KR102150729B1 - 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막 - Google Patents

분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막 및/또는 분리막 모듈의 보관, 유통과정에서 발생할 수 있는 미생물의 번식이 방지됨과 동시에 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치의 부재들이 보존액에 의해 사용 중에 파손, 변색, 및/또는 변형되지 않는 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막에 관한 것이다.

Description

분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막{Composition separation membrane preservative solution, separation membrane preservative solution comprising thereof and separation membrane comprising thereof}
본 발명은 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 분리막 및/또는 분리막 모듈의 보관, 유통과정에서 발생할 수 있는 미생물의 번식이 방지됨과 동시에 수투과도, 염 제거율 등의 분리막의 성능 저하를 방지하고, 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치의 부재들이 보존액에 의해 사용 중에 파손, 변색, 및/또는 변형되는 것을 방지하는 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액 및 이를 포함하는 분리막에 관한 것이다.
분리막은 기공크기에 따라 정밀 여과막(MF), 한외 여과막(UF), 나노분리막(NF) 또는 역삼투막(RO)으로 분류된다. 그 중에서, 한외 여과막은 통상적으로 분자량이 1,000 ~ 300000인 콜로이드상 물질과 고분자 용액을 분리하는 능력을 가진 막으로 정의된다.
구체적으로 한외 여과막은 종래에는 셀룰로오스 막이 사용되었는데, 최근에는 합성고분자화학의 발전에 따라 폴리비닐알코올 등의 친수성 고분자를 이용한 투과성이 뛰어난 막이 개발되어 있다. 한외 여과막은 역삼투막과는 반대로 투과수(透過水)보다 농축수(濃縮水)를 얻기 위해 사용되는 경우가 많고, 식품 배수처리, 의약품 정제, 전장도장(電裝塗裝) 등에 이용되고 있으며, 대한민국 등록특허 제0815276호는 한외여과에 의하여 홍삼으로부터 분리된 고비율의 파낙사디올 계열 사포닌 분획물을 포함하는 약학 조성물을 개시하고 있으며, 식품의 농축ㆍ정제에도 한외여과를 활용하고 있다.
상기 나노 분리막은 통상적으로 분자량이 1,000 미만인 화합물을 분리하는 능력을 가진 막으로 정의된다. 구체적으로는, 나노 미터급의 용질에 대한 선택적 분리능력을 지닌 막으로서, 2가 이온에 대해 높은 염제거율을 지니고, 1가 이온에 대해서도 40%이상의 비교적 넓은 범위의 염제거율을 지니며, 다관능성 방향족 아민을 사용한 역삼투막에 비해 5∼10배 정도 큰 투수량을 지니고 있다. 특히, 나노 분리막에 의해 대표적인 이취미물질인 지오스민(Geosmin)과 같은 물질이 제거되고, 질산성 질소 및 트리할로겐 메탄 등과 같은 수처리 중에 발생되는 오염성 물질이 제거된 수질을 생산할 수 있다는 장점이 있다.
상기 역삼투막은 정밀여과(MF) 또는 한외여과(UF)등에서 제거할 수 없는 1가 이온이나 염 등을 제거할 수 있는 분리막으로써 음료용, 농업용 혹은 기타의 목적에 사용될 물을 해수, 또는 염수로부터 얻은 탈염 공정에 효과적으로 사용된다. 역삼투막이 이용목적에 적합한 특성을 갖기 위해서는 높은 염 제거율(Salt Rejection)과 높은 유량(Flux)을 가져야 한다. 즉, 역삼투막은 비교적 낮은 압력 하에서 막을 통하여 많은 양의 물을 투과 시킬 수 있어야 탈염공정에 상업적으로 적용할 수 있다.
이상으로 상술한 막은 공통적으로 제조된 후 보관, 유통 및 사용될 때까지 막의 성능이 저하되지 않도록 하거나, 상술한 막을 식음을 위해 사용하는 경우에는 특히 미생물이나 곰팡이류에 의한 번식이 방지되도록 보존용액을 가해 보관, 유통되는 것이 일반적이다.
상기 보존용액은 종래에는 소디움바이설파이트를 첨가하여 사용함으로써, 미생물이나 곰팡이류의 번식을 방지하였으나 소디움바이설파이트가 첨가된 보존용액은 이를 포함하는 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치, 예를 들어 정수기의 부품 중 폴리아세탈 재질의 부품의 파손을 야기하는 문제점이 있으며, 부품 중 실리콘 재질의 경우 변색 및 변형을 야기하는 문제점이 있었다. 구체적으로 도 1은 종래의 소디움바이설파이트가 포함된 보존용액을 사용한 경우 발생한 부품의 파손부를 나타내는 사진으로써, 사진에서 확인할 수 있듯이 부품이 완전히 파손되어 손실된 것을 알 수 있다.
또한, 종래의 보존용액 중 키토산 또는 키토올리고당을 사용하는 경우 가격이 비싸고, 이를 용액 내 용해시키는 공정이 복잡하여 생산시간, 단가가 상승하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 분리막용 보존용액을 사용시에 발생할 수 있는 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치에 포함되는 부재의 파손, 변형, 변색을 방지하는 동시에 분리막의 수투과도, 염 제거율 등의 성능 저하를 막고, 분리막 또는 분리막 모듈이 보관, 유통되는 중에 발생할 수 있는 미생물의 번식을 방지할 수 있는 분리막용 보존용액 조성물, 이를 포함하는 보존용액, 이를 포함하는 분리막, 보존용액을 포함하는 분리막 모듈 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 용매; 및 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산 중 적어도 하나 이상을 포함하는 보존제;를 포함하는 분리막용 보존용액 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산 중 어느 하나 이상을 0.01 ~ 2.1 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 벤조산 알칼리 금속염은 알칼리 금속으로 칼슘, 소디움 및 칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리 금속염을 1.3중량부 이상으로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산을 0.15 중량부 이상으로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산을 0.35 중량부 이상으로 포함하며,
상기 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산은 1 : 0.9 ~ 1.1 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 벤조산 알칼리 금속염은 소디움 벤조에이트일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리 금속염을 1.3 ~ 2.1중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산을 0.15 ~ 2.1중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산을 0.35 ~ 2.1중량부로 포함하며,
상기 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산은 1 : 0.9 ~ 1.1 중량비로 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 본 발명에 따른 분리막용 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 제조된 보존용액을 분리막에 부가하는 단계;를 포함하는 보존용액이 부가된 분리막 제조방법을 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 분리막용 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 기공 내부에 분리막용 보존용액을 포함하는 분리막을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 분리막은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 불화계 고분자, 폴리벤조이미다졸 고분자, 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 분리막은 평막 또는 중공사막일 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 보존용액을 포함하는 분리막 모듈을 제공한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 본 발명에 따른 분리막용 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 제조된 보존용액을 분리막 모듈에 투입하는 단계;를 포함하는 보존용액을 포함하는 분리막 모듈 제조방법을 제공한다.
본 발명의 분리막용 보존용액은 분리막 및/또는 분리막 모듈의 보관, 유통과정에서 발생할 수 있는 미생물의 번식이 방지되는 동시에 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치의 부재들이 보존 용액에 의해 사용 중에 파손, 변색, 및/또는 변형됨이 없고, 분리막 자체의 수투과도나 염제거율 등의 물성에 영향이 없으며, 보존용액의 제조가 용이하고, 제조단가가 낮아 생산성에서 보다 우수하여 막의 형상, 용도에 관계없이 각종 분리막에 널리 사용될 수 있다.
도 1은 종래의 소디움바이설파이트가 포함된 보존용액을 사용한 경우 발생한 부품의 파손부를 나타내는 사진이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투 모듈의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예와 비교예에 따른 보존용액에 대한 항균성 평가 결과의 사진이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예와 비교예에 따른 보존용액에 대한 항균성 평가 결과의 사진이다.
이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 종래의 보존용액은 소디움바이설파이트를 첨가하여 사용함으로써, 미생물이나 곰팡이류의 번식을 방지하였으나 소디움바이설파이트가 첨가된 보존용액은 이를 포함하는 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치, 예를 들어 정수기의 부품 중 폴리아세탈 재질의 부품의 파손을 야기하는 문제점이 있었으며, 부품 중 실리콘 재질의 경우 변색 및 변형을 야기하는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 보존용액 중 키토산 또는 키토올리고당을 사용하는 경우 가격이 비싸고, 이를 용액 내 용해시키는 공정이 복잡하여 생산시간, 단가가 상승하는 문제점이 있었다.
이에 본 발명에서는 용매; 및 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산 중 적어도 하나 이상을 포함하는 보존제;를 포함하는 분리막용 보존용액 조성물을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 분리막 및/또는 분리막 모듈의 보관, 유통과정에서 발생할 수 있는 미생물의 번식이 방지되고, 분리막의 수투과도, 염제거율 등의 물성의 저하가 없는 동시에 분리막 또는 모듈이 장착되는 장치의 부재들이 보존 용액에 의해 사용 중에 파손, 변색, 및/또는 변형됨이 없고, 보존용액의 제조가 용이하며, 제조단가가 낮아 생산성에서 우수하다.
먼저, 보존용액 조성물에 포함되는 용매에 대해 설명한다.
상기 용매는 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산을 침전물의 형성없이 잘 용해하고, 분리막 및/또는 모듈 및 이를 장착하는 장치의 기타 부재의 파손, 변형, 변색에 영향을 미치지 않는 용매인 경우 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 증류수일 수 있다.
다음으로 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산 중 적어도 하나 이상을 포함하는 보존제에 대해 설명한다.
먼저, 벤조산 알칼리금속염에 대해 설명한다.
구체적으로 상기 벤조산 알칼리 금속염은 벤조산 및 그 유도체에 대한 알칼리 금속염일 수 있으며, 상기 알칼리 금속으로 칼슘, 소디움 및 칼륨으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 벤조산 알칼리 금속염은 소디움 벤조에이트일 수 있으며, 이를 통해 다른 알칼리금속염을 포함하는 경우에 비해 미생물의 번식 효과가 우수하고 분리막 및 모듈이 장착되는 장치에 포함되는 부재의 변형, 변색, 파손을 더 잘 방지할 수 있으며, 금속염이 이온화 되더라도 스케일링이 발생하지 않는 이점이 있을 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 보존용액 조성물은 벤조산 없이 상기 벤조산 알칼리 금속염을 단독으로 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리 금속염을 1.3 중량부 이상으로 포함할 수 있다. 다만, 과량의 벤조산 알칼리 금속염을 투입 시에 효과상의 차이가 미미할 수 있어 바람직하게는 2.1 중량부 이하로 투입할 수 있다. 만일 벤조산 알칼리 금속염이 1.3 중량부 미만으로 포함될 경우 미생물의 번식을 방지할 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 구체적으로 하기 바람직한 일례로써, 실시예 1 내지 4에서는 소디움 벤조에이트를 1.3 중량부 미만으로 포함한 경우로써, 항균실험 결과 번식에 소요되는 시간이 상이할 뿐 세균이 번식하고 있음을 알 수 있다. 이에 반해 소디움 벤조에이트를 1.3 중량부 이상으로 포함한 실시예 5의 경우 세균이 발생하지 않았음을 알 수 있다.
다음으로 벤조산에 대해 설명한다.
본 발명의 제2 실시예에 따르면, 보존용액 조성물은 벤조산 알칼리 금속염 없이 벤조산을 단독으로 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산을 0.15 중량부 이상으로 포함할 수 있다. 다만, 과량의 벤조산을 투입 시에 효과상의 차이가 미미할 수 있어 바람직하게는 2.1 중량부 이하로 투입할 수 있다. 만일 벤조산을 0.15 중량부 미만으로 포함할 경우 미생물의 번식을 방지할 수 없는 문제점이 있다. 구체적으로 하기 바람직한 일례로써, 벤조산을 각각 0.05, 0.1 중량부로 포함한 실시예 6 및 7의 경우 항균실험 결과 세균이 번식하였으나, 0.15 중량 이상으로 포함한 실시예 8의 경우 세균이 번식하지 않았음을 확인할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따르면, 보존용액 조성물은 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산을 모두 포함할 수 있으며, 이 경우 바람직하게는 상기 용매 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산을 합한 중량이 0.35 중량부 이상으로 포함할 수 있다. 다만, 과량의 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산을 투입 시에 효과상의 차이가 미미할 수 있어 바람직하게는 두 물질의 총합이 2.1 중량부 이하로 투입할 수 있다. 만일 두 물질이 0.35중량부 미만으로 포함되는 경우 미생물의 번식을 방지할 수 없는 문제점이 있을 수 있다. 이때, 상기 벤조산 알칼리 금속염 및 벤조산은 1: 0.9 ~ 1.1 중량비로 포함될 수 있다. 만일 상기 중량비 범위를 만족하지 않는다면, 미생물이 번식할 수 있는 문제점이 있을 수 있다.
구체적으로, 상술한 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에서는 벤조산 알칼리금속염 또는 벤조산을 일정 함량 이상으로 포함할 경우 미생물 방지 효과가 있으나, 이 두 물질을 혼합한 경우 어느 하나가 많은 함량으로 포함된다고 하여 미생물 번식 방지효과가 있는 것이 아니며, 두 물질의 혼합될 때의 두 물질의 중량비에 따라 미생물 번식 방지 양상이 상이하게 달라질 수 있다.
더 구체적으로 하기 본 발명의 일례인 실시예 9 내지 13을 통해 알 수 있듯이, 용매 100 중량부에 대해 소디움벤조에이트 0.2중량부와 벤조산을 각각 0.9 ~ 2.0중량부로 포함시킨 실시예 9 내지 12는 벤조산의 함량이 단독으로 사용했을 때는 미생물 번식 방지효과가 있으나 이를 소디움벤조에이트와 혼합함으로써 오히려 미생물이 번식방지 효과가 없어졌음을 확인할 수 있다. 이에 반하여 벤조산을 0.2 중량부로 포함시킨 실시예 13은 실시예 9 내지 12 보다 적은 함량의 벤조산을 포함하고 있지만 소디움 벤조에이트와의 중량비가 상기의 범위를 만족함으로써 미생물의 번식이 방지되었음을 확인할 수 있다.
한편, 상술한 벤조산에 대한 설명에 따르면 벤조산을 용매 100 중량부에 대해 단독으로 0.15 중량부 이상 포함시켜 미생물 번식 방지 효과를 얻을 수 있으나 벤조산을 용매 특히, 물에 용해시키기는 매우 어려운 단점이 있다. 이는 벤조산의 벤젠고리 주변에 존재하는 물분자끼리의 안정한 수소결합에 따라 벤조산 주변의 물분자 엔트로피 감소가 현저하여 물에 잘 용해되지 않기 때문이다. 이러한 측면에서 미생물의 번식을 방지하기 위한 벤조산 알칼리 금속염이나 벤조산을 보존용액에 최소의 함량으로 포함시켜 경제성을 달성함과 동시에 보존용액 조성물의 제조시간, 제조용이성을 구현하기 위해 벤조산 알칼리금속염을 벤조산과 함께 포함시킬 수 있고 이 경우 벤조산만 용해시킬 때에 비해 보다 용이하게 벤조산을 포함하는 보존용액을 제조할 수 있는 이점이 있다. 따라서 상기 본 발명의 제2 실시예가 제3 실시예에 비해 투입되는 물질의 함량을 고려하여서는 더 경제적일 수 있으나 보존용액 조성물의 제조용이성 측면에서는 제3 실시예가 제2 실시예보다 우수할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 보존용액 조성물을 포함하는 보존용액을 포함한다.
상기 보존용액에는 통상적으로 보존용액의 첨가제로 사용되고 분리막 및/또는 모듈이 장착되는 장치에 포함되는 부재의 변색, 변형, 파손을 야기하지 않는 것이라면 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써, 분리막에 포함된 기공이 건조됨에 따라 발생할 수 있는 기공 직경의 감소를 방지할 수 있는 습윤제를 포함할 수 있으며, 상기 습윤제의 비제한적 예로써, 글리세린 등의 물질을 포함할 수 있고, 제조단가의 상승 및 용해의 어려움이 있는 키토산이나 키토올리고당을 포함할 수 있음도 물론이다. 이 경우 보존용액에 포함되는 본 발명에 따른 보존용액 조성물의 구체적인 함량은 첨가되는 기타 첨가제의 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 전체 보존용액 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및/또는 벤조산이 상술한 조성물의 설명에서 기재된 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 상술한 보존용액을 기공 내부에 포함하는 분리막을 포함한다.
상기 분리막의 형상은 통상적인 분리막의 형상인 경우 제한은 없으며, 바람직한 일례로 평막 또는 중공사일 수 있다. 상기 분리막의 용도 즉, 기공의 크기에 따른 정밀여과막, 한외여과막, 나노분리막, 역삼투막에 관계없이 사용될 수 있으며, 삼투방식에 따른 분리막으로 역삼투막, 압력지연삼투막, 정삼투막에 사용될 수 있다.
상기 분리막의 재질은 통상적인 분리막에 사용되는 물질을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 불화계 고분자, 폴리벤조이미다졸 고분자, 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 불화계 고분자의 경우 구체적으로 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)계, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)계, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체(EPE)계, 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)계, 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)계, 클로로트리플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ECTFE)계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 분리막은 (1) 본 발명에 따른 분리막 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 제조된 보존용액을 분리막에 부가하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조될 수 있다.
먼저, (1) 단계로써 상기 보존용액에 포함되는 보존용액 조성물에 대한 구체적인 설명은 상술한 보존용액 조성물의 설명과 동일한 생략하기로 한다. 이 경우 보존용액에 포함되는 보존용액 조성물의 구체적인 함량은 첨가되는 기타 첨가제의 종류 등에 따라 달라질 수 있으나, 전체 보존용액 100 중량부에 대해 벤조산 알칼리금속염 및/또는 벤조산이 상술한 보존 용액 조성물의 설명에서 설명된 함량만큼 포함되는 것이 바람직하다. 상기 용액을 제조할 때의 온도의 경우 조성물의 물질변형이 없으면서도 용해가 원활히 이루어지는 온도라면 본 발명에서 특별히 제한하지 않는다.
다음으로 (2) 단계로써, 상기 제조된 보존용액을 분리막에 부가하는 단계를 수행한다.
상기 분리막의 형상, 용도, 재질 등에 대한 설명은 상술한 바와 같은 바 생략한다. 보존용액을 분리막에 부가하는 방법은 본 발명에서 특별히 제한하지 않으며, 보존 용액을 분리막에 도포하거나 침지시킬 수 있다. 이때, 부가하는 보존용액의 양은 분리막이 충분히 보존용액에 젖을 수 있다면 보존용액의 부가 함량은 특별히 제한 되지 않는다.
한편, 본 발명은 본 발명에 따른 보존용액을 포함하는 분리막 또는 분리막 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 보존용액을 포함하는 분리막 또는 보존용액을 포함하는 분리막을 포함하는 분리막 모듈은 미생물의 번식이 방지되고, 분리막 자체의 수투과도, 염제거율 등의 성능 변화가 없으며, 장착되는 장치 부재의 변형, 변색, 파손 등이 방지될 수 있다.
상기 분리막 모듈은 분리막의 구체적인 형상 및 용도에 따라 정해지는 통상적인 모듈에 포함되는 기타 부재를 더 포함할 수 있다. 이하, 본 발명에 따른 바람직한 일구현예에 따른 보존용액을 포함하는 역삼투 모듈에 대해 설명하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 분리막 모듈이 역삼투 분리막 모듈인 경우 보존용액을 포함하는 역삼투 분리막이 역삼투 생산수 유입관에 나권형으로 권취되어 모듈을 형성할 수 있다. 구체적으로 보존용액을 포함하는 역삼투막은 유로 형성 목적인 스페이서와 함께 역삼투 생산수 유입관에 나권형으로 권취될 수 있으며 권취된 막의 양 끝에 권취된 분리막의 형상 안정성을 위해 엔드캡을 포함할 수 있다. 상기 스페이서와 엔드캡의 소재, 형상, 크기는 통상적인 역삼투 모듈에 사용되는 스페이서와 엔드캡일 수 있다. 상기와 같이 권취된 역삼투막은 외부케이스에 하우징될 수 있으며, 상기 외부케이스의 재질, 크기, 형상 역시 통상적인 역삼투 모듈에 사용되는 외부케이스의 재질, 크기, 형상일 수 있다. 또한, 상기와 같이 권취된 역삼투막은 외부케이스가 아닌 섬유보강플라스틱(FRP, fiber reinforced plastics) 등을 이용해 랩핑될 수 있다.
구체적으로 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투 모듈의 분해사시도로써, 상기 외부케이스(30)에 역삼투막(22)이 역삼투 생산수 유입관 (20)에 나권형으로 권취되어 포함될 수 있고, 이때 유입관(20)에 타공된 홀(21)을 통해 생산수가 관으로 유입될 수 있다.
한편, 상기와 같은 본 발명에 따른 보존용액을 포함하는 역삼투 모듈은 (1) 본 발명에 따른 분리막용 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제조하는 단계; 및 (2) 상기 제조된 보존용액을 분리막 모듈에 투입하는 단계;를 포함하는 보존용액을 포함하는 분리막 모듈 제조방법을 통해 제조될 수 있다.
먼저, 상기 (1) 단계에 대한 구체적인 설명은 상술한 바와 동일한바 생략하기로 한다.
다음으로, (2) 단계로써 상기 보존용액은 분리막 모듈에 투입시켜 모듈에 포함된 분리막에 보존용액 처리를 한다. 보존용액을 모듈에 투입시키는 시점은 제조된 모듈의 시험평가 시 또는 별도의 보존처리가 요구되는 시점에 모듈에 투입시켜 처리할 수 있다. 상기 모듈 내로 투입하는 보존용액의 양은 모듈 내 포함된 분리막이 충분히 젖을 수 있을 정도로 투입하는 경우 제한이 없으며, 투입후 잔여 보존용액을 제거할 수 있다.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
<실시예 1>
25℃ 순수 100 중량부에 대해 소디움 벤조에이트를 0.5 중량부 첨가하여 보존용액을 제조하였다.
<실시예 2 ~ 15>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 소디움 벤조에이트 및/또는 벤조산의 함량을 달리하여 보존용액을 제조하였다.
<비교예 1>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 소디움 벤조에이트를 첨가하지 않고 순수를 보존용액으로 사용하였다.
< 비교예 2 ~ 4>
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 소디움 벤조에이트 0.5 중량부 대신에 소디움 바이설파이트를 각각 1.01, 1.52, 2.04 중량부 포함시켜 보존용액을 제조하였다.
<실험예 1>
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 보존용액의 항균성능을 평가하기 위해 일반 세균용 배지(한일코메드사, Rodac TPC)를 세균이 접촉할 수 있도록 공기중에 5분 노출시킨 후 보존용액 1ml를 배양배지 표면에 고르게 뿌리고 덮개를 덮어 35℃, 습도 45%인 배양기에서 배양하여 세균이 번식할 때까지 소요되는 시간을 측정하여 표 1 및 도 2, 3에 나타내었다.
구체적으로 도 3에서 확인할 수 있듯이, 실시예 5, 8, 14 및 비교예 4의 경우 미생물이 번식하지 않았으며, 그 외에는 도 2와 같이 미생물이 번식하였다.
<실험예 2>
상기 실시예 8, 13 및 비교예 4를 통해 제조된 보존용액이 분리막에 미치는 물성의 변화가 있는지 평가하기 위해, 보존용액을 가정용 역삼투 분리막에 평막상태로 충분히 분리막이 젖을 때까지 부가한 뒤 분리막을 보존용액이 젖어 있는 상태로 진공포장하여 상온에서 보관하여 보관 일수(15일, 30일)에 따라 분리막의 수투과도 및 염제거율에 영향을 미치는지 평가하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
이때, 투과유량 및 염제거율은 교차흐름 방식의 평막 평가장치(㈜웅진케미칼 제작)로 평가하였으며, 이때 농도가 2,000ppm인 25 ℃ 염화나트륨(NaCl) 수용액에 대해 75 psi압력을 가해 수투과도를 측정하였고, 염제거율은 전도도미터(HACH사)를 사용하여 측정하였고, 보존용액을 처리하지 않았을 때의 수투과도 및 염제거율을 측정하여 물성을 비교 평가했다.
<실험예 3>
상기 실시예 13 및 비교예 4를 통해 제조된 보존용액이 분리막이 장착되는 장치에 포함되는 부품에 미치는 영향을 평가하기 위해 보존용액을 5배 높은 농도로 조제하여 폴리아세탈 재질의 밸프와 실리콘 재질의 오링에 침지시켜 20일이 경과한 시점에서의 변색, 변형 및 파손여부를 육안으로 확인하여 하기 표 3에 나타내었다.
소디움
벤조에이트		 벤조산 소디움
바이설페이트		 세균번식시작일
실시예1 0.5 - - 1일
실시예2 0.81 - - 15일
실시예3 1.01 - - 20일
실시예4 1.26 - - 20일
실시예5 1.52 - - -
실시예6 - 0.05 - 3일
실시예7 - 0.1 - 3일
실시예8 - 0.2 -
실시예9 0.2 0.91 - 10일
실시예10 0.2 1.01 - 5일
실시예11 0.2 1.52 - 7일
실시예12 0.2 2.04 - 16일
실시예13 0.2 0.2 - -
실시예 14 - 1.01 - -
실시예 15 0.12 0.12 - 3일
비교예 1 - - - 1일
비교예 2 - - 1.01 3일
비교예 3 - - 1.52 9일
비교예 4 - - 2.04 -
* 상기 소디움벤조에이트, 벤조산, 소디움 바이설페이트는 순수 100중량부에 대한 함량(중량부)임
구체적으로 보존 용액 없이 순수를 처리한 비교예 1의 경우 미생물이 번식하였으며, 보존용액으로 소디움 벤조에이트를 단독으로 1.52 중량부 포함한 실시예 5, 벤조산을 단독으로 0.2 중량부 포함한 실시예 8 및 소디움 벤조에이트 0.2 중량부 및 벤조산을 0.2 중량부로 포함하는 실시예 13에서 미생물이 번식하지 않았음을 알 수 있다.
또한, 소디움 벤조에이트와 벤조산이 1 : 1 중량비로 포함된 실시예 15의 경우 미생물이 번식했음을 확인할 수 있으며, 중량비가 동일해도 일정중량 이상을 포함해야 미생물 번식방지 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 비교예 4에서 소디움바이설파이트를 2.04 중량부 포함한 비교예 4의 경우에도 미생물 번식 방지효과가 있음을 확인할 수 있다. 다만, 비교예 4이 경우 미생물 번식 방지 효과가 있으나 하기 표 3에서 알 수 있듯이 부품의 변색, 변형, 파손을 야기할 수 있다.
보존용액 처리 전 15일 후 30일 후
투과유량(GFD) 염 제거율(%) 투과유량(GFD) 염 제거율(%) 투과유량(GFD) 염 제거율(%)
실시예 8 12.4 96.88 11.8 96.3 12.1 97.10
실시예 13 12.4 96.88 12.1 96.4 12.3 97.8
비교예 4 12.4 96.88 11.5 96.8 12.1 96.86
구체적으로 상기 표 2에서 알 수 있듯이, 보존용액에 15일, 30일 동안 보관한 경우에도 분리막 자체의 투과유량 및 염제거율에는 큰 변화가 없어 보존용액이 분리막 자체의 물성에 끼치는 영향은 없음을 확인할 수 있다.
변색 변형 파손
폴리아세탈
밸브		 실리콘
오링		 폴리아세탈
밸브		 실리콘
오링		 폴리아세탈
밸브		 실리콘
오링
실시예 13 정상 정상 정상 정상 정상 정상
비교예 4 정상 불량 정상 불량 불량 불량
구체적으로 상기 표 2에서 소디움 바이설파이트를 포함한 비교예 4의 경우 실리콘 오링의 변색, 변형 및 파손이 발생하였으며, 폴리아세탈 밸브의 파손이 발생했음을 확인할 수 있다.

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  12. 용매 100 중량부에 대하여, 보존액 0.35 ~ 2.1 중량부를 포함하며,
    상기 용매는 물을 포함하고,
    상기 보존액은 벤조산 알칼리금속염 및 벤조산을 1 : 0.9 ~ 1.1 중량비로 포함하는 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액.
  13. 기공 내부에 제12항에 따른 보존용액을 포함하는 분리막.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 분리막은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 불화계 고분자, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 보존용액을 포함하는 분리막.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 분리막은 평막 또는 중공사막인 것을 특징으로 하는 보존용액을 포함하는 분리막.
  16. 제12항에 따른 보존용액을 포함하는 분리막 모듈.
  17. (1) 제12항에 따른 분리막용 보존용액 조성물을 포함하는 분리막용 보존용액을 제조하는 단계; 및
    (2) 상기 제조된 보존용액을 분리막 모듈에 투입하는 단계;를 포함하는 보존용액을 포함하는 분리막 모듈 제조방법.
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