KR101817611B1 - 정삼투막 - Google Patents
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Abstract
정삼투막은 활성층 및 얇은 지지체 층을 포함한다. 제거가능한 지지층을 포함하는 2층 기판은 감소된 지지체 층 두께를 갖는 정삼투막이 기존의 제조 라인 상에서 가공될 수 있게 한다.
Description
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 미국 특허 가출원 61/236,441호(출원일: 2009년 8월 24일), 미국 특허 가출원 61/253,786호(출원일: 2009년 10월 21일) 및 미국 특허 가출원 61/291,430호(출원일: 2009년 12월 31일)를 미국 특허법 제119호에 따라 우선권 주장하며, 이들 기초 출원은 모든 점에서 참조로 그의 전문이 본 명세서에 포함된다.
기술 분야
본 발명의 하나 이상의 양상은 일반적으로 삼투 분리에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 하나 이상의 양상은 공정 제어된(engineered) 삼투 분리 프로세스에 유용한 막을 포함한다.
반투막은 액체에 실질적으로 투과성이고 또 이들의 선택적 배리어(barrier)의 속성에 의거한 용질에 대해서 실질적으로 불투과성이다. 삼투압적으로 구동되는 막분리는 분리 프로세스에 사용된 막의 하나 이상의 지지체 층을 통한 유도 용질(draw solute)의 통과와 관련된 구동력에 일반적으로 의존한다.
액체 분리에 사용된 중합체 막은 다공성 지지체 구조 위에 선택적 배리어를 일반적으로 포함하는 박막 복합체(thin film composite: TFC) 막이다. 최근의 고선택 막의 개발은 주로 역삼투(reverse osmosis: RO) 프로세스에 집중되어 왔다. 역삼투는, 일단 용액의 삼투압이 과량의 수압에 의해 압도되면, 막을 통한 물 플럭스(water flux)에 대한 일차 저항성이 유체역학적인 가압식 프로세스이다. 대조적으로, 정삼투(forward osmosis: FO)는 확산식 프로세스이다. RO 및 FO 프로세스에서 물 플럭스에 영향을 주는 인자는 상이하며, 따라서, 최적 성능에 맞는 상이한 막 구조를 필요로 한다.
본 발명의 양상은 일반적으로 정삼투막 및 정삼투막의 제조방법에 관한 것이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막 제조방법은 적어도 제1층 및 제2층을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계와, 상기 지지체 구조의 제1층에 물질을 도포하여 막 지지체 층을 형성하는 단계와, 상기 막 지지체 층에 배리어 물질을 도포하여 정삼투막을 형성하는 단계와, 상기 지지체 구조의 제2층으로부터 지지체 구조의 제1층을 분리하는 것에 의해 정삼투막을 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 지지체 구조는 2층 구조체를 포함할 수 있다. 상기 지지체 구조의 제1층은 약 50 cfm/ft2을 초과하는 프래지어 공기 투과율(Frazier air permeability)을 가질 수 있다. 상기 지지체 구조의 제1층에 도포된 물질은 약 5 내지 20 g/㎡의 코팅으로 도포될 수 있다. 정삼투막은 약 125 미크론 미만의 전체 두께를 가질 수 있다. 배리어 물질은 반투과성 물질을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 배리어 물질은 중합체를 포함할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 배리어 물질은 폴리아미드 우레아, 폴리피페라진 또는 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 상기 지지체 구조는 중합체 종이를 포함할 수 있다. 상기 지지체 구조는 PET 또는 폴리프로필렌을 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 정삼투막을 재습윤화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 상기 막의 하나 이상의 층에 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 지지체 구조의 제1층과 제2층을 분리하는 것에 의해 정삼투막을 방출하는 단계는 정삼투막의 적어도 하나의 구역에서 기공 구조를 변형하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 지지체 구조의 제2층을 재사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 제조방법은 제조 벨트 또는 드럼 상에 페이퍼리스(paperless) 지지체 구조를 캐스팅(casting)하는 단계와, 상기 페이퍼리스 지지체 구조 상에 배리어 물질을 증착(depositing)시키는 단계와, 상기 제조 벨트로부터 페이퍼리스 지지체 구조를 박리하여 정삼투막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 벨트 또는 드럼은 상기 지지체 구조의 일부를 유지하는 표면을 제공하도록 구조화되어 배열될 수 있다. 유지된 지지체 구조는 상기 벨트 또는 드럼을 완전히 회전시키기 전에 제거될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투 분리 조작을 용이하게 하는 방법은 지지체 구조를 제공하는 단계와, 상기 지지체 구조에 물질을 도포하여 막 지지체 층을 형성하는 단계와, 상기 막 지지체 층에 배리어층을 도포하여 정삼투막을 형성하는 단계와, 상기 지지체 구조가 정삼투 분리 조작 동안에 모듈에 공급되는 유도 용액(draw solution) 또는 공급 용액에 대한 스페이서 또는 유동 채널을 제공할 수 있도록 정삼투막 모듈로 정삼투막을 구성하는 단계를 포함할 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 지지체 구조를 제공하는 단계는 2층 구조체를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 유도 용액의 공급원을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
하나 이상의 비제한적 실시형태에 따르면, 정삼투막은 약 75 미크론 미만의 섬유층, 상기 섬유층 상에 도포된 약 50 미크론 미만의 지지체 층, 및 상기 지지체 층 상에 도포된 배리어층을 포함할 수 있다. 정삼투막은 약 125 미크론 미만의 전체 두께를 지닐 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 배리어층은 폴리아미드를 포함할 수 있다. 상기 지지체 층은 PET를 포함할 수 있다. 상기 지지체 층은 전체적으로 약 30 g/㎡ 미만의 물질을 함유할 수 있다. 상기 지지체 물질은 약 8 내지 17.5 g/㎡의 코팅으로 도포될 수 있다. 지지체 층, 지지체 물질 및 배리어층 전체의 조합 중량은 약 20 내지 40 g/㎡일 수 있다. 상기 지지체 층은 습식법(wet laid process)으로 제조될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 하나의 방법은 습윤화를 향상시키는 용질을 함유하는 물에 침지시킴으로써 정삼투막을 재습윤화시키는 단계를 포함할 수 있다. 상기 용질은 계면활성제일 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 낮은 표면 장력 용매를 함유하는 물에 침지시킴으로써 막을 재습윤화시키는 단계를 더 포함한다. 상기 용매는 알코올을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 용매는 아이소프로필 알코올, 에탄올 또는 메탄올을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 상기 지지체 구조는 친수성 물질 내에 매립된다. 몇몇 실시형태에서, 배리어 물질은 폴리아미드를 포함한다.
기타 양상, 실시형태 및 이들 예시적 양상 및 실시형태의 이점은 이하에 상세히 논의한다. 또한, 상기 정보 및 이하의 상세한 설명은 다양한 양상 및 실시형태의 예시적 예에 불과하며, 또 특허청구된 양상 및 실시형태의 성질 및 특성을 이해하기 위한 개요 또는 체계를 제공하도록 의도된 것임을 이해해야 한다. 첨부된 도면은 다양한 양상 및 실시형태의 예시와 추가의 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본원 명세서에 내포되어 그 일부를 구성한다. 도면은, 본 명세서의 나머지 부분과 함께, 설명되고 특허청구된 양상 및 실시형태의 원리와 조작을 설명하는 역할을 한다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 적어도 하나의 실시형태의 다양한 양상을 설명한다. 도면은 예시 및 설명을 위해 제공된 것으로 본 발명의 제한에 대한 정의로서 의도된 것은 아니다.
도 1 내지 도 6은 첨부한 실시예에서 참조된 데이터를 제공하는 도면.
삼투 분리 프로세스는 일반적으로 삼투압차를 기초로 반투막을 통한 물 플럭스 생성을 포함한다. 용질은 막에 의해 배제될 수 있고, 막의 선택적 배리어에 대해 용질 보다 더 큰 물의 투과성으로 인하여 막의 한쪽에 유지된다. 용질은 바람직하지는 않으나 정제를 위한 막 분리를 통하여 프로세스 스트림(process stream)으로부터 제거되거나, 또는 바람직하게는 이들이 막 분리 프로세스를 통하여 농축되어 수집될 수 있다.
막은, 비제한적으로, 탈염, 폐수 정제 및 재사용, FO 또는 PRO 바이오리액터, 다양한 액체 스트림의 농축 또는 탈수, 약학적 및 식품 등급 용도에서 농축, PRO 에너지 생성 및 삼투열 엔진을 통한 에너지 생성과 같은 다양한 삼투압적으로 구동되는 분리 프로세스에서 사용될 수 있다.
중합체 막은 전형적으로 선택적 막에 대한 기계적 및 구조적 지지체를 제공하는 다공성 지지체 구조를 포함한다. 막은 목적하는 용도에 따라서 나권형(spiral wound), 중공사형, 관 형상 및 평막(flat sheet)을 비롯한 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 막의 특성은 이상적인 성능을 달성하도록 맞춤되어야 하며, 특정 용도에 따라 다양할 수 있다. 예컨대, FO 및 PRO 에서, 분리 프로세스의 효율은 막의 두께와 굴곡(tortuosity)을 감소시키는 것에 의해 향상될 수 있는 한편, 강도, 염 배제율(salt rejection) 및 수 투과성을 희생하지 않고도 다공성 및 친수성을 증가시킬 수 있다.
RO 막 산업은 최군까지 폴리설폰 활성 코팅을 갖는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 지지체 층 상에서 표준화되어 왔다. PET 지지체 층은 일반적으로 대략 4 밀리미터 두께와 약 80 g/㎡의 평량(basis weight) 및 약 4 cfm/ft2의 프래지어 공기 투과율을 지닌다. PET 물질은, 일반적으로 가장 비싼 막 원료 물질일찌라도, RO 막의 성능을 향상시키지 못한다. PET가 FO 및 압력 지연식 삼투(PRO; pressure retarded osmosis) 프로세스 같은 다른 삼투 분리막에서 지지체 구조로서 사용되면, 막 성능이 현저하게 방해된다.
따라서, 상기 지지체 구조의 두께를 감소시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 지지체 물질의 두께 또는 중량을 감소시키려는 시도는 구김이나 주름 없이 막 제조 라인을 통하여 지지체 물질을 처리할 수 없는 것과 같은 막 가공 문제와 관련될 수 있다. 심각한 경우, 막의 웹(web) 파괴가 생길 수 있어, 제조자에게 상당한 비용부담을 초래할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 다양한 공정 제어된 삼투 분리 프로세스를 위해 두께가 감소된 막의 제조가 용이하게 될 수 있다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 상기 막 지지체 구조의 두께는 감소될 수 있다. 더 얇은 지지체 구조는 비용 감소, 중량 전달 향상 및 막 지지체를 통한 유체 유동 및 용질 확산에 대한 저항성을 감소시키는 것에 의한 막 내에서 더 높은 플럭스, 및 분리 모듈로 제공될 수 있는 활성막 영역 양의 증가와 관련될 수 있다. 또한, 수질 기준이 점점 더 엄격해지고 있기 때문에, 지지체 구조의 두께를 감소시킴으로써 디메틸포름아미드(dimethylformamide) 및 메타페닐렌 디아민(meta phenylene diamine)과 같은 막 중에 있는 다양한 염려 잔류 화학물질의 수준을 감소시킬 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 막 제조를 용이하게 하기 위해 2층 기판이 제공될 수 있다. 2층 기판은 최종 막 제품의 막 지지체 층으로서 작용할 막 지지체 층을 포함할 수 있다. 2층 기판의 막 지지체 층은 통상의 막 지지체 층과 비교할 때 감소된 두께일 수 있는 한편, 동시에 지지체 층 상에 선택적 막을 도포하고 가공하는 것을 비롯한 막 제조에 대한 전반적인 두께 요건을 제공할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 2층 지지체는 막 지지체 층 이외에, 추가의 두께를 제공하는 제거가능한 지지층(backing layer)을 포함할 수 있다. 제거가능한 지지층은 막 제조 이후에 지지체 층으로부터 분리되게 할 수 있다. 다른 실시형태에서, 2층 기판은 막 제조 이후에 그대로 보존되는 지지층을 포함할 수 있다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 상기 지지층은 지지체 층에 연결되어 막 모듈에 삽입되게 존재할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 2층 기판은 일반적으로 제거가능한 지지층에 부착된 막 지지체 층을 포함할 수 있다. 막 지지체 층은 얻어지는 막의 지지체 층일 수 있는 한편, 제거가능한 지지층은 보통 막 가공을 용이하게 하기 위해 지지체 층에 대하여 크게 희생되어, 일시적으로 증가된 두께를 제공할 수 있다. 2층 기판의 막 지지체 층은 일반적으로 통상의 막 지지체 층과 대조하여 감소된 두께의 가벼운 평량 층일 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 지지체 층은 PET일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지체 층과 지지층은 동일 물질로 제조될 수 있다. 다른 실시형태에서, 이들은 상이한 물질로 제조될 수 있다. 2층 기판은 2개 층이 함께 강도, 구김에 대한 내성 및 막 제조 프로세스에서 일반적 가공과 관련된 기존의 표준 PET 지지체 층과 유사하게 실시하게 하는 특성을 특징으로 할 수 있다.
몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 지지층은 전형적으로 약 2 내지 약 4 mils의 두께와 약 6 cfm/ft2 미만의 프래지어 공기 투과율을 지닌다. 본 명세서에서 기재된 바와 같이 궁극적으로 상기 막 지지체 구조일 수 있는 상부층(top layer)은 전형적으로 약 2 mils 미만의 두께와 약 100 cfm/ft2을 초과하는 프래지어 공기 투과율을 지닌다. 상기 정삼투막은 약 125 미크론 미만의 전체 두께를 지닐 수 있다. 지지체 층은 전체적으로 약 30 g/㎡ 미만의 물질을 함유할 수 있다. 지지체 물질은 약 8 내지 17.5 g/㎡의 코팅으로 도포될 수 있다. 지지체 층, 지지체 물질 및 배리어층 전체의 조합 중량은 약 20 내지 40 g/㎡일 수 있다. 상기 상부 지지체 층은 습식법, 건식법(dry laid process) 또는 직조 물질로 제조될 수 있다. 대안적으로, 지지체 층은 전기방사법에서와 같이 전계 존재하에서의 증착에 의해 제조될 수 있다. 물질은 PET 또는 가압식 막 지지체의 제조에 전형적으로 사용되는 다른 중합체를 포함할 수 있고, 친수성을 지니도록 부가적으로 설계될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지체 구조는 중합체 종이와 같은 종이일 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 지지체 물질은 PET, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리아크릴로나이트릴, 또는 폴리아미드, 폴리아미드 우레아, 또는 유사한 유형의 배리어층의 계면 중합을 위한 지지체 제조에 적합한 기타 다공성 중합체로 제조될 수 있다. 지지체 물질에는 친수성 첨가제가 도입될 수 있다.
막 제조 프로세스 동안에 2층 기판의 지지체 물질에는 선택적으로 또는 대안적으로는 활성층이 도포될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 반투과층이 상기 활성층으로서 도포될 수 있다. 상기 반투과층은 중합체를 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 반투과층은 폴리아미드 우레아와 같은 폴리아미드, 블록 공중합체 또는 폴리피페라진을 포함할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 2층 기판의 PET 지지체 층에 폴리설폰층이 도포될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 따른 다층 기판은 단일 층에 비하여 코팅하기가 더 용이한데 이는 상기 기판이 더 단단하고 더 두꺼워서 덜 구겨지고 덜 찢어지기 때문이다. 막 가공 이후, 지지층은 분리되어 제거될 수 있다. 상기 2층 기판을 사용함으로써, 감소된 두께의 지지체 층을 가진 막이 표준 제조장치 및 수법을 이용하여 제조될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 분리 단계는 활성층을 도포하기 전에 실시될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 개시된 방법은 폴리설폰과 같은 활성 물질이 지지층으로 최소 침투하여 지지층의 분리와 제거를 용이하게 할 수 있는 것을 특징으로 할 수 있다. 특정 이론에 한정되는 것을 원치 않지만, 복수 층의 사용은 과량의 코팅 물질이 지지층을 침투하는 것을 차단함으로써 관통(strike-through) 영향을 완화할 수 있다. 이와 같이, 지지층은 분리 이후에 대개 온전하게 잔존할 수 있어, 지지층의 재사용 또는 재순환을 가능하게 하며, 이는 부가적 효능과 비용 절감을 제공할 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 지지층은 대개 희생적일 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 지지층은 회전하는 벨트 또는 드럼과 같은 제조 장치 자체 내에서 재순환될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 지지층 또는 벨트는 지지체 물질의 충분한 침투를 허용하여 백킹 물질의 제거 시 지지체 물질의 기공 구조의 유리한 파괴가 일어나게 한다. 이는 다공성 지지체 물질의 베이스가 상기와 같은 파괴가 없는 것에 비하여 더 개방되고 다공성인 구조를 갖도록 할 수 있다. 최적 지지층 특징은 완전한 침투 또는 "관통"을 허용하는 일없이 다공성 지지체 물질의 약간의 침투를 허용할 수 있으므로, 지지층이 제거될 때, 그 위에 있는 배리어층에서 결함을 유발하는 일없이 기공 구조가 개방된다.
하나 이상의 실시형태는 FO 및 PRO 프로세스용 막 제조에서의 이용성뿐만 아니라, RO, 정밀여과(micro filtration: MF), 한외여과(ultrafiltration: UF) 및 나노여과(nanotiItration: NF)와 같은 가압식 분리에 사용된 막 제조에서 이점을 제공할 수 있다.
적어도 몇몇 실시형태에서, 2층 기판은 활성 배리어층을 지지체 중합체 상에 캐스팅한 후 상기 지지체 중합체가 베이스 물질로부터 벗겨져서 지지체 중합체 및 활성 막 코팅만이 잔존하도록 실질적으로 고 이형성 물질 상에 지지체 중합체를 캐스팅함으로써 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 2층 물질은 막 제조 프로세스에 사용하기 위해 시중에서 구입할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 희생적 또는 재사용가능한 지지층의 제거는 그 제거 이전에 지지층과 앞서 접속된 중합체 지지체 층의 베이스 영역에서 더 많이 개방된 기공 구조를 만들 수 있다. 이것은 막을 통한 플럭스 증가를 초래할 수 있다. 다공성 중합체 지지체의 최저부 구역에서 비교적 폐쇄된 기공 구조의 인열 또는 기타 파괴는 상기 지지체 구조의 다공성을 현저히 향상시키고 굴곡성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 구조를 생성할 수 있다. 많은 경우에, 이러한 중합체 지지체의 기공 구조는 대부분의 그의 두께를 통하여 실질적으로 개방되지만, 중합체 상이 베이스 물질과 상호작용한 지점에서 폐쇄될 것이다. 다공성 지지체의 일부가 베이스 층에 침투하면, 이 층의 제거는 다공성 층을 통하여 발견되는 것과 같이 더 많이 개방된 구조를 노출할 것이고, 베이스에 있는 기밀층을 제거한다.
하나 이상의 다른 실시형태에 따르면, 희생적 또는 다르게는 제거가능한 지지층을 포함하는 2층 기판을 사용하는 것보다는, 얻어진 막의 완전히 일부로 되도록 의도된 2층 기판이 실현될 수 있다. 이들 실시형태에서, 지지체 중합체는 트리코트-형 메시 지지체 물질의 일면 또는 양면에 직접 캐스팅될 수 있다. 상기 메시 층에 지지체 층을 결합시키기 위해 폴리우레탄 또는 기타 접착제가 사용될 수 있다. 지지체 중합체는 특정의 비제한적 실시형태에서는 PET일 수 있다. 지지체 트리코트와 같은 메시 지지체는 완성된 막 모듈 내에서 유체 유동을 실시할 수 있다. 이들 지지체 중합체 코팅의 일면 또는 양면에 막 배리어층이 도포되어, 도수(water conducting) 메시를 그의 베이스 또는 코어로 갖는 최종 단일 또는 이중층 막을 형성한다.
몇몇 비제한적 실시형태에서, 트리코트 층이 PET 박층에 적층되어 2층을 생성하며, 이어 기존의 막 제조 기계 상에서 가공될 수 있다. 막 제조 이전에 이들 층을 조합함으로써 트리코트의 강도는 얇은 PET를 가공하는 데 이용될 수 있고, 그 결과 얻어지는 2층 물질은 트리코트를 포함하는 막이 모듈 성능을 향상시키기 위해 막 모듈에 직접 내포될 수 있다는 점에서 분리를 필요로 하지 않는다. 특정 이론에 얽매이길 원치 않지만, 상기 트리코트 백킹은 막 제조 효율을 증가시킬 수 있는데, 이는 트리코트 백킹이 웹 파괴에 비교적 영향을 주지 않고, 표준 4 밀리미터 PET와 비교하여 월등한 강도를 지니기 때문이다. 이것은 제조 프로세스에서 구김과 주름 감소, 막 성능 및 수율 증가를 초래할 수 있다. 또한 제조 효율은 완성된 막 모듈에 전통적으로 개별적으로 내포되는 트리코트의 리프 세트(leaf sets), 유동 스페이서 또는 투과성 튜브를 제조할 필요성을 제거함으로써 제조 단계의 감축을 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 2층 기판은 사전 습윤화(prewetted)되어 지지체 중합체 및 중합체/섬유 계면의 중량 전달 특징을 향상시킨다. 사전 습윤화하기 위하여 NMP, DMF, DMSO, 트리에틸 포스페이트, 다이메틸 아세트아마이드, 또는 이들의 조합과 같은 용매가 사용될 수 있다. 사전 습윤화는 더 많이 개방된 기공 구조를 만들 수 있고, 중합체 지지체에서 기공 폐색을 줄이고, 거대기공 형성을 장려함으로써 중합체 기공성을 향상시키며, 기공 구조를 향상시키고 굴곡성을 감소시킨다. 이들 특성은 사용된다면 제거가능한 지지층의 분리에 의해 실현되고 더욱 향상될 수 있다. 이들 특성은 예컨대 중합체가 지지체 물질에 과도하게 침투되는 것을 방지함으로써 분리를 목적으로 하지 않고 트리코트 메시 및 PET 섬유를 지지하는 등을 목적으로 하는 2층 어셈블리를 사용할 때 특히 바람직할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 삼투압적으로 구동되는 막 프로세스에 사용하기 위한 막을 제조하는 방법은, 용매 용액 중의 중합체를 증착시킬 수 있는 캐스팅 기기를 통하여 예컨대 2개 층의 PET 종이와 같은 지지체 물질의 2층 시트를 수송하기 위한 구동 시스템을 사용하는 것을 포함할 수 있다. 구김과 주름의 가능성을 감소시키기 위해 장력이 일반적으로 유지될 수 있다. 2층 지지체 물질은, 하부층이 이후에 제거되거나 또는 궁극적으로 막 유체 채널 스페이서 메시로서 사용될 수 있도록, 서로 가압된 2개 층으로 이루어질 수 있다.
2층 지지체 물질은 용매, 예컨대 디메틸포름아마이드 중의 예컨대 폴리설폰과 같은 중합체의 용액을 도포하는 중합체 도포 장치로 전달될 수 있다. 코팅 시, 2층 물질은 급랭조로 들어가며, 그곳에서 중합체가 2층 물질의 상부층에 석출된다. 급랭조의 온도는 다양할 수 있고, 얻어지는 막의 하나 이상의 특성에 영향을 줄 수 있다. 적어도 몇몇 바람직한 비제한적인 실시형태에서, 정삼투막의 개선된 특성은 100℉ 내지 110℉ 범위의 급냉조 온도와 관련될 수 있다. 2층 상부층은 용액의 충분한 침투를 허용하여, 석출된 중합체층이 2층 지지체로부터 연결해제되는 약 10 psig를 초과하는 박리압력을 초래하도록 설계된다. 대조적으로 2층 물질의 지지층은 중합체 침투를 방지하여 막 제조 후 2개 지지체 물질층이 분리되도록 설계된다. 지지층의 주 목적은 기존의 막 기계가 정삼투막에 필요한 아주 얇은 막을 운반하게 하는 데 필요한 강도를 제공함으로써 가공 동안에 상부층의 구김과 주름을 방지하는 것이다. 막 제조의 나머지는 표준 헹굼 및 막 캐스팅 장치를 이용하여 완료한다.
수행된 임의의 제거가능한 2층 물질은 모듈 제조 이전에 또는 모듈 제조의 일부로서 분리될 수 있다. 상기 2개 층의 분리는 PET 층의 계면에서 기공 구조를 개방하는 부가적 이점을 제공할 수 있어 분리 특성을 더욱 향상시킨다. 추가적으로, 2층 물질의 하부층은, 예를 들어 일반적으로 막 층들 사이에 통합된 트리콧(tricot)과 같은 유체 운반 매질로서 스페이서 메시(spacer mesh)의 역할을 수행하는 막 모듈 구조로 통합될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 개시된 박막 복합막 중의 선택적 배리어는, 지방족 또는 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리하이드라자이드, 폴리벤즈이미다졸론, 폴리에피아민/아미드, 폴리에피아민/우레아, 폴리에틸렌이민/우레아, 설폰화 폴리v푸란, 폴리벤즈이미다졸, 폴리피페라진 아이소프탈아마이드, 폴리에테, 폴리에테르-유레아, 폴리에스터, 또는 폴리이미드 또는 그의 공중합체 또는 이들의 혼합물과 같은 반투과성 3차원 중합체 네트워크일 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 선택적 배리어는 프탈로일(예컨대, 아이소프탈로일 또는 테레프탈로일) 할라이드, 트리메실 할라이드, 또는 그의 혼합물의 잔기와 같은 방향족 또는 비-방향족 폴리아미드일 수 있다. 다른 예로서, 상기 폴리아미드는 디아미노벤젠, 트리아미노벤젠, 폴리에터이민, 피페라진 또는 폴리-피페라진의 잔기 또는 트리메조일 할라이드(trimesoyl halide)의 잔기 및 다이아미노벤젠의 잔기일 수 있다. 또한, 상기 선택적 배리어는 트리메조일 클로라이드 및 m-페닐렌다이아민의 잔기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 선택적 배리어는 트리메조일 클로라이드 및 m-페닐렌다이아민의 반응 생성물일 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 상기 선택적 배리어는 일반적으로 전체 막 두께를 최소화하면서도 소망하는 염 배제율 및 수 투과 특성을 부여하기에 적합한 두께를 특징으로 한다. 특정 실시형태에서, 상기 선택적 배리어는 약 50㎚ 내지 약 200㎚의 평균 두께를 가질 수 있다. 상기 배리어층의 두께는 가능한 제한되는 것이 바람직하지만, 코팅 표면에서 결함을 방지하기에 충분히 두꺼워야 한다. 가압식 반투막용 폴리아미드 막 형성의 실시는 적절한 배리어 막 두께의 선택을 알려줄 수 있다. 선택적 배리어는 중합반응을 통하여, 예컨대 계면중합을 통하여 다공성 지지체의 표면 상에서 형성될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따라서 다공성 지지체로서 사용하기에 적합할 수 있는 중합체는 폴리설폰, 폴리에터설폰, 폴리(에터 설폰 케톤), 폴리(에터 에틸 케톤), 폴리(프탈아지논 에터 설폰 케톤), 폴리아크릴로나이트릴, 폴리프로필렌, 폴리(염화비닐), 폴리에터이미드, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 다이아세테이트, 및 셀룰로스 트리아세테이트 폴리아크릴로나이트릴을 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 상기 지지체 층은 일반적으로 전체 막 두께를 최소화하면서 제조 및 사용하는 동안 막에 대하여 지지 및 구조 안정성을 제공하기에 적합한 두께를 특징으로 할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 중합체 지지체는 약 10 ㎛ 내지 약 75 ㎛의 평균 두께를 가질 수 있다. 상기 지지체는 배리어층의 계면중합을 위한 지지체 표면 품질을 나쁘게 하지 않고 가능한 한 얇은 것이 바람직하다. 지지체 층이 매끈할수록, 지지체 물질의 두께가 더 얇은 것이 상기 기준에 일반적으로 필요하다. 적어도 몇몇 바람직한 실시형태에서, 상기 층은 대략 40 ㎛ 미만이다. 특정 실시형태에서, 다공성 지지체는 복수의 제1 기공을 지니는 제1면(활성면) 및 복수의 제2기공을 갖는 제2면(지지면)을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 복수의 제1기공 및 복수의 제2기공은 서로 유체적으로 연결된다. 일 실시형태에서, 중합체 첨가제는 다공성 지지체 내에 분산된다. 첨가제는 친수성, 강도 또는 기타 바람직한 특성을 향상시킬 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 박막 복합막은 복수의 제1기공을 지니는 제1면 및 복수의 제2기공을 갖는 제2면을 포함하는 다공성 지지체를 포함할 수 있으며, 이때 복수의 제1기공의 실질적으로 전체의 평균 직경은 약 50㎚ 내지 약 500㎚ 사이이고, 복수의 제2기공의 실질적으로 전체의 평균 직경은 약 5㎛ 내지 약 50㎛ 사이이다. 상부층의 목적은 고품질 배리어가 계면중합 또는 기타 증착 방법에 의해 매우 얇은 배리어층에 기계적 지지체를 형성하여 제공하는 것이다. 상기 지지체 구조의 나머지의 목적은 가능한 한 개방하여 최소로 굴곡지게 하는 한편, 가능한한 얇게 하는 것이다. 하부를 향하는 큰 기공은 이 목적을 용이하게 할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 중합체 첨가제는 다공성 지지체에 분산될 수 있다. 이러한 첨가는 다공성 지지체 구조 및 물질에 대하여 강도, 내오염성(fouling resistance), 친수성 또는 기타 바람직한 특성을 부가할 수 있다. 친수성 부가의 경우, 아주 적은 양이 첨가될 수 있다. 일례로서, 0.1 내지 1%의 PVP가 폴리설폰에 첨가되어 구조 중의 친수성을 향상시킬 수 있다. 반투과성 선택적 배리어는 다공성 지지체의 제1면 상에 도포될 수 있다.
특정 실시형태에서, 막 플럭스는 1.5M NaCl 유도 용액 및 25℃에서 DI 공급 용액의 조작 조건 하에서 약 15 내지 약 25 갤런/ft2/day 일 수 있다. 이러한 높은 플럭스는 플럭스에 대한 구동력을 삼투압 형태로 제공하는 상기 막 지지체 구조에 유도 용질이 확산되는 것에 대한 저항성 감소에 있어서 얇고, 개방되며, 다공성이고 저 굴곡성인 지지체 층의 효능을 나타낸다. 이러한 높은 플럭스는 배리어층의 물 투과능에도 일부 기인한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 제조방법은 적어도 제1층 및 제2층을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계, 상기 지지체 구조의 제1층에 물질을 도포하여 막 지지체 층을 형성하는 단계, 상기 막 지지체 층에 배리어 물질을 도포하여 정삼투막을 형성하는 단계 및 상기 지지체 구조의 제2층으로부터 상기 지지체 구조의 제1층을 분리하는 것에 의해 정삼투막을 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 제조방법은 적어도 하나의 얇은 지지체 층을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계, 상기 지지체 층에 물질을 첨가하여 막 지지체 구조를 형성하는 단계, 일체인 상기 얇은 층 및 물질 구조를 방출하는 단계 및 상기 막 지지체 구조를 배리어 물질로 코팅하여 정삼투막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투 분리 조작을 용이하게 하는 방법은 지지체 구조를 제공하는 단계, 상기 지지체 구조에 얇은 지지체 층을 도포하는 단계, 상기 층에 지지체 물질을 도포하여 다공성 막 지지체 구조를 형성하는 단계, 상기 다공성 막 지지체 층에 배리어층을 도포하여 정삼투막을 형성하는 단계 및 상기 지지체 구조가, 정삼투 분리 조작 동안, 모듈에 공급되는 유도 용액 또는 공급 용액에 대한 와류 스페이서를 제공하도록 정삼투막 모듈로 정삼투막을 구성하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투 분리 조작을 용이하게 하는 방법은 지지체 구조를 제공하는 단계, 상기 구조체에 지지체 물질을 도포하여 다공성 막 지지체 구조를 형성하는 단계, 상기 다공성 막 지지체 층에 배리어층을 도포하여 정삼투막을 형성하는 단계, 및 상기 지지체 구조가, 정삼투 분리 조작 동안, 모듈에 공급되는 유도 용액 또는 공급 용액에 대한 와류 스페이서를 제공하도록 정삼투막 모듈로 정삼투막을 구성하는 단계를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 약 75 미크론 미만의 섬유층, 상기 섬유층에 도포된 약 50 미크론 미만의 지지체 층, 및 상기 지지체 층에 도포된 배리어층을 포함할 수 있다. 상기 정삼투막은 약 125 미크론 미만의 전체 두께를 가질 수 있다. 상기 지지체 층은 전체로 약 30 g/㎡ 미만의 물질을 함유할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지체 물질은 약 5 내지 20 g/㎡의 코팅으로 도포될 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 코팅은 약 8 내지 17.5 g/㎡일 수 있다. 지지체 층, 지지체 물질 및 배리어층 전체의 조합 중량은 20 내지 40 g/㎡일 수 있다. 지지체 층은 습식법으로 제조될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 상기 방법은 습윤화를 향상시키는 용질을 함유하는 물에 침지시킴으로써 정삼투막을 재습윤화시키는 단계를 포함할 수 있다. 용질은 계면활성제일 수 있다. 다른 실시형태에서, 상기 방법은 낮은 표면 장력 용매를 함유하는 물에 침지시킴으로써 막을 재습윤화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용매는 알코올을 포함할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 용매는 아이소프로필 알코올, 에탄올 또는 메탄올을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 상기 지지체 구조는 친수성 물질 내에 매립된다. 몇몇 실시형태에서, 배리어 물질은 폴리아미드를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막이 개시되어 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 막은 일반적으로 지지체 층과 조합된 활성층을 포함하는 복합막일 수 있다. 사용된 중합체의 질량%, 용매의 선택 및/또는 조 온도와 같은 다른 변수는 지지체 층이 친수성이고, 개방되거나 다공성으로 되는 정도에 영향을 줄 수 있다. 상기 활성층은 일반적으로 막과 접촉하는 프로세스 스트림에 존재하는 하나 이상의 표적 화합물을 배제할 수 있거나 또는 다르게는 표적 화합물에 대한 배리어로서 작용할 수 있는 물질을 포함한다. 적어도 하나의 실시형태에서, 상기 활성층은 폴리아미드를 포함할 수 있다. 막 활성층으로서 흔히 사용되는 다른 물질도 또한 적용될 수 있다.
소망하는 정도의 가교는 막의 배리어 특성을 향상시키기 위해 활성층 내에서 달성될 수 있다. 폴리아미드 층에서 가교 유도는 일반적으로 염 배제율 및 전체적인 성능을 개선하는데 바람직하다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 가교는 친수성 물질이 그 성능에서 감소되지 않고 제조 및 처리 프로세스를 통하여 습윤 상태로 유지되는 방식으로 달성된다. 몇몇 실시형태에서, 가교를 용이하게 하기 위하여 열수 어닐링(hot water annealing)이 이용될 수 있다. 다른 실시형태에서, 막 제조 프로세스의 하나 이상의 침지 단계, 활성층 증착 또는 형성 프로세스 동안 또는 그 이후에 열처리가 수행될 수 있다. 다른 실시형태에서, 화학 처리가 이용될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 오븐 건조와 같은 열건조는 이용되지 않는다. 일부 이러한 실시형태에서, 상기 막은 물에 침지하는 것에 의해 쉽게 재습윤화될 것이며, 또한 몇몇 실시형태에서, 이들은 물과 조합된 습윤제에 노출시키는 것에 의해 재습윤화되므로, 사용할 준비가 되면 이들은 실질적으로 습윤화될 것이다. 몇몇 실시형태에서, 상기 막은 적어도 99% 이상의 염 배제율을 지니는 것을 특징으로 할 수 있다. 정삼투막은 일반적으로 비교적 얇고 높은 기공성, 낮은 굴곡성 및 높은 습윤성을 특징으로 한다. 상기 막은 삼투압적으로 구동되는 물 정제 및 여과, 해수의 탈염, 오염된 수성 폐기물 스트림의 정제, 다양한 수성 스트림의 분리, 삼투 파워 생성 등을 비롯한 다양한 용도에 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 중합체 또는 기타 다공성 막 물질은 상전이(phase inversion)와 같은 다양한 공지 수법을 통하여 얇은 직조(woven) 또는 부직(non-woven) 또는 무기 기판 상에 증착되어 초박형 지지체 구조를 갖는 정삼투막을 생성할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 막 제조에 사용된 기판은 다층 지지체를 포함할 수 있다. 한외여과(UF) 기판은 다층 직조 또는 부직 지지체 위에 위치될 수 있으므로, 하나 이상의 층은 모듈 작성 이전에 막 제조 프로세스의 말기에서 제거가능할 수 있다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 기판 물질의 기공의 크기는, 표면 위에 계면중합 배리어층의 적절한 형성을 용이하게 하기 위해, UF 범위, 예컨대 약 100㎚ 내지 약 1㎛ 직경 범위일 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 증착은 폴리설폰 또는 폴리아크릴로나이트릴(PAN)과 같은 중합체의 상전이를 포함할 수 있다. UF 기판에 결합되어 존재하는 층은 높은 기공성, 낮은 굴곡성, 얇은 정도 또는 UF 층으로 확산을 향상시키는 다른 특성과 같은 바람직한 특징을 위해 최적화될 수 있다. 상기 물질은 친수성일 수 있지만 일반적으로 친수성일 필요는 없다. 적어도 하나의 실시형태에서, 하나 이상의 층이 유도 용액 또는 공급 용액 스페이서로서 작용할 수 있다. 비제한적인 실시형태에서, 예컨대, 100 나노미터의 폴리아미드층은 0.5 mil 종이 위의 0.5 mil의 폴리설폰층 상에 증착될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 배리어 코팅된 UF 물질은 배리어층의 계면중합에 이은 중합체의 상전이에 의해 직조 또는 부직 지지체 상에 위치할 수 있으므로, 상기 막의 제조 후에, 지지체는 제거되어 UF 및 배리어 물질만이 남겨져 모듈로 사용되게 할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, UF 층은 증착된 다음 폴리아미드 또는 폴리아미드 우레아와 같은 배리어층에 의해 코팅될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 상기 기판은 의도적으로 분리가능한 지지체를 포함할 수 있다.
이러한 지지체 구조는 중합체의 아래쪽에 있을 수 있거나 부분적으로 둘러싸일 수 있거나 또는 완전히 둘러싸일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 물의 통과는 허용하지만 염의 통과는 허용하지 않는 얇은 선택적 막의 계면중합 또는 코팅이 실시될 수 있다. 다른 실시형태에서, 제조 장치에서 물질 취급성을 향상시키기 위해 사용되지만, 완성된 막 제품의 일부가 되는 것은 아닌 벨트 또는 기타 선형의 이동가능한 백킹 물질로부터 박리와 같이 제거가능한 물질 상에 다공성 지지체 층을 증착시키는 것은 백킹을 갖지 않는 매우 얇은 막 지지체 구조 생성을 위해 사용될 수 있다. 얇은 배리어층은 페이퍼리스 지지체의 표면 상에 증착될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 배리어층은 벨트로부터 지지체의 박리 이전에 지지체 상에 증착될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지체 중합체의 표면 상에 중합체가 코팅될 수 있고, 이 상부층은 후속 처리를 하거나 또는 후속 처리 없이 염 배제층으로서 작용한다. 다른 실시형태에서, 지지체 층 자체는 도포될 용도에 맞는 충분한 염 배제율 특성을 지니는 배리어층으로서 작용한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 얇은 지지체 상에서 캐스팅을 용이하게 하기 위해 벨트 또는 드럼이 사용될 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 컨베이어 벨트 또는 유사 구조와 같은 벨트가 막 제조 장치의 범위 내에서 주로 잔존하는 기판 대체물로서 사용될 수 있다. 벨트는 지지체의 증착과 배리어 코팅을 위한 지지체를 제공할 수 있지만, 말기에 제거되어 폐기되거나 재사용되기보다는, 제조 장치에 보유되어 재사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 상기 벨트 또는 드럼은 다공성 지지체 물질의 일부를 유지하는 표면을 제공하도록 설계될 수 있다. 다공성 지지체 구조의 베이스는 다공성 지지체 물질의 일부의 보존으로 인하여 상기 벨트 또는 드럼으로부터 제거될 때 파괴될 수 있다. 이러한 파괴는 유리할 수 있다. 보존된 다공성 지지체 물질은 상기 물질의 축적 또는 증착 및 파괴 프로세스의 효능 억제를 방지하기 위해 상기 벨트 또는 드럼의 완전한 회전 이전에 제거될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 응력에 의한 변형에 대한 저항성을 중합체에 주로 부여하기 위한 물질 위에 또는 근처에 코팅된 중합체의 상전이는 막 지지체 생성을 위해 이용될 수 있다. 예컨대, 매우 개방되어 얇은 직조 또는 부직 물질은 상기 중합체의 아래쪽에 있기보다는 상기 중합체에 의해 둘러싸일 수 있다. 이러한 지지제 구조 위에서 배제성 중합체의 계면중합이 실시될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 직포 또는 부직포 상의 친수성 상전이 막일 수 있다. 친수성 물질은 PAN일 수 있고, 몇몇 비제한적 실시형태로서 단독으로 사용되거나 또는 다른 단량체와 혼합될 수 있다. 상기 섬유층은 소망하는 두께일 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 섬유층은 약 25 마이크로미터의 두께일 수 있다. 상기 정삼투막은 또한 그 표면에서 폴리아미드 계면중합을 특징으로 할 수 있다. 소망하는 두께의 막으로 되도록 폴리아미드 활성층이 도포될 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 막은 대략 25 마이크로미터의 두께일 수 있다. 정삼투막의 활성층은 유도 용질의 제거를 향상시키도록 변형될 수 있다. 지지체 필름은 부직 물질일 수 있고 또 얇은 정도, 높은 다공성, 낮은 굴곡성 및 친수성이 일반적으로 만족스런 물질로 제조될 수 있다. 지지체 필름의 두께는 다양할 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 지지체 필름은 약 100 마이크로미터 미만, 약 80 마이크로미터 미만, 약 50 마이크로미터 미만일 수 있거나 또는 그보다 더 얇을 수 있다. 적어도 하나의 실시형태에서, 다공성 폴리에스터 부직 지지체 필름은 기판으로서 사용될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 지지체 층을 먼저 생성하는 것에 의해 형성될 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 약 30 마이크로미터 미만의 얇은 섬유 지지층은 다이메틸포름아마이드 중의 약 12.5% 폴리설폰 용액에 의해 코팅될 수 있다. 폴리설폰 두께의 정삼투막의 플럭스에 대한 효과는 첨부한 도 3에 도시되어 있다. 첨부한 도 1로부터 분명한 바와 같이, 플럭스를 비롯한 정삼투막 특성을 더욱 개선하기 위하여 더 낮은 농도의 폴리설폰이 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 폴리설폰 코팅의 양은 확산시 지지체 층의 효과를 최소화하기 위하여 일반적으로 약 16 g/㎡ 미만일 수 있다. 전형적인 역삼투 섬유 백킹 위에 약 3.9 mils 두께의 지지체 층의 도포는, 첨부한 도 2로부터 분명한 바와 같이, 최적 정삼투 플럭스보다 훨씬 더 적은 플럭스를 초래할 수 있다.
얻어진 지지체 층 전구체는 실온의 물에 침지되어 중합체의 상전이를 유발할 수 있다. 지지체 층의 기공 크기 특징을 개선하기 위하여 90℉ 이상의 온도에서의 침지가 이용될 수 있다. 이는 매립된 웹을 가진 얇은, 미세다공성의 개방된 지지체 구조를 생성하여, 중합체에 롤링 및 취급성에 맞는 강도를 부여한다. 상기 지지체 구조에 활성층이 도포될 수 있다. 활성층을 갖는 상기 지지체 구조를 코팅하는 비제한적인 예는 폴리아미드 또는 기타 소망하는 활성 물질을 함유하는 용액 중에 상기 지지체를 침지하는 것일 수 있다. 하나의 비제한적인 실시형태에서, 상기 지지체 구조는 실온의 물 중의 1,3-페닐렌다이아민의 3.4% 용액에서 침지될 수 있다. 상기 용액의 농도는 도포된 활성층의 소망하는 특징에 따라 다양할 수 있다. 침지 기간 또한 다양할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 기간은 약 5분 미만일 수 있다. 하나의 특정 실시형태에서, 상기 침지 기간은 약 2분일 수 있다. 상기 막의 표면으로부터 과잉 용액은 예컨대 롤러 또는 에어 나이프를 이용하여 제거될 수 있다.
상기 막은 이어서 수성 상 중의 다이아민과 예컨대 비 수성 상 중의 산 염화물을 조합하는 것에 의해 상들이 만나는 지지체 물질의 표면에서 폴리아미드 배제층의 중합반응을 유도하는 다른 용액에 잠시 침지될 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 상기 막은 상기 용액 중에 약 2분 동안 침지될 수 있다. 하나의 비제한적인 실시형태에서, 실온에서 Isopar(등록상표) C 또는 G 중의 98% 3,5-벤젠트리카보닐트리클로라이드의 0.15% 용액이 사용될 수 있다. 상기 막은 이어서 제거될 수 있고 또 Isopar(등록상표)는 일정 기간 동안, 예컨대 약 5분 미만 동안 상기 막으로부터 증발하게 둔다. 몇몇 실시형태에서, 증발 단계의 지속 시간은 약 2분일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 침지는 실질적으로 상기 막의 표면 만이 용액과 접촉하게 되는 방법과 같은 딥 코팅 공정 형태를 취할 수 있다. 다른 실시형태에서, 전체 막이 조(bath)에 잠길 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 일련의 상이한 침지 단계와 같은 이들 수법의 조합도 이용될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투 복합막은 가교를 유발하기 위하여 배제층을 컨디셔닝(conditioning)하도록 열처리될 수 있는데, 이는 어닐링이라 지칭될 수 있다. 그러나, 많은 경우에서 막의 건조는 공극 및 기공 구조의 해로운 수축을 유발한다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 컨디셔닝은 습식 어닐링 단계에 의해, 예컨대 열수 침지조에 침지하는 것에 의해 달성될 수 있다. 소망하는 정도의 가교 및 예컨대 염 배제율 측면에서 소망하는 막 성능을 가져올 수 있는 임의 온도의 수조도 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 가능한 낮은 온도가 바람직할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 약 100℃보다 낮은 수조가 이용될 수 있다. 하나의 특정 비제한적인 실시형태에서, 95℃ 수조가 이용될 수 있다. 수조에서 지속 시간은 소망하는 정도의 가교를 달성하기 위한 요건에 일치할 수 있다. 하나의 특정 실시형태에서, 열수조 침지는 2분 동안 실시한다.
다른 실시형태에서, 상기 막의 열처리는 활성층 중합반응 또는 증착 단계 동안 또는 이후와 같은 기타 목적에 맞는 임의의 또는 몇 개의 침지 단계에서 생길 수 있다.
다른 실시형태에서, 상기 막의 열처리는 건조 단계에서 실시될 수 있으며, 침지에 의해 물과 교환되는 것에 비하여 더 낮은 표면 장력을 지니는 용매를 포함한 용매 교환이 선행된다. 이와 같이 해서, 막 특성은 나쁜 영향을 받지 않으며 또 상기 막은 용이하게 재습윤화되는 특성을 유지할 수 있다.
다른 실시형태에서, 배제층의 처리는 가열 단계보다는 화학 처리에 의해 실시될 수 있고, 이 경우 막은 처리 프로세스를 통하여 습윤화되어 유지될 것이다.
몇몇 실시형태에서, 폴리아미드층에서 가교를 유도하기 위하여 폴리아미드 물질을 사용해서 막 지지체 층을 처리하여 정삼투막을 형성하는 것은 화학 처리를 포함한다. 다른 실시형태에서, 상기 처리 단계는 열수 침지를 포함하는데, 이는 습윤 어닐링이라 지칭될 수 있다. 다른 실시형태에서, 열처리는 하나 이상의 침지 단계에서 충분한 온도를 유지시키는 것에 의해 폴리아미드 상전이 프로세스 동안 또는 이후의 임의 지점에서 수행될 수 있다. 다른 실시형태에서, 가교는 건조 어닐링에 의해 수행되지만, 이것은 다른 용매를 포함하는 용액 중에서 더 낮은 증기압을 이용하여 습윤 막을 침지하는 용매 교환 단계 이후에 실시되므로, "건조 어닐링"은 이러한 건조에 의해 막을 손상시키지 않고 수행될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 제조방법은 약 50 마이크로미터 미만의 두께를 지니는 얇은 직포 또는 부직포 백킹을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 지지체 층 및 배리어층이 상기 직포 또는 부직포 백킹에 도포될 수 있다. 얇은 직포 또는 부직포 지지체 층(상부층)은 약 100 ft3/ft2/min을 초과하는 프래지어 공기 투과율을 특징으로 할 수 있다. 이러한 얇은 직포 또는 부직포 지지층(하부층)은 약 10 ft3/ft2/min 미만의 프래지어 공기 투과율을 특징으로 할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 하부층에 대하여 약 5 ft3/ft2/min의 프래지어 공기 투과율이 바람직할 수 있다. 적어도 몇몇 실시형태에서, 얇은 직포 또는 부직포 백킹은 약 30 g/㎡ 평량 미만일 수 있다. 직포 또는 부직포 백킹에 도포된 지지체 층은 약 40 마이크로미터 미만의 두께일 수 있다. 중합체 지지체 층에 배리어층이 도포될 수 있다.
몇몇 실시형태에서, 섬유 지지층 및 지지체 층은 약 13% 미만의 폴리설폰 농도를 사용하여 제공될 수 있다. 특정의 비제한적인 실시형태에서, 지지체 구조는 95℉를 초과하는 프로세스 급랭 온도에 의해 변형될 수 있다. 정삼투막의 지지체 층은 친수제, 예컨대 폴리비닐피롤리돈을 지니는 용액을 사용하여 변형될 수 있다.
하나 이상의 비제한적 실시형태에 따르면, 정삼투막은 섬유 백킹, 약 16 g/㎡ 미만의 폴리설폰 또는 폴리아크릴로나이트릴의 지지체 층, 및 배리어층을 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 1.5M NaCl 유도 용액 및 25℃에서 탈이온 공급수를 사용하여 약 20 gfd를 초과하는 플럭스를 특징으로 할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 1.5M NaCl 유도 용액 및 탈이온 공급수를 사용하여 약 99%보다 큰 염 배제율을 특징으로 한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 하나 이상의 특성을 향상시키기 위해 약 13% 미만의 폴리설폰 용액이 도포될 수 있다. 예컨대, 몇몇 비제한적 실시형태에서, 약 16 g/㎡ 미만의 폴리설폰이 정삼투막의 섬유 지지층에 도포될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막의 제조방법은 지지체 구조를 제공하는 단계, 지지체 구조에 친수성 물질을 도포하여 막 지지체 층을 형성하는 단계, 막 지지체 층에 폴리아미드 물질을 도포하는 단계, 도포된 폴리아미드 물질을 갖는 막 지지체 층을 물에 침지하는 단계 및 막의 침지에 의해 용매 교환을 수행하고, 폴리아미드 물질을 갖는 막 지지체 층을 건조 어닐링하여 정삼투막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 정삼투막은 역삼투막의 제조에 현재 사용되는 제조 라인 상에서 가공될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 얇은 정삼투막을 가공하는 방법은 기계의 별개의 구역에서 인장력을 제어하기 위해 통합 구동 시스템의 이용을 포함할 수 있다. 추가의 수동 또는 자동화 웹 스티어링 장치도 적용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 기계 설계는 대역(zone) 당 약 10% 이하의 인장 강하를 허용하여 막 전체에 걸친 구김과 접힘을 초래할 수 있는 막의 인장력을 감소시킬 수 있다. 선형 인치당 약 1 파운드 미만의 막 인장력은 막의 구김을 방지할 수 있다. 기계의 설계는 지지되지 않은 막의 자유 스팬을 막이 잠긴 영역에서 웹 폭의 1/2 미만으로 일반적으로 제한할 수 있다. 몇몇 비제한적 실시형태에서, 기계 설계는 막의 구김과 접힘을 방지하기 위해 롤러 폭의 선형 피트당 약 0.001 인치의 인성으로 광학 정렬을 포함할 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 본 명세서에 기재된 다양한 수법은 정삼투용 막 제조를 위해 사용될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 본 명세서에 기재된 다양한 수법은 또한 압력 지연식 삼투용의 막 제조를 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 압력 지연식 삼투는 일반적으로 농축된 유도 용액과 희석 작동 유체와 같은 2개 용액 사이의 염 농도 차이로부터 삼투 파워 또는 염분 구배 에너지를 유도하는 것에 관련된다. 압력 지연식 삼투에서, 유도 용액은 막의 제1면 상의 압력실로 도입될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 유도 용액의 적어도 일부분은 유도 용액과 희석 작동 유체 사이의 삼투압 차이를 기본으로 하여 가압될 수 있다. 희석 작동 유체는 막의 제2면 상에 도입될 수 있다. 희석 작동 유체는 일반적으로 삼투를 통하여 막을 관통하여 이동하므로, 막의 가압화된 유도 용액측 상의 부피를 증가시킨다. 압력이 보상되면, 터빈이 방사되어 전기를 생성한다. 얻어진 희석 유도 용액은, 이어서, 예컨대, 재사용을 위해 분리되는 등 가공될 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 공업적 폐기 열과 같은 저온 열공급원은 압력 지연식 삼투 시스템 또는 프로세스에 사용되거나 또는 해당 압력 지연식 삼투 시스템 또는 프로세스를 용이하게 할 수 있다.
이들 실시형태와 기타 실시형태의 작용과 이점은 이하의 실시예로부터 더욱 자세하게 이해될 것이다. 실시예는 사실상 예시적으로 의도된 것일 뿐 본 명세서에 논의된 시스템과 방법의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다.
실시예
기재된 수법은 1.7 mil 상부 PET 단독 또는 나중에 제거되는 2.3 mil 백킹 물질을 사용하여 기존의 40 인치 막 제조 기계 상에서 실시되었다. 단일층 지지체를 사용하는 수법들은 일반적으로 여기서는 Gen 1이라 칭하는 반면에, 2층을 사용하는 수법은 Gen 2라 칭한다.
도 1은 폴리설폰 농도의 함수로서 플럭스 데이터를 도시한다. 플럭스는 기타 변수들은 일정하게 유지하면서 다양한 폴리설폰 농도에서 측정하였다. 실질적으로 역의 관계에 따라서, 폴리설폰 농도가 감소함에 따라 플럭스는 증가하였다. 실험 데이터에 의하면, 약 9% 내지 약 13% 범위의 폴리설폰 농도에서 개선된 정삼투막 플럭스를 나타냄이 밝혀졌다. 사용된 막은 Gen 1이지만, 더 두꺼운 4 mil PET를 사용하였다.
도 2는 막 두께와 플럭스 사이의 역관계를 나타내는 데이터를 도시한다. 막 두께가 증가함에 따라서 플러스는 감소하였고, 이는 일반적으로 박막의 바람직함을 나타낸다. 다른 변수는 일정하게 유지하였다. 다른 변수를 일정하게 유지하면서 다양한 폴리설폰 장입량(loading)에 대해서 플럭스를 또한 측정하였다. 사용된 막은 Gen 1이었다.
도 1과 일치하는 도 3은 폴리설폰 장입량이 증가함에 따라서 플럭스가 감소하였음을 나타낸다. 사용된 막은 Gen 1이었다.
도 4는 감소된 PS(폴리설폰) 농도, 감소된 PS 장입량, 및 증가된 기공성의 이점만을 이용하되, 2층 제조 수법은 이용하지 않은 Gen 1로서 도시한 단일 지지체 층으로 제조된 막으로부터 수집된 플럭스 데이터와 대조적으로, 감소된 PS 농도, 감소된 PS 장입량, 증가된 기공성, 및 본 명세서에 기재된 2층 수법에 따라 제조된 Gen 2A 및 Gen 2B로서 도시된 2개 막을 사용하여 수집된 플럭스 데이터를 도시한다. 이 시험 방법은 막의 지지측 상에 1.5M NaCl 유도 용액 및 공급측 상에 탈이온수 또는 0.5M NaCl 용액을 사용하는 것을 포함한다. 시간 경과에 따른 유도 용액에서 중량 변화로서 플럭스를 측정하였다. 나타낸 바와 같이, 기재된 2층 수법은 본 명세서에 기재된 2층 수법과 관련된 감소된 두께 및 기타 변수와 특징에 기인할 수 있는 월등한 플럭스 결과와 관련되었다. 특히, 이들 변수 전부는 함께 작용하여 우수한 결과를 나타낸다. 여기서 나타낸 Gen 2A 및 2B 샘플에 비하여 현저히 적은 플럭스를 생성한, 감소된 PS 농도, 감소된 PS 장입량, 및 증가된 기공성을 지니지 않는 2층 수법을 통하여 제조된 막을 포함하는 실험은 도시되어 있지 않다. 가압식 반투과성 막 제조에서 사용된 수법에 의해 제조된 막을 사용하여 생성된 매우 낮은 플럭스 또한 도시되어 있지 않다. 이 실험에서 통상의 RO 막은 1 GFD 미만의 플럭스를 생성하였다.
도 5는 단일 지지체 층을 사용하여 제조된 막과 대조적으로 본 명세서에 기재된 2층 수법에 따라 제조된 막의 플럭스 결과를 도시한다. 최고 플럭스를 생성한 막은 2개 층의 PET를 처음 조합하는 것에 의해 제조하였다. PET의 상부층은 1.5 mils 두께와 15 g/㎡의 평량을 지니고 또 2.3 mils 두께와 49 g/㎡의 평량을 지니는 백킹 PET와 조합되었다. PET의 더 얇은 상부층은 폴리설폰 및 다이메틸포름아마이드의 12.5% 용액을 사용하여 코팅되어, 21 g/㎡의 폴리설폰 코팅 중량이 얻어진다. 기재된 지지체는 이어서 산 염화물 및 아민의 막 화학을 이용하여 가공되어 정삼투 폴리아미드 막을 생성하였다. 막 형성에 이어, 하부 PET 층은 모듈 작성 이전에 제거하였다. 얻어진 막 및 지지체는 대략 35 g/㎡의 평량 및 95 미크론의 전체 두께를 가졌다.
시험 방법은 막의 지지측 상에는 6M 암모늄염 유도 용액을 사용하고 또 공급측 상에는 50℃의 온도에서 다양한 농도의 NaCl 용액을 사용하는 것이었다. 시간 경과에 따라 유도 용액에서 질량 변화로서 플럭스를 측정하였다. 도시한 바와 같이, 개시된 2층 수법은 감소된 두께 그리고 여기에 개시된 2층 수법과 관련된 기타 변수 및 특징으로 인하여 우수한 플럭스 결과와 관련되었다. 특히, 이것은 본 명세서에 기재된 막 제조 수법의 이점으로 인하여 과거에는 불가능하였던 방식으로 막을 사용하여 초고염분 공급물을 처리하는 능력을 예시한다. 0.5M 공급물에 대하여 제공된 데이터 점수는 실험에 의한 것이고, 또 나머지 데이터는 용인된 모델링 수법을 이용하여 외삽한 것을 나타낸다. 가압식 반투과성 막 제조에서 사용된 수법에 의해 제조된 막을 사용하는 것에 의해서 생성된 매우 낮은 플럭스는 도시되어 있지 않다. 통상의 RO 막은 고염분 공급 시나리오에서 무시할만한 플럭스를 생성할 것이다.
도 6은 본 명세서에 기재된 하나 이상의 2층 수법에 따라서 제조된 막의 SEM 영상을 제공한다. 기공 구조는, 제거되기 전에 지지층과 미리 접속된 중합체 지지체 층의 베이스 영역에서 실질적으로 개방되어 있다. 폴리아미드 배리어층, 다공성 지지체 층, 최상부 PET 및 백킹 PET가 모두 도시되어 있다.
이제까지 본 발명의 일부 예시적 실시형태들을 설명하였으며, 본 기술 분야의 숙련자라면 이상의 내용이 단지 예시적이고 비제한적이며 오로지 예로서 제시된 것이라는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 다수의 변형들 및 다른 실시형태들이 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 범주 내이며, 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 고려된다. 특히, 비록, 본 발명에 제시된 다수의 예들이 방법 작용들 또는 시스템 요소들의 특정 조합들을 포함하지만, 이들 작용들 및 이들 요소들은 동일한 목적들을 달성하기 위하여 다른 방식으로 조합될 수 있음을 이해하여야 한다.
본 명세서에 개시된 장치들, 시스템들 및 방법들의 실시형태들은 첨부 도면들에 예시되거나 이하의 설명에 기재된 구성요소들의 구성 및 배열의 세부사항들에 용례가 제한되지 않는 것으로 이해하여야 한다. 장치들, 시스템들 및 방법들은 다른 실시형태에서 구현될 수 있고, 다양한 방식으로 실시되거나 또는 수행될 수 있다. 특정 구현예들에 대한 예시들은 단지 예시 목적으로 본 명세서에 제공된 것이며 제한하고자 의도된 것은 아니다. 특히, 하나 이상의 실시형태와 관련하여 논의된 작용들, 요소들 및 특징들은 임의의 다른 실시형태들에 있어서 유사한 역할들로부터 배제되도록 의도된 것은 아니다.
본 기술 분야의 숙련자들이라면 본 명세서에 설명된 변수와 구성이 예시적이고, 실제 변수 및/또는 구성은 본 발명의 시스템 및 수법이 사용되는 특정 용례에 의존한다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다. 또한, 본 기술 분야의 숙련자들이라면 본 발명의 특정 실시형태들에 대한 균등물들을 단지 일상적 실험을 이용하여 인식 또는 확인할 수 있어야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 실시형태들은 단지 예로서 제공된 것이며, 첨부된 청구범위 및 그 균등물들의 범위 내에서, 본 발명은 특별히 설명된 것 이외의 방식으로 실시될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본 발명은 본 명세서에 기재된 각각의 특성, 시스템, 서브시스템 또는 수법과, 둘 이상의 특성, 시스템, 서브시스템 및/또는 수법의 임의의 조합에 관한 것이고, 둘 이상의 특성, 시스템, 서브시스템 또는 수법의 임의의 조합은, 이러한 특성, 시스템, 서브시스템 또는 수법이 서로 상반되지 않는다면, 특허청구범위 내에서 구현되는 것과 같이 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 간주된다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 단지 하나의 실시형태와 관련해서 설명된 작용들, 요소들 및 특성들은 다른 실시형태들에서 마찬가지 역할로부터 배제되도록 의도된 것은 아니다.
본 명세서에 사용된 표현 및 용어는 설명을 목적으로 하며, 제한으로서 간주되지 않아야 한다. 본 명세서에서 사용될 때, "복수"란 용어는 둘 이상의 항목 또는 구성요소를 지칭한다. "포함하는", "비롯한", "지니고 있는", "지니는", "함유하는" 및 "수반하는" 등과 같은 용어는, 상세한 설명에서든지 청구범위 등에서든지, 개방-종지형 용어들, 즉, "포함하지만 이에 한정되지 않는"의 의미이다. 따라서, 이런 용어들의 사용은 그 뒤에 나열된 항목들과, 그 균등물들 및 추가적 항목들을 포함하는 것을 의미한다. "구성되는" 및 "필수 구성요소로 하여 구성되는" 등과 같은 과도적 어구들은 각각 청구항들에 관하여 폐쇄 또는 반 폐쇄형 과도적 어구들이다. 청구범위에서 청구 요소를 구별하기 위해 "제1", "제2", "제3" 등 같은 서수적 용어들을 사용하는 것은, 방법의 행위들이 수행됨에 있어서, 자체적으로 다른 청구 요소에 비해서 하나의 청구 요소의 임의의 우선권, 우위도 혹은 순서, 또는 일시적인 순서를 암시하지 않고, 단지 청구 요소들을 구별하기 위해 특정 명칭을 갖는 하나의 청구 요소를 동일 명칭(서수적 용어의 사용 제외)을 갖는 다른 요소로부터 구별하기 위한 표지들로서 사용된 것이다.
Claims (26)
- 분리 가능한 층(separable layers)인 제1층 및 제2층을 포함하는 2층 기판(bilayer substrate)을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계;
막 지지체 층을 형성하도록 상기 지지체 구조의 상기 2층 기판의 상기 제1층에 물질을 도포하는 단계;
정삼투막을 형성하도록 상기 막 지지체 층에 배리어 물질을 도포하는 단계; 및
정삼투막을 형성하도록 상기 2층 기판의 상기 제1층으로부터 상기 제2층을 분리하는 단계를 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 2층 기판의 상기 제1층은 50 cfm/ft2을 초과하는 프래지어 공기 투과율을 지니고, 2 밀스(mils) 미만의 두께를 갖는 것인 정삼투막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2층 기판의 상기 제1층에 도포된 물질은 5 내지 20 g/㎡의 폴리머 장입량(polymer loading)을 포함하는 것인 정삼투막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 막 지지체 층은 50 미크론(micron) 미만의 전체 두께를 갖는 정삼투막의 제조방법. - 제1항에 있어서, 상기 배리어 물질은 반투과성 물질을 포함하는 것인 정삼투막의 제조방법.
- 제6항에 있어서,
상기 배리어 물질은 폴리머를 포함하는 것인 정삼투막의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 배리어 물질은 폴리아미드 우레아(polyamide urea), 폴리피페라진(polypiperazine) 또는 블록 공중합체를 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 2층 기판은 중합체 종이를 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 제9항에 있어서,
상기 2층 기판은 PET 또는 폴리프로필렌을 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 제1항에 있어서, 정삼투막의 재습윤화시키는 단계를 더 포함하는 정삼투막의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 정삼투막의 상기 제1층 및 상기 막 지지체 층 중 하나 이상의 층에 첨가제를 첨가하는 단계를 더 포함하는 정삼투막의 제조방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 2층 기판의 상기 제2층을 재사용하는 단계를 더 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 분리 가능한 층인 제1층 및 제2층을 포함하는 2층 기판을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계;
막 지지체 층을 형성하도록 상기 2층 기판의 상기 제1층에 물질을 도포하는 단계로서, 상기 물질이 상기 2층 기판의 상기 제1층의 적어도 일부에 침투하고, 상기 2층 기판의 상기 제2층에 부분적으로만 침투하도록 물질을 도포하는 단계;
정삼투막을 형성하도록 상기 막 지지체 층에 배리어 물질을 도포하는 단계;
상기 2층 기판의 상기 제1층으로부터 상기 2층 기판의 상기 제2층을 분리하는 단계; 및
상기 지지체 층의 기공 구조를 개질하는 단계를 포함하는 정삼투막의 제조방법. - 분리 가능한 층인 제1층 및 제2층을 포함하는 2층 기판을 포함하는 지지체 구조를 제공하는 단계로서, 상기 제1층은 50 cfm/ft2을 초과하는 프래지어 공기 투과율을 갖는, 지지체 구조를 제공하는 단계;
막 지지체 층을 형성하도록 상기 2층 기판의 상기 제1층에 물질을 도포하는 단계;
정삼투막을 형성하도록 상기 막 지지체 층에 배리어 물질을 도포하는 단계; 및
정삼투막을 형성하도록 상기 2층 기판의 상기 제1층으로부터 상기 2층 기판의 상기 제2층을 분리하는 단계를 포함하는 정삼투막의 제조방법.
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