KR102028534B1 - Fluid exchange membrane, method for preparation thereof and fluid exchange membrane module comprising the fluid exchange membrane - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 유체교환막은 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인이며, 두께가 50㎛일 때 300 내지 1000 g/m2h의 두께 방향으로의 투습도 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 가진다.
상기 유체교환막은 우수한 기계적 강도 및 우수한 수분 투과 성능을 가져 고성능의 유체교환막 모듈을 제공할 수 있다. 이러한 유체교환막 모듈은 연료전지 또는 공기조화기 등의 다양한 장치에 적용되어 장치의 성능을 향상시키고, 장치를 소형화 및 경량화할 수 있다.
Fluid exchange membrane according to an embodiment of the present invention is a porous membrane having a hydrophilic functional group on the surface, when the thickness is 50㎛ moisture permeability in the thickness direction of 300 to 1000 g / m 2 h and tensile strength of 5 to 50 MPa Have
The fluid exchange membrane may have excellent mechanical strength and excellent water permeation performance to provide a high performance fluid exchange membrane module. The fluid exchange membrane module can be applied to various devices such as fuel cells or air conditioners to improve the performance of the device and to reduce the size and weight of the device.

Description

유체교환막, 이의 제조 방법 및 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈{FLUID EXCHANGE MEMBRANE, METHOD FOR PREPARATION THEREOF AND FLUID EXCHANGE MEMBRANE MODULE COMPRISING THE FLUID EXCHANGE MEMBRANE}FLUID EXCHANGE MEMBRANE, METHOD FOR PREPARATION THEREOF AND FLUID EXCHANGE MEMBRANE MODULE COMPRISING THE FLUID EXCHANGE MEMBRANE}

본 발명은 유체교환막 및 이의 제조 방법과 상기 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 우수한 기계적 강도 및 수분 투과 성능을 가지는 유체교환막, 및 이의 제조 방법과 상기 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈에 관한 것이다.
The present invention relates to a fluid exchange membrane, a method for producing the same, and a fluid exchange membrane module including the fluid exchange membrane. More specifically, a fluid exchange membrane having excellent mechanical strength and water permeation performance, and a method for producing the same and a fluid including the fluid exchange membrane It relates to an exchange membrane module.

연료 전지란 수소와 산소를 결합시켜 전기를 생산하는 발전(發電)형 전지이다. 연료 전지는 건전지나 축전지 등 일반 화학전지와 달리 수소와 산소가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있고, 열손실이 없어 내연기관보다 효율이 2배 가량 높다는 장점이 있다. 또한, 수소와 산소의 결합에 의해 발생하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하기 때문에 공해물질 배출이 낮다. 따라서, 연료 전지는 환경 친화적일 뿐만 아니라 에너지 소비 증가에 따른 자원 고갈에 대한 걱정을 줄일 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 연료 전지는 사용되는 전해질의 종류에 따라 크게 고분자 전해질형 연료 전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell: PEMFC), 인산형 연료 전지(PAFC), 용융 탄산염형 연료 전지(MCFC), 고체 산화물형 연료 전지(SOFC), 및 알칼리형 연료 전지(AFC) 등으로 분류할 수 있다. 이들 각각의 연료 전지는 근본적으로 동일한 원리에 의해 작동하지만 사용되는 연료의 종류, 운전 온도, 촉매, 전해질 등이 서로 다르다. 이 가운데서 고분자 전해질형 연료 전지는 다른 연료 전지에 비해 저온에서 동작한다는 점, 및 출력밀도가 커서 소형화가 가능하기 때문에 소규모 거치형 발전장비뿐만 아니라 수송 시스템에서도 가장 유망한 것으로 알려져 있다.A fuel cell is a power generation type battery which produces electricity by combining hydrogen and oxygen. Unlike general chemical cells such as batteries and accumulators, fuel cells can continue to produce electricity as long as hydrogen and oxygen are supplied. Fuel cells have no heat loss and are twice as efficient as internal combustion engines. In addition, pollutant emissions are low because chemical energy generated by the combination of hydrogen and oxygen is converted directly into electrical energy. Therefore, the fuel cell is not only environmentally friendly but also has an advantage of reducing anxiety about resource depletion due to increased energy consumption. Such fuel cells are classified into polymer electrolyte fuel cells (PEMFCs), phosphoric acid fuel cells (PAFCs), molten carbonate fuel cells (MCFCs), and solid oxide fuel cells, depending on the type of electrolyte used. SOFC), alkaline fuel cell (AFC), and the like. Each of these fuel cells operates on essentially the same principle, but differs in the type of fuel used, operating temperature, catalyst, electrolyte, and the like. Among them, the polymer electrolyte fuel cell is known to be most promising not only in small stationary power generation equipment but also in transportation systems because it can operate at a lower temperature than other fuel cells and can be miniaturized due to its high power density.

고분자 전해질형 연료 전지의 성능을 향상시키는데 있어서 가장 중요한 요인 중 하나는, 막-전극 접합체(Membrane Electrode Assembly: MEA)의 고분자 전해질 막(Polymer Eletrolyte Membrane 또는 Proton Exchange Membrane: PEM)에 일정량 이상의 수분을 공급함으로써 함수율을 유지하도록 하는 것이다. 고분자 전해질 막이 건조되면 발전 효율이 급격히 저하되기 때문이다. 고분자 전해질 막을 가습하는 방법으로는, 1) 내압용기에 물을 채운 후 대상 기체를 확산기(diffuser)로 통과시켜 수분을 공급하는 버블러(bubbler) 가습 방식, 2) 연료 전지 반응에 필요한 공급 수분량을 계산하여 솔레노이드 밸브를 통해 가스 유동관에 직접 수분을 공급하는 직접 분사(direct injection) 방식, 및 3) 고분자 분리막을 이용하여 가스의 유동층에 수분을 공급하는 가습 막 방식 등이 있다. 이들 중에서도 배기 가스 중에 포함되는 수증기만을 선택적으로 투과시키는 막을 이용하여 수증기를 고분자 전해질 막에 공급되는 가스에 제공함으로써 고분자 전해질 막을 가습하는 가습 막 방식이 가습기를 경량화 및 소형화할 수 있다는 점에서 유리하다.One of the most important factors in improving the performance of a polymer electrolyte fuel cell is supplying a certain amount of water to a polymer electrolyte membrane (PEM) of a membrane-electrode assembly (MEA) (Polymer Eletrolyte Membrane or Proton Exchange Membrane (PEM)). This is to maintain the moisture content. This is because power generation efficiency is drastically reduced when the polymer electrolyte membrane is dried. A method of humidifying a polymer electrolyte membrane includes 1) a bubbler humidification method in which water is supplied to a pressure vessel and a target gas is passed through a diffuser to supply moisture, and 2) the amount of water supplied for a fuel cell reaction is determined. And a direct injection method of supplying water directly to the gas flow pipe through the solenoid valve, and 3) a humidification method of supplying water to the fluidized bed of gas using a polymer membrane. Among them, a humidification membrane system for humidifying a polymer electrolyte membrane by providing water vapor to a gas supplied to the polymer electrolyte membrane by using a membrane that selectively permeates only water vapor contained in the exhaust gas is advantageous in that the humidifier can be reduced in weight and size.

그러나 가습 막 방식의 경우 가습 막 양면에서의 수분의 분압 차에 의한 수분의 확산 및 응축 현상 의하여 가스 유동층에 수분을 공급하므로, 이러한 가습 막 방식을 채용하는 경우 그 성능을 향상시키는데 많은 제약이 따르고 있다. However, in the case of the humidification membrane method, since the moisture is supplied to the gas fluidized bed by the diffusion and condensation of moisture due to the partial pressure difference of the moisture on both sides of the humidification membrane, there are many limitations in improving the performance of the humidification membrane method. .

대한민국 공개특허 제10-2009-0013304호(공개일: 2009.02.05)Republic of Korea Patent Publication No. 10-2009-0013304 (published: 2009.02.05)

본 발명의 목적은 우수한 기계적 강도 및 수분 투과 성능을 가지는 유체교환막 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a fluid exchange membrane and a method for producing the same having excellent mechanical strength and water permeation performance.

본 발명의 다른 목적은 상기 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a fluid exchange membrane module including the fluid exchange membrane.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체교환막은 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인이며, 두께가 50㎛일 때 300 내지 1000 g/m2h의 두께 방향으로의 투습도 및 5 내지 50 MPa의 인장강도를 가진다.In order to achieve the above object, the fluid exchange membrane according to an embodiment of the present invention is a porous membrane having a hydrophilic functional group on the surface, when the thickness is 50㎛ moisture permeability in the thickness direction of 300 to 1000 g / m 2 h and 5 Tensile strength of from 50 MPa.

상기 다공성 멤브레인은, 예를 들면, 중공사막 형태 또는 평막 형태일 수 있다. 또한, 상기 다공성 멤브레인은, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴렌설폰, 폴리아릴렌에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-디옥사-메틸-옥틴설폰산 공중합체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물로부터 형성될 수 있다.The porous membrane may be, for example, in the form of a hollow fiber membrane or a flat membrane. In addition, the porous membrane is, for example, polysulfone, polyethersulfone, polyarylene sulfone, polyarylene ether sulfone, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, tetra Fluoroethylene-perfluoro-dioxa-methyl-octysulfonic acid copolymers, copolymers thereof or mixtures thereof.

상기 친수성 관능기는, 예를 들면, 설폰산기, 인산기, 히드록시기, 카르복실기, 탄산기, 질산기 또는 이들의 혼합물일 수 있다.The hydrophilic functional group may be, for example, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonic acid group, a nitric acid group or a mixture thereof.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유체교환막의 제조 방법은 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a fluid exchange membrane according to another embodiment of the present invention includes the step of immersing the porous membrane in an acidic solution.

상기 제조 방법은 상기 단계 이전에 다공성 멤브레인을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.The manufacturing method may further comprise providing a porous membrane prior to said step.

상기 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계는 30 내지 100℃의 온도 하에서 수행하거나, 또는 다공성 멤브레인을 산성 용액에 0.5 내지 100 시간 동안 침지시켜 수행할 수 있다. 상기 산성 용액은, 예를 들면, 0.1 내지 10 몰농도의 산성 용액일 수 있다. 또한, 상기 산성 용액으로는, 예를 들면, 황산, 클로로황산, 염산, 질산, 인산 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.Dipping the porous membrane in an acidic solution may be performed under a temperature of 30 to 100 ° C., or by immersing the porous membrane in an acidic solution for 0.5 to 100 hours. The acidic solution may be, for example, an acidic solution of 0.1 to 10 molar concentrations. In addition, as said acidic solution, sulfuric acid, chlorosulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, or a mixture thereof can be used, for example.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유체교환막 모듈은 적어도 두 쌍의 유체유입구와 유체배출구가 형성되어 있는 케이스; 및 상기 케이스에 내장되며, 구동상태에서 어느 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 1 유체가 다른 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 2 유체와 직접적으로 접촉하지 않도록 배치된 상기 유체교환막을 포함한다.Fluid exchange membrane module according to another embodiment of the present invention comprises at least two pairs of the fluid inlet and the fluid outlet is formed; And the first fluid disposed in the case and disposed so that the first fluid flowing between the pair of fluid inlets and the fluid outlet in a driving state does not directly contact the second fluid flowing between the other pair of fluid inlets and the fluid outlet. A fluid exchange membrane.

하나의 예시에서 상기 유체교환막은 중공사막 형태일 수 있다. 이 경우 유체교환막 모듈은 구동상태에서 상기 제 1 유체는 중공사막의 중공을 통하여 흐르고, 제 2 유체는 중공사막의 중공사 다발 사이를 통하여 흐르도록 케이스와 유체교환막을 배치한 것일 수 있다. 상기와 같은 구동이 가능하도록 상기 케이스는 유체유입구가 형성되어 있는 유입케이스, 유체배출구가 형성되어 있는 배출케이스 및 유체유입구와 유체배출구가 형성되어 있는 연결케이스를 포함할 수 있다. 그리고 상기 케이스는 상기 유입케이스 및 배출케이스를 연결케이스로 연결한 구조를 가질 수 있다. 또한, 상기 유체교환막은 상기 케이스 내에 중공사 다발의 길이방향의 어느 한쪽 말단이 유입케이스 측에 위치하고, 다른 한쪽 말단이 배출케이스 측에 위치하도록 배치될 수 있다. In one example, the fluid exchange membrane may be in the form of a hollow fiber membrane. In this case, in the fluid exchange membrane module, the case and the fluid exchange membrane may be disposed such that the first fluid flows through the hollow of the hollow fiber membrane and the second fluid flows through the hollow fiber bundle of the hollow fiber membrane. The case may include an inlet case in which a fluid inlet is formed, an outlet case in which a fluid outlet is formed, and a connection case in which a fluid inlet and a fluid outlet are formed to enable the driving as described above. The case may have a structure in which the inlet case and the outlet case are connected by a connection case. In addition, the fluid exchange membrane may be disposed such that one end of the hollow fiber bundle in the longitudinal direction is located on the inflow case side, and the other end is located on the discharge case side.

한편, 상기 연결케이스의 양쪽 말단에 중공사 다발을 고정하는 포팅부를 더 포함할 수 있다.On the other hand, it may further include a potting portion for fixing the hollow fiber bundles on both ends of the connection case.

다른 예시에서 상기 유체교환막은 평막 형태일 수 있다. 이 경우 유체교환막 모듈은 구동상태에서 상기 제 1 유체는 평막의 일면을 따라 흐르고, 상기 제 2 유체는 평막의 다른 일면을 따라 흐르도록 케이스와 유체교환막을 배치한 것일 수 있다. 이러한 구동이 가능하도록 상기 케이스는 내부 공간을 가지며, 그리고 케이스 외부에서 상기 내부 공간으로 유체를 공급하고, 상기 내부 공간에서 케이스 외부로 유체를 배출하도록 두 쌍의 유체유입구 및 유체배출구가 표면에 형성된 구조를 가질 수 있다. 그리고 상기 유체교환막은 그 둘레가 케이스의 내부벽과 접촉하여 케이스의 내부 공간을 이분하되, 이분된 내부 공간 중 어느 하나의 공간은 한 쌍의 유체유입구 및 유체배출구와 연결되고, 이분된 내부 공간 중 다른 하나의 공간은 다른 한 쌍의 유체유입구 및 유체배출구와 연결되도록 상기 케이스 내에 배치될 수 있다. In another example, the fluid exchange membrane may be in the form of a flat membrane. In this case, in the fluid exchange membrane module, the case and the fluid exchange membrane may be disposed such that the first fluid flows along one surface of the flat membrane and the second fluid flows along the other surface of the flat membrane in a driving state. The case has an internal space to enable such a drive, and a structure in which two pairs of fluid inlets and fluid outlets are formed on the surface to supply fluid from the outside of the case to the interior space and to discharge the fluid from the interior space to the exterior of the case. It can have The fluid exchange membrane has a periphery of which is divided into an inner space of the case by contacting the inner wall of the case, and one of the divided inner spaces is connected to a pair of fluid inlets and a fluid outlet, and the other of the divided internal spaces. One space may be disposed in the case to be connected to the other pair of fluid inlets and fluid outlets.

상기 유체교환막 모듈은, 예를 들면, 가습 모듈, 열교환 모듈, 기체 분리 모듈 또는 수처리 모듈일 수 있다.
The fluid exchange membrane module may be, for example, a humidification module, a heat exchange module, a gas separation module, or a water treatment module.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 유체교환막은 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인이다. 만일 유체교환막을 이루는 다공성 멤브레인을 사이에 두고 2종의 유체가 존재한다면, 2종의 유체는 유체교환막을 통하여 유체에 포함되는 특정 유체를 선택적으로 교환할 수 있다. 도 1과 같이 다공성 멤브레인(10)에는 기공(13)이 존재할 수 있다. 또한, 상기 기공은, 예를 들면, 특정 유체를 선택적으로 투과 또는 흡착할 수 있는 것일 수 있다. 본 명세서의 도면에서는 다공성 멤브레인의 구조를 설명하기 위하여 편의상 기공 및 친수성 관능기를 모식적으로 표현하였다. 따라서, 실제 제조된 다공성 멤브레인의 기공 형태, 기공 분포, 기공의 크기와 친수성 관능기의 분포 형태 등은 다양하게 나타날 수 있다.Fluid exchange membrane according to an embodiment of the present invention is a porous membrane having a hydrophilic functional group on the surface. If two fluids exist between the porous membranes forming the fluid exchange membrane, the two fluids may selectively exchange specific fluids contained in the fluid through the fluid exchange membrane. As shown in FIG. 1, pores 13 may be present in the porous membrane 10. In addition, the pores may be, for example, capable of selectively permeating or adsorbing a specific fluid. In the drawings of the present specification, in order to explain the structure of the porous membrane, pore and hydrophilic functional groups are schematically represented for convenience. Therefore, the pore morphology, pore distribution, pore size and distribution form of hydrophilic functional groups of the actually prepared porous membrane may be variously represented.

상기 친수성 관능기(14)는 도 1과 같이 다공성 멤브레인의 표면에 존재할 수 있다. 본 명세서에서 다공성 멤브레인의 표면이란 다공성 멤브레인을 용매에 함침 시켰을 때 용매와 접촉하는 면으로, 다공성 멤브레인이 용매에 함침되었을 때 용매와 접촉하지 않는 부분인 내부와 대비되는 의미이다.The hydrophilic functional group 14 may be present on the surface of the porous membrane as shown in FIG. 1. In the present specification, the surface of the porous membrane is a surface in contact with a solvent when the porous membrane is impregnated with a solvent, as opposed to an inside which is a part which does not contact the solvent when the porous membrane is impregnated with a solvent.

따라서, 상기 친수성 관능기(14)는 도 1과 같이 다공성 멤브레인의 기공의 표면(11a)과 다공성 멤브레인의 외벽(11b)에 존재할 수 있다. 상기 다공성 멤브레인은 그 표면에 친수성 관능기가 존재함으로써 다공성 멤브레인의 양면에서 수분의 분압차에 의한 수분 투과도 이상의 수분 투과도를 가질 수 있다. 하나의 예시에서 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인인 유체교환막은 두께가 50㎛일 때 두께 방향으로의 투습도가 300g/m2h 이상, 310g/m2h 이상 또는 320g/m2h 이상일 수 있다. Thus, the hydrophilic functional group 14 may be present on the surface 11a of the pores of the porous membrane and the outer wall 11b of the porous membrane as shown in FIG. 1. The porous membrane may have a moisture permeability of more than the moisture permeability due to the partial pressure difference of the moisture on both surfaces of the porous membrane by the presence of a hydrophilic functional group on its surface. Porous membrane in fluid-exchange membrane having a hydrophilic functional group to the surface in one example is when the thickness of 50㎛ a moisture permeability in the thickness direction be equal to or greater than 300g / m 2 h or more, 310g / m 2 h or more than 320g / m 2 h .

상기 투습도는 두께가 50㎛인 다공성 멤브레인 시편에 대하여 ASTM E96/E96M-12의 규정에 따라 측정된 두께 방향으로의 투습도이다. 상기 유체교환막의 투습도의 상한 값은 유체교환막의 기계적 강도가 적절한 수준을 유지한다면 특별히 제한되지 않는다. 유체교환막은, 예를 들면, 상기와 같은 조건에서 1000g/m2h 이하, 800g/m2h 이하, 500g/m2h 이하, 400g/m2h 이하 또는 370 g/m2h 이하의 두께 방향으로의 투습도를 가짐으로써 적절한 수준의 기계적 강도를 유지할 수 있다. The water vapor transmission rate is the water vapor transmission rate in the thickness direction measured according to ASTM E96 / E96M-12 for a porous membrane specimen having a thickness of 50 μm. The upper limit of the moisture permeability of the fluid exchange membrane is not particularly limited as long as the mechanical strength of the fluid exchange membrane is maintained at an appropriate level. The fluid exchange membrane may have a thickness of, for example, 1000 g / m 2 h or less, 800 g / m 2 h or less, 500 g / m 2 h or less, 400 g / m 2 h or less, or 370 g / m 2 h or less under the above conditions. By having moisture permeability in the direction it is possible to maintain an appropriate level of mechanical strength.

또한, 상기 유체교환막은 다공성 멤브레인의 표면에 친수성 관능기가 분포하도록 형성됨으로써 우수한 기계적 강도도 확보할 수 있다. 만약 다공성 멤브레인의 표면 및 내부에 동등한 수준의 친수성 관능기가 존재한다면, 수분에 의한 팽윤 현상으로 적절한 수준의 기계적 강도를 가지는 유체교환막을 제공할 수 없다. 따라서, 상기 유체교환막은 다공성 멤브레인의 표면에 내부 대비 많은 양의 친수성 관능기가 존재하도록 형성될 수 있다. 즉, 유체교환막의 다공성 멤브레인의 내부에는 표면 대비 미량의 친수성 관능기가 존재하거나 아예 존재하지 않을 수 있다. 그러나, 다공성 멤브레인을 형성하는 재료가 친수성 관능기를 가지는 재료라면, 다공성 멤브레인 내부에도 표면보다는 적지만 친수성 관능기가 상당량 존재할 수 있다.In addition, the fluid exchange membrane is formed to distribute the hydrophilic functional group on the surface of the porous membrane can also ensure excellent mechanical strength. If there is an equivalent level of hydrophilic functional groups on the surface and inside of the porous membrane, it is not possible to provide a fluid exchange membrane having an appropriate level of mechanical strength due to swelling caused by moisture. Accordingly, the fluid exchange membrane may be formed such that a large amount of hydrophilic functional groups are present on the surface of the porous membrane. That is, a trace amount of hydrophilic functional groups may be present or not present in the porous membrane of the fluid exchange membrane. However, if the material forming the porous membrane is a material having a hydrophilic functional group, there may be a considerable amount of hydrophilic functional groups inside the porous membrane, although less than the surface.

하나의 예시에서 상기 유체교환막은 다공성 멤브레인 표면에 내부보다 많은 양의 친수성 관능기가 존재하도록 형성함으로써 5MPa 이상, 7MPa 이상 또는 8MPa 이상의 우수한 인장강도를 가질 수 있다. 상기 인장강도는 일정 크기로 재단된 시편의 양쪽을 서로 반대방향으로 잡아당겨 시편의 파단시의 힘을 파단면적으로 나눈 값을 의미하는 것으로, 구체적인 측정 방법은 실시예를 참고할 수 있다. 상기 유체교환막의 인장강도의 상한 값은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 50MPa 이하, 30MPa 이하, 20MPa 이하 또는 15MPa 이하일 수 있다. In one example, the fluid exchange membrane may have an excellent tensile strength of at least 5 MPa, at least 7 MPa, or at least 8 MPa by forming a larger amount of hydrophilic functional groups on the surface of the porous membrane. The tensile strength refers to a value obtained by pulling both sides of the specimen cut to a predetermined size in opposite directions and dividing the force at the time of fracture of the specimen by the fracture area, and the specific measuring method may refer to the embodiment. The upper limit of the tensile strength of the fluid exchange membrane is not particularly limited, and may be, for example, 50 MPa or less, 30 MPa or less, 20 MPa or less, or 15 MPa or less.

상기 유체교환막은 다공성 멤브레인의 내부 대비 표면에 더 많은 양의 친수성 관능기가 존재하도록 하기 위하여, 다공성 멤브레인을 산 처리하여 형성할 수 있다. 구체적인 유체교환막의 제조 방법은 후술하는 내용을 참조할 수 있다.The fluid exchange membrane may be formed by acid treatment of the porous membrane so that a greater amount of hydrophilic functional groups are present on the surface of the porous membrane. A specific method of manufacturing the fluid exchange membrane may refer to the following description.

상기 다공성 멤브레인의 형태는, 예를 들면, 중공사막 형태 또는 평막 형태일 수 있다. The porous membrane may be in the form of a hollow fiber membrane or a flat membrane, for example.

하나의 예시에서 중공사막 형태의 다공성 멤브레인(20)은, 도 2와 같이, 중공사(25) 다발일 수 있다. 상기 유체교환막으로 도 2와 같은 중공사(25) 다발의 다공성 멤브레인(20)을 사용하는 경우 중공사 다발의 다공성 멤브레인에 기공(23)이 존재하며, 중공사(25) 다발의 다공성 멤브레인(20)의 표면에 친수성 관능기(24)가 존재하는 것을 사용할 수 있다. 상기 친수성 관능기(24)는 도 2와 같이 중공사가 용매에 함침된다면 용매와 접촉될 수 있는 면인 중공사의 기공의 표면(21a), 중공사의 외벽(21b) 및 중공사의 내벽(21c)에 존재할 수 있다. 상기 유체교환막이 중공사막 형태인 경우 전술한 투습도는 도 2의 중공사의 외벽(21b)에서 중공사의 내벽(21c) 방향으로의 투습도 또는 중공사의 내벽(21c)에서 중공사의 외벽(21b) 방향으로의 투습도를 의미한다. 또한, 투습도를 측정 조건인 두께는 중공사의 외벽(21b)과 내벽(21c) 사이의 최단 거리를 의미한다. 본 명세서에서는 중공을 원형으로 표현하였으나, 실제 제조된 중공사의 중공의 형상은 원형 외에 다른 형상일 수 있다.In one example, the porous membrane 20 in the form of a hollow fiber membrane may be a bundle of hollow fibers 25, as shown in FIG. 2. When the porous membrane 20 of the hollow fiber 25 bundle as shown in FIG. 2 is used as the fluid exchange membrane, pores 23 are present in the porous membrane of the hollow fiber bundle, and the porous membrane 20 of the bundle of hollow fiber 25 is present. The hydrophilic functional group 24 which exists in the surface of () can be used. The hydrophilic functional group 24 may be present on the surface 21a of the pores of the hollow yarns, the outer wall 21b of the hollow yarns, and the inner wall 21c of the hollow yarns, as shown in FIG. 2, if the hollow yarns are impregnated in the solvent. . When the fluid exchange membrane is in the form of a hollow fiber membrane, the above-described moisture permeability is the moisture permeability from the outer wall 21b of the hollow yarn of FIG. 2 to the inner wall 21c of the hollow yarn or from the inner wall 21c of the hollow yarn to the outer wall 21b of the hollow yarn. It means moisture permeability. In addition, the thickness which is a measurement condition of moisture permeability means the shortest distance between the outer wall 21b and the inner wall 21c of a hollow yarn. In the present specification, the hollow is represented as a circle, but the hollow shape of the hollow yarn actually manufactured may be other than circular.

중공사막 형태의 다공성 멤브레인은 중공사의 중공(26)들과 중공사 다발 사이의 공간(27)들 사이에 다공성 멤브레인이 고밀도로 존재하여 고성능의 유체교환막을 제공할 수 있다. The porous membrane in the form of a hollow fiber membrane may have a high density of the porous membrane between the hollows 26 of the hollow yarns and the spaces 27 between the hollow fiber bundles, thereby providing a high performance fluid exchange membrane.

또한, 다른 하나의 예시에서 평막 형태의 다공성 멤브레인(30)은, 도 3과 같이, 평평한 양쪽 표면을 가지는 막일 수 있다. 상기 유체교환막으로 도 3과 같은 평막 형태의 다공성 멤브레인(30)을 사용하는 경우 평막에 기공(33)이 존재하며, 상기 표면(31)에 친수성 관능기(34)가 존재하는 것을 사용할 수 있다. 상기 친수성 관능기(34)는 도 3과 같이 평막이 용매에 함침된다면 용매와 접촉될 수 있는 면인 평막의 기공의 표면(31a) 및 평막의 외벽(31b)에 존재할 수 있다.In another example, the porous membrane 30 in the form of a flat membrane may be a membrane having both flat surfaces, as shown in FIG. 3. When the porous membrane 30 in the form of a flat membrane as shown in FIG. 3 is used as the fluid exchange membrane, pores 33 are present in the flat membrane, and hydrophilic functional groups 34 are present on the surface 31. The hydrophilic functional group 34 may be present on the surface 31a of the pores of the flat membrane and the outer wall 31b of the flat membrane, which is a surface which may be in contact with the solvent, as shown in FIG. 3.

상기 다공성 멤브레인은 산 처리로 친수성 관능기를 생성시킬 수 있는 것이라면 당 업계에서 사용되는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. 그 중에서 산 처리로 친수성 관능기를 생성시키기 위하여 채용될 수 있는 다공성 멤브레인의 재료로는 예를 들면 폴리설폰; 폴리에테르설폰; 폴리페닐렌설폰 등과 같은 폴리아릴렌설폰; 폴리페닐렌에테르설폰 등과 같은 폴리아릴렌에테르설폰; 폴리이미드; 폴리에테르이미드; 폴리아미드이미드; 폴리비닐알코올; 폴리아크릴로니트릴; 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-디옥사-메틸-옥틴설폰산 공중합체(tetrafluoroethylene-perfluoro-3,6-dioxa-4-methyl-7-octenesulfonic acid copolymer); 이들의 공중합체; 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 상기에서 이들의 공중합체는 선택된 2 이상의 고분자를 합성하기 위하여 사용되는 단량체들을 중합하여 얻어지는 공중합체를 의미하며, 이들의 혼합물은 선택된 2 이상의 고분자가 물리적으로 혼합된 혼합물을 의미한다. The porous membrane can be used without limitation, as long as it can generate hydrophilic functional groups by acid treatment. Among them, materials of the porous membrane which can be employed to generate hydrophilic functional groups by acid treatment include, for example, polysulfone; Polyethersulfones; Polyarylene sulfones such as polyphenylene sulfone and the like; Polyarylene ether sulfones such as polyphenylene ether sulfone and the like; Polyimide; Polyetherimide; Polyamideimide; Polyvinyl alcohol; Polyacrylonitrile; Tetrafluoroethylene-perfluoro-dioxa-methyl-octysulfonic acid copolymer (tetrafluoroethylene-perfluoro-3,6-dioxa-4-methyl-7-octenesulfonic acid copolymer); Copolymers thereof; Or mixtures thereof. In the above, their copolymers refer to copolymers obtained by polymerizing monomers used to synthesize two or more selected polymers, and a mixture thereof means a mixture in which two or more selected polymers are physically mixed.

하나의 예시에서 상기 중 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴렌설폰 및 폴리아릴렌에테르설폰 등은 산 처리에 의하여 표면에 친수성 관능기를 용이하게 형성할 수 있어 간편한 공정으로 수분투과능력이 우수한 유체교환막을 제공할 수 있다. 또한, 상기 고분자들의 재료는 저렴하게 구할 수 있어 유체교환막을 경제적으로 대량 생산하기에 적합하다. In one example, the polysulfone, polyethersulfone, polyarylene sulfone, polyarylene ether sulfone, and the like can easily form hydrophilic functional groups on the surface by acid treatment, and have excellent water permeability in a simple process. May provide a membrane. In addition, the materials of the polymers can be obtained inexpensively, which is suitable for economic mass production of fluid exchange membranes.

상기 다공성 멤브레인의 친수성 관능기는 다공성 멤브레인을 산 처리하여 상기 다공성 멤브레인의 표면에 형성된 것이다. 따라서, 친수성 관능기는 다공성 멤브레인의 재료 및 산에 따라 다양하게 존재할 수 있다. 이러한 친수성 관능기로는, 예를 들면, 설폰산기(-SO3H), 인산기(-O-PO3H2), 히드록시기(-OH), 카르복실기(-COOH), 탄산기(-O-CO2H), 질산기(-O-NO2) 또는 이들의 혼합물 등이 존재할 수 있다.The hydrophilic functional group of the porous membrane is formed on the surface of the porous membrane by acid treatment of the porous membrane. Thus, hydrophilic functional groups can be present in various ways depending on the acid and the material of the porous membrane. Examples of such hydrophilic functional groups include sulfonic acid groups (-SO 3 H), phosphoric acid groups (-O-PO 3 H 2 ), hydroxyl groups (-OH), carboxyl groups (-COOH), and carbonic acid groups (-O-CO 2 H), nitrate groups (-O-NO 2 ) or mixtures thereof and the like.

상기 유체교환막은 상술한 구조 외에 당 업계에서 통상적으로 채용하는 구조로 응용될 수 있다. The fluid exchange membrane may be applied to a structure commonly employed in the art in addition to the above-described structure.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 유체교환막의 제조 방법은 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a fluid exchange membrane according to another embodiment of the present invention includes the step of immersing the porous membrane in an acidic solution.

만일 고분자를 산 처리하고, 산 처리된 고분자로 다공성 멤브레인을 제조하여 상기 방법을 채용하지 않는 경우에는 다공성 멤브레인의 표면 및 내부에 동등한 수준으로 친수성 관능기가 생성된다. 그 결과, 수분에 의한 멤브레인의 팽윤 현상으로 기계적 강도가 저하된 유체교환막이 제공된다.If the polymer is acid treated and a porous membrane is prepared from the acid treated polymer, and the above method is not employed, hydrophilic functional groups are generated at the same level on the surface and inside of the porous membrane. As a result, a fluid exchange membrane is provided in which mechanical strength is reduced due to swelling of the membrane by moisture.

따라서, 상기 유체교환막의 제조 방법은 다공성 멤브레인을 형성한 다음 그 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 방법을 채용함으로써 내부 대비 표면에 많은 양의 친수성 관능기가 형성된 유체교환막을 제공할 수 있다. 이러한 유체교환막은 우수한 수분투과도 및 기계적 강도를 나타낼 수 있다. Therefore, the method of manufacturing the fluid exchange membrane may provide a fluid exchange membrane in which a large amount of hydrophilic functional groups are formed on the surface of the inner relative surface by employing a method of forming a porous membrane and then immersing the porous membrane in an acidic solution. Such a fluid exchange membrane can exhibit excellent moisture permeability and mechanical strength.

그러므로 상기 유체교환막의 제조 방법은 상기 단계 이전에 다공성 멤브레인을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. Therefore, the method of manufacturing the fluid exchange membrane may further include providing a porous membrane before the step.

하나의 예시에서 상기 다공성 멤브레인의 제공은 시중에 유통되고 있는 상품을 구입하여 수행할 수 있다. 이와 같이 다공성 멤브레인으로 시중에 유통되고 있는 것을 사용하였다면, 상기 유체교환막의 제조 방법은 다공성 멤브레인의 제조 방법과 분리된 별도의 공정으로 진행될 수 있다.In one example, the porous membrane may be provided by purchasing a commercially available product. As such, if a commercially available one is used as the porous membrane, the method of manufacturing the fluid exchange membrane may be performed in a separate process separate from the method of manufacturing the porous membrane.

또한, 다른 예시에서 상기 다공성 멤브레인의 제공은 당 업계에 알려진 방식에 의하여 다공성 멤브레인을 제조하여 수행할 수 있다. 이와 같이 다공성 멤브레인을 제조하여 사용하는 경우 기존의 다공성 멤브레인의 제조 공정 장치에 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시킬 수 있는 장치를 추가하여 상기 유체교환막의 제조 방법을 다공성 멤브레인의 제조 방법과 일체화하여 진행할 수 있다. In another example, the provision of the porous membrane may be performed by preparing the porous membrane by a method known in the art. As described above, when the porous membrane is manufactured and used, a device capable of immersing the porous membrane in an acidic solution may be added to an existing porous membrane manufacturing process to integrate the manufacturing method of the fluid exchange membrane with the manufacturing method of the porous membrane. have.

상기 유체교환막의 제조 방법은 기존의 중공사막 또는 평막 등의 다공성 멤브레인을 이용하거나, 또는 기존의 중공사막 또는 평막 등의 다공성 멤브레인의 제조 장치를 활용하여 우수한 성능의 유체교환막을 제조할 수 있으므로, 기존 기술과의 융합이 용이한 장점이 있다. Since the method of manufacturing the fluid exchange membrane may use a porous membrane such as a conventional hollow fiber membrane or a flat membrane, or may utilize a conventional manufacturing apparatus of a porous membrane such as a hollow fiber membrane or a flat membrane, thereby producing a fluid exchange membrane having excellent performance. There is an advantage of easy integration with technology.

다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 경우 다공성 멤브레인 표면에는 친수성 관능기가 생성된다. 본 출원인은 다공성 멤브레인을 이루고 있는 고분자의 말단이 산과 반응하여 상기 친수성 관능기가 생성된 것으로 예상하고 있다. When the porous membrane is immersed in an acidic solution, hydrophilic functional groups are produced on the surface of the porous membrane. The applicant expects that the end of the polymer constituting the porous membrane reacts with an acid to produce the hydrophilic functional group.

상기 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계의 공정 조건은 다공성 멤브레인의 종류, 산성 용액의 종류 및 농도 등에 따라 제어될 수 있다. Process conditions of the step of immersing the porous membrane in the acidic solution may be controlled according to the type of the porous membrane, the type and concentration of the acidic solution.

하나의 예시에서 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계는 30 내지 100℃, 50 내지 100℃ 또는 70 내지 100℃의 온도 하에서 수행될 수 있다. 상기 온도 범위에서 다공성 멤브레인의 물성에 영향을 미치지 않으면서 다공성 멤브레인의 표면에 적절한 양의 친수성 관능기를 생성시킬 수 있다. 그리고 다공성 멤브레인은, 예를 들면, 산성 용액에 0.5 내지 100 시간, 0.5 내지 50 시간, 0.5 내지 20 시간, 0.5 내지 10 시간, 0.5 내지 5 시간 또는 1 내지 3 시간 동안 침지될 수 있다. 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 시간은 상기 범위 내에서 공정 온도에 따라 적절하게 제어될 수 있다. 그 결과 다공성 멤브레인의 물성 저하 없이 표면에 친수성 관능기가 생성된 유체교환막을 제공할 수 있다. In one example, the step of immersing the porous membrane in the acidic solution may be performed at a temperature of 30 to 100 ℃, 50 to 100 ℃ or 70 to 100 ℃. It is possible to generate an appropriate amount of hydrophilic functional groups on the surface of the porous membrane in the temperature range without affecting the properties of the porous membrane. And the porous membrane may be immersed in an acidic solution for 0.5 to 100 hours, 0.5 to 50 hours, 0.5 to 20 hours, 0.5 to 10 hours, 0.5 to 5 hours or 1 to 3 hours, for example. The time for immersing the porous membrane in the acidic solution can be appropriately controlled according to the process temperature within the above range. As a result, it is possible to provide a fluid exchange membrane in which hydrophilic functional groups are generated on the surface without deteriorating the physical properties of the porous membrane.

상기에서 산성 용액은 다공성 멤브레인의 물성에 영향을 주지 않으면서 다공성 멤브레인을 이루는 고분자에 친수성 관능기를 생성시킬 수 있는 정도의 적절한 농도로 제조될 수 있다. 하나의 예시에서 산성 용액의 농도는 0.1 내지 10M(몰농도) 또는 0.1 내지 7M 정도로 제어되어 우수한 성능의 유체교환막을 제공할 수 있다. The acidic solution may be prepared at an appropriate concentration to produce a hydrophilic functional group in the polymer forming the porous membrane without affecting the physical properties of the porous membrane. In one example, the concentration of the acidic solution may be controlled to about 0.1 to 10 M (molar concentration) or 0.1 to 7 M to provide a high performance fluid exchange membrane.

상기 산성 용액으로는 통상적으로 사용 가능한 산성 용액이 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 산성 용액의 예로는 황산, 클로로황산, 염산, 질산, 인산 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. As the acidic solution, a conventionally usable acidic solution may be used without limitation. Examples of such acidic solutions include sulfuric acid, chlorosulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid or mixtures thereof.

상기 유체교환막의 제조 방법은 다공성 멤브레인을 산성 용액에 침지시키는 단계 이후에 산성 용액으로부터 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인을 건져 건조시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 표면에 친수성 관능기를 가지는 다공성 멤브레인을 건조시키는 온도 및 시간은 사용된 산성 용액 및 기타 용매의 비점을 고려하여 적절하게 제어될 수 있다. The method of manufacturing the fluid exchange membrane may further include drying the porous membrane having a hydrophilic functional group on the surface from the acidic solution after immersing the porous membrane in the acidic solution. The temperature and time for drying the porous membrane having hydrophilic functional groups on the surface can be appropriately controlled in consideration of the boiling point of the acidic solution and other solvents used.

상기 유체교환막의 제조 방법은 전술한 단계 외에 당 업계에서 통상적으로 수행하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. The method of manufacturing the fluid exchange membrane may further include a step commonly performed in the art, in addition to the above-described steps.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 유체교환막 모듈은 케이스 및 상기 케이스에 내장되는 상기 유체교환막을 포함한다. The fluid exchange membrane module according to another embodiment of the present invention includes a case and the fluid exchange membrane embedded in the case.

상기 유체교환막 모듈은 적어도 2종의 유체 사이에 존재하는 유체교환막을 통하여 2종의 유체가 수분 또는 열 등이 유체를 교환하도록 구동되는 장치이다. 따라서, 상기 케이스에는 적어도 두 쌍의 유체유입구와 유체배출구가 형성될 수 있다. 또한, 상기 유체교환막은 2종의 유체가 직접적으로 접촉되지 않도록 상기 케이스 내에 배치될 수 있다. 즉, 유체교환막 모듈의 구동상태에서 어느 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 1 유체가 다른 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 2 유체와 직접적으로 접촉하지 않도록 유체교환막을 케이스 내에 배치할 수 있다. 본 명세서에서 제 1 유체와 제 2 유체가 직접적으로 접촉되지 않는다는 것은 제 1 유체와 제 2 유체가 완전히 분리된 상태를 의미하는 것이 아니라 제 1 유체와 제 2 유체 사이에 다공성 멤브레인이 존재하여 제 1 유체와 제 2 유체가 자유롭게 혼화될 수 없는 상태를 의미한다.The fluid exchange membrane module is a device in which two fluids are driven to exchange fluids such as water or heat through a fluid exchange membrane existing between at least two fluids. Therefore, at least two pairs of fluid inlets and fluid outlets may be formed in the case. In addition, the fluid exchange membrane may be disposed in the case so that the two fluids do not directly contact. That is, in the driving state of the fluid exchange membrane module, the fluid exchange membrane is disposed so that the first fluid flowing between any one pair of fluid inlet and the fluid outlet does not directly contact the second fluid flowing between the other pair of fluid inlet and the fluid outlet. It can be placed inside. In this specification, the direct contact between the first fluid and the second fluid does not mean a state in which the first fluid and the second fluid are completely separated from each other, but a porous membrane exists between the first fluid and the second fluid so that the first fluid and the second fluid do not directly contact each other. It means a state in which the fluid and the second fluid cannot be freely mixed.

유체교환막 모듈을 구성하는 구조는 유체교환막의 형태에 따라 제어될 수 있다. The structure constituting the fluid exchange membrane module can be controlled according to the shape of the fluid exchange membrane.

하나의 예시에서 유체교환막이 도 2와 같은 중공사막 형태의 다공성 멤브레인으로 형성된 것이라면 2종의 유체 중 어느 하나의 유체는 중공사의 중공을 통과하고, 다른 하나의 유체는 중공사 다발 사이를 통과하도록 유체교환막 모듈을 구성할 수 있다. In one example, if the fluid exchange membrane is formed of a porous membrane in the form of a hollow fiber membrane as shown in FIG. 2, one of two fluids passes through the hollow fiber hollow, and the other fluid passes between the hollow fiber bundles. Exchange membrane modules can be constructed.

이러한 유체교환막 모듈(40)은 도 4와 같이 유체유입구(45a)가 형성되어 있는 유입케이스(41), 유체배출구(45b)가 형성되어 있는 배출케이스(42) 및 유체유입구(46a)와 유체배출구(46b)가 형성되어 있는 연결케이스(43)를 포함하며, 상기 유입케이스(41) 및 배출케이스(42)를 연결케이스(43)로 연결한 구조를 가지는 케이스를 포함할 수 있다. 또한, 유체교환막 모듈(40)은 유체교환막(44)을 중공사 다발의 길이방향(P)의 어느 한쪽 말단이 유입케이스(41) 측에 위치하고, 다른 한쪽 말단이 배출케이스(42) 측에 위치하도록 배치한 구조를 가질 수 있다.The fluid exchange membrane module 40 has an inlet case 41 in which the fluid inlet 45a is formed, an outlet case 42 in which the fluid outlet 45b is formed, and a fluid inlet 46a and a fluid outlet, as shown in FIG. 4. It includes a connection case 43 is formed 46b, it may include a case having a structure connecting the inlet case 41 and the discharge case 42 to the connection case 43. In addition, the fluid exchange membrane module 40 is positioned at one end of the fluid exchange membrane 44 in the longitudinal direction P of the hollow fiber bundle at the inlet case 41 side, and the other end at the discharge case 42 side. It may have a structure arranged so as to.

상기에서 연결케이스(43)는 도 4와 같이 중공사 다발을 고정할 수 있도록 연결케이스(43)의 양쪽 말단에 포팅부(47)를 더 포함할 수 있다. 상기 포팅부(47)는 중공사 다발들을 결속하면서 상기 중공사 다발들 사이의 공극을 메워 중공사 다발들 사이를 지나가는 유체가 중공으로 들어가지 못하도록 한다. 상기 포팅부(47)의 재료는 통상적으로 사용하는 것을 제한 없이 사용할 수 있다. The connection case 43 may further include a porting portion 47 at both ends of the connection case 43 to fix the hollow fiber bundle as shown in FIG. The potting portion 47 fills the voids between the hollow fiber bundles while binding the hollow fiber bundles to prevent the fluid passing between the hollow fiber bundles from entering the hollow. The material of the potting part 47 may be used without limitation.

상기 유체교환막 모듈(40)의 구조는 상기 구조에 제한되는 것은 아니며, 중공사막 형태의 다공성 멤브레인을 이용하는 모듈에 채용되는 구조가 적절하게 응용될 수 있다.The structure of the fluid exchange membrane module 40 is not limited to the above structure, and a structure employed in a module using a porous membrane in the form of a hollow fiber membrane may be appropriately applied.

다른 예시에서 유체교환막이 도 3과 같은 평막 형태의 다공성 멤브레인으로 형성된 것이라면 2종의 유체 사이에 평막이 존재하여 2종의 유체가 평막의 마주보는 면을 따라 흐르도록 유체교환막 모듈을 구성할 수 있다. In another example, if the fluid exchange membrane is formed of a porous membrane in the form of a flat membrane as shown in FIG. 3, the fluid exchange membrane module may be configured such that a flat membrane exists between two fluids so that the two fluids flow along opposite sides of the flat membrane. .

이러한 유체교환막 모듈(50)은 도 5와 같이 내부 공간(55)을 가지며, 케이스(51) 외부에서 상기 내부 공간(55)으로 유체를 공급하고, 상기 내부 공간(55)에서 케이스(51) 외부로 유체를 배출하도록 두 쌍의 유체유입구(53a, 54a) 및 유체배출구(53b, 54b)가 표면에 형성된 구조를 가지는 케이스(51)를 포함할 수 있다. 또한, 유체교환막 모듈(50)은 도 5와 같이 평막(52)의 둘레가 케이스(51)의 내부벽과 접촉하여 케이스의 내부 공간(55)을 이분하도록 배치된 유체교환막(52)을 포함할 수 있다. 이때, 유체교환막(52)은 이분된 내부 공간 중 어느 하나의 공간(55a)이 한 쌍의 유체유입구(53a) 및 유체배출구(53b)와 연결되고, 이분된 내부 공간 중 다른 하나의 공간(55b)이 다른 한 쌍의 유체유입구(54a) 및 유체배출구(54b)와 연결되도록 상기 케이스 내에 배치될 수 있다. 그 결과 2종의 유체가 유체교환막(52)으로 인하여 직접적으로 접촉되는 것을 방지하고, 2종의 유체 사이의 수분 등의 유체 교환이 가능하도록 유체교환막 모듈(50)을 구성할 수 있다. 또한, 상기 평막 형태의 유체교환막(52)은 주름을 포함할 수 있는데, 즉 상기 평막(52)을 접어서 줄이 지게 하여 상기 평막(52)과 유체의 접촉 면적을 증가시킬 수 있다. 본 명세서에서 용어 이분은 하나의 공간을 두 공간으로 가르는 의미를 가지는 용어로 두 공간의 크기 또는 면적 등이 동일할 것을 요구하지 않으며, 용어 이등분과 구별되는 용어이다. The fluid exchange membrane module 50 has an internal space 55 as shown in FIG. 5, supplies fluid from the case 51 to the internal space 55, and externally the case 51 in the internal space 55. Two pairs of fluid inlets 53a and 54a and fluid outlets 53b and 54b may include a case 51 having a structure formed on a surface thereof so as to discharge the furnace fluid. In addition, the fluid exchange membrane module 50 may include a fluid exchange membrane 52 disposed so that the circumference of the flat membrane 52 contacts the inner wall of the case 51 and divides the internal space 55 of the case as shown in FIG. 5. have. At this time, the fluid exchange membrane 52 is connected to a pair of the fluid inlet 53a and the fluid discharge port 53b of any one of the divided internal spaces 55a, and the other one of the divided internal spaces 55b ) May be disposed in the case so as to be connected to the other pair of fluid inlet 54a and fluid outlet 54b. As a result, the fluid exchange membrane module 50 may be configured to prevent the two kinds of fluids from coming into direct contact with each other due to the fluid exchange membrane 52 and to allow fluid exchange such as water between the two kinds of fluids. In addition, the flat membrane type fluid exchange membrane 52 may include wrinkles, that is, the flat membrane 52 may be folded down to increase the contact area between the flat membrane 52 and the fluid. In the present specification, the term bifurcating is a term having a meaning of dividing one space into two spaces, and does not require that the size or area of the two spaces be the same, and is a term distinguished from the bisection.

상기 평막 형태의 다공성 멤브레인으로 형성된 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈의 경우에도 그 구조가 상기 구조에 한정되는 것은 아니며, 평막 형태의 다공성 멤브레인을 이용하는 모듈에 채용되는 구조들이 응용될 수 있다.Even in the case of a fluid exchange membrane module including a fluid exchange membrane formed of the porous membrane in the form of a flat membrane, the structure thereof is not limited to the above structure, and structures employed in a module using the porous membrane in the form of a flat membrane may be applied.

상기 유체교환막 모듈은 2종 이상의 유체 사이의 우수한 수분 등의 유체교환성능을 가지므로, 다양한 분야에 응용이 가능하다. 유체교환막 모듈은, 예를 들면, 가습 모듈, 열교환 모듈, 기체 분리 모듈 또는 수처리 모듈 등으로 이용될 수 있다.The fluid exchange membrane module has excellent fluid exchange performance such as moisture between two or more fluids, and thus can be applied to various fields. The fluid exchange membrane module may be used as, for example, a humidification module, a heat exchange module, a gas separation module, a water treatment module, or the like.

하나의 예시에서 유체교환막 모듈이 연료 전지의 가습 모듈로 적용될 수 있다. 유체교환막 모듈은 당 업계에 알려진 방식을 채용하여 연료 전지의 가습 모듈로 적용할 수 있다. 또한, 연료 전지의 용량에 따라 유체교환막 모듈의 구조를 적절하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 고집적화가 요구되는 100kW 이상의 고용량의 연료 전지 시스템에는 중공사막 형태의 다공성 멤브레인이 적용된 모듈이 사용될 수 있다.
In one example, the fluid exchange membrane module may be applied as a humidification module of a fuel cell. The fluid exchange membrane module can be applied as a humidification module of a fuel cell by employing a method known in the art. In addition, it is possible to appropriately control the structure of the fluid exchange membrane module in accordance with the capacity of the fuel cell. For example, a module having a porous membrane in the form of a hollow fiber membrane may be used in a fuel cell system having a high capacity of 100 kW or more requiring high integration.

예시적인 유체교환막은 우수한 기계적 강도 및 우수한 수분 투과 성능을 가져 고성능의 유체교환막 모듈을 제공할 수 있다. 이러한 유체교환막 모듈은 연료전지 또는 공기조화기 등의 다양한 장치에 적용되어 장치의 성능을 향상시키고, 장치를 소형화 및 경량화할 수 있다.
Exemplary fluid exchange membranes may have good mechanical strength and good water permeation performance to provide high performance fluid exchange membrane modules. The fluid exchange membrane module may be applied to various devices such as fuel cells or air conditioners to improve the performance of the device and to reduce the size and weight of the device.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 다공성 멤브레인의 일부분을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 일부분을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 평막 형태의 다공성 멤브레인의 일부분을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 유체교환막 모듈을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시형태에 따른 유체교환막 모듈을 모식적으로 나타낸 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a part of a porous membrane according to one embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a part of the porous membrane in the form of a hollow fiber membrane according to an embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view schematically showing a part of the porous membrane in the form of a flat membrane according to an embodiment of the present invention.
4 is a sectional view schematically showing a fluid exchange membrane module according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view schematically showing a fluid exchange membrane module according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

[[ 제조예Production Example : : 유체교환막의Of the fluid exchange membrane 제조] Produce]

(( 비교예Comparative example 1) One)

폴리설폰 수지 20 중량%, 기공형성 첨가제 10 중량% 그리고 70 중량%의 용매(dimethylacetamide; DMAC)를 반응 용기에 투입하고 70℃의 온도에서 6 시간 동안 교반하여 중공사막을 제조하기 위한 도프를 준비하였다. 또한, 건습식 방사를 위한 코어 응고액으로는 물과 DMAC를 각각 50 중량% 혼합하여 준비하였다. 상기의 도프와 응고액을 2중 관형 노즐에 주입하여 폴리설폰 중공사(외경 900㎛, 내경 800㎛)를 제조하였으며 8,000 개를 하나의 다발로 하는 중공사막 형태의 유체교환막을 제조하였다.
20% by weight of polysulfone resin, 10% by weight of pore-forming additives and 70% by weight of solvent (dimethylacetamide (DMAC)) were added to a reaction vessel and prepared for dope to prepare a hollow fiber membrane by stirring at a temperature of 70 ° C for 6 hours. . In addition, as a core coagulating solution for wet and dry spinning, 50 wt% of water and DMAC were respectively mixed. The dope and the coagulant were injected into a double tubular nozzle to prepare polysulfone hollow fiber (outer diameter 900 μm, inner diameter 800 μm), and a fluid exchange membrane in the form of a hollow fiber membrane having 8,000 pieces as one bundle was prepared.

(( 비교예Comparative example 2) 2)

5M(몰농도)의 황산 용액에 비교예 1에서 사용된 것과 동일한 폴리설폰 수지를 80℃ 에서 5 시간 동안 교반한 후 건조하여 황산 관능기를 도입한 수지를 얻었다. 비교에 1에서 폴리설폰 수지 대신 상기 황산 관능기를 도입한 수지를 사용한 것을 제외하고 비교예 1과 동일한 방법으로 유체교환막을 제조하였다.
The same polysulfone resin used in the sulfuric acid solution of 5 M (molarity) in the same manner as in Comparative Example 1 was stirred at 80 ° C. for 5 hours and then dried to obtain a resin into which a sulfuric acid functional group was introduced. A fluid exchange membrane was prepared in the same manner as in Comparative Example 1 except that the resin having the sulfuric acid functional group introduced therein instead of the polysulfone resin was used in the comparison.

(( 실시예Example 1) One)

비교예 1의 유체교환막을 0.5M의 황산 용액에 2 시간 동안 침지시켰다. 이때 산성 용액의 온도는 80℃로 유지하였다. 이어서 산성 용액에서 상기 막을 건져내서 증류수로 세척(washing)한 후, 80℃의 온도하에서 건조하여 유체교환막을 제조하였다.
The fluid exchange membrane of Comparative Example 1 was immersed in 0.5 M sulfuric acid solution for 2 hours. At this time, the temperature of the acidic solution was maintained at 80 ℃. Subsequently, the membrane was removed from an acidic solution, washed with distilled water, and dried at a temperature of 80 ° C. to prepare a fluid exchange membrane.

(( 실시예Example 2) 2)

실시예 1에서 산성 용액으로 5M의 황산 용액을 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 유체교환막을 제조하였다.
A fluid exchange membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that 5 M sulfuric acid solution was used as the acid solution in Example 1.

[[ 실험예Experimental Example : : 유체교환막의Of the fluid exchange membrane 물성 측정] Property measurement]

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 유체교환막에 대하여 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Physical properties of the fluid exchange membranes prepared in Examples and Comparative Examples were measured, and the results are shown in Table 1 below.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 투습도(1)
(단위: g/m2h)
Breathable (1)
(Unit: g / m 2 h)
250250 380380 330330 360360
인장강도(2)
(단위: MPa)
Tensile Strength (2)
(Unit: MPa)
1010 33 1010 99
가습성능(3)
(단위: ℃)
Humidification Performance (3)
(Unit: ℃)
5555 6262 6060 6161

(1) 투습도 시험: 중공사의 중공과 중공사의 외벽 사이의 두께 50㎛의 멤브레인에 대하여 ASTM E96/E96M-12에 따라 중공사의 두께 방향으로의 투습도를 측정하였다.(1) Water vapor permeability test: The water vapor permeability in the thickness direction of the hollow fiber was measured according to ASTM E96 / E96M-12 for a membrane having a thickness of 50 μm between the hollow fiber hollow and the outer wall of the hollow fiber.

(2) 기계적 강도 시험: 100mm의 길이로 중공사 다발을 절단한 후, UTM 장비를 이용하여 중공사 다발의 길이방향의 양쪽 말단을 서로 반대방향으로 잡아당겼다. 중공사 다발의 파단시의 작용한 힘을 측정한 후 그 힘을 파단면적으로 나누어 인장강도로 규정하였다.(2) Mechanical strength test: After the hollow fiber bundles were cut to a length of 100 mm, both ends of the longitudinal direction of the hollow fiber bundles were pulled in opposite directions using a UTM apparatus. The force acting at the break of the hollow fiber bundle was measured, and the force was divided by the fracture area to define the tensile strength.

(3) 가습성능 시험: 중공사 다발의 중공과 중공사 다발 사이의 공간에 각각 50g/sec의 건조공기를 유입하고 중공사 다발의 외부는 온도 70℃ 및 습도 90% 로 고정하고, 중공사 다발의 중공은 온도 40℃ 및 습도 10%로 고정하여 기체-기체 가습을 실시하였다. 가습 성능은 상기 중공사의 중공을 통하여 흐르는 공기가 가습 되어 나오는 지점의 온도와 습도를 측정하여 노점(Dew Point)으로 환산한 값으로 규정하였다.
(3) Humidification performance test: 50g / sec of dry air is introduced into the space between the hollow and hollow fiber bundles of the hollow fiber bundles, and the outside of the hollow fiber bundles is fixed at a temperature of 70 ° C. and a humidity of 90%, and the hollow fiber bundles The hollow of was fixed at a temperature of 40 ° C. and a humidity of 10% to perform gas-gas humidification. The humidification performance was defined as a value converted into dew points by measuring the temperature and humidity at the point where air flowing through the hollow of the hollow fiber is humidified.

실시예 1 및 2의 유체교환막은 비교예 1 대비 우수한 투습도 및 가습성능을 나타내었다. 그러나, 유체교환막을 제조하는 수지를 산 처리한 비교예 2의 경우 비교예 1 대비 우수한 투습도를 나타내기는 하였으나, 수분에 의한 팽윤 현상으로 비교예 1 대비 매우 열악한 인장강도를 나타내었다. 이에 반해, 실시예 1 및 2의 유체교환막은 향상된 수분 투과 성능에도 불구하고, 비교예 1과 같은 수준의 인장강도를 유지하는 것을 확인할 수 있었다.
The fluid exchange membranes of Examples 1 and 2 showed excellent moisture permeability and humidification performance compared to Comparative Example 1. However, Comparative Example 2 in which the resin for preparing the fluid exchange membrane was treated with acid showed excellent moisture permeability compared to Comparative Example 1, but exhibited a very poor tensile strength compared to Comparative Example 1 due to swelling caused by moisture. In contrast, the fluid exchange membranes of Examples 1 and 2 were found to maintain the same tensile strength as Comparative Example 1, despite the improved water permeation performance.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

10 다공성 멤브레인
11 다공성 멤브레인의 표면
11a 다공성 멤브레인의 기공의 표면
11b 다공성 멤브레인의 외벽
12 다공성 멤브레인의 내부
13 기공
14 친수성 관능기
20 중공사막 형태의 다공성 멤브레인
21 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 표면
21a 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 기공의 표면
21b 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 외벽
21c 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 내벽
22 중공사막 형태의 다공성 멤브레인의 내부
23 기공
24 친수성 관능기
25 중공사
26 중공
27 중공사 다발 사이의 공간
30 평막 형태의 다공성 멤브레인
31 평막 형태의 다공성 멤브레인의 표면
31a 평막 형태의 다공성 멤브레인의 기공의 표면
31b 평막 형태의 다공성 멤브레인의 외벽
32 평막 형태의 다공성 멤브레인의 내부
33 기공
34 친수성 관능기
40 유체교환막 모듈
41 유입케이스
42 배출케이스
43 연결케이스
44 유체교환막
45a 유체유입구
45b 유체배출구
46a 유체유입구
46b 유체배출구
47 포팅부
50 유체교환막 모듈
51 케이스
52 유체교환막
53a 유체유입구
53b 유체배출구
54a 유체유입구
54b 유체배출구
55 내부공간
55a 이분된 내부공간 중 어느 하나의 공간
55b 이분된 내부공간 중 다른 하나의 공간
10 porous membrane
11 Surface of Porous Membrane
11a the surface of the pores of the porous membrane
11b Outer Wall of Porous Membrane
12 Inside of porous membrane
13 pore
14 hydrophilic functional groups
20 Porous membranes in the form of hollow fiber membranes
21 Surface of porous membrane in the form of hollow fiber membrane
21a Porous surface of porous membrane in the form of hollow fiber membrane
21b Outer wall of porous membrane in the form of hollow fiber membrane
Inner wall of porous membrane in the form of 21c hollow fiber membrane
22 Inside the porous membrane in the form of a hollow fiber membrane
23 perforations
24 hydrophilic functional groups
25 hollow fiber
26 hollow
27 Space between hollow fiber bundles
30 flat membrane porous membrane
31 Surface of the porous membrane in the form of flat membrane
31a The surface of the pores of the porous membrane in the form of flat membrane
31b outer wall of the porous membrane in the form of flat membrane
32 The inside of the porous membrane in the form of flat membrane
33 pore
34 hydrophilic functional groups
40 Fluid Exchange Membrane Module
41 Inflow Case
42 Output Case
43 connection case
44 Fluid exchange membrane
45a Fluid Inlet
45b fluid outlet
46a fluid inlet
46b fluid outlet
47 Potting Part
50 Fluid Exchange Membrane Module
51 cases
52 Fluid Exchange Membrane
53a fluid inlet
53b fluid outlet
54a fluid inlet
54b fluid outlet
55 Interior Space
55a space in one of two subdivided interior spaces
55b the other of the divided internal spaces

Claims (17)

수증기만을 선택적으로 투과시킬 수 있는 유체교환막에 있어서,
친수성 관능기를 갖지 않는 물질로 형성된 후 표면에만 친수성 관능기가 부여됨으로써 상기 친수성 관능기가 상기 표면에만 존재하고 내부에는 존재하지 않는 다공성 멤브레인을 포함하고,
친수성 관능기를 갖지 않는 상기 물질은 친수성 관능기를 갖지 않는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴렌설폰, 폴리아릴렌에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-디옥사-메틸-옥틴설폰산 공중합체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물인,
유체교환막.
A fluid exchange membrane capable of selectively permeating only water vapor,
A hydrophilic functional group is provided only on the surface after being formed of a material having no hydrophilic functional group to thereby include a porous membrane in which the hydrophilic functional group is present only on the surface and not inside,
The material without a hydrophilic functional group is polysulfone, polyethersulfone, polyarylene sulfone, polyarylene ether sulfone, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile without hydrophilic functional groups , Tetrafluoroethylene-perfluoro-dioxa-methyl-octysulfonic acid copolymer, a copolymer thereof or a mixture thereof,
Fluid exchange membrane.
제 1 항에 있어서,
상기 다공성 멤브레인은 중공사막 형태 또는 평막 형태인 유체교환막.
The method of claim 1,
The porous membrane is a fluid exchange membrane in the form of a hollow fiber membrane or flat membrane.
제 1 항에 있어서,
두께가 50㎛일 때 두께 방향으로의 투습도가 300 내지 1000 g/m2h이고,
인장강도가 5 내지 50 MPa인,
유체교환막.
The method of claim 1,
When the thickness is 50 μm, the water vapor transmission rate in the thickness direction is 300 to 1000 g / m 2 h,
Tensile strength of 5 to 50 MPa,
Fluid exchange membrane.
제 1 항에 있어서,
상기 친수성 관능기는 설폰산기, 인산기, 히드록시기, 카르복실기, 탄산기, 질산기 또는 이들의 혼합물인 유체교환막.
The method of claim 1,
Wherein said hydrophilic functional group is a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, a hydroxy group, a carboxyl group, a carbonic acid group, a nitric acid group or a mixture thereof.
수증기만을 선택적으로 투과시킬 수 있는 유체교환막의 제조 방법에 있어서,
친수성 관능기를 갖지 않는 물질로 형성된 다공성 멤브레인을 제공하는 단계, 그리고
친수성 관능기가 상기 다공성 멤브레인의 내부에는 존재하지 않고 표면에만 존재하도록 하기 위하여, 상기 다공성 멤브레인을 30 내지 100℃의 온도 하에서 산성 용액에 침지시킨 후 세척 및 건조시킴으로써 상기 다공성 멤브레인의 표면에만 친수성 관능기를 부여하는 단계를 포함하며,
친수성 관능기를 갖지 않는 상기 물질은 친수성 관능기를 갖지 않는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리아릴렌설폰, 폴리아릴렌에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드이미드, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴로니트릴, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로-디옥사-메틸-옥틴설폰산 공중합체, 이들의 공중합체 또는 이들의 혼합물인,
유체교환막의 제조 방법.
In the manufacturing method of the fluid exchange membrane which can selectively permeate only water vapor,
Providing a porous membrane formed of a material having no hydrophilic functional groups, and
In order to ensure that a hydrophilic functional group is not present inside the porous membrane but only on the surface thereof, the porous membrane is immersed in an acidic solution at a temperature of 30 to 100 ° C., and then washed and dried to impart a hydrophilic functional group to the surface of the porous membrane. Including the steps of:
The material without a hydrophilic functional group is polysulfone, polyethersulfone, polyarylene sulfone, polyarylene ether sulfone, polyimide, polyetherimide, polyamideimide, polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile without hydrophilic functional groups , Tetrafluoroethylene-perfluoro-dioxa-methyl-octysulfonic acid copolymer, a copolymer thereof or a mixture thereof,
Method for producing a fluid exchange membrane.
삭제delete 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 단계는 다공성 멤브레인을 산성 용액에 0.5 내지 100 시간 동안 침지시키는 것을 포함하는 유체교환막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The step of producing a fluid exchange membrane comprising immersing the porous membrane in an acidic solution for 0.5 to 100 hours.
제 5 항에 있어서,
상기 단계는 다공성 멤브레인을 0.1 내지 10 몰농도의 산성 용액에 침지시키는 것을 포함하는 유체교환막의 제조 방법.
The method of claim 5,
The step of producing a fluid exchange membrane comprising immersing the porous membrane in an acidic solution of 0.1 to 10 molar concentration.
제 5 항에 있어서,
상기 산성 용액으로 황산, 클로로황산, 염산, 질산, 인산 또는 이들의 혼합물을 사용하는 유체교환막의 제조 방법.
The method of claim 5,
A method of producing a fluid exchange membrane using sulfuric acid, chlorosulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid or a mixture thereof as the acidic solution.
적어도 두 쌍의 유체유입구와 유체배출구가 형성되어 있는 케이스; 및 상기 케이스에 내장되며, 구동상태에서 어느 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 1 유체가 다른 한 쌍의 유체유입구와 유체배출구 사이를 흐르는 제 2 유체와 직접적으로 접촉하지 않도록 배치된 제 1 항에 따른 유체교환막을 포함하는 유체교환막 모듈.
A case in which at least two pairs of fluid inlets and fluid outlets are formed; And a first fluid embedded in the case and disposed such that the first fluid flowing between the pair of fluid inlets and the fluid outlet in a driving state does not directly contact the second fluid flowing between the other pair of fluid inlets and the fluid outlet. Fluid exchange membrane module comprising a fluid exchange membrane according to claim 1.
제 11 항에 있어서,
상기 유체교환막은 중공사막 형태이고, 상기 제 1 유체는 중공사막의 중공을 통하여 흐르고, 제 2 유체는 중공사막의 중공사 다발 사이를 통하여 흐르도록 케이스와 유체교환막을 배치한 유체교환막 모듈.
The method of claim 11,
And the fluid exchange membrane is in the form of a hollow fiber membrane, wherein the first fluid flows through the hollow of the hollow fiber membrane, and the second fluid flows between the hollow fiber bundles of the hollow fiber membrane.
제 12 항에 있어서,
상기 케이스는 유체유입구가 형성되어 있는 유입케이스, 유체배출구가 형성되어 있는 배출케이스 및 유체유입구와 유체배출구가 형성되어 있는 연결케이스를 포함하며, 상기 케이스는 상기 유입케이스 및 배출케이스를 연결케이스로 연결한 구조를 가지고, 상기 유체교환막을 중공사 다발의 길이방향의 어느 한쪽 말단이 유입케이스 측에 위치하고, 다른 한쪽 말단이 배출케이스 측에 위치하도록 상기 케이스 내에 배치한 유체교환막 모듈.
The method of claim 12,
The case includes an inlet case in which the fluid inlet is formed, an outlet case in which the fluid outlet is formed, and a connection case in which the fluid inlet and the fluid outlet are formed, and the case connects the inlet case and the outlet case to the connection case. A fluid exchange membrane module having a structure, wherein the fluid exchange membrane is disposed in the case such that one end in the longitudinal direction of the hollow fiber bundle is located on the inlet case side and the other end is located on the outlet case side.
제 13 항에 있어서,
상기 연결케이스의 양쪽 말단에 중공사 다발을 고정하는 포팅부를 포함하는 유체교환막 모듈.
The method of claim 13,
Fluid exchange membrane module comprising a potting portion for fixing the hollow fiber bundles on both ends of the connection case.
제 11 항에 있어서,
상기 유체교환막은 평막 형태이고, 상기 제 1 유체는 평막의 일면을 따라 흐르고, 상기 제 2 유체는 평막의 다른 일면을 따라 흐르도록 케이스와 유체교환막을 배치한 유체교환막 모듈.
The method of claim 11,
And a case and a fluid exchange membrane such that the fluid exchange membrane is in the form of a flat membrane, the first fluid flows along one surface of the flat membrane, and the second fluid flows along the other surface of the flat membrane.
제 15 항에 있어서,
상기 케이스는 내부 공간을 가지며, 그리고 케이스 외부에서 상기 내부 공간으로 유체를 공급하고, 상기 내부 공간에서 케이스 외부로 유체를 배출하도록 두 쌍의 유체유입구 및 유체배출구가 표면에 형성된 구조를 가지며,
상기 유체교환막은 그 둘레가 케이스의 내부벽과 접촉하여 케이스의 내부 공간을 이분하되, 이분된 내부 공간 중 어느 하나의 공간은 한 쌍의 유체유입구 및 유체배출구와 연결되고, 이분된 내부 공간 중 다른 하나의 공간은 다른 한 쌍의 유체유입구 및 유체배출구와 연결되도록 상기 케이스 내에 배치되는 유체교환막 모듈.
The method of claim 15,
The case has an internal space, and has a structure in which two pairs of fluid inlets and fluid outlets are formed on the surface to supply fluid from the outside of the case to the internal space, and discharge the fluid from the internal space to the outside of the case,
The fluid exchange membrane is divided into two inner spaces of the case in contact with the inner wall of the case, and any one of the divided inner spaces is connected to a pair of fluid inlets and fluid outlets, and the other one of the divided internal spaces. The space of the fluid exchange membrane module is disposed in the case to be connected to the other pair of fluid inlet and fluid outlet.
제 11 항에 있어서,
상기 유체교환막 모듈은 가습 모듈, 열교환 모듈, 기체 분리 모듈 또는 수처리 모듈인 유체교환막 모듈.
The method of claim 11,
The fluid exchange membrane module may be a humidification module, a heat exchange module, a gas separation module, or a water treatment module.
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