KR102209493B1 - Physical defects removed Reverse-osmosis membrane, method for manufacturing thereof and Reverse-osmosis module comprising thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈에 관한 것으로 보다 상세하게는, 역삼투막의 제조공정 및 이를 이용한 모듈의 제조공정에서 발생할 수 있는 분리막 표면의 물리적 미세결함을 제거하여 결함에 따른 역삼투막의 염제거율 저하를 방지하고 역삼투막의 사용주기를 연장시킨 물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈 에 관한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis membrane from which physical defects have been removed, a method of manufacturing the same, and a reverse osmosis module including the same.More specifically, the physical microdefects on the surface of the separator that may occur in the manufacturing process of the reverse osmosis membrane and the manufacturing process of the module using the same The present invention relates to a reverse osmosis membrane from which physical defects are removed, which prevents the deterioration of the salt removal rate of the reverse osmosis membrane due to the defect and extends the use period of the reverse osmosis membrane, a manufacturing method thereof, and a reverse osmosis module including the same.

Description

물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈{Physical defects removed Reverse-osmosis membrane, method for manufacturing thereof and Reverse-osmosis module comprising thereof}Physical defects removed Reverse-osmosis membrane, method for manufacturing thereof and Reverse-osmosis module comprising thereof

본 발명은 물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈에 관한 것으로 보다 상세하게는, 역삼투막의 제조공정 및 이를 이용한 모듈의 제조공정에서 발생할 수 있는 분리막 표면의 물리적 미세결함을 제거하여 결함에 따른 역삼투막의 염제거율 저하를 방지하고 역삼투막의 사용주기를 연장시킨 물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis membrane from which physical defects have been removed, a method of manufacturing the same, and a reverse osmosis module including the same.More specifically, the physical microdefects on the surface of the separator that may occur in the manufacturing process of the reverse osmosis membrane and the manufacturing process of the module using the same The present invention relates to a reverse osmosis membrane in which physical defects are removed, preventing a decrease in the salt removal rate of the reverse osmosis membrane due to defects and prolonging the use period of the reverse osmosis membrane, a manufacturing method thereof, and a reverse osmosis module including the same.

일반적으로 해리된 물질은 다양한 유형의 선택적인 분리막을 이용하여 그 용매로부터 분리할 수 있다. 이러한 선택적 분리막을 기공 크기의 증가순서로 기재하면 역삼투 분리막, 한외여과막 및 정밀여과막으로 분류된다.In general, the dissociated material can be separated from the solvent using various types of selective membranes. If these selective separators are described in the order of increasing the pore size, they are classified into reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes, and microfiltration membranes.

종래 역삼투막의 사용용도는 반염수 또는 해수의 탈염공정이며, 이러한 탈염공정은 공업, 농업, 또는 가정용에 상대적으로 적합한 담수 또는 순수를 대량으로 제공하게 한다. 역삼투막을 사용한 반염수 또는 해수의 탈염공정은 염수로부터 염, 다른 용해된 이온 또는 분자들을 문자 그대로 여과시키는 공정으로, 염수를 역삼투막에 통과시켜 가압함으로써 정제된 물이 분리막을 통과하는 반면 염, 다른 용해된 이온 또는 분자들은 분리막을 통과하지 못한다. 삼투압은 역삼투 공정에서 필연적으로 발생하며, 이때 원수의 농도가 높을수록 삼투압이 커지기 때문에 이를 처리하기 위해서는 보다 높은 압력이 필요하게 된다. 이에, 역삼투막이 상업적으로 염수 및 해수를 대량으로 탈염화하는데 이용되기 위해서는 몇 가지 갖춰져야 할 조건이 있는데, 그 중 하나는 높은 염제거율을 갖는 것이다. 현재 상업적으로 적용하기 위한 반염수에 대한 역 삼투막의 염제거율은 적어도 97% 이상이 요구된다.The use of the conventional reverse osmosis membrane is a desalination process of semi-salt water or seawater, and this desalination process provides a large amount of fresh water or pure water relatively suitable for industry, agriculture, or household use. The desalting process of semi-salt water or seawater using a reverse osmosis membrane is a process of literally filtering salts, other dissolved ions or molecules from brine. Purified water passes through the separation membrane by passing the brine through the reverse osmosis membrane and pressurizing it, whereas salts, other dissolution. Ions or molecules cannot pass through the membrane. The osmotic pressure inevitably occurs in the reverse osmosis process, and at this time, the higher the concentration of raw water, the greater the osmotic pressure, so a higher pressure is required to treat it. Thus, in order for the reverse osmosis membrane to be commercially used for desalting salt and seawater in large quantities, there are several conditions to be provided, one of which is to have a high salt removal rate. Currently, the salt removal rate of the reverse osmosis membrane to semi-saline water for commercial application is required to be at least 97%.

역삼투막의 일반적인 유형 중 하나는 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체 상에 형성된 폴리아미드 박막으로 이루어진 복합막으로, 상기 폴리아미드 박막은 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드의 계면 중합에 의하여 형성되며, 상기 다공성 지지체는 통상적으로 지지체 상에 소수성 고분자 물질을 도포하여 사용하는 것이 일반적이다. One of the general types of reverse osmosis membranes is a composite membrane composed of a porous support and a polyamide thin film formed on the porous support, the polyamide thin film is formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine and a polyfunctional acyl halide, and the porous support is In general, it is common to apply a hydrophobic polymer material on a support.

도 1은 통상적인 역삼투막(100)의 단면에 대한 모식도로써, 역삼투막의 지지역할을 하는 지지체(101)상에 다공성 구조를 형성해 고율량을 수득하는 고분자지지층(102)층이 형성되고, 염에 대한 분리능을 증가시키는 선택층(103)을 형성되어 있다. 1 is a schematic diagram of a cross section of a conventional reverse osmosis membrane 100, a polymer support layer 102 is formed to obtain a high yield by forming a porous structure on a support 101 that serves as a support for the reverse osmosis membrane, A selection layer 103 is formed to increase the separation ability.

도 2는 역삼투막은 통상적으로 다공성투과수 유출관(1)에 나권형으로 권취되면, 상기 도 1과 같은 구조를 가지는 역삼투막(2, 4)을 두겹으로 실링하여 내부로 유입되는 유체와 외부로 흘러가는 유체간에 삼투압구배를 형성할 수 있도록 하여 유체간 분리를 시킬 수 있다. 통상적으로 압력에 의한 분리막의 밀착에 의해 유로가 감소함에 따른 유량감소를 방지하기 위해 역삼투막(2, 4)의 내부 스페이서(3)와 역삼투막(2, 4)의 외부에 배치되는 스페이서(5)를 포함한다. Figure 2 shows that when the reverse osmosis membrane is usually wound in a spiral wound around the porous permeated water outlet pipe (1), the reverse osmosis membranes (2, 4) having the structure as in FIG. 1 are sealed in two layers to flow into the fluid flowing into the inside and the outside. Is capable of forming an osmotic pressure gradient between fluids to separate fluids. In order to prevent a decrease in flow rate due to a decrease in the flow path due to the close contact of the separator by pressure, the internal spacers 3 of the reverse osmosis membranes 2 and 4 and the spacers 5 disposed outside the reverse osmosis membranes 2 and 4 are provided. Include.

그러나 도 2와 같이 역삼투막이 나권형으로 권취하여 모듈로 패키징하는 공정에서 역삼투막의 어느 일면에서 형성된 선택층(도 1의 103)이 미세하게 균열이 발생하거나 홈이 패이는 등의 물리적 결함이 발생할 수 있으며, 이는 상기 권취공정에 가해지는 물리적 힘 및/또는 작업 중 발생할 수 있는 작업자의 부주의 등에 의해 발생할 수 있다.However, in the process of packaging the reverse osmosis membrane as a module by winding the reverse osmosis membrane in a spiral wound shape as shown in FIG. 2, the selection layer (103 in FIG. 1) formed on any one side of the reverse osmosis membrane may cause fine cracks or physical defects such as grooves. In addition, this may occur due to physical force applied to the winding process and/or carelessness of an operator that may occur during work.

또한, 제조공정에서 물리적 결함이 발생하지 않았다 하더라도 역삼투막의 운전 중에 가해지는 높은 압력에 의해 역삼투막은 압착될 수 있는데, 역삼투막의 양쪽으로 배치되는 스페이서(도 2의 3, 5)는 통상적으로 공경이 큰 메쉬시트를 사용하기 때문에 선택층에 맞닿게 되는 어느 한 메쉬시트에 의해 선택층에 눌린자국이 발생할 수 있고, 이것이 심해질 경우 선택층이 패이거나 홈이 생길 수 있고, 더 심해질 경우 선택층 하부에 위치하는 다공성지지체까지 물리적 손상을 받는 문제점이 발생할 수 있다. In addition, even if no physical defects have occurred in the manufacturing process, the reverse osmosis membrane may be compressed due to high pressure applied during operation of the reverse osmosis membrane. Spacers (3, 5 in FIG. 2) disposed on both sides of the reverse osmosis membrane usually have large pore diameters. Since a mesh sheet is used, a pressed mark may occur on the selected layer by any one mesh sheet that comes into contact with the selected layer, and if this becomes severe, the selected layer may be dent or grooved, and if it becomes more severe, it is located under the selected layer. There may be a problem of physical damage to the porous support.

상기와 같은 역삼투막 선택층 및 고분자지지층에 발생한 물리적 결함은 염제거율을 저하시키는 문제가 있으며, 역삼투막의 사용주기를 현저히 저하시킬 수 있고, 역삼투막이 해수담수화용 역삼투막일 경우 특히 염제거율의 저하가 치명적인 문제가 될 수 있는 바, 이를 손쉽게 해결할 수 있는 방법의 개발이 시급한 실정이다.The physical defects occurring in the reverse osmosis membrane selection layer and the polymer support layer as described above have a problem of lowering the salt removal rate, and can significantly reduce the use cycle of the reverse osmosis membrane, and when the reverse osmosis membrane is a reverse osmosis membrane for seawater desalination, the decrease in the salt removal rate is a fatal problem. There is an urgent need to develop a method to solve this problem easily.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 역삼투막의 제조공정 또는 운전 중에 발생할 수 있는 역삼투막에 발생하는 물리적 결함을 간단히 제거시켜 염제거율 저하의 치명적인 문제점을 해결하고 역삼투막의 사용주기를 증가시킬 수 있는 물리적 결함이 제거된 역삼투막, 그 제조방법, 이를 포함하는 역삼투 모듈 및 역삼투 모듈의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to solve the fatal problem of lowering the salt removal rate by simply removing physical defects occurring in the reverse osmosis membrane that may occur during the manufacturing process or operation of the reverse osmosis membrane. It is to provide a reverse osmosis membrane from which physical defects that can increase the use cycle are removed, a method for manufacturing the same, a reverse osmosis module including the same, and a method for manufacturing a reverse osmosis module.

상술한 첫 번째 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 지지체상에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함하는 역삼투막에 있어서, 상기 고분자 지지층 및 폴리아미드층 중 어느 하나 이상의 층에 형성된 물리적 결함(defect) 부분에 입상의 고분자 입자가 침투하여 상기 결함이 물리적으로 마스킹된 것을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제공한다.In order to solve the above-described first problem, the present invention provides a reverse osmosis membrane comprising a polymer support layer formed on a support and a polyamide layer formed on the polymer support layer, wherein the polymer support layer and the polyamide layer are formed on one or more layers. It provides a reverse osmosis membrane in which physical defects, including those in which the defects are physically masked, are removed by penetration of granular polymer particles into physical defects.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자입자는 입경이 0.005 ~ 1㎛일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may have a particle diameter of 0.005 to 1 μm.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 입자는 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may be a copolymer including styrene or a styrene derivative.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 공중합체는 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 부타디엔 단량체 및 비닐피롤리돈 단량체를 포함하는 공중합체 및 폴리스타이렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the copolymer may include any one or more selected from the group consisting of polystyrene and a copolymer containing an acrylic monomer, a methacrylic monomer, a butadiene monomer, and a vinylpyrrolidone monomer. have.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 공중합체는 폴리비닐피롤리돈 스타이렌 공중합체일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the copolymer may be a polyvinylpyrrolidone styrene copolymer.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 25℃, 800psi 압력조건에서 하기의 관계식 1에 의한 유량감소율이 5% 이하일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane may have a flow rate reduction rate of 5% or less according to the following relational equation 1 under a pressure condition of 32,000 ppm sodium chloride solution at 25° C. and 800 psi.

[관계식 1][Relationship 1]

Figure 112020055977784-pat00014
Figure 112020055977784-pat00014

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 25℃, 800 psi 압력조건에서 하기의 관계식 2에 의한 염 제거율 증가율이 0.1% 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane may have a salt removal rate increase rate of 0.1% or more according to the following relational equation 2 at 25° C. and 800 psi pressure condition of 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution.

[관계식 2][Relationship 2]

Figure 112020055977784-pat00015
Figure 112020055977784-pat00015

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자입자는 입경이 0.01 ~ 0.5㎛일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may have a particle diameter of 0.01 ~ 0.5㎛.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 지지체상에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함하는 역삼투막에 있어서, 상기 역삼투막에 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액을 부가하여 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분을 입상의 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시키는 것을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 제조방법을 제공한다.In addition, in order to solve the above-described problems, the present invention provides a reverse osmosis membrane comprising a polymer support layer formed on a support and a polyamide layer formed on the polymer support layer, wherein a dispersion solution containing granular polymer particles is added to the reverse osmosis membrane. Thus, it provides a method for manufacturing a reverse osmosis membrane from which physical defects are removed, including physically masking the physical defects formed on the reverse osmosis membrane through granular polymer particles.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자 입자는 입경이 0.005 ~ 1㎛일 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may have a particle diameter of 0.005 to 1 μm.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 입자는 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may be a copolymer including styrene or a styrene derivative.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 공중합체는 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 부타디엔 단량체 및 비닐피롤리돈 단량체를 포함하는 공중합체 및 폴리스타이렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the copolymer may include any one or more selected from the group consisting of a copolymer including an acrylic monomer, a methacrylic monomer, a butadiene monomer and a vinylpyrrolidone monomer, and polystyrene. I can.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 분산용액은 고분자 입자를 3 ~ 35 ppm 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the dispersion solution may contain 3 to 35 ppm of polymer particles.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 마스킹은 분산용액에 200 ~ 900 psi의 압력을 가해 수행될 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the masking may be performed by applying a pressure of 200 to 900 psi to the dispersion solution.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 마스킹은 20 ~ 70분간 수행될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the masking may be performed for 20 to 70 minutes.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 분산용액은 고분자 입자를 3 ~ 18 ppm 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the dispersion solution may contain 3 to 18 ppm of polymer particles.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자입자는 입경이 0.01 ~ 0.5㎛일 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may have a particle diameter of 0.01 ~ 0.5㎛.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본 발명에 따른 역삼투막을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투 모듈을 제공한다.
In addition, in order to solve the above problems, the present invention provides a reverse osmosis module in which physical defects including the reverse osmosis membrane according to the present invention are removed.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈에 있어서, 상기 역삼투 모듈 내부로 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액을 부가하여 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분을 입상의 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시키는 것을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투 모듈의 제조방법을 제공한다.In addition, in order to solve the above-described problems, the present invention is a reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane, by adding a dispersion solution containing granular polymer particles to the inside of the reverse osmosis module, thereby reducing the physical defects formed in the reverse osmosis membrane. It provides a method of manufacturing a reverse osmosis module in which physical defects including physically masking through polymer particles are removed.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 고분자입자는 입경이 0.005 ~ 1.0㎛인 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체일 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer particles may be a copolymer including styrene or a styrene derivative having a particle diameter of 0.005 to 1.0 μm.

본 발명의 물리적 결함이 제거된 역삼투막은 역삼투막의 제조공정 및 이를 이용한 모듈의 제조공정에서 발생할 수 있는 분리막 표면의 물리적 미세결함을 제거하여 결함에 따른 역삼투막의 염제거율 저하를 방지하고 역삼투막의 사용주기를 연장시켜 역삼투막에 대한 다양한 용도 중에서도 해수담수화용 역삼투에 있어 현저하게 우수한 효과를 발휘할 수 있다.The reverse osmosis membrane from which the physical defects of the present invention are removed removes physical micro-defects on the surface of the separation membrane that may occur in the manufacturing process of the reverse osmosis membrane and the manufacturing process of the module using the same, thereby preventing the deterioration of the salt removal rate of the reverse osmosis membrane due to the defect, and reducing the use cycle of the reverse osmosis membrane By extending it, it can exhibit remarkably excellent effects in reverse osmosis for seawater desalination among various uses for reverse osmosis membranes.

도 1은 통상적인 역삼투막의 단면모식도이다.
도 2는 통상적인 역삼투모듈의 분해단면도이다.
도 3은 분리막 표면에 물리적 결함이 발생한 역삼투막의 광학현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 물리적 결함이 제거된 역삼투막의 단면모식도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 물리적 결함이 제거된 역삼투막의 단면모식도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 물리적 결함이 제거된 역삼투막의 광학현미경 사진이다.
도 7은 본 발명이 바람직한 일구현예에 따른 역삼투모듈의 분해사시도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a conventional reverse osmosis membrane.
2 is an exploded cross-sectional view of a conventional reverse osmosis module.
3 is an optical micrograph of a reverse osmosis membrane in which physical defects have occurred on the surface of the separation membrane.
4 is a schematic cross-sectional view of a reverse osmosis membrane from which physical defects are removed according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view of a reverse osmosis membrane from which physical defects are removed according to a preferred embodiment of the present invention.
6 is an optical micrograph of a reverse osmosis membrane from which physical defects have been removed according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is an exploded perspective view of a reverse osmosis module according to an embodiment of the present invention.

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

상술한 바와 같이 종래의 역삼투막은 나권형으로 권취하여 모듈로 패키징하는 공정에서 권취공정에 가해지는 물리적 힘 및/또는 작업 중 발생할 수 있는 작업자의 부주의 등에 의해 역삼투막의 어느 일면에서 형성된 선택층이 미세하게 균열이 발생하거 홈이 패이거나 하는 등의 물리적 결함이 발생할 수 있다. 또한, 제조공정에서 물리적 결함이 발생하지 않았다 하더라도 역삼투막의 운전 중에 가해지는 높은 압력에 의해 역삼투막은 압착될 수 있는데, 역삼투막의 양쪽으로 배치되는 스페이서는 통상적으로 공경이 큰 메쉬시트를 사용하기 때문에 선택층에 맞닿게 되는 어느 한 메쉬시트에 의해 선택층에 눌린자국이 발생할 수 있고, 이것이 심해질 경우 선택층이 패이거나 홈이 생길 수 있고, 더 심해질 경우 선택층 하부에 위치하는 다공성지지체까지 물리적인 결함이 발생하는 문제점이 있었다. 상기와 같은 역삼투막 선택층 및 고분지지층에 발생한 물리적 결함은 염제거율을 저하시키는 문제가 있으며, 역삼투막의 사용주기를 현저히 저하시킬 수 있고, 역삼투막이 해수담수화용 역삼투막일 경우 특히 염제거율의 저하가 치명적인 문제가 되었다.
As described above, the conventional reverse osmosis membrane is wound in a spiral wound type and the selection layer formed on one side of the reverse osmosis membrane is finely formed due to the physical force applied to the winding process and/or the carelessness of the operator that may occur during work. Physical defects such as cracks or grooves may occur. In addition, even if no physical defects have occurred in the manufacturing process, the reverse osmosis membrane may be compressed due to high pressure applied during operation of the reverse osmosis membrane. The spacers disposed on both sides of the reverse osmosis membrane typically use mesh sheets with large pore diameters. The selected layer may be pressed by any one mesh sheet that comes into contact with the selected layer, and if this becomes severe, the selected layer may be pitted or grooved, and if it becomes more severe, physical defects may occur up to the porous support located under the selected layer. There was a problem that occurred. The physical defects occurring in the reverse osmosis membrane selective layer and the high branch support layer as described above have a problem of lowering the salt removal rate, and may significantly reduce the use cycle of the reverse osmosis membrane. Became.

이에 본 발명에서는 지지체상에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함하는 역삼투막에 있어서, 상기 고분자 지지층 및 폴리아미드층 중 어느 하나 이상의 층에 형성된 물리적 결함(defect) 부분에 입상의 고분자 입자가 침투하여 상기 결함이 물리적으로 마스킹된 것을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 역삼투막의 제조공정 및 이를 이용한 모듈의 제조공정에서 발생할 수 있는 분리막 표면의 물리적 미세결함이 제거된 역삼투막으로써, 상기 물리적 결함에 따른 역삼투막의 염제거율 저하가 방지하고 역삼투막의 사용주기를 연장할 수 있다.
Accordingly, in the present invention, in a reverse osmosis membrane comprising a polymer support layer formed on a support and a polyamide layer formed on the polymer support layer, the physical defects formed on at least one of the polymer support layer and the polyamide layer are granular. A solution to the above-described problem was sought by providing a reverse osmosis membrane from which physical defects including those in which the defects were physically masked by penetration of the polymer particles were provided. Through this, it is a reverse osmosis membrane in which physical micro-defects on the surface of the separation membrane that may occur in the manufacturing process of the reverse osmosis membrane and the manufacturing process of the module using the same are removed, preventing a decrease in the salt removal rate of the reverse osmosis membrane due to the physical defects and extending the use cycle of the reverse osmosis membrane have.

도 1은 통상적인 역삼투막(100)의 단면에 대한 모식도로써, 역삼투막의 지지역할을 하는 지지체(101)상에 다공성 구조를 형성해 고율량을 수득하는 고분자지지층(102)층이 형성되고, 염에 대한 분리능을 증가시키는 선택층(103)을 형성되어 있다.1 is a schematic diagram of a cross section of a conventional reverse osmosis membrane 100, a polymer support layer 102 is formed to obtain a high yield by forming a porous structure on a support 101 that serves as a support for the reverse osmosis membrane, A selection layer 103 is formed to increase the separation ability.

그러나 상기 선택층(103)은 역삼투막의 제조공정 또는 역삼투 운전 중에 물리적결함(defect)이 발생할 수 있으며 더 심한 경우 고분자지지층(102)까지도 물리적 결함이 발생할 수 있으며, 이는 치명적인 염제거율 저하라는 문제점을 야기시켜왔다. 구체적으로 도 3은 분리막 표면에 물리적 결함이 발생한 역삼투막의 광학현미경 사진으로써, 상기 사진에서 볼 수 있듯이 분리막 표면에 물리적 결함(P, Q) 발생한 것을 확인할 수 있다.However, the selection layer 103 may cause physical defects during the manufacturing process of the reverse osmosis membrane or during reverse osmosis operation, and in more severe cases, physical defects may occur even in the polymeric support layer 102, which causes a fatal decrease in salt removal rate. Has caused. Specifically, FIG. 3 is an optical micrograph of a reverse osmosis membrane in which physical defects have occurred on the surface of the separation membrane, and it can be seen that physical defects (P, Q) have occurred on the surface of the separation membrane as shown in the above photo.

이에 본 발명은 상기 고분자지지층 및 폴리아미드층 중 어느 하나 이상의 층에 형성된 물리적 결함(defect) 부분에 입상의 고분자 입자가 침투하여 상기 결함을 물리적으로 마스킹된 역삼투막을 포함한다.Accordingly, the present invention includes a reverse osmosis membrane in which granular polymer particles penetrate into physical defects formed on at least one of the polymer support layer and the polyamide layer to physically mask the defects.

구체적으로 도 4 및 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 물리적결함이 제거된 역삼투막의 단면모식도로써, 도 4에서 역삼투막은 부직포(201)상에 형성된 고분자지지층(202) 및 고분자지지층(202)상에 형성된 선택층(203)을 포함하며, 선택층(203)에 발생한 물리적 결함인 홈 또는 균열부위에 입상이 고분자입자(211, 212)가 침투하여 물리적으로 홈 및 균열부위를 물리적으로 마스킹함으로써 선택층(203)에 발생한 결함을 제거할 수 있다. Specifically, Figures 4 and 5 are cross-sectional schematic diagrams of a reverse osmosis membrane from which physical defects have been removed according to a preferred embodiment of the present invention. In FIG. 4, the reverse osmosis membrane is a polymer support layer 202 and a polymer support layer 202 formed on a nonwoven fabric 201. It includes a selection layer 203 formed thereon, and the granular polymer particles 211 and 212 penetrate into the grooves or cracks, which are physical defects in the selection layer 203, and physically mask the grooves and cracks. Defects generated in the selection layer 203 can be removed.

또한, 도 5에서의 역삼투막은 고분자지층(202) 및 선택층(203)을 포함하여 균열 또는 홈이 발생한 역삼투막에 대해 입상이 고분자입자(213)가 물리적 결함부위에 침투하여 물리적으로 마스킹함으로써 고분자지층(202) 및 선택층(203)을 포함하여 발생한 결함을 제거할 수 있다. In addition, the reverse osmosis membrane in FIG. 5 includes the polymer layer 202 and the selection layer 203, and the granular polymer particle 213 penetrates the physical defect area and physically masks the reverse osmosis membrane in which cracks or grooves have occurred. Defects generated including 202 and the selection layer 203 can be removed.

구체적으로 도 6은 본 발명의 바람직한 일구현에에 따른 상기 도 3의 분리막 표면에 물리적 결함이 발생한 역삼투막이 입상의 고분자 입자에 의해 물리적 결함이 제거된 이후의 분리막 표면에 대한 광학현미경 사진으로써, 상기 사진을 통해 확인할 수 있듯이, 물리적 결함(도 3의 P, Q)이 제거된 것을 확인할 수 있다.
Specifically, FIG. 6 is an optical micrograph of the surface of the separation membrane after the physical defects of the reverse osmosis membrane having physical defects on the separation membrane surface of FIG. 3 have been removed by granular polymer particles according to a preferred embodiment of the present invention. As can be seen through the picture, it can be seen that the physical defects (P, Q in FIG. 3) have been removed.

상술한 도 4 내지 6을 통해 알 수 있듯이, 고분자 입자는 하기의 제조방법에서 설명되듯이, 일정한 압력에 의해 역삼투막에 표면에 발생한 물리적 결함 부위에 강제로 끼워져 물리적 마스킹되며, 물리적 결함 부위를 메움으로써 염제거율이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
As can be seen from the above-described FIGS. 4 to 6, the polymer particles are forcibly inserted into the physical defects on the surface of the reverse osmosis membrane by a constant pressure and are physically masked by filling the physical defects, as described in the following manufacturing method. It is possible to prevent the deterioration of the salt removal rate.

이하, 결함부위에 물리적으로 마스킹되는 입상의 고분자 입자에 대해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, granular polymer particles that are physically masked on the defective area will be described in detail.

상기 고분자 입자는 입상의 입자이다. 즉, 역삼투막이 운전되는 조건, 구체적으로 해수, 물 등에 의해 용해되지 않고 역삼투막 표면 부위의 결함부분에 입상의 상태로 존재한다. 상기 고분자 입자의 입경은 역삼투막 표면 부위에 통상적으로 발생하는 결함의 크기에 따라 달라질 수 있으나, 바람직하게는 0.005 ~ 1㎛일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.01 ~ 0.5㎛일 수 있다. 만일 입경이 0.005㎛ 미만인 경우 막표면에 존재하는 균열을 물리적으로 마스킹 하기 어려워 염제거율의 저하를 방지할 수 없으며, 균열을 물리적으로 제거하기 보다는 오히려 역삼투막을 오염시킬 수 있어 역삼투막의 유량을 현저히 감소시키는 문제점이 있다. 또한, 만일 입경이 1㎛를 초과하는 경우 입경이 너무 커 통상적인 균열부의 크기보다 커 물리적 마스킹이 제대로 되지 않을 수 있는 문제점이 있다.The polymer particles are granular particles. That is, under the conditions under which the reverse osmosis membrane is operated, specifically, it is not dissolved by seawater, water, etc., and exists in a granular state in the defective portion of the surface of the reverse osmosis membrane. The particle diameter of the polymer particles may vary depending on the size of defects that normally occur on the surface of the reverse osmosis membrane, but may be preferably 0.005 to 1 μm, and more preferably 0.01 to 0.5 μm. If the particle diameter is less than 0.005㎛, it is difficult to physically mask the cracks present on the membrane surface, so it is not possible to prevent the deterioration of the salt removal rate. Rather than physically removing the cracks, it may contaminate the reverse osmosis membrane, significantly reducing the flow rate of the reverse osmosis membrane. There is a problem. In addition, if the particle diameter exceeds 1 μm, there is a problem that the particle diameter is too large and the physical masking may not be performed properly because the particle diameter is larger than the size of a normal crack.

상기 고분자입자의 형상은 상기 입경범위를 만족하는 경우 구체적인 형상은 특별히 한정되지 않는다. 만일 구체적인 고분자 입자의 형상이 구형이 아닌 경우, 입자 표면의 한 점에서 다른 한 점까지의 거리 중 가장 긴 거리가 입자의 입경일 수 있다.When the shape of the polymer particles satisfies the particle diameter range, the specific shape is not particularly limited. If the shape of the specific polymer particle is not spherical, the longest distance among the distances from one point on the surface of the particle to another point may be the particle diameter of the particle.

상기 고분자입자는 역삼투막의 운전 조건에 따라 사용되는 해수, 물 등의 용매에 용해되지 않는 경우 제한없이 사용할 수 있으나, 역삼투막에 포함되는 선택층 및 고분자지지층과의 상용성을 고려하여 바람직하게는 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체일 수 있다. 상기 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체는 해수, 물 등에 용해되지 않아 삼투막 균열부위에서 입상이 입자상태로 존재할 수 있으며, 소수성의 특성으로 인해 선택층 및 고분지지지층과의 상용성에서 다른 물질 또는 공중합체에 비해 결함부위의 물리적 마스킹 효과가 보다 우수할 수 있다.If the polymer particles are not dissolved in a solvent such as seawater or water used depending on the operating conditions of the reverse osmosis membrane, the polymer particles can be used without limitation, but in consideration of compatibility with the selection layer and the polymer support layer included in the reverse osmosis membrane, preferably styrene Or it may be a copolymer containing a styrene derivative. The copolymer containing the styrene or styrene derivative does not dissolve in seawater or water, so granules may exist in the state of particles in the cracked portion of the osmotic membrane, and due to the hydrophobic properties, it is compatible with the selective layer and the high branch support layer. Compared to other materials or copolymers, the physical masking effect of the defective area may be better.

보다 더 바람직하게는 상기 스타이렌 또는 스타이렌 유도체를 포함하는 공중합체는 상기 공중합체는 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 부타디엔 단량체 및 비닐피롤리돈 단량체를 포함하는 공중합체 및 폴리스타이렌으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 더 구체적으로 상기 폴리스타이렌은 열가소성으로써 성형성이 우수하여 목적하는 형상, 입경을 가진 입자로 제조하기 용이한 장점이 있으며, 스타이렌 또는 그 유도체와 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체 및 부타디엔 단량체 중 어느 하나 이상을 혼성중합 시킨 공중합체를 포함하는 고분자 입자는 탄력성이 우수하여 물리적 결함이 생기 부위에 침투가 용이한 이점이 있을 수 있다. 다만, 고분자 입자가 침투하여 위치하는 선택층 및/또는 고분자지지층과의 상용성 및 침투 후 물리적 결함 부위에서 빠져나오지 않는 지속성을 고려하여 더욱 바람직하게는 상기 공중합체는 비닐피롤리돈 단량체를 포함하는 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌) 공중합체일 수 있다. 상기 공중합체는 바람직하게는 분자량이 100 ~ 200,000일 수 있다.Even more preferably, the copolymer containing the styrene or styrene derivative is selected from the group consisting of a copolymer containing an acrylic monomer, a methacrylic monomer, a butadiene monomer and a vinylpyrrolidone monomer, and a polystyrene. It may include any one or more. More specifically, the polystyrene has an advantage of being easy to manufacture into particles having a desired shape and particle diameter due to excellent moldability as thermoplastic, and at least one of styrene or a derivative thereof, an acrylic monomer, a methacrylic monomer, and a butadiene monomer The polymer particles including the copolymer obtained by the hybrid polymerization may have an advantage of being easy to penetrate into a part where physical defects occur due to excellent elasticity. However, in consideration of the compatibility with the selection layer and/or the polymer support layer in which the polymer particles penetrate and the persistence of not escaping from the physical defect site after penetration, the copolymer more preferably contains a vinylpyrrolidone monomer. It may be a poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer. The copolymer may preferably have a molecular weight of 100 to 200,000.

상술한 것과 같은 입상이 고분자 입자가 물리적 결함부위에 침투하여 물리적 마스킹된 본 발명에 따른 역삼투막은 고분자 입자가 역삼투막의 오염을 발생시키지 않음에 따라 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 25℃, 800psi 압력조건에서 하기의 관계식 1에 의한 유량감소율이 5% 이하일 수 있다.In the reverse osmosis membrane according to the present invention in which the above-described granular polymer particles penetrate into the physical defect area and physically mask the reverse osmosis membrane, the polymer particles do not cause contamination of the reverse osmosis membrane, so the following at 25° C. and 800 psi pressure condition of 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution. The flow rate reduction rate according to the relational equation 1 may be 5% or less.

[관계식 1][Relationship 1]

Figure 112020055977784-pat00016
Figure 112020055977784-pat00016

상기와 같이 고분자입자를 포함한 경우에도 유량감소율의 5%이내임에 따라 염제거율 저하를 방지함에 따라 발생할 수 있는 유량의 감소를 최소화 할 수 있다.As described above, even when the polymer particles are included, the reduction in the flow rate that may occur can be minimized by preventing a decrease in the salt removal rate as the flow rate reduction rate is within 5%.

또한, 본 발명은 고분자 입자가 물리적 결함부위에 침투하여 물리적 마스킹된 본 발명에 따른 역삼투막은 결함부위가 있는 선택층을 통해 증가될 수 있는 염제거율 저하를 최소화할 수 있음에 따라 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 25℃, 800psi 압력조건에서 하기의 관계식 2에 의한 염 제거율 증가율이 0.1% 이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 염 제거율의 증가율이 0.15%, 보다 더 바람직하게는 0.2% 이상일 수 있다.In addition, according to the present invention, the reverse osmosis membrane according to the present invention in which the polymer particles penetrate into the physical defect area and is physically masked can minimize the decrease in the salt removal rate that can be increased through the selective layer having the defect area. At 25° C. and 800 psi pressure conditions, the salt removal rate increase rate according to the following relationship 2 may be 0.1% or more, more preferably, the increase rate of the salt removal rate may be 0.15%, even more preferably 0.2% or more.

[관계식 2] [Relationship 2]

Figure 112020055977784-pat00017
Figure 112020055977784-pat00017

이에 따라 물리적 결함이 발생한 역삼투막이 물리적 결함이 제거됨에 따라 염제거율 증가율이 0.1% 이상으로써, 물리적 결함에 따른 염제거율 저하를 방지할 수 있다. 염제거율의 경우 역삼투막이 해수담수화용으로 사용되는 경우 매우 중요한 막의 물성 중 하나이며, 통상적으로 염제거율이 소수점 두자리에서 변화하더라도 해수담수화용 역삼투막에 있어서는 물성이 우수해질 수 있는 바, 본 발명에 따른 물리적 결함이 제거된 역삼투막은 여러 분야 중에서도 해수담수화용에 있어 우수한 물성을 발현할 수 있다.
Accordingly, the increase rate of the salt removal rate of the reverse osmosis membrane in which the physical defects have occurred is 0.1% or more as the physical defects are removed, so that a decrease in the salt removal rate due to the physical defects can be prevented. In the case of the salt removal rate, when the reverse osmosis membrane is used for seawater desalination, it is one of the very important properties of the membrane, and even if the salt removal rate changes in two decimal places, physical properties can be excellent in the reverse osmosis membrane for seawater desalination. The reverse osmosis membrane from which the defects have been removed can exhibit excellent physical properties for seawater desalination among various fields.

이상으로 상술한 본 발명에 따른 역삼투막은 지지체상에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함하는 역삼투막에 있어서, 상기 역삼투막에 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액을 부가하여 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분을 입상의 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시키는 것을 포함하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 제조방법에 의해 제조될 수 있다.
The reverse osmosis membrane according to the present invention described above is a reverse osmosis membrane comprising a polymer support layer formed on a support and a polyamide layer formed on the polymer support layer, wherein a dispersion solution containing granular polymer particles is added to the reverse osmosis membrane. It can be manufactured by a method of manufacturing a reverse osmosis membrane in which physical defects are removed, including physically masking the formed physical defects through granular polymer particles.

입상의 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시키는 시기는 역삼투막의 형성단계에서 실시하는 것이 아니라 이미 제조가 완료된 역삼투막에 대해 실시하는 것이며, 그 시기에 대한 예로써, 역삼투막의 제조공정 이후 모듈로 페키징한 후 시험운전 단계에서 제조공정 중 발생한 물리적 결함을 제거한 모듈을 출하하기 위해 수행될 수 있고, 역삼투 모듈의 실제 운영과정에서 일정 주기마다 수행함으로써 역삼투막에 발생할 수 있는 물리적 결함을 제거할 수도 있다. The timing of physically masking through the granular polymer particles is not performed at the stage of formation of the reverse osmosis membrane, but is performed on the reverse osmosis membrane that has already been manufactured.As an example of that timing, after packaging into modules after the manufacturing process of the reverse osmosis membrane It can be carried out to ship the module in which the physical defects occurred during the manufacturing process in the test operation stage have been removed, and physical defects that may occur in the reverse osmosis membrane can be removed by performing it at regular intervals during the actual operation of the reverse osmosis module.

상기 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분 및 이의 발생원인 및 물리적 마스킹 역할을 담당하는 입상의 고분자 입자에 대한 설명은 상술한 바와 같은바 생략하기로 하며, 물리적 결함이 발생한 부분에 대한 물리적 마스킹을 수행하는 방법에 대해 이하 구체적으로 살펴보기로 한다.The description of the physical defects formed in the reverse osmosis membrane, the cause of the occurrence, and the granular polymer particles that play a physical masking role will be omitted as described above, and a method of performing physical masking on the physical defects It will be described in detail below.

본 발명에 따른 제1 실시예에 따르면, 먼저, 역삼투막에 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액을 부가한다. 상기 분산용액의 부가에 대한 방법은 고분자 입자가 역삼투막과 접촉할 수 있게 처리된다면 구체적인 방법에 있어서는 제한되지 않으며, 그 바람직한 일례로써, 역삼투막 또는 역삼투막을 포함하는 모듈을 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액에 침지시키거나 상기 입상의 고분자 입자를 포함하는 분산용액을 부가할 때에는 별도의 압력을 가하여 상기 고분자 입자를 물리적 결함이 발생한 부분에 끼워 넣음을 통해 물리적 마스킹될 수 있다. 상기 압력을 가하는 방법은 역삼투막을 고분자 입자를 포함하는 분산용액에 침지시킨 후 음압 등을 가하는 방법일 수 있고, 기타 방법을 통해 압력을 가할 수 있는데, 구체적인 방법에 대한 제한은 없다.
According to the first embodiment of the present invention, first, a dispersion solution containing granular polymer particles is added to a reverse osmosis membrane. The method for the addition of the dispersion solution is not limited in a specific method as long as the polymer particles are treated to contact the reverse osmosis membrane, and as a preferred example, a module including a reverse osmosis membrane or a reverse osmosis membrane is used as a dispersion solution containing granular polymer particles. When immersed in or when a dispersion solution containing the granular polymer particles is added, a separate pressure is applied to insert the polymer particles into a part where physical defects occur, thereby physical masking may be performed. The method of applying the pressure may be a method of applying a negative pressure or the like after immersing the reverse osmosis membrane in a dispersion solution containing polymer particles, and pressure may be applied through other methods, but there is no limitation on a specific method.

본 발명에 따른 제2 실시예에 따르면, 역삼투 모듈 내부로 입상의 고분자입자를 포함하는 분산용액를 부가한다.According to the second embodiment of the present invention, a dispersion solution containing granular polymer particles is added into the reverse osmosis module.

상기 분산용액의 부가에 대한 방법은 모듈 내에 포함된 역삼투막과 고분자 입자가 접촉할 수 있게 처리된다면 구체적인 방법에 있어서 제한되지 않으며, 제조된 역삼투 모듈의 시험평가 중에 흘려보내거나 또는 모듈의 실제 운전 중에 입상의 고분자입자를 원수(예를 들어 해수)에 투입하여 역삼투막에 접촉시킬 수도 있다. 통상적인 역삼투막의 시험평가 또는 역삼투 운전 중에는 압력이 가해지는 바, 역삼투모듈에 가해지는 압력을 이용하여 고분자 입자를 물리적 결함이 발생한 부분에 끼워 넣음을 통해 물리적 마스킹할 수 있다.
The method for the addition of the dispersion solution is not limited in a specific method as long as the reverse osmosis membrane included in the module and the polymer particles are in contact with each other, and flows during the test evaluation of the manufactured reverse osmosis module or during actual operation of the module. Granular polymer particles may be added to raw water (for example, seawater) to contact the reverse osmosis membrane. Pressure is applied during the test evaluation of a conventional reverse osmosis membrane or during reverse osmosis operation. By using the pressure applied to the reverse osmosis module, the polymer particles can be physically masked by inserting them into the part where the physical defect occurs.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 제1 실시예 및 제2 실시예의 경우 마스킹은 200 ~ 900 psi의 압력을 가해 수행될 수 있으며, 만일 압력이 200 psi미만인 경우 물리적 결함 부위에 고분자 입자를 통한 물리적 마스킹이 어려울 수 있으며, 약하게 마스킹된 고분자 입자가 서서히 떨어져 나올 수 있고, 만일 압력이 900 psi를 초과하는 경우 고압 운전에 의한 압밀화 현상이 가속화 될 수 있다. 이때, 마스킹 시간은 바람직하게는 20 ~ 70분간 수행될 수 있으며, 만일 마스킹 시간이 20분 미만일 경우 마스킹이 원활히 진행되지 못해 염제거율의 증가 효과가 떨어질 수 있으며, 70분을 초과하는 경우 마스킹 외의 일부 막오염이 발생하여 유량 감소가 커질 문제점이 있을 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, in the case of the first and second embodiments, masking may be performed by applying a pressure of 200 to 900 psi, and if the pressure is less than 200 psi, polymer particles are added to the physical defect site. Physical masking may be difficult through physical masking, and weakly masked polymer particles may come off gradually, and if the pressure exceeds 900 psi, the consolidation phenomenon due to high pressure operation may be accelerated. At this time, the masking time may preferably be performed for 20 to 70 minutes, and if the masking time is less than 20 minutes, masking may not proceed smoothly, and the effect of increasing the salt removal rate may decrease. If the masking time exceeds 70 minutes, some parts other than masking There may be a problem in that the flow rate decreases due to membrane contamination.

상기 입상의 고분자 입자가 포함되는 분산용액의 용매는 고분자 입자를 용해시키지 않으면서 역삼투막의 물성을 저하시키 않고, 입상의 고분자 입자를 잘 분산시킬 수 있는 용매인 경우 제한 없이 사용될 수 있다. 이에 대한 비제한적인 예로써 물 등이 있을 수 있다.The solvent of the dispersion solution containing the granular polymer particles may be used without limitation as long as it does not dissolve the polymer particles, deteriorates the physical properties of the reverse osmosis membrane, and can disperse the granular polymer particles well. Non-limiting examples of this may include water.

또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 분산용액에 고분자 입자는 3 ~35ppm 포함할 수 있다. 만일 3ppm 미만으로 고분자 입자가 포함되는 경우 물리적 마스킹에 따른 결함제거 효율이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 만일 35ppm을 초과하는 경우 물리적 마스킹에 따른 결함제거 효율이 더 이상 증가되지 않아 결함제거비용 등이 상승할 수 있다. 상기 고분자 입자의 분산용액 내 함량은 보다 더 바람직하게는 3 ~ 18ppm일 수 있다. 상기 범위를 만족함으로써, 유량의 감소를 최소화하는 동시에 염제거율의 증가율을 0.1%이상으로 발현하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 또는 역삼 모듈을 제조할 수 있다.
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the dispersion solution may contain 3 to 35 ppm of polymer particles. If the polymer particles are contained in less than 3ppm, there may be a problem that the defect removal efficiency is deteriorated due to physical masking, and if it exceeds 35ppm, the defect removal efficiency due to physical masking is not increased anymore, so the cost of removing defects is reduced. It can rise. The content of the polymer particles in the dispersion solution may be even more preferably 3 to 18 ppm. By satisfying the above range, it is possible to manufacture a reverse osmosis membrane or a reverse osmosis module in which physical defects expressing an increase in salt removal rate of 0.1% or more while minimizing a decrease in flow rate are removed.

한편, 본 발명은 이상으로 상술한 본 발명에 따른 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈을 포함한다.Meanwhile, the present invention includes a reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane from which the physical defects according to the present invention described above are removed.

상기 역삼투 모듈은 분리막 표면에 발생할 수 있는 물리적 결함이 제거된 모듈로써, 유량 감소는 최소화함으로써 염제거율의 저하를 방지함에 따라 물성이 우수하며, 특히 해수담수화용으로 사용하기에 매우 적절한 모듈일 수 있다.The reverse osmosis module is a module from which physical defects that may occur on the surface of the separator have been removed, and it has excellent physical properties as it prevents a decrease in the salt removal rate by minimizing a decrease in flow rate, and in particular, it can be a very suitable module for use for seawater desalination. have.

상기 모듈의 구성은 통상적인 역삼투 모듈의 구성일 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 상기 역삼투막은 유로 형성 목적인 스페이서와 함께 역삼투막 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 하우징되거나 섬유보강플라스틱(FRP, fiber reinforced plastics) 등을 이용해 랩핑될 수 있다.The configuration of the module may be a configuration of a conventional reverse osmosis module, and as a non-limiting example of this, the reverse osmosis membrane may be wound in a spiral shape in the reverse osmosis membrane production water inlet pipe together with a spacer for forming a flow path, and the amount of the wound membrane An end cap may be included for the shape stability of the separator wound at the end. The material, shape, and size of the spacer and the end cap may be spacers and end caps used in conventional reverse osmosis modules. The reverse osmosis membrane wound as described above may be housed in an outer case or wrapped using fiber reinforced plastics (FRP).

상기 외부케이스 또는 랩핑의 소재가 되는 물질의 재질, 크기, 형상 역시 통상적인 역삼투 모듈에 사용되는 외부케이스 또는 랩핑의 소재가 되는 물질의 재질, 크기, 형상일 수 있다.The material, size, and shape of the material used for the outer case or the wrapping material may also be the material, size, and shape of the material used for the outer case or wrapping material used in a conventional reverse osmosis module.

구체적으로 도 7은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투 모듈의 분해사시도로써, 상기 외부케이스(30)에 역삼투막(22)이 역삼투막 생산수 유입관(20)에 나권형으로 권취되어 포함될 수 있고, 생산된 생산수가 유입관(20)에 타공된 홀(21)을 통해 관으로 흘러 들어갈 수 있다.
Specifically, Figure 7 is an exploded perspective view of the reverse osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane 22 in the outer case 30 may be included in a spiral wound around the reverse osmosis membrane production water inlet pipe 20 In addition, the produced water can flow into the pipe through the hole 21 perforated in the inlet pipe 20.

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.
The present invention will be described in more detail through the following examples, but the following examples do not limit the scope of the present invention, which should be interpreted to aid understanding of the present invention.

<실시예 1> <Example 1>

통상적인 역삼투막 제조공정을 거쳐 제조가 완료된 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈을 해체하여 평막 상태로 준비하였다. 준비한 평막 샘플을 교차흐름방식의 평막 평가용 장치(웅진케미칼㈜ 제작)에 장착하였다. 원수로 입경이 0.5 ㎛의 5ppm 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체를 포함한 수용액을 사용하여 225psi압력, 25℃의 조건에서 30분간 물리적 마스킹을 실시한 후 15분간 225 psi압력의 순수로 세정하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
A reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane, which was manufactured through a conventional reverse osmosis membrane manufacturing process, was disassembled and prepared in a flat membrane state. The prepared flat membrane sample was mounted on an apparatus for evaluating a flat membrane of a cross flow method (manufactured by Woongjin Chemical). Using raw water, an aqueous solution containing 5ppm poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer having a particle diameter of 0.5 μm was subjected to physical masking at 225 psi pressure and 25°C for 30 minutes, and then washed with pure water at 225 psi pressure for 15 minutes. A reverse osmosis membrane from which physical defects were removed was prepared.

<실시예 2 ~ 4> <Examples 2 to 4>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 5ppm의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체를 포함한 수용액이 아닌 각각 10ppm, 20ppm, 30ppm의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체를 포함한 수용액을 원수로 사용하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
Prepared in the same manner as in Example 1, but not an aqueous solution containing 5 ppm of poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer, but an aqueous solution containing 10 ppm, 20 ppm, and 30 ppm of poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer respectively Was used as raw water to prepare a reverse osmosis membrane from which physical defects were removed.

<실시예 5 ~ 6> <Examples 5 to 6>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 물리적 마스킹을 위한 압력을 225psi가 아닌 각각 압력을 500psi, 800psi로 조절하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
Manufacturing was carried out in the same manner as in Example 1, but the pressure for physical masking was adjusted to 500 psi and 800 psi, respectively, instead of 225 psi, to prepare a reverse osmosis membrane from which physical defects were removed.

<실시예 7 ~ 8> <Examples 7 to 8>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 물리적 마스킹을 위한 시간을 30분이 아닌 각각 시간을 15분, 60분으로 조절하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
It was prepared in the same manner as in Example 1, but the time for physical masking was adjusted to 15 minutes and 60 minutes, respectively, instead of 30 minutes, to prepare a reverse osmosis membrane from which physical defects were removed.

<실시예 9 ~ 10> <Examples 9 to 10>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체를 입경이 0.5㎛ 인 것 대신에 입경이 각각 0.003㎛, 1.2㎛ 인 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체를 포함한 수용액을 원수로 사용하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
Prepared in the same manner as in Example 1, but instead of having a particle diameter of 0.5 μm, a poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer having a particle diameter of 0.003 μm and 1.2 μm, respectively. A reverse osmosis membrane from which physical defects were removed was prepared by using an aqueous solution containing coalescence as raw water.

<실시예 11> <Example 11>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌)공중합체의 농도를 10ppm으로 하고 물리적 마스킹을 위한 압력조건을 800psi로 하여 물리적 결함이 제거된 역삼투막을 제조하였다.
It was prepared in the same manner as in Example 1, but the concentration of the poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer was 10 ppm and the pressure condition for physical masking was 800 psi to prepare a reverse osmosis membrane from which physical defects were removed.

<비교예 1><Comparative Example 1>

통상적인 역삼투막 제조공정을 거쳐 제조가 완료된 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈을 해체하여 평막 상태로 준비하고, 실시예 1과 같은 물리적 마스킹 작업을 수행하지 않았다.
A reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane, which has been manufactured through a conventional reverse osmosis membrane manufacturing process, was disassembled to prepare a flat membrane state, and the physical masking operation as in Example 1 was not performed.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 분리막에 대해 교차흐름방식의 평막 평가장치(웅진케미칼㈜ 제작)를 이용하여 해수조건(32,000ppm 염화나트륨 수용액)에서 800psi, 25℃로 1시간 동안 안정화 후 30분동안 샘플을 채취하여 투과수의 무게로 생산수양을 계산하였으며, 염제거율을 전도도미터(HACH사)를 사용하여 측정하였고 이 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Stabilization at 800 psi at 25° C. for 1 hour in seawater conditions (32,000 ppm sodium chloride aqueous solution) using a cross-flow flat-film evaluation device (manufactured by Woongjin Chemical) for the separation membrane prepared in Examples and Comparative Examples, and then 30 minutes During sample collection, the amount of water produced was calculated by the weight of the permeate, and the salt removal rate was measured using a conductivity meter (HACH), and the results are shown in Table 1 below.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 11 및 비교예 1을 통해 제조된 역삼투막에 대해 8인치 역삼투 모듈로 제조하여 하여 8인치 모듈 평가장치(웅진케미칼㈜ 제작)를 이용하여 물성을 평가하였다. 이때 물성평가는 교차흐름방식의 모듈 평가 장치로 해수조건 (32,000ppm 염화나트륨 수용액)에서 800psi, 25℃, 8%회수율로 30분 동안 안정화 후 샘플을 채취하여 전자식 유량계로 생산수양을 측정하고, 전도도 미터를 이용하여 염 제거율을 측정하였다. The reverse osmosis membranes prepared in Example 11 and Comparative Example 1 were manufactured with an 8-inch reverse osmosis module, and physical properties were evaluated using an 8-inch module evaluation device (manufactured by Woongjin Chemical). At this time, the physical property evaluation is a module evaluation device of a cross-flow method. After stabilizing for 30 minutes at 800psi, 25℃, and 8% recovery rate under seawater conditions (32,000ppm sodium chloride aqueous solution), a sample is collected and the quantity of production is measured with an electronic flow meter, and a conductivity meter The salt removal rate was measured using.

또한 비교예 1 대비 실시예 11에 대한 유량 및 염제거율 변화율을 확인 하였다. In addition, it was confirmed the rate of change of the flow rate and salt removal rate for Example 11 compared to Comparative Example 1.

나아가 염료용액을 이용하여 모듈상에서 225psi 압력을 가해 비교예 대비 실시예의 결점 보완 효과를 광학현미경으로 촬영하였다. Furthermore, a dye solution was used to apply a pressure of 225 psi on the module, and the effect of compensating the defects of the Example compared to the Comparative Example was photographed with an optical microscope.

상기의 물성평가에 대한 결과는 하기 표 2에 나타내었고, 촬영사진은 도 3 및 6에 나타내었다.The results for the above physical property evaluation are shown in Table 2 below, and photographs are shown in FIGS. 3 and 6.

  유량(GFD)Flow (GFD) 염 제거율(%)Salt removal rate (%) 유량 감소율(%)Flow rate reduction (%) 염 제거율 증가율(%)Salt removal rate increase (%) 실시예 1 Example 1 21.6221.62 99.4099.40 2.71 2.71 0.19 0.19 실시예 2 Example 2 21.3921.39 99.4399.43 3.74 3.74 0.23 0.23 실시예 3Example 3 20.9820.98 99.4299.42 5.60 5.60 0.21 0.21 실시예 4Example 4 21.5021.50 99.3599.35 3.24 3.24 0.14 0.14 실시예 5Example 5 21.9121.91 99.5199.51 1.42 1.42 0.30 0.30 실시예 6Example 6 23.1623.16 99.5199.51 -4.22 -4.22 0.31 0.31 실시예 7Example 7 21.2721.27 99.3299.32 4.30 4.30 0.11 0.11 실시예 8Example 8 21.9421.94 99.3999.39 1.27 1.27 0.18 0.18 실시예 9Example 9 18.5418.54 99.4299.42 16.5616.56 0.210.21 실시예 10Example 10 22.0822.08 99.3099.30 0.630.63 0.090.09 실시예 11Example 11 21.2721.27 99.5599.55 4.284.28 0.340.34 비교예 1 Comparative Example 1 22.2222.22 99.2199.21 - - - -

구체적으로 상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 물리적 마스킹을 수행한 실시예의 경우 유량이 전체적으로 감소했음을 확인할 수 있으나, 염제거율의 경우 0.1%이상 상승하였으며, 해수담수화용 역삼투막의 경우 소수점 두자리의 염제거율 변화에도 민감한 바, 입상의 고분자 입자를 물리적으로 마스킹함으로써, 물성이 현저히 향상되었음을 알 수 있다. Specifically, as can be seen from Table 1 above, it can be seen that the flow rate decreased as a whole in the case of physical masking, but the salt removal rate increased by 0.1% or more, and in the case of the reverse osmosis membrane for seawater desalination, the salt removal rate change of two decimal places Also, it can be seen that physical properties are remarkably improved by physically masking the granular polymer particles.

다만, 고분자 입자의 농도가 10 ppm인 실시예 2보다 농도를 높게 한 실시예 3(20ppm), 실시예 4(30ppm)에서 염제거율 증가율에서 더 이상의 상승 효과가 없음을 알 수 있고, 실시예 3의 경우 유량의 감소가 다소 큰 것을 확인할 수 있다.However, it can be seen that there is no more synergistic effect in the increase rate of the salt removal rate in Examples 3 (20 ppm) and Example 4 (30 ppm) in which the concentration of the polymer particles is higher than that of Example 2, which is 10 ppm. In the case of, it can be seen that the decrease in flow rate is rather large.

또한, 물리적 마스킹을 위한 압력조건에서 압력을 800psi로 가한 실시예 6의 경우 염제거율 증가율이 0.3% 이상인 동시에 유량 감소율이 5%이내로써, 현저히 우수한 물성을 나타냄을 확인할 수 있다. In addition, in the case of Example 6 in which the pressure was applied at 800 psi under the pressure condition for physical masking, the salt removal rate increase rate was 0.3% or more, and the flow rate decrease rate was less than 5%, indicating remarkably excellent physical properties.

또한, 압력을 가한 시간이 15분인 실시예 7의 경우 염제거율의 증가율이 다소 저조하였다.In addition, in the case of Example 7 in which the pressure was applied for 15 minutes, the increase rate of the salt removal rate was somewhat low.

또한, 고분자 입자의 입경이 0.003㎛인 실시예 9의 경우 유량감소율이 10% 이상으로 크게 나타났으며, 1.2㎛인 실시예 10의 경우 마스킹 효과가 크지 않은 것으로 확인되었다.In addition, in the case of Example 9 in which the particle diameter of the polymer particles was 0.003 μm, the flow rate reduction rate was largely 10% or more, and it was confirmed that the masking effect was not large in the case of Example 10 of 1.2 μm.

상기 실시예 1~10에서 가장 우수한 조건인 0.5um 사이즈의 고분자 입자를 10ppm의 농도로 800psi에서 30분간 처리한 실시예 11의 경우 유량 감소율이 5%미만을 유지하면서도 가장 염제거율 증가율이 높은 0.34%로 확인되었다.
In the case of Example 11, in which 0.5um-sized polymer particles, which are the best conditions in Examples 1 to 10, were treated at 800 psi for 30 minutes at a concentration of 10 ppm, the rate of decrease in the flow rate was less than 5%, while the rate of increase in the salt removal rate was highest 0.34%. Confirmed as.

  유량(GPD)Flow (GPD) 염 제거율(%)Salt removal rate (%) 유량 감소율(%)Flow rate reduction (%) 염 제거율 변화율(%)Salt removal rate change rate (%) 실시예 11 Example 11 8,513 8,513 99.83 99.83 4.53 4.53 0.15 0.15 비교예 1 Comparative Example 1 8,917 8,917 99.69 99.69 - - - -

구체적으로 상기 표 2에서 알 수 있듯이, 역삼투 모듈에서의 유량변화율은 5%이하였으며, 염제거율 변화율은 0.15%로 물리적 결함이 제거되었음을 확인할 수 있다.Specifically, as shown in Table 2, the rate of change in the flow rate in the reverse osmosis module was 5% or less, and the rate of change in the salt removal rate was 0.15%, indicating that physical defects were removed.

상기 염제거율 상승 효과는 개별 분리막 또는 개별 모듈의 결점 상태에 따라 달라지며, 따라서 결점의 수가 적을 경우는 상대적으로 상승효과가 낮아 보이고 결점이 많을 경우 상대적으로 상승효과가 크게 보일 수 있다. 즉, 결점 마스킹에 따른 염 제거율 상승율의 절대값이 아닌 상대적인 개념으로 개발의 효과를 이해하여야 할 것이다.
The effect of increasing the salt removal rate varies depending on the state of defects of individual separators or individual modules. Therefore, when the number of defects is small, the synergistic effect is relatively low, and when there are many defects, the synergistic effect may be relatively large. In other words, it is necessary to understand the effect of development as a relative concept rather than an absolute value of the increase rate of the salt removal rate due to defect masking.

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 지지체상에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함하는 역삼투막에 있어서,
입경이 0.01 ~ 1㎛인 입상의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌) 공중합체인 고분자 입자를 3 ~ 18ppm으로 포함하는 분산용액을 상기 역삼투막에 200 ~ 900 psi의 압력으로 부가하여 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분을 상기 입상의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌) 공중합체 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시켜서 물리적 결함이 제거되는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 제조방법.
In a reverse osmosis membrane comprising a polymer support layer formed on a support and a polyamide layer formed on the polymer support layer,
Physical defects formed on the reverse osmosis membrane by adding a dispersion solution containing 3 to 18 ppm of polymer particles, which is a granular poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer with a particle diameter of 0.01 to 1 μm, at a pressure of 200 to 900 psi to the reverse osmosis membrane. The method of manufacturing a reverse osmosis membrane in which physical defects are removed by physically masking through the granular poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer polymer particles.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 마스킹은 20 ~ 70분간 수행되는 것을 특징으로 하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 제조방법.
The method of claim 9,
The method of manufacturing a reverse osmosis membrane from which physical defects are removed, wherein the masking is performed for 20 to 70 minutes.
삭제delete 제9항에 있어서,
상기 고분자 입자는 입경이 0.01 ~ 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 물리적 결함이 제거된 역삼투막 제조방법.
The method of claim 9,
The polymer particle has a particle diameter of 0.01 ~ 0.5㎛, characterized in that the physical defect is removed reverse osmosis membrane manufacturing method.
삭제delete 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈에 있어서,
입경이 0.01 ~ 1㎛인 입상의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌) 공중합체인 고분자 입자를 3 ~ 18ppm으로 포함하는 분산용액을 상기 역삼투 모듈 내부로 200 ~ 900 psi의 압력으로 부가하여 역삼투막에 형성된 물리적 결함부분을 상기 입상의 폴리(비닐피롤리돈 스타이렌) 공중합체 고분자 입자를 통해 물리적으로 마스킹 시켜서 물리적 결함이 제거되는 물리적 결함이 제거된 역삼투 모듈의 제조방법.
In the reverse osmosis module comprising a reverse osmosis membrane,
A dispersion solution containing 3 to 18 ppm of polymer particles, which is a granular poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer having a particle diameter of 0.01 to 1 μm, was added into the reverse osmosis module at a pressure of 200 to 900 psi to form a reverse osmosis membrane. A method of manufacturing a reverse osmosis module in which physical defects are removed by physically masking a physical defect portion through the granular poly(vinylpyrrolidone styrene) copolymer polymer particles.
삭제delete
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