제거장치 |
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2015
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Patent Citations (1)
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| KR101410642B1 (ko) * | 2014-02-20 | 2014-06-24 | (주) 시온텍 | 축전식 탈염전극 제조방법, 이로부터 제조된 탈염전극 및 이를 포함하는 cdi 모듈 |
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| KR20210069590A (ko) * | 2019-12-03 | 2021-06-11 | 한양대학교 산학협력단 | 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법 |
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