KR101953439B1 - Draw solute comprising 2 and more thermoresponsive compounds and method for water desalination using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2가지 이상의 온도 응답성 물질이 혼합되어 높은 수용해도와 높은 삼투압이 구현 가능한 정삼투용 온도 응답성 유도용질과 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질은 특정한 2가지 이상의 화합물을 혼합함으로써 각 화합물의 최대 수용해도 이상의 수용해도 및 각 화합물의 최대 삼투압 이상의 삼투압을 구현 가능하면서도 온도 응답성을 유지하여 고농도의 원수 또한 효율적으로 담수화를 수행할 수 있도록 한다.
The present invention relates to a temperature responsive solute for positive osmosis capable of achieving high water solubility and high osmotic pressure by mixing two or more temperature responsive substances and a desalination method using the solute.
In the induction solute for cleansing osmosis provided by the present invention, water solubility exceeding the maximum water solubility of each compound and osmotic pressure exceeding the maximum osmotic pressure of each compound can be realized by mixing two or more specific compounds, while temperature responsiveness is maintained, So that the desalination can be efficiently performed.

Description

2가지 이상의 온도 응답성 물질이 혼합된 정삼투용 유도용질 및 이를 이용한 담수화 방법{DRAW SOLUTE COMPRISING 2 AND MORE THERMORESPONSIVE COMPOUNDS AND METHOD FOR WATER DESALINATION USING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an induction solute for osmosis and a desalination method using the same,

본 발명은 2가지 이상의 온도 응답성 물질이 혼합되어 높은 수용해도와 높은 삼투압이 구현 가능한 정삼투용 유도용질과 이를 이용한 담수화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an induction solute for osmosis in which two or more temperature responsive substances are mixed to achieve a high water solubility and a high osmotic pressure, and a desalination method using the induction solute.

현재 물 부족 현상은 전세계적인 문제로 대두되고 있다. 수자원의 공급량은 수요를 감당하지 못하고 물의 오염 역시 가용수의 결핍을 촉진시키고 있는데, 현재 전세계 인구의 1/3이 물 부족 지대에 살고 있으며 2020년에 이르면 전세계 인구의 2/3가 물 부족 지대에 살게 될 것이란 전망도 나오고 있다 (R. F. Service, Science 313, 1088 (2006)). 따라서, 해수, 하천수 및 오염수를 담수화 혹은 정화시킴으로써 깨끗한 물을 얻기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.The current water shortage is becoming a global problem. Water supplies can not cope with demand, and water pollution also promotes the deficiency of available water. Currently, one-third of the world's population lives in water shortages, and by 2020, two-thirds of the world's population is in water shortages (RF Service, Science 313, 1088 (2006)). Therefore, research and development are actively carried out to obtain clean water by desalinating or purifying seawater, river water and polluted water.

종래에, 깨끗한 물을 얻기 위한 상용화 기술로는 물을 끓이는 증류법 (Distillation), 물 외의 입자들은 투과하지 못하는 반투과성 막 (이하, 반투막)을 이용하는 역삼투법 (Reverse osmosis) 등의 방법이 있다. 그러나, 증류법의 경우 물을 끓이는데 많은 에너지가 소모되며 (증류법 에너지 소비: 10-16 kWh/m3), 역삼투법 역시 제거 대상인 용액이 갖는 삼투압보다 큰 압력을 주어야 하므로 많은 에너지를 필요로 한다 (역삼투법 에너지 소비: 4-6 kWh/m3).Conventionally, commercially available techniques for obtaining clean water include distillation for boiling water and reverse osmosis using a semi-permeable membrane (hereinafter referred to as a semi-permeable membrane) which can not transmit particles other than water. However, the distillation method consumes a lot of energy to boil the water (distillation energy consumption: 10-16 kWh / m3), and the reverse osmosis method also requires a larger amount of energy than the osmotic pressure of the solution to be removed (reverse osmosis Consumption: 4-6 kWh / m 3 ).

최근 전술한 방법들보다 에너지 효율이 우수한 '정삼투법 (Forward osmosis, FO)'이 미래의 수질 담수화 및 정화 기술로 각광받고 있다. 정삼투법은 두 가지 단계로 나누어지는데, 첫 번째 단계에서는 담수화 혹은 정화하려는 수종이 갖는 삼투압보다 높은 삼투압을 갖는 용액을 반투막을 경계로 배치하게 되는데 (이러한 용액을 '유도용액 (draw solution)'이라 하며, 유도용액을 구성하는 용질을 '유도용질 (draw solute)'이라고 한다), 그러면 추가적인 에너지 공급이 없이도 삼투현상에 의해 물은 유도용액 쪽으로 이동하게 된다. 이어서, 두 번째 단계에서는 물을 끌어 온 유도용액으로부터 기술적으로 용질을 제거시킨다. 이러한 두 가지 단계에 의해서 매우 작은 에너지 소비량에 의해서도 깨끗한 물인 청수를 얻을 수 있게 된다.Forward osmosis (FO), which is more energy efficient than the above-mentioned methods, has been attracting attention as a future water desalination and purification technology. In the first step, a solution having a higher osmotic pressure than the osmotic pressure of the species to be desalinated or purified is placed at the boundary of the semipermeable membrane (this solution is called a 'draw solution' And the solute constituting the inductive solution is referred to as the 'draw solute'), so that the osmotic phenomenon causes the water to migrate toward the induction solution without additional energy supply. Then, in the second step, the solute is technically removed from the derivatized solution which draws water. With these two steps, clean water can be obtained even with very small energy consumption.

따라서, 정삼투법에 있어서 핵심사항은 적절한 삼투압을 갖는 유도용질을 선택하고, 이를 청수로부터 제거해 내는 기술이라 할 수 있다. 오늘날 정삼투법에서 가장 많이 연구되고 있는 유도용질은 탄산수소암모늄 (NH4HCO3, Ammonium bicarbonate) 용질인데, 탄산수소암모늄 용질은 암모늄이온 (NH4 +)과 탄산수소이온 (HCO3 -)으로 해리되며, 고농도의 탄산수소암모늄 용액은 높은 삼투압을 가지므로, 해수, 하천수 및 오염수로부터 삼투현상을 통해 물을 유도할 수 있다. 탄산수소암모늄 용질을 사용하여 물을 끌어온 다음에는, 이를 제거하기 위해서 60℃의 고열을 공급해주게 되며, 이때 용질인 탄산수소암모늄은 암모니아 (NH3)와 이산화탄소 (CO2)로 기화되어 수용해성이 극히 감소하게 되므로, 청수를 얻을 수 있다.Therefore, the key point in the positive osmotic process is to select an inducible solute having an appropriate osmotic pressure and to remove it from the clear water. Today, the most studied derivatized solute in the osmosis process is NH 4 HCO 3 (ammonium hydrogen carbonate), which is composed of ammonium ion (NH 4 + ) and hydrogen carbonate ion (HCO 3 - ). The high concentration of ammonium bicarbonate solution has a high osmotic pressure, so it can induce water through osmosis from seawater, river water and polluted water. After the water is drawn by using the ammonium hydrogen carbonate solute, high temperature of 60 ° C. is supplied to remove it. At this time, the ammonium hydrogen carbonate as the solute is vaporized by ammonia (NH 3 ) and carbon dioxide (CO 2 ) It is possible to obtain clean water.

그러나, 탄산수소암모늄을 이용한 정삼투법에는 여러 가지 제약들이 존재한다. 우선 탄산수소암모늄용액은 염기성이기 때문에 대체로 고분자 물질로 이루어진 반투막의 물성을 손상시킬 우려가 있다. 또한, 용질을 제거하기 위한 온도인 60℃는 여전히 높은 에너지를 필요로 하는 고온 조건이다. 더 나아가, 단순히 60℃ 온도 유지에만 그치지 않고, 유도용질을 제거하기 위해서 복잡한 컬럼 증류법을 사용해야 하는 것도 이러한 방법의 단점이라 할 수 있으며, 제거된 유도용질을 재사용하기 위해서도 복잡한 공정을 거쳐야 하는 점 역시 문제점이다. 또한, 작은 몰 질량과 수화된 이온 크기를 지니고 있는 탄산수소암모늄은 반투막을 통해 상당량이 유출될 수 있는 문제점 역시 보유하고 있다. However, there are various limitations to the positive osmosis method using ammonium bicarbonate. First, since the ammonium hydrogen carbonate solution is basic, the physical properties of a semipermeable membrane made of a polymer material may be deteriorated. Also, the temperature for removing the solute, which is 60 DEG C, is still a high temperature condition requiring high energy. Furthermore, it is a disadvantage of this method that the complex column distillation method must be used not only to maintain the temperature at 60 ° C. but also to remove the induced solute, and it is also problematic that complicated processes are required to reuse the removed induced solute to be. In addition, ammonium hydrogen carbonate, which has a small molar mass and hydrated ion size, also has a problem that a significant amount can be discharged through the semipermeable membrane.

관련하여, 대한민국 공개특허공보 제2011-0091153호에서는 정삼투 유도용액을 개시하고 있으며, 구체적으로는 음이온 및 양이온을 유도용질로 함유한 수용액으로서, 유도용질이 기화되어 수용액으로부터 분리되는 정삼투 유도용액을 개시하고 있다. 그러나, 상기 문헌에서 제시한 구체적인 유도용질은 주로 암모늄 양이온을 포함하는 염 형태의 화합물로서, 전술한 탄산수소암모늄을 이용한 정삼투법이 안고 있는 문제점들을 그대로 안고 있을 뿐만 아니라, 상온보다 훨씬 고온인 40 내지 90℃의 고온을 요하는 고에너지 소모공정이라는 단점을 지닌다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 2011-0091153 discloses a purified osmotic induction solution, specifically, an aqueous solution containing an anion and a cation as induction solute, wherein the induction solute is vaporized and separated from the aqueous solution, . However, the specific derivatized solute proposed in the above document is a salt-type compound containing mainly ammonium cations, and it has not only the problems of the above-mentioned positive osmosis method using ammonium hydrogen carbonate, but also the problems of 40 And a high energy consumption process requiring a high temperature of 90 to < RTI ID = 0.0 > 90 C. < / RTI >

전술한 단점들에도 불구하고, 현재까지 종래기술의 문제점들을 해결할 수 있는 만족스러운 유도용질이 제시되지 못하고 있으며, 따라서, 새로운 개념의 유도용질과 그것을 이용한 정삼투법 시스템의 개발이 필요한 실정이다.Despite the disadvantages described above, satisfactory inducing solutes that can solve the problems of the prior art have not been presented so far. Therefore, it is necessary to develop a new concept of induction solute and a positive osmosis system using the induction solute.

본 발명의 일 목적은 특정한 종류의 2가지 이상의 온도 응답성 물질을 혼합하여 높은 수용해도 및 높은 삼투압이 구현 가능하여 고농도의 원수로부터 대용량의 청수를 빠른 속도로 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 상기한 담수화 공정 후에는 간단하고 용이한 공정으로 청수로부터 손쉽게 분리 및 회수할 수 있는 유도용질을 제공하고자 한다. It is an object of the present invention to provide a water treatment apparatus capable of realizing a high water solubility and a high osmotic pressure by mixing two or more specific types of temperature responsive materials so that a large volume of fresh water can be quickly separated from raw water of high concentration, After the process, it is intended to provide an induction solute which can be easily separated and recovered from fresh water by a simple and easy process.

본 발명의 다른 목적은 상기한 유도용질을 이용하여 고농도의 원수로부터 대용량의 청수를 빠른 속도로 분리할 수 있는 담수화 방법을 제공하고자 한다. Another object of the present invention is to provide a desalination method capable of rapidly separating a large amount of fresh water from high-concentration raw water using the induction solute.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 하기 화학식 1의 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함하는, 정삼투용 유도용질에 관한 것이다:According to one embodiment of the present invention, there is provided a derivatized solute for osmosis comprising two or more different compounds of the general formula:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

XmYn X m Y n

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

m은 1 또는 2의 정수이고, n은 1 내지 3의 정수이며, 상기 m 및 n은 동시에 2는 아니고;m is an integer of 1 or 2, n is an integer of 1 to 3, and m and n are not simultaneously 2;

X는 화학식 A-1 내지 A-3 중 어느 하나로 표시되는 양이온이고;X is a cation represented by any one of formulas A-1 to A-3;

Figure 112016105784893-pat00001
Figure 112016105784893-pat00001

Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00002
,
Figure 112016105784893-pat00003
,
Figure 112016105784893-pat00004
,
Figure 112016105784893-pat00005
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 -, SO4 2-, CO3 2- 및 하기 화학식 B-1 내지 B-3 중 어느 하나로 표시되는 음이온이며;Y is F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112016105784893-pat00002
,
Figure 112016105784893-pat00003
,
Figure 112016105784893-pat00004
,
Figure 112016105784893-pat00005
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - , SO 4 2- , CO 3 2- and the anions represented by any one of the following formulas B-1 to B-3;

Figure 112016105784893-pat00006
Figure 112016105784893-pat00006

상기 화학식 A-1 내지 A-3 및 B-1 내지 B-3에서, In the above formulas A-1 to A-3 and B-1 to B-3,

R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C10의 알킬기이고;R 1 to R 9 are each independently hydrogen or a C 1 to C 10 alkyl group;

R10은 C1~C11의 알킬기이며;R 10 is a C 1 to C 11 alkyl group;

K1 내지 K4는 각각 독립적으로 직접 결합이거나, C1-C10 알킬렌, C2-C10 알켄일렌, C2-C10 알킨일렌, -R11-C(=O)-R12-, -R11-O-R12- 및 -R11-C(=O)(O)-R12-으로 이루어진 군에서 선택되고;K 1 to K 4 are each independently a direct bond or a C 1 -C 10 alkylene, a C 2 -C 10 alkenylene, a C 2 -C 10 alkynylene, a -R 11 -C (═O) -R 12 - , -R 11 -OR 12 - and -R 11 -C (= O) (O) -R 12 -;

R11 및 R12는 각각 독립적으로 직접결합이거나 또는 C1~C4의 알킬렌이며;R 11 and R 12 are each independently a direct bond or C 1 -C 4 alkylene;

상기 R1 내지 R10의 알킬기, 상기 K1 내지 K4의 알킬렌, 알켄일렌 및 알킨일렌과, 상기 R11 및 R12의 알킬렌은 각각 독립적으로 할로겐, C1~C4의 알킬기, C2~C4의 알케닐기, C2~C4의 알키닐기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5 내지 10개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다. The alkyl group of R 1 to R 10 , the alkylene, alkenylene and alkynylene of K 1 to K 4 , and the alkylene of R 11 and R 12 are each independently selected from the group consisting of halogen, C 1 to C 4 alkyl, C 2 ~ C 4 alkenyl group, C 2 ~ C 4 of the alkynyl group, C 6 ~ C 10 aryl group, nuclear atoms of 5 to 10 heteroaryl group is substituted with a first substituent at least one selected from the group consisting of or being unsubstituted , When they are substituted with a plurality of substituents, they are the same as or different from each other.

본 발명에서 상기 m이 2이고, n이 1인 경우, X는 상기 화학식 A-1로 표시되는 1가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온일 수 있다. In the present invention, when m is 2 and n is 1, X is a monovalent cation represented by the above formula (A-1), Y is SO 4 2- , CO 3 2- , 2 may be an anion.

본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 2인 경우, X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00007
,
Figure 112016105784893-pat00008
,
Figure 112016105784893-pat00009
,
Figure 112016105784893-pat00010
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.Wherein m is 1 in the present invention, when n is 2, X is a divalent cation of the formula A-2, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00007
,
Figure 112016105784893-pat00008
,
Figure 112016105784893-pat00009
,
Figure 112016105784893-pat00010
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00011
,
Figure 112016105784893-pat00012
,
Figure 112016105784893-pat00013
,
Figure 112016105784893-pat00014
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.Wherein m is 1 in the present invention, when n is 3, X is a trivalent cation represented by the general formula A-3, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00011
,
Figure 112016105784893-pat00012
,
Figure 112016105784893-pat00013
,
Figure 112016105784893-pat00014
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 m이 2이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온일 수 있다. In the present invention, when m is 2 and n is 3, X is a trivalent cation represented by the above formula (A-3) and Y is SO 4 2- , CO 3 2- or a group represented by the above formula 2 may be an anion.

본 발명에서 상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온일 수 있다.In the present invention, X may be a divalent cation represented by the above formula (A-2).

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질은 화학식 XY2로 표시되는 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함할 수 있다. In the present invention, the purified osmotic solute for osmosis may comprise two or more different compounds represented by the formula XY 2 .

본 발명에서 상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00015
,
Figure 112016105784893-pat00016
,
Figure 112016105784893-pat00017
,
Figure 112016105784893-pat00018
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.The X in the present invention is a divalent cation of the formula A-2, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO -, PF 6 -, CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00015
,
Figure 112016105784893-pat00016
,
Figure 112016105784893-pat00017
,
Figure 112016105784893-pat00018
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C10의 알킬기일 수 있다.In the present invention, in the cations represented by the above formulas A-1 to A-3, R 1 to R 9 may each independently be a C 1 to C 10 alkyl group.

본 발명에서 상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기일 수 있다.In the present invention, in the cations represented by the above formulas A-1 to A-3, R 1 to R 9 may each independently be a C 1 to C 4 alkyl group.

본 발명에서 상기 화학식 A-2 및 A-3으로 표시되는 양이온에서, K1 내지 K3는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬렌일 수 있다. In the present invention, in the cations represented by the above formulas A-2 and A-3, K 1 to K 3 may each independently be C 1 -C 10 alkylene.

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질은 35 내지 80중량%의 농도에서 온도응답성을 가질 수 있다.In the present invention, the purified osmotic solute may have a temperature responsiveness at a concentration of 35 to 80% by weight.

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질의 최대 삼투압은 200,000ppm 이상일 수 있다. In the present invention, the maximum osmotic pressure of the induction solute for positive osmosis may be 200,000 ppm or more.

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택된 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함할 수 있다:In the present invention, the purified osmotic solute for osmosis may comprise two or more different compounds selected from the group consisting of the following compounds:

1) 테트라메틸암모늄 요오드화물(tetramethylammonium iodide);1) tetramethylammonium iodide;

2) N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N6,N6,N6-hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide); 2) N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 - hexamethyl-1,6-hexane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 -hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide);

3) N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N8,N8,N8-hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide); 3) N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 - hexamethyl-1,8-octane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 -hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide);

4) N1,N1,N1,N2,N2,N2-헥사메틸레탄-1,2-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N2,N2,N2-hexamethylethane-1,2-diaminium iodide); 4) N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 - hexamethyl-1,2-diamine urethane iodonium iodide (N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 -hexamethylethane-1,2-diaminium iodide);

5) N1,N1,N1,N10,N10,N10-헥사메틸데칸-1,10-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N10,N10,N10-hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide) 5) N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 - hexamethyl-decane-1,10-diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 -hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)

6) 테트라메틸암모늄 3-카복시프로파노에이트 (tetramethylammonium 3-carboxypropanoate);6) tetramethylammonium 3-carboxypropanoate;

7) 테트라메틸암모늄 (E)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (E)-3-carboxyacrylate);7) tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate;

8) 테트라메틸암모늄 (Z)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (Z)-3-carboxyacrylate); 및8) tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; And

9) 테트라메틸암모늄 테트라메틸아세테이트 (tetramethylammonium tetramethylacetate).
9) tetramethylammonium tetramethylacetate.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 1) 원수와 본 발명의 정삼투용 유도용질을 포함하는 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계; According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a water-soluble organic solvent, comprising the steps of: 1) contacting an inducing solution containing raw water and a purified osmotic solute of the present invention through a semipermeable membrane;

2) 정삼투압 현상에 의해 상기 원수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계; 및 2) the fresh water contained in the raw water is passed through the semipermeable membrane to the induction solution by the positive osmotic pressure phenomenon; And

3) 상기 유도용액으로부터 상기 청수를 분리하는 단계를 포함하는 담수화 방법에 관한 것이다.3) separating the fresh water from the inductive solution.

본 발명에서 상기 1) 단계에서 상기 유도용액의 농도는 원수보다 높을 수 있다. In the present invention, in step 1), the concentration of the derivatizing solution may be higher than the raw water.

본 발명에서 상기 청수를 분리하는 단계에 앞서, 상기 유도용액의 온도를 상기 정삼투용 유도용질의 상분리 온도 이상으로 높이거나, 상분리 온도 이하로 낮춰 상기 정삼투용 유도용질을 상기 유도용액으로부터 상분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In the present invention, prior to the step of separating the fresh water, the temperature of the inductive solution is raised to be equal to or higher than the phase separation temperature of the induction solute for positive osmosis, or lowered to the phase separation temperature or less, Step < / RTI >

본 발명에서 상기 "알킬"은 탄소수 1 내지 10개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 1가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸, 에틸, 프로필, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, iso-아밀, 헥실 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.In the present invention, the term "alkyl" is a monovalent substituent derived from a linear or branched saturated hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include methyl, ethyl, propyl, isobutyl, sec-butyl, pentyl, isoamyl, hexyl And the like, but are not limited thereto.

본 발명에서 상기 "알킬렌"은 탄소수 1 내지 10개의 직쇄 또는 측쇄의 포화 탄화수소에서 유래되는 2가의 치환기이며, 이의 예로는 메틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, sec-부틸렌 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.In the present invention, the above-mentioned "alkylene" is a divalent substituent derived from a linear or branched saturated hydrocarbon having 1 to 10 carbon atoms, and examples thereof include methylene, ethylene, propylene, isobutylene, sec- It is not limited.

본 발명에서 상기 "알켄일렌"은 하나 이상의 이중 결합을 갖는, 2 내지 10개의 탄소 원자의 선형 2가 탄화수소 쇄 또는 3 내지 7개의 탄소 원자의 분지형 2가 탄화수소 쇄를 의미한다. 알켄일렌의 예는 에텐일렌, 2,2-다이메틸에텐일렌, 프로펜일렌, 2-메틸프로펜일렌 및 부텐일렌을 포함한다.In the present invention, the term "alkenylene" means a linear divalent hydrocarbon chain of 2 to 10 carbon atoms or a branched divalent hydrocarbon chain of 3 to 7 carbon atoms, having at least one double bond. Examples of alkenylene include ethenylene, 2,2-dimethylethanehenylene, prophenylene, 2-methylpropylene, and buteneylene.

본 발명에서 상기 "알킨일렌"은 하나 이상의 삼중 결합을 갖는, 2 내지 10개의 탄소 원자의 선형 2가 탄화수소 쇄 또는 3 내지 4개의 탄소 원자의 분지형 2가 탄화수소 쇄를 의미한다. 예시적 알킨일렌은 에틴일렌, 2,2-다이메틸에틴일렌, 프로핀일렌, 2-메틸프로핀일렌 및 부틴일렌을 포함한다.In the present invention, the term "alkynylene" means a linear divalent hydrocarbon chain of 2 to 10 carbon atoms or a branched divalent hydrocarbon chain of 3 to 4 carbon atoms, having at least one triple bond. Exemplary alkynylenes include ethynylene, 2,2-dimethylethynylene, propynylene, 2-methylpropynylene, and butynylene.

본 발명에서 상기 “아릴”은 단독 고리 또는 2 이상의 고리가 조합된, 탄소수 6 내지 10개의 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소만을 포함(예를 들어, 탄소수는 8 내지 10개일 수 있음)하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 치환기도 포함될 수 있다. 이러한 아릴의 예로는 페닐, 나프틸, 페난트릴 및 안트릴 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다. In the present invention, the term " aryl " means a monovalent substituent derived from an aromatic hydrocarbon having 6 to 10 carbon atoms in which a single ring or two or more rings are combined. In addition, it is also possible that two or more rings are condensed with each other, and only the carbon atom as the ring-forming atom (for example, the number of carbon atoms may be 8 to 10) and the whole molecule is a non-aromacity, Substituents may also be included. Examples of such aryl include, but are not limited to, phenyl, naphthyl, phenanthryl and anthryl.

본 발명에서 상기 “헤테로아릴”은 핵원자수 5 내지 10개의 모노헤테로사이클릭 또는 폴리헤테로사이클릭 방향족 탄화수소로부터 유래된 1가의 치환기를 의미한다. 이때, 고리 중 하나 이상의 탄소, 바람직하게는 1 내지 3개의 탄소가 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로원자로 치환된다. 또한, 2 이상의 고리가 서로 단순 부착(pendant)되거나 축합되어 있고, 고리 형성 원자로서 탄소 외에 N, O, P, S 및 Se 중에서 선택된 헤테로 원자를 포함하고, 분자 전체가 비-방향족성(non-aromacity)를 갖는 1가 그룹도 포함하는 것으로 해석된다. 이러한 헤테로아릴의 예로는 피리딜, 피라지닐, 피리미디닐, 피리다지닐, 트리아지닐과 같은 6-원 모노사이클릭 고리; 페녹사티에닐(phenoxathienyl), 인돌리지닐(indolizinyl), 인돌릴(indolyl), 퓨리닐(purinyl), 퀴놀릴(quinolyl) 및 벤조티아졸(benzothiazole)과 같은 폴리사이클릭 고리; 2-퓨라닐, N-이미다졸릴, 2-이속사졸릴, 2-피리디닐, 2-피리미디닐 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.In the present invention, the term "heteroaryl" means a monovalent substituent derived from a monoheterocyclic or polyheterocyclic aromatic hydrocarbon having 5 to 10 nuclear atoms. Wherein one or more carbons, preferably one to three carbons, of the ring are substituted with a heteroatom selected from N, O, P, S and Se. In addition, it is preferable that two or more rings are pendant or condensed with each other, and include hetero atoms selected from N, O, P, S and Se besides carbon as a ring-forming atom, < / RTI > aromacity). Examples of such heteroaryls include 6-membered monocyclic rings such as pyridyl, pyrazinyl, pyrimidinyl, pyridazinyl, and triazinyl; Polycyclic rings such as phenoxathienyl, indolizinyl, indolyl, purinyl, quinolyl, and benzothiazole; Imidazolyl, 2-isoxazolyl, 2-pyridinyl, 2-pyrimidinyl, and the like, but are not limited thereto.

본 발명에서 상기 "할로겐"은 플루오르, 염소, 브롬 또는 요오드를 의미한다. In the present invention, the term "halogen" means fluorine, chlorine, bromine or iodine.

본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질은 특정한 2가지 이상의 온도 응답성 화합물을 혼합함으로써 각 온도 응답성 화합물의 최대 수용해도 이상의 수용해도 및 각 온도 응답성 화합물의 최대 삼투압 이상의 삼투압이 구현 가능하여 고농도의 원수를 효율적으로 담수화 혹은 정화할 수 있게 된다. The induction solute for cleansing osmosis provided by the present invention can be prepared by mixing two or more specific temperature-responsive compounds so that water solubility exceeding the maximum water solubility of each temperature-responsive compound and osmotic pressure exceeding the maximum osmotic pressure of each temperature- It is possible to efficiently desalinate or purify the raw water.

또한, 본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질은 혼합물 상태에서도 온도 응답성을 유지하여, 정삼투 온도 후에는 온도를 높이거나 낮추는 등의 간단하고 용이한 공정으로 유도용액으로부터 분리 회수 및 재활용이 가능하다. Also, the induction solute for positive osmosis provided in the present invention is a simple and easy process that maintains the temperature responsiveness even in the state of mixture and increases or decreases the temperature after the positive osmosis temperature, so that it can be recovered from the induction solution and recycled Do.

또한, 본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질은 기존 유도용질에 비하여 반투막을 통한 유출을 최소화할 수 있는 장점이 있다. In addition, the induction solute for positive osmosis provided by the present invention has an advantage that the outflow through the semipermeable membrane can be minimized as compared with the conventional induction solute.

도 1은 본 발명에 따른 담수화 공정의 모식도를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 실험예 1에서 실시예 1 내지 5의 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 실험예 3에서 실시예 6 내지 10의 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
도 4는 실험예 4에서 실시예 11 내지 15의 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
도 5는 실험예 5에서 실시예 16 내지 22의 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
1 schematically shows a schematic diagram of a desalination process according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the phase transition temperatures of the mixed induction solutions of Examples 1 to 5 at different concentrations in Experimental Example 1. FIG.
FIG. 3 is a graph showing the phase transition temperatures of the mixed induction solutions of Examples 6 to 10 according to their concentration in Experimental Example 3. FIG.
FIG. 4 is a graph showing the phase transition temperatures of the mixed induction solutions of Examples 11 to 15 according to the concentration in Experimental Example 4. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the phase transition temperatures of the mixed induction solutions of Examples 16 to 22 according to their concentration in Experimental Example 5. FIG.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태들을 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.

어떤 온도에서 용매 100g에 최대로 녹을 수 있는 용질의 g수를 용해도라고 하며, 특히 용매로 물을 사용하는 경우 '수용해도'라고 표현한다. 일반적으로 각 화합물들의 수용해도는 특정 온도 및 압력에서 특정한 값으로 정해져 있어, 용해도의 양으로 용질을 최대한 녹이면 포화용액이 된다. The solubility of the solute which can dissolve in a maximum of 100 g of solvent at a certain temperature is called solubility. Especially when water is used as a solvent, it is expressed as 'water solubility'. In general, the water solubility of each compound is set at a specific value at a specific temperature and pressure, and when the solute is dissolved by the amount of solubility, it becomes a saturated solution.

하지만, 본 발명의 발명자들은 특정한 종류의 2가지 이상의 온도 응답성 화합물을 혼합하였을 때 각 화합물의 수용해도 이상의 고농도의 혼합물을 얻을 수 있었을 뿐 아니라, 이 고농도에 의해 각 화합물의 최대 삼투압 이상의 고삼투압을 구현할 수 있었다. 특히, 특정한 조합의 혼합물의 경우에는, 최대 삼투압이 200,000ppm 이상을 구현할 수 있었다. However, the inventors of the present invention have found that when two or more temperature-responsive compounds of a specific kind are mixed, not only a high-concentration mixture above the water solubility of each compound can be obtained but also the high osmotic pressure above the maximum osmotic pressure of each compound I can implement it. Particularly, in the case of a mixture of certain combinations, a maximum osmotic pressure of 200,000 ppm or more could be achieved.

따라서, 본 발명의 혼합물을 사용하는 경우, 해수, 산업 폐수 등과 같은 고농도의 원수로부터도 정삼투 방식에 의해 대용량의 청수를 빠른 속도로 유도할 수 있었다. 뿐만 아니라, 이러한 혼합 유도용질의 경우는 혼합물 상태에서도 온도 응답성을 유지하여, 정삼투 후 청수의 희석화로 인하여 농도가 낮아진 이후에도, 온도 조절에 의한 상분리 현상에 의하여 본 발명의 혼합물을 손쉽게 분리 및 회수할 수 있음을 발견하여 본 발명에 이르게 되었다.Therefore, when the mixture of the present invention is used, a large amount of fresh water can be rapidly introduced from raw water of high concentration such as seawater, industrial wastewater, etc. by the osmosis method. In addition, in the case of such a mixed inducing solute, the temperature responsiveness is maintained even in the mixture state, and even after the concentration is lowered due to dilution of fresh water after the positive osmosis, the mixture of the present invention can be easily separated and recovered The present invention has been accomplished on the basis of these findings.

본 발명의 일 구현 예에 따르면, 하기 화학식 1의 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함하는, 정삼투용 유도용질에 관한 것이다:According to one embodiment of the present invention, there is provided a derivatized solute for osmosis comprising two or more different compounds of the general formula:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

XmYn X m Y n

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

m은 1 또는 2의 정수이고, n은 1 내지 3의 정수이며, 상기 m 및 n은 동시에 2는 아니고;m is an integer of 1 or 2, n is an integer of 1 to 3, and m and n are not simultaneously 2;

X는 화학식 A-1 내지 A-3 중 어느 하나로 표시되는 양이온이고;X is a cation represented by any one of formulas A-1 to A-3;

Figure 112016105784893-pat00019
Figure 112016105784893-pat00019

Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00020
,
Figure 112016105784893-pat00021
,
Figure 112016105784893-pat00022
,
Figure 112016105784893-pat00023
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 -, SO4 2-, CO3 2- 및 하기 화학식 B-1 내지 B-3 중 어느 하나로 표시되는 음이온이며;Y is F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112016105784893-pat00020
,
Figure 112016105784893-pat00021
,
Figure 112016105784893-pat00022
,
Figure 112016105784893-pat00023
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - , SO 4 2- , CO 3 2- and the anions represented by any one of the following formulas B-1 to B-3;

Figure 112016105784893-pat00024
Figure 112016105784893-pat00024

상기 화학식 A-1 내지 A-3 및 B-1 내지 B-3에서, In the above formulas A-1 to A-3 and B-1 to B-3,

R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C10의 알킬기이고;R 1 to R 9 are each independently hydrogen or a C 1 to C 10 alkyl group;

R10은 C1~C11의 알킬기이며;R 10 is a C 1 to C 11 alkyl group;

K1 내지 K4는 각각 독립적으로 직접 결합이거나, C1-C10 알킬렌, C2-C10 알켄일렌, C2-C10 알킨일렌, -R11-C(=O)-R12-, -R11-O-R12- 및 -R11-C(=O)(O)-R12-으로 이루어진 군에서 선택되고;K 1 to K 4 are each independently a direct bond or a C 1 -C 10 alkylene, a C 2 -C 10 alkenylene, a C 2 -C 10 alkynylene, a -R 11 -C (═O) -R 12 - , -R 11 -OR 12 - and -R 11 -C (= O) (O) -R 12 -;

R11 및 R12는 각각 독립적으로 직접결합이거나 또는 C1~C4의 알킬렌이며;R 11 and R 12 are each independently a direct bond or C 1 -C 4 alkylene;

상기 R1 내지 R10의 알킬기, 상기 K1 내지 K4의 알킬렌, 알켄일렌 및 알킨일렌과, 상기 R11 및 R12의 알킬렌은 각각 독립적으로 할로겐, C1~C4의 알킬기, C2~C4의 알케닐기, C2~C4의 알키닐기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5 내지 10개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다. The alkyl group of R 1 to R 10 , the alkylene, alkenylene and alkynylene of K 1 to K 4 , and the alkylene of R 11 and R 12 are each independently selected from the group consisting of halogen, C 1 to C 4 alkyl, C 2 ~ C 4 alkenyl group, C 2 ~ C 4 of the alkynyl group, C 6 ~ C 10 aryl group, nuclear atoms of 5 to 10 heteroaryl group is substituted with a first substituent at least one selected from the group consisting of or being unsubstituted , When they are substituted with a plurality of substituents, they are the same as or different from each other.

본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 1인 경우, X는 상기 화학식 A-1로 표시되는 1가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00025
,
Figure 112016105784893-pat00026
,
Figure 112016105784893-pat00027
,
Figure 112016105784893-pat00028
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.In the present invention, when m is 1 and n is 1, X is a monovalent cation represented by the above formula (A-1), Y is F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00025
,
Figure 112016105784893-pat00026
,
Figure 112016105784893-pat00027
,
Figure 112016105784893-pat00028
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

또한, 본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 1인 경우, X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온일 수 있다.In the present invention, when m is 1 and n is 1, X is a divalent cation represented by the above formula (A-2), Y is SO 4 2- , CO 3 2- or the formula (B-3) It may be a divalent negative ion to be displayed.

본 발명에서 상기 m이 2이고, n이 1인 경우, X는 상기 화학식 A-1로 표시되는 1가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온일 수 있다. In the present invention, when m is 2 and n is 1, X is a monovalent cation represented by the above formula (A-1), Y is SO 4 2- , CO 3 2- , 2 may be an anion.

본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 2인 경우, X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00029
,
Figure 112016105784893-pat00030
,
Figure 112016105784893-pat00031
,
Figure 112016105784893-pat00032
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.Wherein m is 1 in the present invention, when n is 2, X is a divalent cation of the formula A-2, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00029
,
Figure 112016105784893-pat00030
,
Figure 112016105784893-pat00031
,
Figure 112016105784893-pat00032
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 m이 1이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00033
,
Figure 112016105784893-pat00034
,
Figure 112016105784893-pat00035
,
Figure 112016105784893-pat00036
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.Wherein m is 1 in the present invention, when n is 3, X is a trivalent cation represented by the general formula A-3, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00033
,
Figure 112016105784893-pat00034
,
Figure 112016105784893-pat00035
,
Figure 112016105784893-pat00036
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 m이 2이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온일 수 있다. In the present invention, when m is 2 and n is 3, X is a trivalent cation represented by the above formula (A-3) and Y is SO 4 2- , CO 3 2- or a group represented by the above formula 2 may be an anion.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C10의 알킬기일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the cations represented by the above formulas A-1 to A-3, R 1 to R 9 may each independently be a C 1 to C 10 alkyl group.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the cations represented by the above formulas A-1 to A-3, R 1 to R 9 may each independently be a C 1 to C 4 alkyl group.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화학식 A-2 및 A-3으로 표시되는 양이온에서, K1 내지 K3는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬렌일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the cations represented by the above formulas A-2 and A-3, K 1 to K 3 each independently may be C 1 -C 10 alkylene.

본 발명에서 상기 화학식 B-1으로 표시되는 1가 음이온에서, R10은 C5~C11의 알킬기인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, in the monovalent anion represented by the above formula (B-1), R 10 is preferably a C 5 -C 11 alkyl group, but is not limited thereto.

본 발명에서 상기 화학식 B-2로 표시되는 1가 음이온에서, K4는 C1-C10 알킬렌 또는 C2-C10 알켄일렌인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, in the monovalent anion represented by the above formula (B-2), K 4 is preferably C 1 -C 10 alkylene or C 2 -C 10 alkenylene, but is not limited thereto.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온인 것이 고농도 및 고삼투압을 구현할 수 있어 바람직하다. According to one preferred embodiment of the present invention, X is preferably a divalent cation represented by the above-mentioned formula (A-2) because it can realize high concentration and high osmotic pressure.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 화학식 XY2로 표시되는 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, 보다 바람직하게는 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기이고, K1은 C1-C10 알킬렌이며, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00037
,
Figure 112016105784893-pat00038
,
Figure 112016105784893-pat00039
,
Figure 112016105784893-pat00040
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the compound may comprise two or more different compounds represented by the formula XY 2 . Here, X is a divalent cation represented by the above formula (A-2), more preferably R 1 to R 6 are each independently a C 1 -C 4 alkyl group, K 1 is a C 1 -C 10 alkylene Y is at least one selected from the group consisting of F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112016105784893-pat00037
,
Figure 112016105784893-pat00038
,
Figure 112016105784893-pat00039
,
Figure 112016105784893-pat00040
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명의 보다 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 화학식 XY2로 표시되는 제1 화합물; 및 화학식 XY2로 표시되는 제2 화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제1 화합물에서, X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, 보다 바람직하게는 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00041
,
Figure 112016105784893-pat00042
,
Figure 112016105784893-pat00043
,
Figure 112016105784893-pat00044
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다. 또한, 상기 제2 화합물에서 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 1가 양이온이고, 보다 바람직하게는 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기이고, K1은 C1-C10 알킬렌이며, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,
Figure 112016105784893-pat00045
,
Figure 112016105784893-pat00046
,
Figure 112016105784893-pat00047
,
Figure 112016105784893-pat00048
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다. 단, 상기 제1 화합물과 제2 화합물은 서로 상이하다.According to one more preferred embodiment of the present invention, the compound is a first compound represented by the formula XY 2 ; And a second compound represented by the formula XY 2 . In the first compound, X is a divalent cation represented by the above formula (A-2), more preferably each of R 1 to R 6 is independently a C 1 to C 4 alkyl group, Y is F - Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112016105784893-pat00041
,
Figure 112016105784893-pat00042
,
Figure 112016105784893-pat00043
,
Figure 112016105784893-pat00044
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2. In the second compound, X is a monovalent cation represented by the above formula (A-2), more preferably R 1 to R 6 are each independently a C 1 to C 4 alkyl group, K 1 is a C 1 - C 10 alkyl, and alkylene, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO -, PF 6 -, CF 3 SO 3 -, CH 3 CH 2 SO 3 -,
Figure 112016105784893-pat00045
,
Figure 112016105784893-pat00046
,
Figure 112016105784893-pat00047
,
Figure 112016105784893-pat00048
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2. However, the first compound and the second compound are different from each other.

본 발명의 바람직한 한 구현 예에 따르면, 상기 화합물은 화학식 XY2로 표시되는 2가지 이상의 상이한 화합물에 추가로 화학식 XY로 표시되는 화합물을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 X는 상기 화학식 A-1로 표시되는 1가 양이온이고, 보다 바람직하게는 R1 내지 R4은 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기이며, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00049
,
Figure 112016105784893-pat00050
,
Figure 112016105784893-pat00051
,
Figure 112016105784893-pat00052
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온일 수 있다.According to one preferred embodiment of the present invention, the compound may further comprise a compound represented by the formula XY in addition to two or more different compounds represented by the formula XY 2 . In the formula, X is a monovalent cation represented by the formula (A-1), more preferably R 1 to R 4 are each independently a C 1 -C 4 alkyl group, Y is F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112016105784893-pat00049
,
Figure 112016105784893-pat00050
,
Figure 112016105784893-pat00051
,
Figure 112016105784893-pat00052
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and the above-mentioned formulas B-1 to B-2.

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택된 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함할 수 있다:In the present invention, the purified osmotic solute for osmosis may comprise two or more different compounds selected from the group consisting of the following compounds:

1) 테트라메틸암모늄 요오드화물(tetramethylammonium iodide);1) tetramethylammonium iodide;

2) N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N6,N6,N6-hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide); 2) N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 - hexamethyl-1,6-hexane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 -hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide);

3) N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N8,N8,N8-hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide); 3) N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 - hexamethyl-1,8-octane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 -hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide);

4) N1,N1,N1,N2,N2,N2-헥사메틸레탄-1,2-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N2,N2,N2-hexamethylethane-1,2-diaminium iodide); 4) N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 - hexamethyl-1,2-diamine urethane iodonium iodide (N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 -hexamethylethane-1,2-diaminium iodide);

5) N1,N1,N1,N10,N10,N10-헥사메틸데칸-1,10-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N10,N10,N10-hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide) 5) N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 - hexamethyl-decane-1,10-diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 -hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)

6) 테트라메틸암모늄 3-카복시프로파노에이트 (tetramethylammonium 3-carboxypropanoate);6) tetramethylammonium 3-carboxypropanoate;

7) 테트라메틸암모늄 (E)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (E)-3-carboxyacrylate);7) tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate;

8) 테트라메틸암모늄 (Z)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (Z)-3-carboxyacrylate); 및8) tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; And

9) 테트라메틸암모늄 테트라메틸아세테이트 (tetramethylammonium tetramethylacetate).9) tetramethylammonium tetramethylacetate.

본 발명에서 상기 정삼투용 유도용질은 35 내지 80중량%의 농도, 바람직하게는 40 내지 80중량%의 농도, 보다 바람직하게는 40 내지 76중량%의 농도에서 온도응답성을 가질 수 있고, 최대 삼투압은 각 유도용질이 구현할 수 있는 최대 삼투압 이상으로, 바람직하게는 200,000ppm 이상으로, 매우 고농도의 원수로부터도 청수를 빠르고 대용량으로 분리할 수 있다. In the present invention, the pure osmotic solute may have a temperature responsiveness at a concentration of 35 to 80% by weight, preferably at a concentration of 40 to 80% by weight, more preferably at a concentration of 40 to 76% by weight, The osmotic pressure is at least the maximum osmotic pressure that can be achieved by each inducing solute, preferably 200,000 ppm or more, so that fresh water can be rapidly and rapidly separated even from a very high concentration of raw water.

본 발명에 사용되는 용어, '온도응답성 (thermo-sensitive 또는 thermo-responsive)'이라 함은, 물질이 수용액 상태로 소정 몰분율 하에 있을 때 특정 온도를 기준으로 그 온도보다 높거나 낮은 영역에서는 균일한 용액상으로 존재하지만, 기준 온도의 반대편 영역에서는 급격히 용해도가 떨어지며 상분리 (phase transition)가 일어나게 되는 성질을 의미한다. 여기서, 상기 상분리가 이루어지는 기준 온도를 '상분리 온도 (phase transition temperature)'라고 한다.The term "thermo-sensitive or thermo-responsive" as used in the present invention means that when a substance is in a state of aqueous solution and under a predetermined molar fraction, Refers to a property that a solubility is drastically reduced in the opposite region of the reference temperature and a phase transition occurs. Here, the reference temperature at which the phase separation is performed is referred to as a 'phase transition temperature'.

본 발명에서는 상기한 정삼투용 유도용질을 용매, 바람직하게는 물에 35 내지 80중량%의 농도가 되도록 용해하여 정삼투용 유도용액으로 사용할 수 있다.
In the present invention, the induction solute for positive osmosis can be used as an induction solution for positive osmosis by dissolving the induction solute in a concentration of 35 to 80% by weight in a solvent, preferably water.

본 발명의 다른 구현 예에 따르면, 본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질을 이용하여 원수를 담수화하는 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 1) 원수와 본 발명에서 제공하는 상기 정삼투용 유도용질을 포함하는 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계; 2) 정삼투압 현상에 의해 상기 원수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계; 및 3) 상기 유도용액으로부터 상기 청수를 분리하는 단계를 포함한다.According to another embodiment of the present invention, there is provided a method for desalinating raw water using the induction solute for osmosis provided by the present invention, Contacting the inducing solution comprising the semipermeable membrane through a semipermeable membrane; 2) the fresh water contained in the raw water is passed through the semipermeable membrane to the induction solution by the positive osmotic pressure phenomenon; And 3) separating the fresh water from the inductive solution.

본 발명에서 제공하는 2가지 이상의 화합물, 바람직하게는 화학식 XY2로 표시되는 2가지 이상의 상이한 화합물로, 상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, 보다 바람직하게는 R1 내지 R6은 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기이고, K1은 C1-C10 알킬렌이며, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,

Figure 112016105784893-pat00053
,
Figure 112016105784893-pat00054
,
Figure 112016105784893-pat00055
,
Figure 112016105784893-pat00056
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온인 경우, 혼합되는 각각의 화합물의 수용해도 이상의 농도로 구현이 가능하고 최대 삼투압이 200,000ppm 이상으로 고농도의 원수로부터 대용량의 청수를 빠른 속도로 분리할 수 있다. Two or more compounds provided by the present invention, preferably two or more different compounds represented by the formula XY 2 , wherein X is a divalent cation represented by the above formula (A-2), more preferably R 1 to R 6 is each independently an alkyl group of C 1 ~ C 4, K 1 is an alkylene C 1 -C 10 alkyl, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00053
,
Figure 112016105784893-pat00054
,
Figure 112016105784893-pat00055
,
Figure 112016105784893-pat00056
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and monovalent anions selected from the group consisting of the above-mentioned formulas B-1 to B-2, And the maximum osmotic pressure is 200,000 ppm or more, it is possible to rapidly separate a large amount of fresh water from a high concentration of raw water.

한편, 본 발명에서 상기 담수화의 대상이 되는 원수의 종류는 특별히 제한하지 않으며, 이온, 콜로이드, 미생물, 수용성 분자, 불용성 유기분자 및 그 혼합물과 같이 반투막에 의해서 걸러질 수 있는 다양한 물질을 포함하여 정삼투 수처리가 가능하다면 특별히 제한되지 않는다. 상기 원수의 구체적 예로는 해수(sea water), 기수(brackish water), 지하수(ground water), 폐수 (waste water)를 포함하나 이에 제한되는 것은 아니다. 비제한적인 예에서, 상기 정삼투 수처리 장치로 해수를 처리하여 음용수를 얻을 수 있다.In the present invention, the kind of raw water to be desalinated in the present invention is not particularly limited and includes various substances that can be filtered by a semipermeable membrane such as ions, colloids, microorganisms, water-soluble molecules, insoluble organic molecules, So long as osmosis water treatment is possible. Specific examples of the raw water include, but are not limited to, sea water, brackish water, ground water, and waste water. In a non-limiting example, the seawater may be treated with the above described osmosis water treatment apparatus to obtain drinking water.

또한, 본 발명에서 상기 반투막은 물에 대하여는 투과성(water-permeable)이고, 분리 대상 물질에 대하여 비투과성의 성질을 갖는 막으로, 삼투법에 의한 담수화 또는 정수방법에서 통상적으로 사용되는 반투막이라면 제한없이 사용가능하며, 이에 제한되는 것은 아니지만, 셀룰로오스아세테이트계 또는 폴리에테르설폰계 반투막을 사용할 수 있다.In addition, in the present invention, the semipermeable membrane is water-permeable to water and is impermeable to a substance to be separated, and can be any semipermeable membrane conventionally used in the desalination or purification method by an osmosis method. But are not limited to, cellulose acetate-based or polyether sulfone-based semipermeable membranes.

본 발명에서 상기 유도용액은 정수 및 담수화하고자 하는 대상이 되는 원수보다 높은 농도로 본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질을 포함함으로써 원수 내에 포함된 청수가 삼투 현상에 의하여 반투막을 통과해 유도용액으로 이동하도록 할 수 있다. 이 때, 탄산수소나트륨을 포함한 많은 기존 유도용질은 낮은 몰 질량 및 작은 수화 이온 크기로 말미암아 반투막을 통과하여 원수로 유출될 가능성이 높다. 하지만 본 발명에서 제시하는 정삼투 유도용질은 이에 비해 비교적 큰 몰 질량 및 수화 이온 크기를 지니므로 반투막을 통과하는 유출량을 크게 감소시킬 수 있다.In the present invention, the induction solution contains the induction solute for positive osmosis provided by the present invention at a concentration higher than that of the raw water to be purified and desalinated, whereby the fresh water contained in the raw water is passed through the semipermeable membrane . At this time, many of the conventional derivatized solutes including sodium hydrogencarbonate are likely to flow through the semipermeable membrane due to their low molar mass and small hydrate ion size, and to be discharged into the raw water. However, since the present invention has a relatively large molar mass and hydrate ion size, it is possible to greatly reduce the flow rate through the semipermeable membrane.

본 발명에서 상기 청수를 분리하는 단계에 앞서, 상기 유도용액의 온도를 상기 정삼투용 유도용질의 상분리 온도 이상으로 높여 상기 정삼투용 유도용질을 상기 유도용액으로부터 상분리시키는 단계를 더 포함할 수 있다. In the present invention, prior to the step of separating the fresh water, the step of raising the temperature of the inducing solution above the phase separation temperature of the induction solute for positive osmosis may further comprise phase separation of the induction solute for positive osmosis from the inducing solution .

본 발명에서 제공하는 상기 정삼투용 유도용질에 포함되는 혼합 화합물은 35 내지 80중량%의 농도, 바람직하게는 40 내지 80중량%의 농도, 보다 바람직하게는 40 내지 76중량%의 농도에서 온도응답성을 가질 수 있고, 그 상분리 온도가 0 내지 90℃, 바람직하게는 0 내지 70℃으로 상대적으로 저온이므로, 비교적 낮은 열에너지로도 용이하고 간단하게 유도용액으로부터 회수가 가능하다. The mixed compound contained in the induction solute for positive osmosis provided in the present invention has a temperature response of 35 to 80% by weight, preferably 40 to 80% by weight, more preferably 40 to 76% by weight, And since the phase separation temperature is relatively low at 0 to 90 캜, preferably 0 to 70 캜, relatively low thermal energy can be recovered easily and simply from the derivatizing solution.

또한, 본 발명에서 제공하는 화합물은 저임계용해온도성 화합물 또는 고임계 용해온도성 화합물일 수 있다. 여기서 상기 '저임계용해온도 (lower critical solution temperature, LCST)'는 기준 온도보다 낮은 온도에서는 균일상 (homogeneous phase)을 이루다가 기준 온도보다 높아지면 상분리 현상이 발생되는 현상이고, 상기 '고임계용해온도 (upper critical solution temperature, UCST)'는 기준 온도보다 높은 온도에서는 균일상 (homogeneous phase)을 이루다가 기준 온도보다 낮아지면 상분리 현상이 발생되는 현상에 해당한다. In addition, the compound provided by the present invention may be a low-threshold dissolution-temperature-sensitive compound or a high-threshold dissolution-temperature-resistant compound. Here, the 'lower critical solution temperature (LCST)' is a phenomenon in which a homogeneous phase occurs at a temperature lower than the reference temperature and a phase separation phenomenon occurs when the temperature becomes higher than the reference temperature, The upper critical solution temperature (UCST) is a homogeneous phase at a temperature higher than the reference temperature and a phase separation phenomenon when the temperature is lower than the reference temperature.

따라서, 본 발명에서는 원수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 유도용액으로 이동한 후에 상기 유도용액의 온도를 정삼투용 유도용질의 상분리 온도 이상으로 높이거나 혹은 상분리 온도 이하로 낮추면 유도용액으로부터 본 발명의 화합물을 용이하게 상분리시켜 회수할 수 있고, 필요에 따라서는 이를 차후의 정삼투 시 정삼투용 유도용질로 재활용할 수 있어 경제적인 장점이 있다. Accordingly, in the present invention, when fresh water contained in raw water is passed through a semipermeable membrane and then transferred to an induction solution, the temperature of the induction solution is raised to a temperature above the phase separation temperature of the induction solute for pure osmosis or below the phase separation temperature, Can be easily recovered by phase separation and, if necessary, can be recycled as the induction solute for forward osmosis at the time of subsequent osmosis, which is economical advantage.

본 발명에서 상기와 같이 유도용액으로부터 정삼투용 유도용질이 상분리된 이후에는 유도용액의 삼투압이 매우 낮아지게 되므로 통상적인 역삼투법을 사용하더라도 낮은 압력 혹은 에너지에 의해서 청수를 분리할 수 있다. 혹은 인체 내부와 같은 염분 농도를 갖는 생리식염수 및 이보다 낮은 농도의 저염수를 2차 유도용액으로 사용하여 2차 정삼투법을 진행하더라도 1차 유도용액으로부터 청수를 유도할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에서 제시하는 유도용질 중 일부는 상분리 후 원심분리 또는 한외 여과법 등에 의해서도 용이하게 분리할 수 있다. Since the osmotic pressure of the inducing solution is very low after the induction solute for positive osmosis is phase-separated from the induction solution as described above in the present invention, fresh water can be separated by low pressure or energy even using a conventional reverse osmosis method. Alternatively, physiological saline having saline concentration such as the inside of the human body and low salt water having a lower concentration than that of the human body can be used as a secondary induction solution to induce fresh water from the primary induction solution. Some of the induction solutes proposed in the present invention can be easily separated by centrifugation after centrifugation or ultrafiltration.

도 1은 본 발명에 따른 담수화 공정의 모식도를 개략적으로 나타낸 것으로, 반투막(11)으로 구획된 유도용액 구간(12)과 원수 구간(13)으로 분리된 정삼투 반응 장치(10)의 유도용액 구간(12)으로 본 발명에서 제공하는 정삼투용 유도용질(1)을 포함하는 유도용액(2)을 공급하고, 원수 구간(13)으로 정수하고자 하는 원수(3)를 공급할 수 있다. 이때, 반투막을 통해 상기 유도용액과 원수가 접촉되면 삼투 현상에 의해 원수 내에 포함된 청수(4)가 반투막을 통과하여 유도용액(2)으로 이동한다(S100). 이후 유도용액(2)을 상분리 온도 이상으로 높이거나 또는 상분리 온도 이하로 낮추면(S200), 유도용액 내에 포함된 정삼투용 유도용질(1)이 상분리가 되어 이들을 용이하게 분리 및 회수할 수 있다. 이렇게 회수된 정삼투용 유도용질(1)은 차후의 정삼투 과정 시 유도용질(1)로 재활용할 수 있다(S400). 또한, 유도용액(2)으로부터 정삼투용 유도용질(1)이 제거된 후에는 역삼투 공정, 정삼투 공정, 원심분리 또는 한외 여과법 등에 의하여 청수(4)를 추가로 용이하게 분리할 수 있다(S300).
FIG. 1 schematically shows a schematic diagram of a desalination process according to the present invention. The schematic diagram of the desalination solution section of the forward osmosis reaction apparatus 10 separated into an inductive solution section 12 and a raw water section 13, The induction solution 2 containing the induction solute 1 for positive osmosis provided by the present invention can be supplied to the raw water section 12 and the raw water 3 to be purified can be supplied to the raw water section 13. At this time, when the induction solution and the raw water come into contact with each other through the semipermeable membrane, the fresh water 4 contained in the raw water is moved to the induction solution 2 through the semipermeable membrane by the osmosis phenomenon (S100). Thereafter, when the induction solution 2 is raised to a temperature higher than the phase separation temperature or lowered to a temperature not higher than the phase separation temperature (S200), the induction solute 1 for positive osmosis contained in the induction solution becomes phase separation and can be easily separated and recovered. The thus recovered purified osmosis solute 1 can be recycled as the inducing solute 1 in the subsequent forward osmosis process (S400). Further, after the induction solute 1 for pure osmosis is removed from the induction solution 2, the fresh water 4 can be further easily separated by a reverse osmosis process, a positive osmosis process, a centrifugal separation process or an ultrafiltration process S300).

이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of specific examples. The following examples are provided to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

[[ 제조예Manufacturing example 1]  One] 테트라메틸암모늄Tetramethylammonium 요오드화물( Iodide ( tetramethylammonium테트라 메틸 암 모늄 iodideiodide )의 제조)

Figure 112016105784893-pat00057
Figure 112016105784893-pat00057

1차 아민인 1,6-디아미노헥산에 1-요오드메탄을 과량 넣고 염기를 첨가하여 메탄올 하에서 반응을 보내면 메틸레이션 된 형태의 요오드화물 염을 얻었다.
The excess of 1-iodomethane was added to the primary amine, 1,6-diaminohexane, and the reaction was carried out in the presence of a base to obtain a methylated iodide salt.

[제조예 2] N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N6,N6,N6-hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide)의 제조[Preparation Example 2] N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 - hexamethyl-1,6-hexane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 6, N 6 , N 6 -hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide)

Figure 112016105784893-pat00058
Figure 112016105784893-pat00058

1차 아민인 1,6-디아미노헥산에 1-요오드메탄을 과량 넣고 염기를 첨가하여 메탄올 하에서 반응을 보내면 메틸레이션 된 형태의 요오드화물 염을 얻었다.
The excess of 1-iodomethane was added to the primary amine, 1,6-diaminohexane, and the reaction was carried out in the presence of a base to obtain a methylated iodide salt.

[제조예 3] N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N8,N8,N8-hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide)의 제조[Preparation Example 3] N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 - hexamethyl-1,8-octane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 8, N 8 , N 8 -hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide)

Figure 112016105784893-pat00059
Figure 112016105784893-pat00059

1차 아민인 1,6-디아미노옥탄에 1-요오드메탄을 과량 넣고 염기를 첨가하여 메탄올 하에서 반응을 보내면 메틸레이션 된 형태의 요오드화물 염을 얻었다.
1-iodomethane was added to the primary amine, 1,6-diaminooctane in an excess amount, the base was added and the reaction was carried out under methanol to obtain a methylated form of iodide salt.

[[ 제조예Manufacturing example 4]  4] NN 1One ,N, N 1One ,N, N 1One ,N, N 22 ,N, N 22 ,N, N 22 -- 헥사메틸레탄Hexamethylethane -1,2--1,2- 디아민늄Diamine 요오드화물(N Iodine 1One ,N, N 1One ,N, N 1One ,N, N 22 ,N, N 22 ,N, N 22 -hexamethylethane-1,2-diaminium -hexamethylethane-1,2-diaminium iodideiodide )의 제조)

Figure 112016105784893-pat00060
Figure 112016105784893-pat00060

1차 아민인 에틸렌디아민에 1-요오드메탄을 과량 넣고 염기를 첨가하여 메탄올 하에서 반응을 보내면 메틸레이션 된 형태의 요오드화물의 염을 얻었다.
To the primary amine, ethylenediamine, 1-iodomethane was added in excess and the base was added and the reaction was carried out under methanol to obtain the methylated form of the iodide salt.

[제조예 5] N1,N1,N1,N10,N10,N10-헥사메틸데칸-1,10-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N10,N10,N10-hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)의 제조[Preparation Example 5] N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 - hexamethyl-decane-1,10-diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 10, N 10 , N 10 -hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)

Figure 112016105784893-pat00061
Figure 112016105784893-pat00061

1차 아민인 1,6-디아미노데칸에 1-요오드메탄을 과량 넣고 염기를 첨가하여 메탄올 하에서 반응을 보내면 메틸레이션 된 형태의 iodide 염을 얻었다.
The primary amine, 1,6-diaminodecane, was added in excess of 1-iodomethane, the base was added, and the reaction was carried out under methanol to obtain a methylated iodide salt.

[[ 제조예Manufacturing example 6]  6] 테트라메틸암모늄Tetramethylammonium 3- 3- 카복시프로파노에이트Carboxy propanoate ( ( tetramethylammonium테트라 메틸 암 모늄 3-carboxypropanoate)의 제조 3-carboxypropanoate < / RTI >

Figure 112016105784893-pat00062
Figure 112016105784893-pat00062

테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 숙신산을 혼합하여 산-염기 반응에 의하여 테트라메틸암모늄 3-카복시프로파노에이트를 얻었다.
Tetramethylammonium 3-carboxypropanoate was obtained by acid-base reaction by mixing tetramethylammonium hydroxide with succinic acid.

[[ 제조예Manufacturing example 7]  7] 테트라메틸암모늄Tetramethylammonium (E)-3- (E) -3- 카복시아크릴레이트Carboxyacrylate (tetramethylammonium (E)-3- (tetramethylammonium (E) -3- carboxyacrylatecarboxyacrylate )의 제조)

Figure 112016105784893-pat00063
Figure 112016105784893-pat00063

테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 푸마르산을 혼합하여 산-염기 반응에 의하여 테트라메틸암모늄 (E)-3-카복시아크릴레이트를 얻었다.
Tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate was obtained by acid-base reaction by mixing tetramethylammonium hydroxide with fumaric acid.

[[ 제조예Manufacturing example 8]  8] 테트라메틸암모늄Tetramethylammonium (Z)-3- (Z) -3- 카복시아크릴레이트Carboxyacrylate (tetramethylammonium (Z)-3- (tetramethylammonium (Z) -3- carboxyacrylatecarboxyacrylate )의 제조)

Figure 112016105784893-pat00064
Figure 112016105784893-pat00064

테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 말레산을 혼합하여 산-염기 반응에 의하여 테트라메틸암모늄 (Z)-3-카복시아크릴레이트를 얻었다.
Tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate was obtained by acid-base reaction by mixing tetramethylammonium hydroxide and maleic acid.

[[ 제조예Manufacturing example 9]  9] 테트라메틸암모늄Tetramethylammonium 테트라메틸아세테이트Tetramethyl acetate ( ( tetramethylammonium테트라 메틸 암 모늄 tetramethylacetate)의 제조 tetramethylacetate

Figure 112016105784893-pat00065
Figure 112016105784893-pat00065

테트라메틸암모늄 하이드록사이드와 테트라메틸아세트산을 혼합하여 산-염기 반응에 의하여 테트라메틸암모늄 테트라메틸아세테이트를 얻었다.
Tetramethylammonium tetramethyl acetate was obtained by acid-base reaction by mixing tetramethylammonium hydroxide and tetramethyl acetic acid.

[[ 실시예Example 1 내지 5]  1 to 5] 정삼투용For osmosis 유도용액의 제조 (1) Preparation of induction solution (1)

서로 다른 용해도를 갖는 고임계 온도응답성물질을 2가지를 혼합하여 유도용액을 제조하였다. 구체적으로는 N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아미늄 요오드화물(NMQHDA) 0.66g과 N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디암모늄 요오드화물(NMQODA) 2.3g을 물 1g에 혼합하여 75wt%의 혼합 용액을 얻었다. 단, 상온에서 상기 NMQHDA의 포화용액의 농도가 40wt%이고, 상온에서 NMQODA의 포화용액의 농도는 70wt%이나, 이들을 혼합하자 75wt% 농도의 혼합 용액이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 75wt%의 혼합 용액에 물을 첨가하여 하기 표 1과 같은 다양한 농도의 혼합 유도용액을 제조하였다.
The induction solution was prepared by mixing two kinds of high critical temperature responsive materials with different solubilities. Specifically, the N 1, N 1, N 1 , N 6, N 6, N 6 - hexamethyl-hexane-1,6-dia minyum iodide (NMQHDA) 0.66g and N 1, N 1, N 1 , N 8 , And N 8 , N 8 -hexamethyloctane-1,8-diammonium iodide (NMQODA) were mixed in 1 g of water to obtain a 75 wt% mixed solution. However, the concentration of the saturated solution of NMQHDA was 40 wt% at room temperature, and the concentration of saturated solution of NMQODA was 70 wt% at room temperature. When these solutions were mixed, a mixed solution of 75 wt% concentration was obtained. Water was added to the thus obtained 75 wt% mixed solution to prepare mixed induction solutions having various concentrations as shown in Table 1 below.

구분division 혼합 유도용액의 농도(wt%)Concentration of mixed induction solution (wt%) NMQHDA (g)NMQHDA (g) NMQODA (g)NMQODA (g) 총 물(H2O)의 양 (g)Amount of total water (H 2 O) (g) 실시예 1Example 1 3737 0.66 (12wt%)0.66 (12 wt%) 2.3 (32wt%)2.3 (32 wt%) 5(+1)5 (+1) 실시예 2Example 2 4343 0.66 (14wt%)0.66 (14 wt%) 2.3 (37wt%)2.3 (37 wt%) 4(+1)4 (+1) 실시예 3Example 3 5050 0.66 (18wt%)0.66 (18 wt%) 2.3 (44wt%)2.3 (44wt%) 3(+1)3 (+1) 실시예 4Example 4 6060 0.66 (25wt%)0.66 (25 wt%) 2.3 (54wt%)2.3 (54 wt%) 2(+1)2 (+1) 실시예 5Example 5 7575 0.66 (40wt%)0.66 (40 wt%) 2.3 (70wt%)2.3 (70 wt%) 1One

[[ 실험예Experimental Example 1] 혼합 유도용액의 상전이 온도 측정 1] Phase transition temperature measurement of mixed induction solution

상기 실시예 1 내지 5에서 제조된 혼합유도용액을 자외선/가시광선 분광계를 사용하여 고온에서 저온으로 온도를 낮춰가며 (1 ℃/min) 투과도의 변화를 관찰하여 그 결과를 도 2에 나타내었다. The mixed induction solutions prepared in Examples 1 to 5 were subjected to a change in transmittance (1 캜 / min) while lowering the temperature from a high temperature to a low temperature using an ultraviolet / visible ray spectrometer, and the results are shown in Fig.

일반적으로 고임계용해온도물질은 고온에서 혼합 용질이 물에 잘 녹아 있어 100% 투과도를 나타내지만 온도가 내려가 상전이 온도 아래로 떨어지게 되면 용질들이 응집되어 큰 분자를 형성하여 투과도가 급격하게 떨어지게 된다. 도 2는 본 발명에 따른 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프이며, 상전이 온도가 나타나는 농도 구간은 37~75wt%임을 알 수 있다.
Generally, the high-critical dissolution temperature material shows 100% permeability because the mixed solute is well dissolved in water at a high temperature. However, when the temperature is lowered to fall below the transition temperature, the solutes aggregate to form a large molecule and the permeability drops sharply. FIG. 2 is a graph of the phase transition temperature according to the concentration of the mixed induction solution according to the present invention, and the concentration range in which the phase transition temperature appears is 37 to 75 wt%.

[[ 실험예Experimental Example 2] 혼합 유도용액의 삼투압 측정 2] Osmotic pressure measurement of mixed induction solution

증기압내림 방식 삼투압 측정기기를 60 ℃로 세팅한 뒤 상기 실시예 5에서 제조된 75wt% 농도의 혼합 유도용액의 삼투압을 측정한 결과 대략 250.000ppm (> 88atm)의 높은 삼투압이 측정되었다. The osmotic pressure of the 75wt% mixed induction solution prepared in Example 5 was measured to be about 250.000 ppm (> 88atm).

또한, 어는점 내림 방식 삼투압 측정기기를 사용하여 상기 실시예 1에서 제조된 37wt% 농도의 혼합 유도용액의 삼투압을 측정한 결과, 대략 19,000ppm (< 15atm)으로 최대 삼투압에 비해 약 1/6로 현저하게 감소하였음을 확인하였다.The osmotic pressure of the mixed induction solution of 37 wt% prepared in Example 1 using the freezing point lowering type osmotic pressure measuring device was measured and found to be about 19,000 ppm (<15 atm), about 1/6 of the maximum osmotic pressure Respectively.

따라서, 상기한 결과를 통하여 본 발명에 따른 혼합 유도용액은 고삼투압의 구현이 가능하여 정삼투 시 고농도의 원수로부터 대용량의 청수를 빠른 속도로 분리할 수 있을 뿐만 아니라, 정삼투 후에는 용이하게 유도용질만을 분리 및 회수할 수 있음을 알 수 있다.
Accordingly, the mixed induction solution according to the present invention can realize a high osmotic pressure, so that it is possible not only to rapidly separate a large amount of fresh water from a high concentration raw water during a normal osmosis, It can be seen that only the solute can be separated and recovered.

[[ 실시예Example 6 내지 10]  6 to 10] 정삼투용For osmosis 유도용액의 제조 (2) Preparation of induction solution (2)

서로 다른 용해도를 갖는 고임계 온도응답성물질을 3가지를 혼합하여 유도용액을 제조하였다. 구체적으로는 테트라메틸암모늄 요오드화물(TMA) 0.053g, N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아미늄 요오드화물(NMQHDA) 0.66g 및 N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디암모늄 요오드화물(NMQODA) 2.3g을 물 1g에 혼합하여 75wt%의 혼합 용액을 얻었다. 단, 상기 NMQHDA의 포화용액의 농도가 40wt%이고, 상온에서 NMQODA의 포화용액의 농도는 70wt%이나, 이들에 TMA까지 혼합하여도 75wt% 농도의 혼합 용액이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 75wt%의 혼합 용액에 물을 첨가하여 하기 표 2와 같은 다양한 농도의 혼합 유도용액을 제조하였다.
The induction solution was prepared by mixing three kinds of high - temperature - responsive materials with different solubilities. Specifically, 0.053 g of tetramethylammonium iodide (TMA), 0.66 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 6 , N 6 , N 6 -hexamethylhexane-1,6-diamine iodide (NMQHDA) 2.3 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 8 , N 8 , N 8 -hexamethyloctane-1,8-diammonium iodide (NMQODA) were mixed in 1 g of water to obtain a 75 wt% mixed solution. However, when the concentration of the saturated solution of NMQHDA was 40 wt% and the concentration of the saturated solution of NMQODA was 70 wt% at room temperature, a mixed solution of 75 wt% concentration was obtained even when TMA was mixed into them. Water was added to the thus obtained 75 wt% mixed solution to prepare mixed induction solutions having various concentrations as shown in Table 2 below.

구분division 혼합 유도용액의 농도(wt%)Concentration of mixed induction solution (wt%) TMA (g)TMA (g) NMQHDA (g)NMQHDA (g) NMQODA (g)NMQODA (g) 총 물(H2O)의 양 (g)Amount of total water (H 2 O) (g) 실시예 6Example 6 3737 0.0531 (1.4wt%)0.0531 (1.4 wt%) 0.66 (12wt%)0.66 (12 wt%) 2.3 (32wt%)2.3 (32 wt%) 5(+1)5 (+1) 실시예 7Example 7 4343 0.0531 (2.0wt%)0.0531 (2.0 wt%) 0.66 (14wt%)0.66 (14 wt%) 2.3 (37wt%)2.3 (37 wt%) 4(+1)4 (+1) 실시예 8Example 8 5050 0.0531 (2.6wt%)0.0531 (2.6 wt%) 0.66 (18wt%)0.66 (18 wt%) 2.3 (44wt%)2.3 (44wt%) 3(+1)3 (+1) 실시예 9Example 9 6060 0.0531 (3.4wt%)0.0531 (3.4 wt%) 0.66 (25wt%)0.66 (25 wt%) 2.3 (54wt%)2.3 (54 wt%) 2(+1)2 (+1) 실시예 10Example 10 7575 0.0531 (5.0wt%)0.0531 (5.0 wt%) 0.66 (40wt%)0.66 (40 wt%) 2.3 (70wt%)2.3 (70 wt%) 1One

[[ 실험예Experimental Example 3] 혼합 유도용액의 상전이 온도 측정 3] Phase transition temperature measurement of mixed induction solution

상기 실시예 6 내지 10에서 제조된 혼합유도용액을 자외선/가시광선 분광계를 사용하여 고온에서 저온으로 온도를 낮춰가며 (1 ℃/min) 투과도의 변화를 관찰하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. The mixed induction solutions prepared in Examples 6 to 10 were observed for changes in transmittance (1 캜 / min) while lowering the temperature from a high temperature to a low temperature using an ultraviolet / visible ray spectrometer, and the results are shown in FIG.

도 3은 본 발명에 따른 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프이며, 상전이 온도가 나타나는 농도 구간은 46~75wt%임을 알 수 있다.
FIG. 3 is a graph showing the phase transition temperature according to the concentration of the mixed induction solution according to the present invention, and the concentration range in which the phase transition temperature appears is 46 to 75 wt%.

[[ 실시예Example 11 내지 15]  11 to 15] 정삼투용For osmosis 유도용액의 제조 (3) Preparation of induction solution (3)

서로 다른 용해도를 갖는 고임계 온도응답성물질을 3가지를 혼합하여 유도용액을 제조하였다. 구체적으로는 테트라메틸암모늄 요오드화물(TMA) 0.086g, N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아미늄 요오드화물(NMQHDA) 0.51g 및 N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디암모늄 요오드화물(NMQODA) 1.8g을 물 0.77g에 혼합하여 76wt%의 혼합 용액을 얻었다. 단, 상기 NMQHDA의 포화용액의 농도가 40wt%이고, 상온에서 NMQODA의 포화용액의 농도는 70wt%이나, 이들에 TMA까지 혼합하여도 75wt% 농도의 혼합 용액이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 75wt%의 혼합 용액에 물을 첨가하여 하기 표 3과 같은 다양한 농도의 혼합 유도용액을 제조하였다.
The induction solution was prepared by mixing three kinds of high - temperature - responsive materials with different solubilities. Specifically, 0.086 g of tetramethylammonium iodide (TMA), 0.51 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 6 , N 6 , N 6 -hexamethylhexane-1,6-diamine iodide (NMQHDA) 1.8 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 8 , N 8 , N 8 -hexamethyloctane-1,8-diammonium iodide (NMQODA) was mixed with 0.77 g of water to obtain a mixed solution of 76 wt%. However, when the concentration of the saturated solution of NMQHDA was 40 wt% and the concentration of the saturated solution of NMQODA was 70 wt% at room temperature, a mixed solution of 75 wt% concentration was obtained even when TMA was mixed into them. Water was added to the thus obtained 75 wt% mixed solution to prepare mixed induction solutions having various concentrations as shown in Table 3 below.

구분division 혼합 유도용액의 농도(wt%)Concentration of mixed induction solution (wt%) TMA (g)TMA (g) NMQHDA (g)NMQHDA (g) NMQODA (g)NMQODA (g) 총 물(H2O)의 양 (g)Amount of total water (H 2 O) (g) 실시예 11Example 11 4040 0.086 (2.3wt%)0.086 (2.3 wt%) 0.51 (13wt%)0.51 (13 wt%) 1.8 (34wt%)1.8 (34 wt%) 3.57(+1)3.57 (+1) 실시예 12Example 12 4848 0.086 (3.2wt%)0.086 (3.2 wt%) 0.51 (17wt%)0.51 (17 wt%) 1.8 (41wt%)1.8 (41 wt%) 2.57(+1)2.57 (+1) 실시예 13Example 13 6060 0.086 (5.2wt%)0.086 (5.2 wt%) 0.51 (25wt%)0.51 (25 wt%) 1.8 (53wt%)1.8 (53 wt%) 1.57(+0.4)1.57 (+0.4) 실시예 14Example 14 6767 0.086 (6.8wt%)0.086 (6.8 wt%) 0.51 (30wt%)0.51 (30 wt%) 1.8 (61wt%)1.8 (61 wt%) 1.17(+0.4)1.17 (+0.4) 실시예 15Example 15 7676 0.086 (5.0wt%)0.086 (5.0 wt%) 0.51 (40wt%)0.51 (40 wt%) 1.8 (70wt%)1.8 (70 wt%) 0.770.77

[[ 실험예Experimental Example 4] 혼합 유도용액의 상전이 온도 측정 4] Phase transition temperature measurement of mixed induction solution

상기 실시예 11 내지 15에서 제조된 혼합유도용액을 자외선/가시광선 분광계를 사용하여 고온에서 저온으로 온도를 낮춰가며 (1 ℃/min) 투과도의 변화를 관찰하여 그 결과를 도 4에 나타내었다. The mixed induction solutions prepared in Examples 11 to 15 were subjected to a change in the transmittance (1 캜 / min) while lowering the temperature from a high temperature to a low temperature using an ultraviolet / visible ray spectrometer, and the results are shown in FIG.

도 4는 본 발명에 따른 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프이며, 상전이 온도가 나타나는 농도 구간은 40~76wt%임을 알 수 있다.
FIG. 4 is a graph showing the phase transition temperature according to the concentration of the mixed induction solution according to the present invention, and the concentration range in which the phase transition temperature appears is 40 to 76 wt%.

[[ 실시예Example 16 내지 22]  16 to 22] 정삼투용For osmosis 유도용액의 제조 (4) Preparation of induction solution (4)

서로 다른 용해도를 갖는 고임계 온도응답성물질을 3가지를 혼합하여 유도용액을 제조하였다. 구체적으로는 테트라메틸암모늄 요오드화물(TMA) 0.18g, N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아미늄 요오드화물(NMQHDA) 0.66g 및 N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디암모늄 요오드화물(NMQODA) 2.3g을 물 1g에 혼합하여 76wt%의 혼합 용액을 얻었다. 단, 상기 NMQHDA의 포화용액의 농도가 40wt%이고, 상온에서 NMQODA의 포화용액의 농도는 70wt%이나, 이들에 TMA까지 혼합하여도 75wt% 농도의 혼합 용액이 얻어졌다. 이렇게 얻어진 75wt%의 혼합 용액에 물을 첨가하여 하기 표 4와 같은 다양한 농도의 혼합 유도용액을 제조하였다.
The induction solution was prepared by mixing three kinds of high - temperature - responsive materials with different solubilities. Specifically, 0.18 g of tetramethylammonium iodide (TMA), 0.66 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 6 , N 6 , N 6 -hexamethylhexane-1,6-diamine iodide (NMQHDA) 2.3 g of N 1 , N 1 , N 1 , N 8 , N 8 , N 8 -hexamethyloctane-1,8-diammonium iodide (NMQODA) was mixed with 1 g of water to obtain a mixed solution of 76 wt%. However, when the concentration of the saturated solution of NMQHDA was 40 wt% and the concentration of the saturated solution of NMQODA was 70 wt% at room temperature, a mixed solution of 75 wt% concentration was obtained even when TMA was mixed into them. Water was added to the thus obtained 75 wt% mixed solution to prepare mixed induction solutions having various concentrations as shown in Table 4 below.

구분division 혼합 유도용액의 농도(wt%)Concentration of mixed induction solution (wt%) TMA (g)TMA (g) NMQHDA (g)NMQHDA (g) NMQODA (g)NMQODA (g) 총 물(H2O)의 양 (g)Amount of total water (H 2 O) (g) 실시예 16Example 16 3737 0.18 (3.2wt%)0.18 (3.2 wt%) 0.66 (11wt%)0.66 (11 wt%) 2.3 (31wt%)2.3 (31 wt%) 5.3(+1)5.3 (+1) 실시예 17Example 17 4242 0.18 (3.9wt%)0.18 (3.9 wt%) 0.66 (13wt%)0.66 (13 wt%) 2.3 (34wt%)2.3 (34 wt%) 4.3(+1)4.3 (+1) 실시예 18Example 18 4949 0.18 (5.5wt%)0.18 (5.5 wt%) 0.66 (15wt%)0.66 (15 wt%) 2.3 (38wt%)2.3 (38 wt%) 3.3(+1)3.3 (+1) 실시예 19Example 19 5858 0.18 (7.1wt%)0.18 (7.1 wt%) 0.66 (20wt%)0.66 (20 wt%) 2.3 (47wt%)2.3 (47 wt%) 2.3(+0.6)2.3 (+0.6) 실시예 20Example 20 6565 0.18 (9.4wt%)0.18 (9.4 wt%) 0.66 (25wt%)0.66 (25 wt%) 2.3 (54wt%)2.3 (54 wt%) 1.7(+0.5)1.7 (+0.5) 실시예 21Example 21 7474 0.18 (13wt%)0.18 (13 wt%) 0.66 (35wt%)0.66 (35 wt%) 2.3 (65wt%)2.3 (65 wt%) 1.2(+0.2)1.2 (+0.2) 실시예 22Example 22 7676 0.18 (15wt%)0.18 (15 wt%) 0.66 (40wt%)0.66 (40 wt%) 2.3 (70wt%)2.3 (70 wt%) 1.01.0

[[ 실험예Experimental Example 5] 혼합 유도용액의 상전이 온도 측정 5] Phase transition temperature measurement of mixed induction solution

상기 실시예 16 내지 22에서 제조된 혼합유도용액을 자외선/가시광선 분광계를 사용하여 고온에서 저온으로 온도를 낮춰가며 (1 ℃/min) 투과도의 변화를 관찰하여 그 결과를 도 5에 나타내었다. The mixed induction solutions prepared in Examples 16 to 22 were observed for changes in transmittance (1 캜 / min) while lowering the temperature from a high temperature to a low temperature using an ultraviolet / visible ray spectrometer, and the results are shown in FIG.

도 5는 본 발명에 따른 혼합 유도용액의 농도별 상전이 온도에 대한 그래프이며, 상전이 온도가 나타나는 농도 구간은 40~76wt%임을 알 수 있다.
FIG. 5 is a graph showing the phase transition temperature according to the concentration of the mixed induction solution according to the present invention, and the concentration range in which the phase transition temperature appears is 40 to 76 wt%.

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.

1: 정삼투용 유도용질 2: 유도용액
3: 원수 4: 청수
10: 정삼투 반응 장치 11: 반투막
12: 유도용액 구간 13: 원수 구간
1: induction solute for clearing osmosis 2: induction solution
3: enemy 4: fresh water
10: positive osmosis reaction apparatus 11: semipermeable membrane
12: Induced solution section 13: Raw water section

Claims (17)

하기 화학식 1의 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함하고, 온도응답성 및 이온성을 갖는, 정삼투용 유도용질:
[화학식 1]
XmYn
상기 화학식 1에서,
m은 1 또는 2의 정수이고, n은 1 내지 3의 정수이며, 상기 m 및 n은 동시에 2는 아니고;
X는 화학식 A-1 내지 A-3 중 어느 하나로 표시되는 양이온이고;
Figure 112018084907944-pat00066

Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,
Figure 112018084907944-pat00067
,
Figure 112018084907944-pat00068
,
Figure 112018084907944-pat00069
,
Figure 112018084907944-pat00070
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 -, SO4 2-, CO3 2- 및 하기 화학식 B-1 내지 B-3 중 어느 하나로 표시되는 음이온이며;
Figure 112018084907944-pat00071

상기 화학식 A-1 내지 A-3 및 B-1 내지 B-3에서,
R1 내지 R9는 각각 독립적으로 수소 또는 C1~C10의 알킬기이나 R1 내지 R4가 모두 수소는 아니며,
R10은 C1~C11의 알킬기이며;
K1 내지 K4는 각각 독립적으로 직접 결합이거나, C1-C10 알킬렌, C2-C10 알켄일렌, C2-C10 알킨일렌, -R11-C(=O)-R12-, -R11-O-R12- 및 -R11-C(=O)(O)-R12-으로 이루어진 군에서 선택되고;
R11 및 R12는 각각 독립적으로 직접결합이거나 또는 C1~C4의 알킬렌이며;
상기 R1 내지 R10의 알킬기, 상기 K1 내지 K4의 알킬렌, 알켄일렌 및 알킨일렌과, 상기 R11 및 R12의 알킬렌은 각각 독립적으로 할로겐, C1~C4의 알킬기, C2~C4의 알케닐기, C2~C4의 알키닐기, C6~C10의 아릴기, 핵원자수 5 내지 10개의 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 치환기로 치환되거나 비치환되고, 복수 개의 치환기로 치환되는 경우, 이들은 서로 동일하거나 상이하다.
An induction solute for positive osmosis comprising two or more different compounds of the formula (1) and having a temperature responsiveness and an ionicity:
[Chemical Formula 1]
X m Y n
In Formula 1,
m is an integer of 1 or 2, n is an integer of 1 to 3, and m and n are not simultaneously 2;
X is a cation represented by any one of formulas A-1 to A-3;
Figure 112018084907944-pat00066

Y is F - , Cl - , Br - , I - , BF 4 - , NO 3 - , ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 -
Figure 112018084907944-pat00067
,
Figure 112018084907944-pat00068
,
Figure 112018084907944-pat00069
,
Figure 112018084907944-pat00070
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - , SO 4 2- , CO 3 2- and the anions represented by any one of the following formulas B-1 to B-3;
Figure 112018084907944-pat00071

In the above formulas A-1 to A-3 and B-1 to B-3,
R 1 to R 9 are each independently hydrogen or a C 1 to C 10 alkyl group, or R 1 to R 4 are not both hydrogen,
R 10 is a C 1 to C 11 alkyl group;
K 1 to K 4 are each independently a direct bond or a C 1 -C 10 alkylene, a C 2 -C 10 alkenylene, a C 2 -C 10 alkynylene, a -R 11 -C (═O) -R 12 - , -R 11 -OR 12 - and -R 11 -C (= O) (O) -R 12 -;
R 11 and R 12 are each independently a direct bond or C 1 -C 4 alkylene;
The alkyl group of R 1 to R 10 , the alkylene, alkenylene and alkynylene of K 1 to K 4 , and the alkylene of R 11 and R 12 are each independently selected from the group consisting of halogen, C 1 to C 4 alkyl, C 2 ~ C 4 alkenyl group, C 2 ~ C 4 of the alkynyl group, C 6 ~ C 10 aryl group, nuclear atoms of 5 to 10 heteroaryl group is substituted with a first substituent at least one selected from the group consisting of or being unsubstituted , When they are substituted with a plurality of substituents, they are the same as or different from each other.
제1항에 있어서,
상기 m이 2이고, n이 1인 경우, X는 상기 화학식 A-1로 표시되는 1가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
When m is 2 and n is 1, X is a monovalent cation represented by the above formula (A-1), Y is SO 4 2- , CO 3 2- or a divalent anion represented by the above formula (B-3) Induced solute for pure osmosis.
제1항에 있어서,
상기 m이 1이고, n이 2인 경우, X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,
Figure 112016105784893-pat00072
,
Figure 112016105784893-pat00073
,
Figure 112016105784893-pat00074
,
Figure 112016105784893-pat00075
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
Case wherein m is 1, n is 2, X is a divalent cation of the formula A-2, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00072
,
Figure 112016105784893-pat00073
,
Figure 112016105784893-pat00074
,
Figure 112016105784893-pat00075
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and monovalent anions selected from the group consisting of the above-mentioned formulas B-1 to B-2.
제1항에 있어서,
상기 m이 1이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,
Figure 112016105784893-pat00076
,
Figure 112016105784893-pat00077
,
Figure 112016105784893-pat00078
,
Figure 112016105784893-pat00079
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
Case wherein m is 1, n is 3, X is a trivalent cation represented by the general formula A-3, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO - , PF 6 - , CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00076
,
Figure 112016105784893-pat00077
,
Figure 112016105784893-pat00078
,
Figure 112016105784893-pat00079
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and monovalent anions selected from the group consisting of the above-mentioned formulas B-1 to B-2.
제1항에 있어서,
상기 m이 2이고, n이 3인 경우, X는 상기 화학식 A-3으로 표시되는 3가 양이온이고, Y는 SO4 2-, CO3 2- 또는 상기 화학식 B-3으로 표시되는 2가 음이온인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
When m is 2 and n is 3, X is a trivalent cation represented by the above formula (A-3), Y is SO 4 2- , CO 3 2- or a divalent anion represented by the above formula (B-3) Induced solute for pure osmosis.
제1항에 있어서,
상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
And X is a divalent cation represented by the above formula (A-2).
제1항에 있어서,
상기 정삼투용 유도용질은 화학식 XY2로 표시되는 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함하는, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
Wherein the induction solute for positive osmosis comprises two or more different compounds represented by the formula XY 2 .
제7항에 있어서,
상기 X는 상기 화학식 A-2로 표시되는 2가 양이온이고, Y는 F-, Cl-, Br-, I-, BF4 -, NO3 -, ClO-, PF6 -, CF3SO3 -, CH3CH2SO3 -,
Figure 112016105784893-pat00080
,
Figure 112016105784893-pat00081
,
Figure 112016105784893-pat00082
,
Figure 112016105784893-pat00083
, CH3CO2 -, CF3CO2 -, HCO3 - 및 상기 화학식 B-1 내지 B-2로 이루어진 군에서 선택되는 1가 음이온인, 정삼투용 유도용질.
8. The method of claim 7,
Wherein X is a divalent cation of the formula A-2, Y is F -, Cl -, Br - , I -, BF 4 -, NO 3 -, ClO -, PF 6 -, CF 3 SO 3 - , CH 3 CH 2 SO 3 - ,
Figure 112016105784893-pat00080
,
Figure 112016105784893-pat00081
,
Figure 112016105784893-pat00082
,
Figure 112016105784893-pat00083
, CH 3 CO 2 - , CF 3 CO 2 - , HCO 3 - and monovalent anions selected from the group consisting of the above-mentioned formulas B-1 to B-2.
제1항에 있어서,
상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C10의 알킬기인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
In the cation represented by any of Formulas A-1 to A-3, R 1 to R 9 are each independently a C 1 to C 10 alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 A-1 내지 A-3으로 표시되는 양이온에서, R1 내지 R9는 각각 독립적으로 C1~C4의 알킬기인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
In the cation represented by any one of formulas (A-1) to (A-3), R 1 to R 9 are each independently a C 1 to C 4 alkyl group.
제1항에 있어서,
상기 화학식 A-2 및 A-3으로 표시되는 양이온에서, K1 내지 K3는 각각 독립적으로 C1-C10 알킬렌인, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
In the cations represented by the above formulas A-2 and A-3, K 1 to K 3 are each independently C 1 -C 10 alkylene.
제1항에 있어서,
상기 정삼투용 유도용질은 35 내지 80중량%의 농도에서 온도응답성을 갖는, 정삼투용 유도용질.
The method according to claim 1,
And the induction solute for normal osmosis has a temperature response at a concentration of 35 to 80 wt%.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 정삼투용 유도용질은 하기 화합물로 이루어진 군에서 선택된 2가지 이상의 상이한 화합물을 포함하는, 정삼투용 유도용질:
1) 테트라메틸암모늄 요오드화물(tetramethylammonium iodide);
2) N1,N1,N1,N6,N6,N6-헥사메틸헥산-1,6-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N6,N6,N6-hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide);
3) N1,N1,N1,N8,N8,N8-헥사메틸옥탄-1,8-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N8,N8,N8-hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide);
4) N1,N1,N1,N2,N2,N2-헥사메틸레탄-1,2-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N2,N2,N2-hexamethylethane-1,2-diaminium iodide);
5) N1,N1,N1,N10,N10,N10-헥사메틸데칸-1,10-디아민늄 요오드화물(N1,N1,N1,N10,N10,N10-hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)
6) 테트라메틸암모늄 3-카복시프로파노에이트 (tetramethylammonium 3-carboxypropanoate);
7) 테트라메틸암모늄 (E)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (E)-3-carboxyacrylate);
8) 테트라메틸암모늄 (Z)-3-카복시아크릴레이트 (tetramethylammonium (Z)-3-carboxyacrylate); 및
9) 테트라메틸암모늄 테트라메틸아세테이트 (tetramethylammonium tetramethylacetate).
The method according to claim 1,
The induction solute for cleansing osmosis comprises at least two different compounds selected from the group consisting of the following compounds:
1) tetramethylammonium iodide;
2) N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 - hexamethyl-1,6-hexane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 6, N 6, N 6 -hexamethylhexane-1,6-diaminium iodide);
3) N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 - hexamethyl-1,8-octane diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 8, N 8, N 8 -hexamethyloctane-1,8-diaminium iodide);
4) N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 - hexamethyl-1,2-diamine urethane iodonium iodide (N 1, N 1, N 1, N 2, N 2, N 2 -hexamethylethane-1,2-diaminium iodide);
5) N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 - hexamethyl-decane-1,10-diamine, titanium iodide (N 1, N 1, N 1, N 10, N 10, N 10 -hexamethyldecane-1,10-diaminium iodide)
6) tetramethylammonium 3-carboxypropanoate;
7) tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (E) -3-carboxyacrylate;
8) tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; tetramethylammonium (Z) -3-carboxyacrylate; And
9) tetramethylammonium tetramethylacetate.
1) 원수와 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 정삼투용 유도용질을 포함하는 유도용액을 반투막을 통해 접촉시키는 단계;
2) 정삼투압 현상에 의해 상기 원수 내에 포함된 청수가 반투막을 통과하여 상기 유도용액으로 이동하는 단계; 및
3) 상기 유도용액으로부터 상기 청수를 분리하는 단계를 포함하는 담수화 방법.
1) contacting the inducing solution containing the raw water and the induction solute for positive osmosis according to any one of claims 1 to 14 through a semipermeable membrane;
2) the fresh water contained in the raw water is passed through the semipermeable membrane to the induction solution by the positive osmotic pressure phenomenon; And
3) separating the fresh water from the inductive solution.
제15항에 있어서,
상기 1) 단계에서 상기 유도용액의 농도는 원수보다 높은, 담수화 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the concentration of the inducing solution in the step 1) is higher than the raw water.
제15항에 있어서,
상기 청수를 분리하는 단계에 앞서, 상기 유도용액의 온도를 상기 정삼투용 유도용질의 상분리 온도 이상으로 높이거나, 상분리 온도 이하로 낮춰 상기 정삼투용 유도용질을 상기 유도용액으로부터 상분리시키는 단계를 더 포함하는, 담수화 방법.
16. The method of claim 15,
The step of separating the induction solute for positive osmosis from the inducing solution by separating the inducing solution from the inducing solution by raising the temperature of the inducing solution to a temperature higher than the phase separation temperature of the induction solute for positive osmosis or lowering it to a phase separation temperature or lower, Containing water.
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