KR102288033B1 - 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 다공성층 상에 친수성 고분자를 포함하는 수용액을 도포하는 단계; 및 상기 다공성층의 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포된 면의 반대면에 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막에 관한 것이다.

Description

수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 {METHOD FOR MANUFACTURING WATER-TREATMENT MEMBRANE AND WATER-TREATMENT MEMBRANE MANUFACTURED THEREBY}

본 명세서는 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막에 관한 것이다.

반투과성막으로 격리된 두 용액 사이에서 용매가 용질의 농도가 낮은 용액에서 높은 용액 쪽으로 분리막을 통과하여 이동하는 현상을 삼투 현상이라 하며, 이때 용매의 이동으로 용질의 농도가 높은 용액 측에 작용하는 압력을 삼투압이라고 한다. 그런데 삼투압보다 높은 외부 압력을 걸어주면 용매는 용질의 농도가 낮은 용액 쪽으로 이동하게 되는데, 이 현상을 역삼투라고 한다. 역삼투 원리를 이용하여 압력 구배를 구동력으로 해서 반투과성 막을 통해 각종 염이나 유기 물질을 분리해낼 수 있다. 이러한 역삼투 현상을 이용한 수처리 분리막은 분자 수준의 물질을 분리하고, 염수 또는 해수에서 염을 제거하여 가정용 및 건축용, 산업용 용수를 공급하는데 사용되고 있다.

이러한 수처리 분리막의 대표적인 예로는, 폴리아미드계 수처리 분리막을 들 수 있으며, 폴리아미드계 수처리 분리막은 미세 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 방법으로 제조되고 있으며, 보다 구체적으로는, 부직포 위에 폴리술폰층을 형성하여 미세 다공성 지지체를 형성하고, 이 미세 다공성 지지체를 m-페닐렌디아민(m-Phenylene Diamine, mPD) 수용액에 침지시켜 mPD층을 형성하고, 이를 다시 트리메조일클로라이드(Trimesoyl Chloride, TMC) 유기용매에 침지시켜 mPD층을 TMC와 접촉시켜 계면중합시킴으로써 폴리아미드층을 형성하는 방법으로 제조되고 있다.

상기 수처리 분리막에서 불순물의 제거율은 막의 성능을 나타내는 중요한 지표로 사용된다.

한국 특허 공개 공보 제10-1999-0019008호

본 명세서는 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막을 제공하고자 한다.

본 명세서의 일 실시상태는

다공성층 상에 친수성 고분자를 포함하는 수용액을 도포하는 단계; 및

상기 다공성층의 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포된 면의 반대면에 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 명세서의 일 실시상태는 상기 제조 방법에 따라 제조된 수처리 분리막을 제공한다.

또한, 본 명세서의 일 실시상태는 상기 수처리 분리막을 하나 이상 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.

본 명세서의 일 실시상태에 따라 수처리 분리막을 제조할 경우, 염제거율 및 투과유량이 향상되는 효과가 있으며, 이러한 성능 향상이 활성층의 화학적 반응에 영향을 미치지 않고 이루어지므로, 첨가제 투입 등 종래의 성능 향상 방법과 동시에 적용하여 시너지 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 수처리 분리막의 제조 방법은 다공성층 상에 친수성 고분자를 포함하는 수용액을 도포하는 단계; 및 상기 다공성층의 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포된 면의 반대면에 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함한다.

즉, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 다공성층의 폴리아미드 활성층이 형성된 면을 전면부로 보았을 때, 그 반대면인 다공성층의 배면부에 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포된다. 이 경우, 친수성 고분자에 포함된 친수성 작용기에 의해 다공성층을 구성하는 미세여과(ultrafiltration, UF)층의 친수성이 증가하여 아민 화합물의 막 내부 침투 속도가 빨라지고, 이에 따라 아마이드 생성 반응에 관여하는 아민 화합물의 농도와 양이 증가하므로, 이로 인해 형성된 활성층은 아마이드의 중합도가 높고 다공성층과의 결합력이 강하므로 염제거율 및 투과유량이 향상되는 효과가 있다.

특히, 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 폴리아미드 활성층 형성용 조성물에 포함되거나, 폴리아미드 활성층이 형성되는 면에 도포되는 것이 아니므로, 기존에 주로 사용되었던 활성층 형성 과정에서 첨가제를 투입하는 방법, 활성층 상에 코팅층을 형성하는 방법 등 타 성능 향상 방법과 동시에 사용하여 시너지 효과를 낼 수 있는 장점이 있다.

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 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 고분자는 폴리아크릴산, 폴리에틸렌옥사이드 및 폴리프로필렌옥사이드 중 선택된 1종 이상이며, 바람직하게는 폴리아크릴산이다. 폴리아크릴산의 경우, 친수성 작용기에 의한 효과뿐만 아니라, 용액과 막이 접촉하는 부분의 표면 전하량을 변화시켜 아민 화합물의 침투 속도를 극대화할 수 있으므로 가장 좋은 효과를 낼 수 있는 장점이 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 고분자의 함량은 상기 친수성 고분자를 포함하는 수용액 100wt%를 기준으로 0.1wt% 내지 10wt%이며, 바람직하게는 0.1wt% 내지 5wt%, 더욱 바람직하게는 0.5wt% 내지 2wt%이다.

친수성 고분자의 함량이 0.1wt% 미만일 경우, 친수성 고분자 도포로 인한 아민 화합물의 막 침투 속도 향상 효과가 미미하며, 10wt%를 초과할 경우, 상기 친수성 고분자를 포함하는 수용액의 점성이 증가하여 아민 화합물의 침투력이 저하될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 고분자를 포함하는 수용액 중 친수성 고분자를 제외한 잔부는 모두 물이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 친수성 고분자의 중량평균분자량은 10,000g/mol 내지 300,000g/mol이며, 바람직하게는 50,000g/mol 내지 200,000g/mol, 더욱 바람직하게는 130,000g/mol 내지 170,000g/mol이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층 상에 친수성 고분자를 포함하는 수용액을 도포하는 단계는 롤을 이용한 도포법을 사용하여 수행될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막의 제조 방법은 부직포 상에 고분자 용액을 코팅하여 다공성층을 형성하는 단계를 더 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 부직포의 종류, 두께 및 기공도는 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 셀룰로오스아세테이트, 폴리아크릴로니트릴 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층 형성시 사용되는 고분자의 중량평균분자량은 10,000g/mol 내지 100,000g/mol, 바람직하게는 50,000g/mol 내지 70,000g/mol 이다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 용액은 상기 고분자를 용매에 녹여 제조될 수 있으며, 상기 고분자는 고분자 용액 100wt%를 기준으로 5wt% 내지 25wt%, 바람직하게는 11wt% 내지 18wt% 포함될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 용매는 상기 고분자를 용해할 수 있는 용매라면 제한되지 않으며, 예를 들어, 물, 아세톤(acetone), 아세토니트릴(acetonitrile), 테트라하이드로퓨란(THF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 디메틸포름아미드(DMF) 또는 헥사메틸포스포아미드(HMPA)일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 고분자 용액의 코팅은 당 업계에 알려진 통상적인 코팅 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들면 딥(Dip) 코팅, 다이(Die) 코팅, 롤(roll) 코팅, 콤마(comma) 코팅 또는 이들의 혼합 등 다양한 방법이 적용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계는 아민 화합물 수용액과 아실 할라이드 화합물 유기용액을 계면중합하는 단계를 포함한다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계는 아민 화합물 수용액과 아실 할라이드 화합물 유기용액을 계면중합하는 단계를 의미할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 계면중합은

상기 다공성층 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계; 및

상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 접촉시키는 단계로 이루어질 수 있다.

상기 수용액층과 상기 유기용액의 접촉 시, 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면중합에 의해 폴리아미드가 생성되고, 다공성층에 흡착되어 박막이 형성된다. 상기 접촉 방법은 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 사용할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 분무, 도포, 침지 또는 적하 등의 방법이 사용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아민 화합물은 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, m-페닐렌디아민(mPD), p-페닐렌디아민(PPD), 1,3,6-벤젠트리아민(TAB), 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 m-페닐렌디아민(mPD)일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아민 화합물의 함량은 상기 아민 화합물 수용액 100wt%를 기준으로 0.001wt% 내지 10wt%일 수 있으며, 바람직하게는 1wt% 내지 5wt%, 더욱 바람직하게는 2wt% 내지 7wt%일 수 있다. 아민 화합물의 함량이 상기 범위에 있을 때 균일한 폴리아미드 층의 제조가 가능하다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아민 화합물 수용액은 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다.

폴리아미드 활성층의 계면중합시, 수용액층과 유기용액층의 계면에서 빠르게 폴리아미드가 형성되는데, 이때 계면활성제는 그 층을 얇고 균일하게 만들어 수용액층에 존재하는 아민 화합물이 쉽게 유기용액층으로 이동하여 균일한 폴리아미드 활성층이 형성되도록 한다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 계면활성제는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및 양쪽성 계면활성제 중에서 선택될 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제는 소듐 라우릴 설페이트(SLS); 알킬 에테르 설페이트류; 알킬 설페이트류; 올레핀 술포네이트류; 알킬 에테르 카르복실레이트류; 술포석시네이트류; 방향족 술포네이트류; 옥틸페놀 에톡실레이트류; 에톡시화 노닐페놀류; 알킬 폴리(에틸렌 옥사이드); 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 폴리(프로필렌 옥사이드)의 공중합체; 옥틸 글루코시드 및 데실 말토시드 등의 알킬 폴리글루코시드류; 세틸 알코올, 올레일 알코올, 코카미드 MEA, 코카미드 DEA, 알킬 히드록시 에틸 디메틸 암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드, 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드, 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드 및 헥사데실트리메틸암모늄 클로라이드 등의 지방산 알코올류; 및 알킬 베타인류 중 선택되는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 계면활성제는 SLS, 옥틸페놀 에톡실레이트류 또는 에톡시화 노닐페놀류일 수 있다.

특히, 상기 계면활성제로서 소듐 라우릴 설페이트(SLS)를 이용할 경우, SLS는 물과 기름에 대한 친화성 정도(Hydrophile-Lipophile Balance, HLB)가 높아 물에 잘 녹으며, 임계 미셸 농도(Critical Michelle Concentration, CMC)도 높기 때문에 과량으로 투입해도 폴리아미드 활성층의 형성을 저해하지 않는다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 계면활성제의 함량은 상기 아민 화합물 수용액 100wt%를 기준으로 0.005wt% 내지 0.5wt%일 수 있다.

계면활성제가 상기 범위로 포함될 때 수용액층과 유기용액을 포함하는 유기층 간의 계면 에너지가 낮아져 반응성이 높아지며, 코팅 효율이 개선되는 효과가 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아민 화합물 수용액 중 아민 화합물 및 계면활성제를 제외한 잔부는 모두 물일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수용액층은 필요에 따라 과잉의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 상기 다공성층 상에 형성된 수용액층은 다공성층 상에 존재하는 수용액이 지나치게 많은 경우에는 불균일하게 분포할 수 있는데, 수용액이 불균일하게 분포하는 경우 이후의 계면 중합에 의해 불균일한 폴리아미드 활성층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 다공성층 상에 수용액층을 형성한 후 과잉의 수용액을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 과잉의 수용액 제거는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있다.

상기 아실 할라이드 화합물로는 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, 2개 또는 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물, 예를 들면, 트리메조일클로라이드(TMC), 이소프탈로일클로라이드 및 테레프탈로일클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 바람직하게는 트리메조일클로라이드(TMC)가 사용될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기용액의 유기용매는 계면중합 반응에 참여하지 않는 것이 바람직하며, 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류와 탄소수가 5 내지 12인 알칸 및 알칸 혼합물질인 이소파라핀계 용매 중에서 선택된 1종 이상을 포함할수 있다. 구체적으로, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 사이클로헥산, IsoPar(Exxon), IsoPar G(Exxon), ISOL-C(SK Chem) 및 ISOL-G(Exxon) 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니다.

상기 아실 할라이드 화합물의 함량은 상기 유기용액 100wt%을 기준으로 0.05wt% 내지 1wt%, 바람직하게는 0.08wt% 내지 0.8wt%, 더욱 바람직하게는 0.05wt% 내지 0.6wt%일 수 있다. 아실 할라이드 화합물의 함량이 상기 범위에 있을 때 균일한 폴리아미드 층의 제조가 가능하다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아실할라이드 화합물 유기용액 중 아실할라이드 화합물을 제외한 잔부는 모두 유기용매일 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 수처리 분리막의 제조 방법은 상기 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계 이후 남아있는 친수성 고분자를 물로 세정하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이는 80℃에서 10초 내지 10분 동안 수행될 수 있다.

폴리아미드 활성층을 형성하는 단계 이후 남아있는 친수성 고분자를 제거함으로써, 잔류물의 누출로 인한 생산수 오염을 방지할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 수처리 분리막은 전술한 제조 방법에 따라 제조될 수 있으며, 전술한 수처리 분리막의 제조 방법에 대한 설명을 인용할 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막은 2,000ppm의 NaCl 수용액을 25℃에서 225psi의 압력 및 4L/min의 유속으로 통과시켰을 때, 염제거율이 99.5% 이상이고, 투과유량이 20GFD 이상일 수 있다.

도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다. 도 1에는 다공성층(200) 및 상기 다공성층 상에 형성된 폴리아미드 활성층(300)이 도시되어 있으며, 다공성층의 배면부(100)은 상기 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포되는 면을 나타낸 것으로, 추후 세정을 통해 잔여 아크릴산이 제거되므로 최종 분리막에 존재하는 층은 아니다.

도 1에 따르면, 폴리아미드 활성층(300)으로 염수(400)가 유입되어, 정제수(500)가 다공성층(200)를 통하여 배출되고, 농축수(600)는 폴리아미드 활성층(300)을 통과하지 못하고 외부로 배출된다.

본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막은 도 1의 구조에 한정되지 않으며, 추가의 구성이 더 포함될 수 있다.

본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막은 정밀 여과막(Micro Filtration), 한외 여과막(Ultra Filtration), 나노 여과막(Nano Filtration) 또는 역삼투막(Reverse Osmosis)일 수 있으며, 구체적으로는 역삼투막일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태는 전술한 수처리 분리막을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.

상기 수처리 모듈의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 그 예에는 판형(plate & frame) 모듈, 관형(tubular) 모듈, 중공사형(Hollow & Fiber) 모듈 또는 나권형(spiral wound) 모듈 등이 포함된다. 또한, 상기 수처리 모듈은 전술한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 역삼투막을 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한없이 채용할 수 있다.

한편, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 모듈은 염제거율 및 투과유량이 우수하므로 가정용/산업용 정수 장치, 하수 처리 장치, 해담수 처리 장치 등과 같은 수처리 장치에 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

<실시예 : 수처리 분리막의 제조>

비교예 1.

(1) DMF(N,N-디메틸포름아미드) 용액에 16wt%의 폴리술폰 고형분을 넣고 80℃ 내지 85℃에서 12시간 이상 녹여 균일한 액상을 얻었다. 이 용액을 폴리에스테르 재질의 95㎛ 내지 100㎛ 두께의 부직포 위에 150㎛ 두께로 캐스팅하였다. 그런 다음, 캐스팅된 부직포를 물에 넣어 기공도가 70%인 폴리술폰 다공성층을 제조하였다.

(2) 상기 다공성층 상에 조성물 100wt%를 기준으로 m-페닐렌디아민(mPD) 5wt%, 계면활성제로서 소듐 라우릴 설페이트(SLS, Sodium Lauryl Sulphate) 0.06wt% 및 잔부의 물을 포함하는 아민 화합물 수용액을 도포하여 수용액층을 형성하였다. 이어서 트리메조일클로라이드(TMC) 0.27wt% 및 Isopar-G 99.73wt%를 포함하는 유기용액을 상기 수용액층 상에 도포하여 유기용액층을 형성하여 계면중합을 수행함으로써 폴리아미드 활성층을 형성하였다.

비교예 2.

상기 비교예 1에서 단계 (1) 완료 후 다공성층 상에 폴리아크릴산이 1wt% 포함된 수용액을 도포한 후 에어 나이프(air knife)를 통해 과잉의 수용액을 제거하였다. 그 다음 25℃에서 10초 동안 건조하였다. 이후, 폴리아크릴산이 도포된 면에 상기 단계 (2)와 동일한 방법으로 폴리아미드 활성층을 형성하였다.

실시예 1.

상기 비교예 1에서 단계 (1) 완료 후, 다공성층의 폴리아미드 활성층이 형성되는 면의 반대면에 폴리아크릴산이 1wt% 포함된 수용액을 도포한 후 에어 나이프(air knife)를 통해 과잉의 수용액을 제거하였다. 그 다음 25℃에서 10초 동안 건조하였다. 그 다음 다공성층의 폴리아크릴산이 도포된 면의 반대면에 상기 단계 (2)와 동일한 동일한 방법으로 폴리아미드 활성층을 형성하였다. 이후, 80℃의 물에 6분 동안 세척하는 방법으로 폴리아크릴산을 포함한 잔류물을 제거하였다.

<실험예 : 수처리 분리막의 성능 평가>

상기 실시예 1 및 비교예 1, 2에 따라 제조된 수처리 분리막의 염제거율 및 투과 유량(GFD)을 측정하기 위하여, 평판형 투과 셀과 고압펌프, 저장조 그리고 냉각장치를 포함하여 구성된 수처리 모듈을 이용하였다. 상기 평판형 투과 셀은 크로스-플로우(cross-flow) 방식으로 유효 투과 면적은 28㎠이었다. 상기 수처리 분리막을 투과셀에 설치한 다음 평가 장비의 안정화를 위하여 3차 증류수를 이용하여 1시간 정도 충분히 예비 운전을 실시하였다.

이후, 2,000ppm의 NaCl 수용액을 225psi, 4L/min의 유속 조건으로 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 알코올 농도를 분석하여 알코올 제거율을 계산한 결과는 하기 표 1과 같았다.

	폴리아크릴산	첨가제 함량 (wt%)	염제거율 (%)	투과유량 (GFD)
비교예 1	미도포	0	99.41	18.86
비교예 2	다공성층과 활성층 사이에 도포	1	85.16	15.01
실시예 1	다공성층의 활성층이 형성되는 면의 반대면에 도포	1	99.56	20.46

상기 표 1의 결과를 살펴보면, 본 명세서의 일 실시상태에 따라 제조된 실시예 1은 폴리아크릴산이 도포되지 않은 비교예 1 및 폴리아크릴산이 다공성층의 배면부가 아닌 전면부에 도포된 비교예 2에 비해 염제거율 및 투과유량이 모두 향상되었음을 확인할 수 있다.구체적으로, 실시예 1은 비교예 1과 비교하였을 때 염제거율 변화량이 +0.15%, 투과유량 변화율이 +8%로 모두 상승한 반면, 비교예 2의 경우 염제거율 변화량이 -14.33%, 투과유량 변화율이 -20%로 비교예 1에 비해 큰 폭으로 성능이 하락한 것을 알 수 있다.

즉, 폴리아크릴산을 다공성층의 전면부(활성층이 형성되는 면)이 아닌 배면부에 도포하였을 때 수처리 분리막의 성능을 향상시키는 효과가 있음이 입증된 것이다.

100: 다공성층의 배면부
200: 다공성층
300: 폴리아미드 활성층
400: 염수
500: 정제수
600: 농축수

Claims (10)

1. 다공성층 상에 친수성 고분자를 포함하는 수용액을 도포하는 단계;
   상기 다공성층의 친수성 고분자를 포함하는 수용액이 도포된 면의 반대면에 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계; 및
   상기 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계 이후 남아있는 친수성 고분자를 물로 세정하여 제거하는 단계
   를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법으로서,
   상기 친수성 고분자는 폴리아크릴산이고,
   상기 친수성 고분자의 함량은 상기 친수성 고분자를 포함하는 수용액 100wt%를 기준으로 0.1wt% 내지 2wt%이고,
   상기 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계 이후 남아있는 친수성 고분자를 물로 세정하여 제거하는 단계는 80℃에서 10초 내지 10분 동안 수행되는 것인 수처리 분리막의 제조 방법.
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4. 청구항 1에 있어서,
   부직포 상에 고분자 용액을 코팅하여 다공성층을 형성하는 단계를 더 포함하며,
   상기 고분자는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 셀룰로오스아세테이트, 폴리아크릴로니트릴 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 것인 수처리 분리막의 제조 방법.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 고분자의 함량은 상기 고분자 용액 100wt%를 기준으로 5wt% 내지 25wt%인 것인 수처리 분리막의 제조 방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계는 아민 화합물 수용액과 아실 할라이드 화합물 유기용액을 계면중합하는 단계를 포함하는 것이며,
   상기 아민 화합물의 함량은 상기 아민 화합물 수용액 100wt%를 기준으로 0.001wt% 내지 10wt%인 것인 수처리 분리막의 제조 방법.
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