KR102223371B1 - 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법, 분리막의 구조 및 이에 의해 제조된 분리막 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기 용매(Organic Solvent)와 물(Water)의 혼합물을 준비하는 단계 및 상기 혼합물에 일면에 반응기가 부착된 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 친수성 또는 소수성의 특성을 가지는 나노시트(Nano Sheet)를 형성하는 단계를 포함하는, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수처리용 분리막 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법에 관한 것이다.
수처리용 분리막(멤브레인: Membrane)은 다양한 분야에서 활용되고 있다.
이때, 멤브레인의 재료로는 단순 고분자(CA; cellulose acetate), Mixed Polymer 등이 주로 사용되고 있으며, 수처리용으로 사용될 때에는 물을 선택적으로 투과를 시키는 특성이 좋아야 하며, 파울링(Fouling)을 없애는 특성을 가지고 있어야 한다.
하지만, 고분자를 이용한 멤브레인은 위와 같은 파울링 부분에서 취약하다는 문제점이 있다.
도 1은 현재 연구되고 있는 멤브레인 재료들을 도시한 도면이다.
도 1과 같이 다양한 재료들이 멤브레인 재료로 활용되기 위해서 연구되고 있지만, 실질적인 성능, 포텐셜, 생산성 모두를 갖추지 못해서 단점들이 부각되고 있다.
그 중에서 그래핀(Graphene)의 경우, 물리/화학적인 강도가 높고, 열적 안정성이 좋다는 장점이 있어서 멤브레인으로 적용되기에 좋은 특성들을 보유하고 있다.
하지만, 이러한 장점들에도 불구하고 물 속에서 안전성이 떨어지는 약점이 있고, 강한 압력이나 흐름에 의해 시트가 손상되는 등의 문제점을 가지고 있어서 연구, 개발이 진척되지 못하고 있는 상황이다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 유기용매와 물의 혼합물에 일면에 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고 일정 시간동안 자가 조립시켜, 일 방향으로 친수성 또는 소수성의 특성을 가지는 나노시트를 형성하는, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법은, 유기 용매(Organic Solvent)와 물(Water)의 혼합물을 준비하는 단계; 및 상기 혼합물에 일면에 반응기가 부착된 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 친수성 또는 소수성의 특성을 가지는 나노시트(Nano Sheet)를 형성하는 단계;를 포함한다.
또한, 상기 유기 용매는 물보다 밀도가 낮은 용매이고, 상기 형성 단계는, 상기 혼합물에 일면에 소수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 일정 시간동안 자가 조립시켜 상기 일면에 소수성의 특성을 가지는 제1 나노시트(Nano Sheet)를 형성하는 것이다.
또한, 상기 제1 나노시트는, 일면으로부터 상기 야누스 그래핀이 상기 용매 방향으로 자가 조립되어, 상기 일면이 소수성의 특성을 가지는 구조가 형성되는 것으로서, 상기 제1 나노시트에 포함된 복수의 상기 야누스 그래핀 각각에 부착된 상기 소수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것이다.
또한, 상기 유기 용매는 물보다 밀도가 큰 용매이고, 상기 형성 단계는 상기 혼합물에 일면에 친수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 일정 시간동안 자가 조립시켜 상기 일면에 소수성의 특성을 가지는 제2 나노시트(Nano Sheet)를 형성하는 것이다.
또한, 상기 제2 나노시트는, 일면으로부터 상기 야누스 그래핀이 상기 용매 방향으로 자가 조립되어, 상기 일면이 친수성의 특성을 가지는 구조가 형성되는 것으로서, 상기 제2 나노시트에 포함된 복수의 상기 야누스 그래핀 각각에 부착된 상기 친수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것이다.
또한, 상기 야누스 그래핀은, 타면에는 상기 일면에 부착된 반응기와 다른 성질의 반응기가 부착된 것이고, 상기 타면에 부착된 반응기는 상기 일면에 부착된 반응기에 비해 소수성 또는 친수성의 정도가 상대적으로 낮은 것이다.
또한, 2 이상의 나노시트를 결합 및 적층하여 수처리용 멤브레인을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합물 준비 단계 다음에, 상기 혼합물에 기재(Substrate)를 투입하는 단계를 더 포함하고, 상기 형성 단계 다음에, 상기 기재를 상기 혼합물로부터 꺼내어 상기 나노시트를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막은, 상기 언급한 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법으로 제조된 것이다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막의 구조는, 계면의 일 방향과 타 방향이 서로 다른 특성을 가지도록 형성된 2 이상의 나노시트를 포함하고, 상기 나노시트는 일면에 소수성 또는 친수성 반응기가 부착된 복수의 야누스 그래핀을 포함하고, 상기 복수의 야누스 그래핀에 부착된 상기 소수성 또는 친수성 반응기는 모두 동일한 방향을 향하는 것이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 계면의 일 방향으로 친수성 또는 소수성의 특성을 가지도록 하여 일면이 친수성 또는 소수성을 띄는 나노시트를 형성하고, 타면에는 일면과 다른 성질을 가지도록 함으로써, 그래핀의 장점을 유지하고 단점을 개선한 멤브레인을 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 현재 연구되고 있는 멤브레인 재료들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 도시한 도면이다.
도 3은 야누스 그래핀에 반응기를 부착한 것을 그림으로 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane) 제조 방법의 흐름도이다.
도 5는 소수성(Hydrophbic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 6은 친수성(Hydrophilic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 7은 일면에 소수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다
도 8은 일면에 친수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane)의 효과를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 도시한 도면이다.
도 3은 야누스 그래핀에 반응기를 부착한 것을 그림으로 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane) 제조 방법의 흐름도이다.
도 5는 소수성(Hydrophbic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 6은 친수성(Hydrophilic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 7은 일면에 소수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다
도 8은 일면에 친수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane)의 효과를 예시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 현재 연구되고 있는 멤브레인 재료들을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 사용되는 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 도시한 도면이다.
도 3은 야누스 그래핀에 반응기를 부착한 것을 그림으로 예시한 도면이다.
도 1과 같이 다양한 재료들이 멤브레인 재료로 활용되기 위해서 연구되고 있지만, 실질적인 성능, 포텐셜, 생산성 모두를 갖추지 못해서 단점들이 부각되고 있다.
그래핀(Graphene)의 경우, 물리/화학적인 강도가 높고, 열적 안정성이 좋다는 장점이 있어서 멤브레인으로 적용되기에 좋은 특성들을 보유하고 있다.
예를 들어, 그래핀 옥사이드의 경우, 헬륨을 통과시키지 않는 반면 물 분자에 대해서는 아주 높은 투과도를 보이며, 다른 유기용매(Organic Solvent) 통과하지 못하는 특성을 가지고 있다.
이와 같이 멤브레인으로써 아주 좋은 조건을 가지고 있음에도 불구하고, 물속에서 안정성이 떨어지는 약점이 있고, 강한 압력이나 흐름에 의해 시트가 손상되는 문제점을 가지고 있다.
본 발명의 실시예에서는 이와 같은 그래핀 옥사이드의 장점을 최대한 활용하면서도 단점을 극복하기 위해서 도 2와 같은 야누스 그래핀(Jauns Graphene, 110)을 이용한다.
그래핀의 경우 판상인데 일면만 선택적으로 반응시킴으로써 타면은 원래 그래핀 형태를 유지시키고, 일면에만 반응기를 부착시켜 야누스 그래핀(110)을 만들게 된다.
보다 상세하게는, 도 3의 (A) 도면과 같이 양면에 반응기가 부착되어 양친성을 띄는 반면, 야누스 그래핀(Janus Graphene, 110)은 (B) 도면과 같이 계면의 일측방향으로만 반응기를 부착시켜 양면이 서로 다른 특성을 가지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane) 제조 방법의 흐름도이다.
도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법의 흐름에 대해서 설명하도록 한다.
먼저, 유기 용매(Organic Solvent)와 물(Water)의 혼합물을 준비한다. (S510 단계)
보다 상세하게는, 물과 섞이지 않는 유기 용매와 물을 용기에 투입하고, 층이 생겨 안정화되도록 하는 것을 의미한다.
이때, 유기 용매와 물의 밀도 차이에 따라서 위 아래의 위치가 변화된다.
S510단계 다음으로, 기재(Substrate)를 투입한다. (S520단계)
기재는 나노시트가 형성된 이후에 나노시트를 혼합물로부터 건지기 위한 것으로, PTFE Substrate를 이용하는 것이 바람직하다.
S520단계 다음으로, 혼합물에 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 투입한다. (S530단계)
보다 상세하게는, 혼합물에 일면에 소수성 또는 친수성의 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 소수성 또는 친수성의 특성을 가지는 나노 시트(Nano Sheet)를 형성한다.
도 2와 도 3을 통해 설명한 바와 같이, 그래핀의 일면에 친수성 또는 소수성의 반응기를 부착하여 형성된 야누스 그래핀을 혼합물에 투입시키고, 야누스 그래핀이 일정 시간동안 자가 조립되도록 유지시켜 평형 상태(Equilibrium)가 되도록 한다.
그리고, 일정 시간이 지나서 평형 상태가 되면 일면으로부터 일 방향으로 친수성 또는 소수성의 특성을 가지는 나노시트가 형성되는 것을 의미한다.
S530단계 다음으로, 기재를 혼합물로부터 꺼내어 나노시트를 획득한다. (S540단계)
그리고, 위와 같이 형성되어 획득된 둘 이상의 나노시트를 결합 및 적층하여 수처리용 멤브레인을 형성할 수 있다.
아래에서는 일면에 소수성 또는 친수성 특성을 가지는 나노시트 형성에 대해서 각각 설명하도록 한다.
도 5는 소수성(Hydrophbic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 6은 친수성(Hydrophilic) 특성을 가진 표면을 상측으로 노출시킨 것을 예시한 도면이다.
도 7은 일면에 소수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다.
도 8은 일면에 친수성 특성을 가지는 나노시트를 형성하는 것을 예시한 도면이다.
일면에 소수성의 특성을 가지는 나노시트 형성을 위해서, 유기 용매를 물보다 밀도가 낮은 용매를 이용한다.
실제 실험 예로, 도 7과 같이 유기 용매로 헥세인(Hexane)이 이용된다.
핵세인과 물의 혼합물을 준비하면, 도 7과 같이 헥세인이 상측에 위치하게 된다.
그리고, 형성 단계(S530단계)에서, 헥세인과 물의 혼합물에 일면에 소수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 일정 시간동안 자가 조립시켜 일면에 소수성의 특성을 가지는 제1 나노시트를 형성하도록 한다.
도 7의 우측 도면과 같이 제1 나노시트는 일면으로부터 용매 방향으로 자가 조립되어 일면이 소수성의 특성을 가지는 구조가 형성된 것이다.
보다 상세하게는, 제1 나노시트는 일면으로부터 야누스 그래핀이 용매 방향으로 자가 조립되어 일면이 소수성의 특성을 가지는 구조가 형성된 것으로서, 제1 나노시트에 포함된 복수의 야누스 그래핀 각각에 부착된 소수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것이다.
이는, 헥세인이 물보다 밀도가 낮아 상측에 위치하기 때문에, 제1 나노시트가 물의 방향으로는 자가 조립되지 못하고, 헥세인 방향으로만 자가 조립되어 일 방향으로만 소수성의 특성을 가지는 구조가 형성된 것을 의미한다.
그리고, 야누스 그래핀이 일면에 소수성 반응기가 부착된 것이고, 타면에는 원래 그래핀 형태였기 때문에, 제1 나노시트의 일면과 타면이 서로 다른 특성을 가지게 된다.
이를 통해, 도 5와 같이 상면은 소수성 특성을 가지고, 하면은 친수성 특성을 가지는 구조가 될 수 있다.
또한, 야누스 그래핀은 타면에는 일면에 부착된 반응기와 다른 성질의 반응기가 부착된 것이고, 타면에 부착된 반응기는 일면에 부착된 반응기에 비해 소수성 또는 친수성의 정도가 상대적으로 낮은 것일 수 있다.
소수성 (대표적인 예로 탄소기)의 반응기가 부착되는 경우, 표면의 소수성도가 증가하게 된다.
이와 반대로, 친수성기 (대표적인 예로 카르복실기, 하이드록실기, 산소를 다량 포함한 반응기)가 부착되는 경우, 친수성도가 증가하게 된다.
즉, 수처리용 멤브레인의 경우, 물과의 친화도가 실질적인 멤브레인의 성능과 밀접하게 연관되어 있으므로, 친수성기의 기능화가 필요하다.
그러나, 경우에 따라서 유기 용매나 기름 성분을 선택적으로 투과하는 막을 만들고자 한다면, 소수성기를 기능화시켜 선택적인 투과를 활성화시킬 수 있다.
또한, 기능기의 종류에 따라서 표면의 전하 또한 바뀔 수 있다. 예를 들어, 술폰화기(sulfonate)와 같은 기능기를 부착하게 되면, 다량의 산소가 포함되어 있기 때문에 친수성이 증가됨과 동시에 pH 조건에 따라서 표면 전하가 (-) 형태로 나타나게 될 것이고, 이 경우 수처리시에 물 속에 포함된 이온들의 투과에 영향을 미치게 된다.
이와 같은 형태로, 표면에 (+) 전하를 가지도록 하는 기능화도 가능하다.
그리고, 목적과 투과물의 특성에 따라 특정 물질을 포집하는 형태의 Ligand 형태의 기능기도 부착이 가능하며, 기능기에 따라서 그 활용범위가 다양하므로, 발명의 실시자가 용이하게 선택할 수 있다.
이 외에도, 적층 구조에서는 층상결합 구조 내에서 단일 그래핀 나노시트간의 결합을 도모하기 위한 기능화도 가능하며 (구조 안정성 증가), 나노시트 간의 거리를 제어하기 위해 (투과물의 크기에 따른 분리) 특정 기능기의 선택 및 기능화를 진행하는 물리적인 측면도 존재할 수 있다.
다른 방법으로, 일면에 친수성의 특성을 가지는 나노시트 형성을 위해서, 유기 용매를 물보다 밀도가 높은 용매를 이용한다.
실제 실험 예로, 도 8과 같이 사염화탄소(Carbon Tetrachloride)가 이용된다.
유기 용매 사염화탄소와 물의 혼합물을 준비하면, 도 8과 같이 사염화탄소가 물보다 하측에 위치하게 된다.
그리고, 형성 단계(S530단계)에서, 사염화탄소와 물의 혼합물에 일면에 친수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 일정 시간동안 자가 조립시켜 일면에 친수성의 특성을 가지는 제2 나노시트를 형성하도록 한다.
도 8의 우측 도면과 같이 제2 나노시트는 일면으로부터 용매 방향으로 자가 조립되어 일면이 친수성의 특성을 가지는 구조가 형성된 것이다.
보다 상세하게는, 제2 나노시트는 일면으로부터 야누스 그래핀이 용매 방향으로 자가 조립되어 일면이 친수성의 특성을 가지는 구조가 형성되는 것으로서, 제2 나노시트에 포함된 복수의 야누스 그래핀 각각에 부착된 친수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것이다.
이는, 사염화탄소가 물보다 밀도가 높아 하측에 위치하기 때문에, 제2 나노시트가 물의 방향으로는 자가 조립되지 못하고, 사염화탄소 방향으로만 자가 조립되어 일 방향으로만 친수성의 특성을 가지는 구조가 형성된 것을 의미한다.
그리고, 야누스 그래핀이 일면에 친수성 반응기가 부착된 것이고, 타면에는 원래 그래핀 형태였기 때문에, 제2 나노시트의 일면과 타면이 서로 다른 특성을 가지게 된다.
이를 통해, 도 6과 같이 상면은 친수성 특성을 가지고, 하면은 소수성 특성을 가지는 구조가 될 수 있다.
또한, 야누스 그래핀은 타면에는 일면에 부착된 반응기와 다른 성질의 반응기가 부착된 것이고, 타면에 부착된 반응기는 일면에 부착된 반응기에 비해 소수성 또는 친수성의 정도가 상대적으로 낮은 것일 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예를 통해 제조된 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막(Membrane)의 효과를 예시한 도면이다.
도 9는 위에서 본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막의 제조 방법을 이용해 제조된 나노시트들을 결합하여 멤브레인(100)을 제조한 것이 예시되어 있다.
따라서, 도 9를 참조하면 나노시트의 간격 사이로 물 분자는 통과되고, 물이 아닌 용질(Solute)은 통과되지 못하는 것을 알 수 있다.
그리고, 나노시트의 크기를 조절하여 원하는 특성을 얻을 수 있고, 나노시트 간의 간격(폭)을 조절하여 멤브레인(100)을 통과할 수 있는 물질의 크기를 결정할 수 있다.
또한, 기존의 1차원적인 멤브레인과 다르게 적층이 가능하기 때문에 나노시트 간의 상하 공간 두께 조절이 가능하다는 이점도 있으며, 서로 간의 크로스 링크(Cross linking)가 가능하다.
그리고, 서로 다른 특성을 가진 나노시트를 결합함으로써, 새로운 특성을 가지는 멤브레인(100)을 제조할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막의 구조는, 계면의 일 방향과 타 방향이 서로 다른 특성을 가지도록 형성된 2 이상의 나노시트를 포함한다.
그리고, 나노시트는 일면에 소수성 또는 친수성 반응기가 부착된 복수의 야누스 그래핀을 포함하고, 복수의 야누스 그래핀에 부착된 소수성 또는 친수성 반응기는 모두 동일한 방향을 향하는 것이다.
이와 같은 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막의 구조는 위와 같으며, 나노시트가 각기 특성을 가지도록 형성하는 방법은 위에서 설명한 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법에 의한 것이다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 멤브레인
110: 야누스 그래핀
130: 제1 나노시트
140: 제2 나노시트
200: 반응기
110: 야누스 그래핀
130: 제1 나노시트
140: 제2 나노시트
200: 반응기
Claims (10)
- 물보다 밀도가 낮은 유기 용매(Organic Solvent)와 물(Water)의 혼합물을 준비하여 상기 혼합물에 일면에 소수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀(Janus Graphene)을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 소수성의 특성을 가지는 제1 나노시트(Nano Sheet)를 형성하는 단계; 및
물보다 밀도가 큰 유기 용매와 물의 혼합물을 준비하여 상기 혼합물에 일면에 친수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 친수성의 특성을 가지는 제2 나노시트를 형성하는 단계;를 포함하는, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제1 나노시트는, 일면으로부터 상기 야누스 그래핀이 상기 용매 방향으로 자가 조립되어, 상기 일면이 소수성의 특성을 가지는 구조가 형성되는 것으로서, 상기 제1 나노시트에 포함된 복수의 상기 야누스 그래핀 각각에 부착된 상기 소수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것인, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제2 나노시트는, 일면으로부터 상기 야누스 그래핀이 상기 용매 방향으로 자가 조립되어, 상기 일면이 친수성의 특성을 가지는 구조가 형성되는 것으로서, 상기 제2 나노시트에 포함된 복수의 상기 야누스 그래핀 각각에 부착된 상기 친수성 반응기는 모두 동일한 방향으로 향하는 것인, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 야누스 그래핀은, 타면에는 상기 일면에 부착된 반응기와 다른 성질의 반응기가 부착된 것이고, 상기 타면에 부착된 반응기는 상기 일면에 부착된 반응기에 비해 소수성 또는 친수성의 정도가 상대적으로 낮은 것인, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
2 이상의 나노시트를 결합 및 적층하여 수처리용 멤브레인을 형성하는 단계;를 더 포함하는, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 혼합물 준비 단계 다음에,
상기 혼합물에 기재(Substrate)를 투입하는 단계를 더 포함하고,
상기 형성 단계 다음에,
상기 기재를 상기 혼합물로부터 꺼내어 상기 나노시트를 획득하는 단계를 더 포함하는, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법.
- 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조된, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막.
- 물보다 밀도가 낮은 유기 용매와 물의 혼합물에 일면에 소수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 소수성의 특성을 가지는 제1 나노시트; 및
물보다 밀도가 큰 유기 용매와 물의 혼합물에 일면에 친수성 반응기가 부착된 야누스 그래핀을 투입하고, 상기 야누스 그래핀을 일정 시간동안 자가 조립시켜 일 방향으로 친수성의 특성을 가지는 제2 나노시트를 포함하고,
상기 복수의 야누스 그래핀에 부착된 상기 소수성 또는 친수성 반응기는 모두 동일한 방향을 향하는 것인, 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막의 구조.
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| KR1020190068649A KR102223371B1 (ko) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 야누스 그래핀을 이용한 선택적 양친성 수처리용 분리막 제조 방법, 분리막의 구조 및 이에 의해 제조된 분리막 |
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