KR101966821B1 - 수처리 분리막 및 이의 제조방법 - Google Patents

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신정규
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주식회사 엘지화학
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
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Abstract

본 명세서는 수처리 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

수처리 분리막 및 이의 제조방법{WATER-TREATMENT MEMBRANE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 명세서는 수처리 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 수질환경의 심각한 오염과 물부족으로 인해 새로운 수자원 공급원을 개발하는 것이 시급한 당면 과제로 대두되고 있다. 수질환경 오염에 대한 연구는 양질의 생활 및 공업용수, 각종 생활하수 및 산업폐수 처리를 목표로 하고 있으며, 에너지 절약의 장점을 지닌 분리막을 이용한 수 처리 공정에 대한 관심이 고조되고 있다. 또한, 가속화되고 있는 환경 규제의 강화는 분리막 기술의 활성화를 앞당길 것으로 예상된다. 전통적인 수처리 공정으로는 강화되는 규제에 부합하기 힘드나, 분리막 기술의 경우 우수한 처리효율과 안정적인 처리를 보증하기 때문에 향후 수처리 분야의 주도적인 기술로 자리매김할 것으로 예상된다.
액체분리는 막의 기공에 따라 정밀여과(Micro Filtration), 한외여과(Ultra Filtration), 나노여과(Nano Filtration), 역삼투(Reverse Osmosis), 침석, 능동수송 및 전기투석 등으로 분류된다. 그 중에서 역삼투 방법은 물은 투과하지만, 염에 대해서는 불투과성을 보이는 반투막을 사용하여 탈염작업을 하는 공정을 말하는 것으로 염이 녹아 있는 고압수가 반투막의 한쪽 면에 유입될 때, 염이 제거된 순수가 낮은 압력으로 다른 쪽 면으로 나오게 된다.
근래에 들어 전 세계적으로 대략 10억 gal/day 규모의 물이 역삼투법을 통해 탈염화 공정을 거치고 있으며, 1930년대 최초의 역삼투를 이용한 탈염화 공정이 발표된 이후, 이 분야의 반투막 물질에 대한 많은 연구가 수행되었다. 그 중에서도 상업적 성공으로 주류를 이루게 된 것은 셀룰로오스계 비대칭막(Asymetric membrane)과 폴리아미드계 복합막(Composite membrane)이다. 역삼투막 초기에 개발된 셀룰로오스계막은 운전 가능한 pH 범위가 좁다는 점, 고온에서 변형된다는 점, 높은 압력을 사용하여 운전에 필요한 비용이 많이 든다는 점, 그리고 미생물에 취약하다는 점 등 여러 가지 단점으로 인해 근래에 들어서는 거의 사용되지 않는 추세이다.
한편, 폴리아미드계 복합막은, 부직포 위에 폴리설폰층을 형성하여 미세 다공성 지지체를 형성하고, 이 미세 다공성 지지체를 m-페닐렌디아민(m-Phenylene Diamine, 이하, mPD) 수용액에 침지시켜 mPD층을 형성하고, 이를 다시 트리메조일클로라이드(TriMesoyl Chloride, 이하, TMC) 유기용매에 침지 혹은 코팅시켜 mPD층을 TMC와 접촉시켜 계면 중합시킴으로써 폴리아미드층을 형성하는 방법으로 제조되고 있다. 비극성 용액과 극성 용액을 접촉시킴으로써 상기 중합은 그 계면에서만 일어나 매우 두께가 얇은 폴리아미드층을 형성한다. 상기 폴리아미드계 복합막은 기존 셀룰로오스 계열의 비대칭 막에 비하여, pH 변화에 대해 안정성이 높고, 낮은 압력에서 운전 가능하며, 염 배제율이 우수하여, 현재 수처리 분리막의 주종을 이루고 있다.
한국 공개공보 10-2010-0073795
본 명세서는 수처리 분리막 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층; 및 상기 폴리아미드 활성층 상의 적어도 일부에 구비된 접착테이프를 포함하고, 상기 폴리 아미드 활성층과 상기 접착 테이프 사이에 이소시아네이트기(-NCO)와 히드록시기(-OH)의 결합 구조를 포함하는, 수처리 분리막을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층; 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하고, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 구비하고, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층과 상기 접착 테이프는 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물에 의하여 결합된, 수처리 분리막을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체, 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층, 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하는 적층체를 준비하는 단계; 용제 및 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물을 포함하는 이소시아네이트 조성물을 준비하는 단계; 접착 테이프를 준비하는 단계; 상기 이소시아네이트 조성물을 개재하여, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 부착하는 단계; 및 상기 이소시아네이트 조성물이 도포된 영역 상에 상기 접착 테이프를 부착하는 단계를 포함하는, 전술한 수처리 분리막의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막은, 수중에서 장시간이 지나더라도, 수처리 분리막과 접착테이프의 부착력이 우수한 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막은, 접착 테이프에 의하여 폴딩된 영역의 크랙 발생률이 현저하게 줄어드는 장점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막의 제조방법은, 간단한 공정을 통하여 우수한 내구성을 갖는 수처리 분리막의 제조가 가능하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막이 폴딩된 단면을 도시한 것이다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 수처리 분리막의 박리 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 비교예 1에 따라 제조된 수처리 분리막의 박리 테스트 결과를 나타낸 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
수처리 분리막의 특성상, 수중에서 작동하게 되므로 수중에서의 접착력 유지는 필수적이다. 나아가, 수처리 분리막의 폴리 비닐 알코올(PVA)층은 수중에서 스웰링하는 특성에 의하여, 접착 테이프와의 접착력이 시간이 지날수록 저하되는 문제가 있다. 접착 테이프와 수처리 분리막의 접착력이 저하되어, 접착 테이프가 수처리 분리막과 분리되는 경우, 접착테이프는 수처리 분리막에 물리적인 손상을 입히게 되어 수처리 분리막의 성능 저하의 원인이 될 수 있다. 그러므로, 수중에서도 수처리 분리막과 접착 테이프의 접착력이 유지되는 수처리 분리막의 개발이 필요하여, 본 발명자들은 하기의 수처리 분리막을 개발하였다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층; 및 상기 폴리아미드 활성층 상의 적어도 일부에 구비된 접착테이프를 포함하고, 상기 폴리 아미드 활성층과 상기 접착 테이프 사이에 이소시아네이트기(-NCO)와 히드록시기(-OH)의 결합 구조를 포함하는, 수처리 분리막을 제공한다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)와 히드록시기(-OH)의 결합 구조는 우레탄 결합일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층; 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하고, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 구비하고, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층과 상기 접착 테이프는 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물에 의하여 결합된, 수처리 분리막을 제공한다.
상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층은 폴리 아미드 활성층이 건조되어 손상되는 것을 방지할 뿐 아니라, 외부의 물리적 요소 및 화학적 요소로부터 상기 폴리 아미드 활성층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 수처리 분리막과 상기 접착 테이프의 접착력을 유지하는 역할을 하며, 특히, 수중에서 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층이 스웰링(swelling)하는 경우에도 상기 접착 테이프의 접착력을 유지시킬 수 있는 역할을 한다.
상기 접착 테이프는 기재 및 기재의 일 면상에 접착물질을 포함하는 접착층이 구비된 것으로서, 상기 접착층이 구비된 면을 접착 대상 부재를 향하여 부착하는 것일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 테이프는 당 업계에서 일반적으로 사용되는 접착 테이프를 적용할 수 있다.
상기 접착 테이프는 수처리 분리막의 형태를 물리적으로 가공하는 경우, 수처리 분리막의 물리적 강도를 높여 크랙을 방지하는 역할을 할 수 있다. 또한, 상기 접착 테이프는 외부의 물리적 충격 등으로부터 수처리 분리막을 보호하는 역할을 할 수 있다.
상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층은 물에 의하여 용해되는 특성을 가지고 있으므로, 상기 수처리 분리막의 작동을 통하여 제거될 수 있다. 다만, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물의 이소시아네이트기(-NCO)는 강한 결합을 형성하여, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층이 용해되어 제거되더라도 상기 폴리 아미드 활성층과 상기 접착 테이프의 결합을 유지할 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물의 이소시아네이트기(-NCO)는 우레탄 결합을 형성하여, 상기 접착 테이프는 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 또는 상기 폴리아미드 활성층과 강한 접착력을 유지할 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 우레탄 결합은 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층이 물에 의하여 용해되더라도, 상기 접착 테이프와 상기 폴리아미드 활성층 사이에 잔류하여 상기 접착 테이프의 접착력을 유지하는 역할을 할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 상기 접착 테이프가 구비된 영역이 폴딩된 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 하나의 시트 형태로서, 2층 또는 2층 이상이 되도록 폴딩하여 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 수처리 분리막의 폴딩 영역은 크랙이 발생할 수 있는 위험이 존재하므로, 폴딩되는 영역에 상기 접착 테이프를 구비하여 크랙을 방지할 수 있다. 또한, 상기 접착 테이프는 이소시아네이트기(-NCO)와 히드록시기(-OH)의 결합 구조에 의하여 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 또는 폴리아미드 활성층과 강한 결합을 하고, 구체적으로 상기 접착 테이프의 말단부까지도 강한 결합 상태가 유지되어 수처리 분리막의 손상을 최소화하여 성능 저하를 막을 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막의 구조를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막이 폴딩된 단면을 도시한 것이다.
도 1에 따르면, 수처리 분리막(101) 상에 접착 테이프(201)이 구비되고, 수처리 분리막의 폴딩 영역(301)은 점선으로 표시되어 있으며, 수처리 분리막(101)과 접착 테이프(201)는 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물에 의하여 결합되어 있는 것의 표현은 생략되었다. 나아가, 도 1의 수처리 분리막을 폴딩한 단면은 도 2에 도시한 것이다. 도 2는 수처리 분리막(101)과 접착 테이프(201)의 구분의 편의를 위하여 이격하여 도시하였다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 결합하는 것일 수 있다.
상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물의 이소시아네이트기(-NCO)는 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 결합하여, 상기 접착 테이프와 상기 수처리 분리막을 강력하게 접착시킬 수 있다. 나아가, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층이 수중에서 스웰링하는 경우에도 상기 접착 테이프의 접착력을 유지할 수 있게 하여, 상기 접착 테이프가 상기 수처리 분리막의 크랙을 방지할 수 있도록 하고, 또한, 상기 접착 테이프가 박리되어 상기 수처리 분리막을 손상시키지 않도록 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질일 수 있다. 또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질과 폴리올의 반응물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리올은 트리메틸롤 프로판일 수 있다.
상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질은 상온 안정성이 떨어질 수 있으므로, 폴리올과 반응시켜 얻은 화합물을 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질의 구체적인 예로는, 톨루엔 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소보론 디이소시아네이트(isophorone diisocyanate), 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트 및 나프탈렌 디이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물 일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 TMP(trimethylol propane) 부가형(adduct type) TDI(toluene diisocyanate)계 이소시아네이트 및 TMP(Trimethylol propane) 부가형(adduct type) XDI(xylene diisocyanate)계 이소시아네이트 중 적어도 1종을 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 테이프는 일반적으로 사용되는 접착 테이프는 제한없이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 접착 테이프는 플라스틱 재질의 접착 테이프일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 다공성 지지체, 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층, 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하는 적층체를 준비하는 단계; 용제 및 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물을 포함하는 이소시아네이트 조성물을 준비하는 단계; 접착 테이프를 준비하는 단계; 및 상기 이소시아네이트 조성물을 개재하여, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 부착하는 단계를 포함하는, 전술한 수처리 분리막의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 테이프를 부착하는 단계는, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 상기 이소시아네이트 조성물을 도포한 후, 상기 이소시아네이트 조성물이 도포된 영역 상에 상기 접착 테이프를 부착하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 테이프를 부착하는 단계는, 상기 접착 테이프 상의 적어도 일부에 상기 이소시아네이트 조성물을 도포한 후, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 상기 접착 테이프를 부착하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 접착 테이프를 부착하는 단계 이후, 상기 접착 테이프가 접착된 영역이 접히도록 상기 수처리 분리막을 폴딩하는 단계를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 블록화되지 않은 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트 조성물은 밀봉처리된 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 이소시아네이트 조성물의 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 공기중의 수분과 반응하여 활성을 상실할 수 있으므로, 상기 이소시아네이트 조성물을 준비하는 단계에서는 밀봉된 상태일 수 있다. 상기 이소시아네이트 조성물이 외부에 오래 노출되는 경우, 상기 이소시아네이트 조성물의 용매가 휘발되어, 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물이 공기 중의 수분과 반응하게 되어 상기 이소시아네이트 조성물의 물성이 변질될 수 있다. 그러므로, 상기 이소시아네이트 조성물을 보관하는 경우에는 외부의 수분과 차단될 수 있도록 밀봉처리된 상태로 보관할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트 조성물을 개재하는 것은, 밀봉처리된 상기 이소시아네이트 조성물을 개봉하여 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 또는 상기 접착 테이프 상의 적어도 일부에 도포하는 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 이소시아네이트 조성물에 대하여 2 중량% 이상 80 중량% 이하일 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 이소시아네이트 조성물에 소량만 포함되더라도 수중에서의 상기 접착 테이프의 접착력을 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 이소시아네이트 조성물에 대하여 2 중량% 이상 5 중량% 이하로 포함되더라도 충분히 우수한 효과를 발휘할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트 조성물을 개재하는 것은, 상기 이소시아네이트 조성물을 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 두께로 개재하는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 이소시아네이트 조성물을 도포하는 것은 상기 이소시아네이트 조성물을 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 두께로 도포하는 것일 수 있다. 상기 이소시아네이트 조성물의 도포 두께는 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물의 함량에 따라 조절될 수 있으나, 10 ㎛ 두께를 초과하는 경우에 이소시아네이트 조성물이 형성하는 접착층이 파괴될 수 있는 문제점이 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 각 단계는, 상온 분위기에서 수행되는 것일 수 있다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 각 단계는 가열 처리를 포함하지 않고 상온, 구체적으로, 15 ℃ 내지 30 ℃ 이내의 분위기에서 수행될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 당업계에서 일반적으로 사용되는 유기 용제를 적용할 수 있다. 구체적으로, 상기 용제는 상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물을 용해할 수 있는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 다공성 지지체로는, 부직포 상에 고분자 재료의 코팅층이 형성된 것을 사용할 수 있다. 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 고분자 재료로서 폴리설폰을 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리 아미드 활성층은 아민 화합물을 포함하는 수용액과 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액의 계면중합을 통하여 형성된 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리 아미드 활성층은 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계; 및 상기 아민 화합물을 포함하는 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물과 유기용매를 포함하는 유기용액을 접촉시켜 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 통하여 형성될 수 있다.
상기 아민 화합물을 포함하는 수용액층과 상기 유기용액의 접촉시, 표면에 코팅된 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면 중합에 의해 폴리아미드를 생성하고, 미세 다공성 지지체에 흡착되어 박막이 형성된다. 상기 접촉 방법에 있어서, 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 폴리아미드 활성층을 형성할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 지지체 위에 수용액층을 형성할 수 있는 방법이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 분무, 도포, 침지, 적하 등을 들 수 있다.
이때, 상기 수용액층은 필요에 따라 과잉의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 상기 다공성 지지체 상에 형성된 수용액층은 지지체 상에 존재하는 수용액이 지나치게 많은 경우에는 불균일하게 분포할 수 있는데, 수용액이 불균일하게 분포하는 경우에는 이후의 계면 중합에 의해 불균일한 폴리아미드 활성층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 지지체 상에 수용액층을 형성한 후에 과잉의 수용액을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 과잉의 수용액 제거는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아민 화합물을 포함하는 수용액에서 상기 아민 화합물은 수처리 분리막 제조에 사용되는 아민 화합물이라면 그 종류를 제한하지 않으나, 구체적인 예를 든다면, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌 디아민 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아실 할라이드 화합물은, 이로써 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 2 내지 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물로서, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이 및 테레프탈로일클로라이드로 이루어진 화합물군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기용매로는 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류와 탄소수가 5 내지 12인 헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 알칸과 같은 물과 섞이지않는 소수성 액체, 예를 들면, 탄소수가 5 내지 12인 알칸과 그 혼합물인 IsoPar(Exxon), ISOL-C(SK Chem), ISOL-G(Exxon)등이 사용될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 정밀 여과막(Micro Filtration), 한외 여과막(Ultra Filtration), 나노 여과막(Nano Filtration) 또는 역삼투막(Reverse Osmosis) 등으로 이용될 수 있으며, 구체적으로 역삼투막으로 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태는 전술한 수처리 분리막을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.
상기 수처리 모듈의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 그 예에는 판형(plate & frame) 모듈, 관형(tubular) 모듈, 중공사형(Hollow & Fiber) 모듈 또는 나권형(spiral wound) 모듈 등이 포함된다. 또한, 상기 수처리 모듈은 전술한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다.
한편, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 모듈은 염제거율 및 투과유량이 우수하며, 화학적 안정성이 우수하여 가정용/산업용 정수 장치, 하수 처리 장치, 해담수 처리 장치 등과 같은 수처리 장치에 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
[실시예]
다공성 지지체; 폴리아미드 활성층 및 폴리 비닐 알코올(PVA)층이 순차적으로 적층된 적층체를 준비하고, 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상에 4 중량%의 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물이 첨가된 TDI(Toluene Diisocianate)계 조성물을 도포하고, 상기 조성물 상에 접착 테이프를 구비하여 수처리 분리막을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 수처리 분리막을 55 ℃의 수중 침지 상태에서 5분 동안 방치한 후, 접착 테이프의 접착력을 측정하기 위하여 접착 테이프를 박리한 결과, 폴리 아미드 활성층이 파괴될 정도의 접착력을 나타내었다. 또한, 실시예 1과 같이 제조된 수처리 분리막을 상온 및 수중에서 28일간 방치한 경우에도, 마찬가지의 결과를 확인할 수 있었다.
도 3은 실시예 1에 따라 제조된 수처리 분리막의 박리 테스트 결과를 나타낸 것이다. 도 3에서 알 수 있듯이, 실시예 1에 따른 수처리 분리막은 접착 테이프의 박리시, 폴리 아미드 활성층이 파괴될 정도의 우수한 접착력을 가진다.
[비교예 1]
이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물이 첨가된 TDI(Toluene Diisocianate)계 조성물 대신, 100 중량%의 EA(ethylene acetate)를 이용하여 접착 테이프를 부착하여 수처리 분리막을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 수처리 분리막을 55 ℃의 수중 침지 상태에서 5분 동안 방치한 후, 접착 테이프의 접착력을 측정하기 위하여 접착 테이프를 박리한 결과, 폴리 아미드 활성층의 손상 없이 매우 잘 박리되어 수중 상태에서의 접착력 유지는 거의 없는 것으로 확인 되었다.
도 4는 비교예 1에 따라 제조된 수처리 분리막의 박리 테스트 결과를 나타낸 것이다. 도 4에서 알 수 있듯이, 비교예 1에 따른 수처리 분리막은 접착 테이프의 박리시, 폴리 아미드 활성층의 손상이 전혀 없이 접착 테이프가 박리된다.
[비교예 2]
이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물이 첨가된 TDI(Toluene Diisocianate)계 조성물 대신, 10 중량%의 벤즈알데이드 조성물을 이용하여 접착 테이프를 부착하여 수처리 분리막을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 수처리 분리막을 55 ℃의 수중 침지 상태에서 5분 동안 방치한 후, 접착 테이프의 접착력을 측정하기 위하여 접착 테이프를 박리한 결과, 폴리 아미드 활성층의 손상 없이 매우 잘 박리되어 수중 상태에서의 접착력 유지는 거의 없는 것으로 확인 되었다.
[비교예 3]
이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물이 첨가된 TDI(Toluene Diisocianate)계 조성물 대신, 10 중량%의 보레이트 화합물(Na2B4O7·10H2O)을 포함하는 조성물을 이용하여 접착 테이프를 부착하여 수처리 분리막을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 수처리 분리막을 55 ℃의 수중 침지 상태에서 5분 동안 방치한 후, 접착 테이프의 접착력을 측정하기 위하여 접착 테이프를 박리한 결과, 폴리 아미드 활성층의 손상 없이 매우 잘 박리되어 수중 상태에서의 접착력 유지는 거의 없는 것으로 확인 되었다.
101: 수처리 분리막
201: 접착 테이프
301: 폴딩 영역

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 다공성 지지체; 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층; 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하고,
    상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 구비하며,
    상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층과 상기 접착 테이프는 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물에 의하여 결합되고,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 결합되며,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 블록화되지 않은 수처리 분리막.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수처리 분리막은 상기 접착 테이프가 구비된 영역이 폴딩된 것인, 수처리 분리막.
  4. 삭제
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질인 것인, 수처리 분리막.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 단분자 물질과 폴리올의 반응물인 것인, 수처리 분리막.
  7. 다공성 지지체, 상기 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층, 및 상기 폴리아미드 활성층 상에 구비된 폴리 비닐 알코올(PVA)층을 포함하는 적층체를 준비하는 단계;
    용제 및 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물을 포함하는 이소시아네이트 조성물을 준비하는 단계;
    접착 테이프를 준비하는 단계; 및
    상기 이소시아네이트 조성물을 개재하여, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 접착 테이프를 부착하는 단계를 포함하고,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층의 히드록시기(-OH)와 결합되며,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 블록화되지 않은 수처리 분리막의 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 접착 테이프를 부착하는 단계는, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 상기 이소시아네이트 조성물을 도포한 후, 상기 이소시아네이트 조성물이 도포된 영역 상에 상기 접착 테이프를 부착하는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 접착 테이프를 부착하는 단계는, 상기 접착 테이프 상의 적어도 일부에 상기 이소시아네이트 조성물을 도포한 후, 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 상의 적어도 일부에 상기 접착 테이프를 부착하는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 접착 테이프를 부착하는 단계 이후, 상기 접착 테이프가 접착된 영역이 접히도록 상기 수처리 분리막을 폴딩하는 단계를 더 포함하는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 이소시아네이트 조성물은 밀봉처리된 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 이소시아네이트 조성물을 개재하는 것은, 밀봉처리된 상기 이소시아네이트 조성물을 개봉하여 상기 폴리 비닐 알코올(PVA)층 또는 상기 접착 테이프 상의 적어도 일부에 도포하는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 이소시아네이트기(-NCO)를 포함하는 화합물은 상기 이소시아네이트 조성물에 대하여 2 중량% 이상 80 중량% 이하인 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  14. 청구항 7에 있어서,
    상기 이소시아네이트 조성물을 개재하는 것은, 상기 이소시아네이트 조성물을 1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하의 두께로 개재하는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
  15. 청구항 7에 있어서,
    상기 각 단계는, 상온 분위기에서 수행되는 것인, 수처리 분리막의 제조방법.
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