KR102169846B1 - 수처리 분리막 세정방법 및 세정장치 - Google Patents

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Abstract

본 명세서는 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막 세정방법 및 세정장치를 제공한다.

Description

수처리 분리막 세정방법 및 세정장치{CLEANING METHOD FOR WATER TREATMENT MEMBRANE AND APPARATUS FOR SAME}
본 명세서는 수처리 분리막 세정방법 및 세정장치에 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. 수처리 분리막의 기술 연구와 함께, 제조된 분리막 성능을 향상시키기 위한 효과적인 분리막 분리막 세정 방법의 연구도 요구되고 있다.
한국 공개 공보 10-1999-0019008
본 명세서는 수처리 분리막 세정방법 및 세정장치를 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막의 세정방법으로서, 고온수를 이용하여 수처리 분리막을 세정하되, 상기 고온수에 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 세정방법을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태는 수처리 분리막의 투입부 및 배출부를 갖는 고온수 세정 탱크; 및 상기 고온수 세정 탱크로 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하도록 구비된 기포 분사 장치를 포함하는, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막 세정장치를 제공한다.
본 명세서에 기재된 수처리 분리막 세정방법에 의해 세정된 수처리 분리막은 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물이 효과적으로 제거되고, 염 제거율이 증가하여 분리막 성능 향상의 효과가 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 세정장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 명세서의 또 다른 실시상태에 따른 수처리 세정장치를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 기포 분사 장치에 의해 분사되는 기포와 세정되는 수처리 분리막의 면이 이루는 각도를 구체적으로 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
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 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막 세정방법으로서, 고온수를 이용하여 수처리 분리막을 세정하되, 상기 고온수에 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하는 단계를 포함하는 수처리 분리막 세정방법을 제공한다.
본 발명의 수처리 분리막 세정방법을 이용하여 수처리 분리막을 세정하는 경우, 고온수에 분사된 기포가 고온수의 유동을 도우며, 수처리 분리막 표면에 물리력을 가할 수 있어, 단순하게 고온수에 침지하여 수처리 분리막 세정하는 것 보다 세정 효과를 높일 수 있다.
수처리 분리막에는 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층을 형성하기 위해 사용된 재료 중 폴리아미드 활성층을 형성하지 못한 미반응물이 수처리 분리막에 잔류할 수 있는데, 상기 미반응물은 수처리 분리막의 성능을 저하시키고 외관을 변색시킬 수 있다. 또한, 상기 미반응물의 유출로 인해 생산수 오염 등의 문제를 야기할 수 있다. 그러나, 본 발명은 상기 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거함으로써, 수처리 분리막의 성능 저하, 외관 변색, 생산수 오염의 문제를 해결할 수 있다.
본 발명은 고온수를 이용하여 수처리 분리막을 세정한다. 고온수를 이용하는 경우, 상기 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물이 수처리 분리막 표면에 부착되는 것을 방지하여, 미반응물을 효과적으로 제거할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고온수의 온도는 60℃ 내지 80℃ 이다. 상기 고온수의 온도가 상기 범위 내인 경우, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물의 제거가 효과적일 수 있다. 상기 온도가 60℃ 미만이면, 고온수에 의한 수처리 분리막의 세정력이 떨어질 수 있고, 80℃ 초과이면, 고온으로 인해 수처리 분리막의 내구성에 문제가 생길 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 고온수에 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하는 단계를 포함하여, 상기 고온수의 유동을 유발한다. 고온수의 유동이 이루어짐으로써, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물의 제거 효율을 높일 수 있다.
상기 고온수에 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포가 분사됨으로써, 수처리 분리막의 물리적인 세척을 돕는다. 물리적인 세척이란, 유체의 물리력을 이용하여 분리막 표면에 부착된 미반응물을 제거하는 것이다. 고온수를 이용하면서, 상기 기포의 분사에 의한 물리적인 세척이 이루어짐으로써, 고온수에 의한 단독 세척을 하는 경우보다 상승적인 효과를 기대할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 분사되는 기포는 최대 직경이 10mm 내지 50mm이다. 기포의 크기가 상기 범위 내인 경우, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 효과적으로 제거할 수 있다. 기포 최대 직경이 10mm 미만인 경우, 기포가 수처리 분리막에 존재하는 세공에 침투하여, 수처리 분리막 표면에 부착된 미반응물을 효과적으로 제거할 수 없으며, 기포 간에 서로 응집이 쉽게 일어남으로써, 기포의 크기를 효율적으로 제어할 수 없다. 기포 최대 직경이 50mm 초과인 경우, 수중에서의 기포의 부력이 커져서 수면으로 쉽게 상승하고 파괴될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 기포를 분사하기 위하여, 0.1MPa 내지 0.9MPa의 공기 압력을 사용할 수 있고, 바람직하게는 0.2MPa의 공기 압력을 사용할 수 있다. 상기 공기 압력이 0.1Mpa 미만인 경우, 수처리 분리막의 세정력이 떨어질 수 있고, 공기 압력이 0.9MPa 초과인 경우 수처리 분리막의 내구성에 문제가 생길 수 있다. 상기 공기 압력은 기체압력게이지를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 기체압력게이지는 삼인(SAMIN) SR-10이 이용될 수 있다.
본 발명에서 발생되는 기포의 양은 공기 압력, 세정 탱크의 크기, 기포 분사 장치를 구성하는 배관의 설계에 따라 조절될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물은 아민 화합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아민 화합물은 역삼투막 제조에 사용되는 아민 화합물이라면 그 종류를 제한하지 않으나, 구체적인 예를 든다면, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,2,4-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 2-클로로-1,4-페닐디아민 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물은 m-페닐렌디아민일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 상기 미반응물이 제거된 수처리 분리막 중의 미반응물은, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막에 존재하는 상기 미반응물에 비하여, 2.85% 내지 5.9% 감소할 수 있다.
상기 수처리 분리막의 세정방법을 거친 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물 감소율은, 하기 계산식을 이용하여 계산할 수 있다.
[계산식]
Figure 112017108185555-pat00001
상기 계산식에서,
A는 본 발명의 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막에 존재하는 미반응물 잔류량(mg/m2)이며, B는 본 발명의 세정 방법에 의하여 미반응물이 제거된 수처리 분리막 중의 미반응물 잔류량(mg/m2)이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 상기 미반응물이 제거된 수처리 분리막은, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막에 비하여, 염 제거율 증가량이 0.2% 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 염 제거율 증가량은 0.23% 내지 0.58%일 수 있다. 상기 염 제거율 증가량은, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 상기 미반응물이 제거된 수처리 분리막의 염 제거율에서 상기 수처리 분리막 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막의 염 제거율을 뺀 값이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 미반응물이 제거된 수처리 분리막의 염 제거율은, 250ppm NaCl 수용액, 압력 60psi, 온도 25℃ 조건에서 측정될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 조건에서 측정된 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 미반응물이 제거된 수처리 분리막의 염 제거율은 98.52% 이상일 수 있다. 구체적으로 상기 염 제거율은 98.52% 내지 98.87%일 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시상태는, 수처리 분리막의 투입부 및 배출부를 갖는 고온수 세정 탱크; 및 상기 고온수 세정 탱크로 최대 직경이 10mm 내지 50mm 인 기포를 포함하는 기포를 분사하도록 구비된 기포 분사 장치를 포함하는, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막 세정장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 세정장치는 상기 투입부로부터, 상기 배출부까지 수처리 분리막을 이송하기 위한 적어도 하나 이상의 이송 수단을 포함할 수 있다.
상기 수처리 분리막 세정장치는 고온수 세정 탱크 내에 수처리 분리막의 체류 시간을 제어하는 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 체류 시간을 제어하는 장치에 의해 측정되는 고온수 세정탱크 내 수처리 분리막의 체류 시간은 1분 내지 20분 일 수 있으며, 바람직하게는 3분 내지 10분이고, 더욱 바람직하게는 6분일 수 있다. 상기 시간이 1분 미만인 경우, 수처리 분리막 제조시 사용된 미반응물의 제거가 충분히 이루어지지 않아 세정 효과가 낮아질 수 있고, 20분을 초과하는 경우, 과다한 세정으로 분리막의 내구성에 문제가 있을 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 이송 수단은 복수 개의 롤을 포함할 수 있다. 상기 이송수단이 복수 개의 롤을 포함하는 경우, 상기 복수 개의 롤에 의해 수처리 분리막의 이송방향이 전환되는 부분을 제외하고, 상기 복수 개의 롤이 상기 투입부와 배출부의 최단 거리 방향과 평행하지 않은 방향으로 수처리 분리막을 이송하도록 배열될 수 있다. 상기 복수 개의 롤이 상기 투입부와 배출부의 최단 거리 방향과 평행하지 않은 방향으로 수처리 분리막을 이송하도록 배열되는 경우, 평행한 방향으로 배열되는 경우보다 기포를 포함하는 고온수에 의해 세정되는 수처리 분리막의 표면적이 넓어질 수 있어, 수처리 분리막의 세정 효과가 더 높아질 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 이송수단이 복수 개의 롤을 포함하고, 상기 복수 개의 롤이 상기 고온수 세정 탱크 내부에 지그재그로 배열될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 기포 분사 장치는 상기 이송수단에 의해 이송되는 수처리 분리막의 면에 대해서 60° 내지 120°의 각도로 기포를 분사한다. 상기 각도는 80° 내지 100°일 수 있으며, 바람직하게는 90°일 수 있다.
상기 기포 분사 장치가 상기 이송수단에 의해 이송되는 수처리 분리막의 면에 대해서 60° 내지 120°의 각도로 기포를 분사하는 경우 수처리 분리막을 효과적으로 세정할 수 있다. 각도가 60° 미만이거나 120°를 초과하는 경우, 기포에 의해 수처리 분리막에 가해지는 물리적인 힘이 약해 수처리 분리막을 효과적으로 세정할 수 없다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태에 있어서, 상기 기포 분사 장치는 상기 고온수 세정탱크의 바닥면과 상기 이송수단에 의해 이송되는 수처리 분리막 사이에 구비되고, 상기 고온수 세정탱크의 투입부가 구비된 측면으로부터 배출부가 구비된 측면 사이의 최단 거리의 70% 이상, 바람직하게는 80% 내지 90%에 걸쳐 구비될 수 있다. 70% 미만인 경우, 상기 기포 분사 장치에 의해 분사된 기포와 접촉하는 수처리 분리막의 표면적이 넓지 못해, 수처리 분리막의 물리적인 세정이 효과적으로 일어날 수 없다.
본 발명에 있어서, 연결관은 상기 고온수 세정 탱크와 상기 기포 발생 장치 및 기포 분사 장치를 연결한다. 상기 연결관은 직선 또는 곡선으로 구비되어 고온수 세정 탱크와 기포 발생 장치 및 기포 분사 장치를 연결 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 고온수 세정탱크에 설치된 투입부 및 배출부는 세정탱크 내부로 함몰될 수 있고, 또는 세정탱크 외부로 돌출될 수 있으며, 함몰되거나 돌출되지 않고 홀(hole)형태로 구비 될 수 있다.
본 발명에 있어서, 고온수가 채워진 고온수 세정 탱크로 기포를 발생시키기 위하여 상기 기포 발생 장치가 공기의 압력을 상기 연결관을 통해 주입하면, 상기 기포 분사 장치를 통해 분사된 기포가 상부로 부상하면서 다량의 공기 방울을 형성한다. 그리고 상부로 상승하는 다량의 공기 방울은 고온수의 유동을 유발하며, 수처리 분리막 표면에 물리적인 힘을 가해 수처리 분리막이 효과적으로 세척될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 세정장치는 기체압력게이지, 온도 제어기, 온도 센서, 고온수 가열 장치, 및 항온 장치로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 기체압력게이지는 기포 발생 장치에 의해 공급되는 공기의 압력을 측정한다. 상기 온도 제어기는 고온수 세정 탱크 내의 고온수의 온도가 너무 높아지거나 낮아지지 않도록 조절하고, 상기 온도 센서는 고온수 세정 탱크 내의 고온수의 온도를 측정하는 역할을 한다. 상기 기체압력게이지, 온도 제어기, 온도 센서, 고온수 가열 장치, 및 항온장치는 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 사용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막 세정방법에 의해 세정되는 수처리 분리막은 준비된 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성한 것 일 수 있다.
상기 폴리아미드 활성층은 방향족 아민 화합물을 포함하는 수용액과 다관능성 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액의 계면중합을 통하여 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 방향족 아민 화합물을 포함하는 수용액층과 상기 유기용액의 접촉시, 상기 다공성 지지체의 표면에 코팅된 방향족 아민 화합물과 다관능성 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면중합에 의해 폴리아미드를 생성하고, 다공성 지지체에 흡착되어 박막이 형성된다. 상기 접촉 방법에 있어서, 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 폴리아미드 활성층을 형성할 수도 있다.
상기 다공성 지지체로는, 부직포 상에 고분자 재료의 코팅층이 형성된 것을 사용할 수 있다. 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴카보네이트, 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.
상기 아민 화합물은 수처리 분리막 제조에 사용되는 아민 화합물이라면 그 종류를 제한하지 않으나, 구체적인 예를 든다면, m-페닐렌디아민(m-PD), p-페닐렌디아민, 1,2,4-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 2-클로로-1,4-페닐렌디아민, 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다. 상기 아민 화합물의 함량은 상기 수용액을 기준으로 0.1 중량% 이상 20 중량% 이하일 수 있다.
상기 아실 할라이드 화합물로는 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, 구체적인 예로서 2 내지 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물로서, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이 및 테레프탈로일클로라이드로 이루어진 화합물군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 아실 할라이드 화합물의 함량은 상기 유기용액을 기준으로 0.05 중량% 이상 1 중량% 이하일 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막 세정장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 명세서의 또 다른 실시상태에 따른 수처리 분리막 세정장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 기포 분사 장치에 의해 분사되는 기포와 세정되는 수처리 분리막의 면이 이루는 각도를 구체적으로 도시한 것이다.
구체적으로, 고온수 세정 탱크(100)에 설치된 분리막 투입부(11)로부터 분리막 배출부(12)를 통해 수처리 분리막(200)이 이송되도록 한다. 수처리 분리막(200)을 고온수 세정 탱크(100) 내에서 이송하는 이송 수단은 복수 개의 롤(21)이며, 복수 개의 롤(21)은 상기 롤(21)에 의해 수처리 분리막의 이송방향이 전환되는 부분을 제외하고 상기 롤(21)이 고온수 세정 탱크(100)의 분리막 투입부(11)와 분리막 배출부(12)의 최단 거리 방향과 평행하지 않은 방향(A)으로 배열된 것이다. 상기 방향(A)으로 복수 개의 롤(21)이 배열됨에 따라, 기포 분사 장치(32)에 의해 발생되는 기포(22)와 접촉하는 단면적이 넓어질 수 있다. 바람직하게 상기 복수 개의 롤(21)은 고온수 세정 탱크(100) 내부에 지그재그로 배열 될 수 있다.
기포 분사 장치(33)는 고온수 세정탱크(100)의 바닥면과 수처리 분리막(200)의 이송 수단인 복수 개의 롤(21) 사이에 구비되며, 고온수 세정탱크(100)의 투입부가 구비된 측면(41)으로부터 배출부가 구비된 측면(42) 사이의 최단 거리의 70% 이상에 걸쳐 구비된다. 기포 분사 장치(33)는 도 1과 같이 고온수 세정탱크(100)의 바닥면과 평행한 직선으로 구비될 수 있고, 도 2와 같이 기포 분사 장치(33) 일부가 고온수 세정탱크(100)의 바닥면과 수직으로 구비될 수 있다. 기포 분사 장치(33)에는 복수 개의 기포 분사 위치(32)가 구비되며, 상기 기포 분사 위치(32)에서 기포(22)가 분사된다.
기포 분사 장치(33)는 이송 수단에 의해 이송되는 수처리 분리막(200)의 면에 대해서 일정 각도(θ)로 기포를 분사한다. 상기 각도(θ)는 60° 내지 120°일 수 있고, 80° 내지 100°일 수 있으며, 바람직하게는 90°일 수 있다.
수처리 분리막(200)이 이송 수단인 복수 개의 롤(21)을 통해 이송되면서, 고온수에 침지되어 세정된다. 수처리 분리막(200)이 이송되며 세정되는 과정에서, 고온수 세정 탱크(100) 설치된 기포 분사 장치(33)에 의해 기포(22)가 발생됨으로써, 수처리 분리막(200)의 물리적 세정 효과를 높일 수 있다. 기포(22)는 기포 발생장치(300)에 의해 공급되며, 밸브(301)에 의해 공급되는 공기 압력이 제어된다. 공급되는 공기 압력은 0.1MPa 내지 0.9MPa이다. 상기 기포(22)는 최대 직경이 10mm 내지 50mm이다. 밸브(301)에 의해 공급되는 공기 압력은 기체압력게이지(302)를 통해 측정된다. 기포 발생장치(300)는 연결관(31)에 의해 고온수 세정 탱크(100)로 연결되고, 기포 분사 장치(33)를 통해 기포 분사 위치(32)에서 고온수에 다량의 기포(22)를 분사한다. 분사된 기포(22)는 고온수의 유동을 유발하며, 수처리 분리막(200)을 물리적으로 세척하여, 수처리 분리막(200) 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 효과적으로 제거할 수 있다. 이로써, 세정된 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과 유량을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1.
고온수 저장 탱크에 60℃의 고온수를 준비하였다. 상기 고온수 저장 탱크에 설치된 수처리 분리막 이송 수단인 복수 개의 롤을 통해 수처리 분리막을 투입부로부터 배출부까지 이송하는 과정을 거쳤다.
수처리 분리막을 이송하는 과정 중에 고온수 탱크에 설치된 기포 분사 장치를 이용해 최대 직경이 10mm인 기포를 분사하였다. 분사된 기포를 이용해 수처리 분리막 표면에 존재하는 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 세정하였다.
실시예 2.
상기 실시예 1에서, 상기 분사된 기포의 최대 직경이 50mm인 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 세정하였다.
비교예 1.
고온수 저장 탱크에 60℃의 고온수를 준비하였다. 상기 고온수 저장 탱크에 설치된 수처리 분리막 이송 수단인 복수 개의 롤을 통해 수처리 분리막을 투입부로부터 배출부까지 이송하는 과정을 거치며, 기포를 분사하는 과정 없이 수처리 분리막 표면에 존재하는 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 세정하였다.
세정된 수처리 분리막의 성능 평가.
상기 실시예 1 및 2, 비교예 1에 의하여 세정한 수처리 분리막을 7cm x 7cm 크기로 잘랐다. 자른 수처리 분리막을 메탄올에 1시간 동안 침지시킨 후 메탄올 용액에 용출된 m-페닐렌디아민의 양을 UV-vis spectroscopy(Agilent G1103A)를 이용해 측정하였다. 상기 UV-vis spectroscopy(Agilent G1103A) 측정 조건은 파장 250~400nm 영역대에서 m-페닐렌디아민에 해당하는 290nm 파장의 피크 세기를 비교한 것이다.
수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물인 m-페닐렌디아민의 양을 측정한 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 또한, 250 ppm의 NaCl 수용액(pH 6.5)을 60 psi, 1.5 L/min의 유량으로 1시간 가량 장비 운전을 실시하여 안정화된 것을 확인한 후, 25℃에서 10분간 투과되는 물의 양을 측정하여 투과유량(flux: GFD(gallon/ft2·day))을 계산하고, 전도도 미터(Conductivity Meter)를 사용하여 투과 전과 후의 염 농도를 분석하여 염제거율(Rejection)을 계산한 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
구분 기포발생여부 기포 최대 직경 (mm) m-PD
잔류량
(mg/m 2 ) 		분리막 성능
염제거율 ( % ) 투과유량( GFD )
비교예 1 X - 63.81 98.29 11.17
실시예 1 O 10 61.99 98.52 11.03
실시예 2 O 50 60.04 98.87 10.94
상기 표 1을 기초로, 비교예 1 대비 실시예 1 및 2의 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물의 감소율을 하기 계산식으로 계산하여 하기 표 2에 기재하였다.
[계산식]
Figure 112017108185555-pat00002
상기 계산식에서,
A는 본 발명의 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막에 존재하는 미반응물 잔류량(mg/m2)이며, B는 본 발명의 세정 방법에 의하여 미반응물이 제거된 수처리 분리막 중의 미반응물 잔류량(mg/m2)이다.
또한, 비교예 1 대비 실시예 1 및 2의 세정된 수처리 분리막의 염제거율 증가량을 계산하여 하기 표 2에 기재하였다. 상기 염 제거율 증가량은, 상기 수처리 분리막 세정방법에 의해 상기 미반응물이 제거된 수처리 분리막의 염 제거율에서 상기 수처리 분리막 세정방법에 의하여 세정하지 않은 수처리 분리막의 염 제거율을 뺀 값으로 계산하였다.
구분 미반응물 감소율( % ) 염제거율 증가량( % )
비교예 1 대비 실시예 1 2.85 0.23
비교예 1 대비 실시예 2 5.9 0.58
상기 표 1의 결과에 따르면, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막 세정방법에 의해 수처리 분리막을 세정하는 경우에 있어서, 상기 고온수에 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하는 단계를 포함하여 수처리 분리막을 세정함으로써, 기포를 분사하는 단계를 포함하지 않는 경우보다 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물의 양이 감소함을 확인할 수 있었다. 또한, 기포를 분사하는 단계를 포함하지 않는 경우 대비, 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하는 단계를 포함하여 수처리 분리막을 세정하는 경우, 수처리 분리막의 염 제거율이 증가함을 확인할 수 있었다.
상기 표 2에 따르면, 기포를 분사하는 단계를 포함하지 않은 비교예 1과 비교하여, 최대 직경이 10mm인 기포를 분사하여 수처리 분리막을 세정하는 실시예 1의 경우, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물인 m-페닐렌디아민의 양이 2.85% 감소하였고, 세정된 수처리 분리막의 염 제거율이 0.23% 증가함을 확인할 수 있었다.
또한, 기포를 분사하는 단계를 포함하지 않은 비교예 1과 비교하여, 최대 직경이 50mm인 기포를 분사하여 수처리 분리막을 세정하는 실시예 2의 경우, 수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물인 m-페닐렌디아민의 양이 5.9% 감소하였고, 세정된 수처리 분리막의 염 제거율이 0.58% 증가함을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
11: 분리막 투입부
12: 분리막 배출부
21: 롤(이송 수단)
22: 기포
31: 연결관
32: 기포 분사 장치의 기포 분사 위치
33. 기포 분사 장치
41: 투입부가 구비된 측면
42: 배출부가 구비된 측면
100: 고온수 세정 탱크
200: 수처리 분리막
300: 기포 발생 장치
301: 밸브
302: 기체압력 게이지
A: 분리막 투입부와 분리막 배출부가 평행하지 않은 방향
θ: 기포 분사 장치에 의해 분사되는 기포와 세정되는 수처리 분리막의 면이 이루는 각도

Claims (13)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 수처리 분리막의 투입부 및 배출부를 갖는 고온수 세정 탱크; 및
    상기 고온수 세정 탱크로 최대 직경이 10mm 내지 50mm인 기포를 포함하는 기포를 분사하도록 구비된 기포 분사 장치를 포함하는,
    수처리 분리막 제조시 사용된 재료 중 미반응물을 제거하는 수처리 분리막 세정장치로서,
    상기 수처리 분리막은 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성한 것이고,
    상기 수처리 분리막 세정장치는 상기 투입부로부터, 상기 배출부까지 수처리 분리막을 이송하기 위한 적어도 하나 이상의 이송 수단을 포함하는 것이며,
    상기 기포 분사 장치는 상기 고온수 세정탱크의 바닥면과 상기 이송수단에 의해 이송되는 수처리 분리막 사이에 구비되고, 상기 고온수 세정탱크의 투입부가 구비된 측면으로부터 배출부가 구비된 측면 사이의 최단 거리의 70% 이상에 걸쳐 구비된 것인 수처리 분리막 세정장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 이송수단은 복수 개의 롤을 포함하고, 상기 복수 개의 롤에 의해 수처리 분리막의 이송방향이 전환되는 부분을 제외하고 상기 복수 개의 롤이 상기 투입부와 상기 배출부 사이의 최단 거리 방향과 평행하지 않은 방향으로 수처리 분리막을 이송하도록 배열된 것인 수처리 분리막 세정장치.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 이송수단이 복수 개의 롤을 포함하고, 상기 복수 개의 롤이 상기 고온수 세정 탱크 내부에 지그재그로 배열되는 것인 수처리 분리막 세정장치.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 기포 분사 장치는 상기 이송수단에 의해 이송되는 수처리 분리막의 면에 대해서 60° 내지 120°의 각도로 기포를 분사하는 것인 수처리 분리막 세정장치.
  12. 삭제
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 수처리 분리막 세정장치는 온도 제어기, 온도 센서, 고온수 가열 장치, 및 항온 장치로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 더 포함하는 것인 수처리 분리막 세정장치.
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