KR102329019B1 - 선택성 투과막, 그 제조 방법 및 수처리 방법 - Google Patents
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Abstract
선택적 투과성을 가진 지지막과, 그 지지막의 표면에 형성된, 채널 물질을 함유하는 지질막을 갖는 선택성 투과막에 있어서, 그 지지막이 압력 0.1 ㎫ 에 있어서 20 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 1 ％ ∼ 20 ％ 의 탈염 성능을 갖는 것을 특징으로 하는 선택성 투과막.
Description
본 발명은, 수처리 분야에서 사용되는 선택성 투과막에 관한 것으로, 특히 지질막으로 이루어지는 피복층을 갖는 선택성 투과막에 관한 것이다. 본 발명은, 이 선택성 투과막의 제조 방법과, 이 선택성 투과막을 사용한 수처리 방법에 관한 것이다.
해수, 함수의 담수화나, 공업용수 및 초순수의 제조, 배수 회수 등의 분야에서, 선택성 투과막으로서 역침투 (RO) 막이 널리 사용되고 있다. RO 막은, 이온이나 저분자 유기물을 고도로 제거할 수 있다는 이점을 갖는다. 그러나, RO 막 처리는, 정밀 여과 (MF) 막이나 한외 여과 (UF) 막과 비교하여, 높은 운전 압력을 필요로 한다. RO 막의 투수성을 높이기 위해, 폴리아미드 RO 막에서는, 스킨층의 주름 구조를 제어하여, 표면적을 크게 하는 연구가 이루어져 왔다.
RO 막은, 피처리수에 함유되는 생물 대사물 등의 유기물에 의해 오염된다. 오염이 발생한 막은, 투수성이 저하되기 때문에, 정기적인 약품 세정이 필요해진다. 세정시에 RO 막이 열화됨으로써 분리 성능이 저하된다.
막 오염을 억제하는 방법으로서, RO 막 등의 선택성 투과막을, 인지질의 친수기인 포스포콜린기를 갖는 폴리머로 피복하는 방법이 알려져 있다. 바이오미메틱의 표면이 선택성 투과막 상에 형성되어, 생물 대사물에 의한 오염을 방지하는 효과를 기대할 수 있다 (특허문헌 1).
최근, 물 분자를 선택적으로 수송하는 막 단백질인 아쿠아포린이 물 채널 물질로서 주목받고 있다. 이 단백질을 삽입한 인지질막은, 종래의 폴리아미드 RO 막보다 이론상 높은 투수성을 가질 가능성이 시사되어 있다 (비특허문헌 1).
물 채널 물질을 삽입한 지질막을 갖는 선택성 투과막의 제조 방법으로서, 이하의 방법이 있다 (특허문헌 2).
1) 물 채널 물질을 삽입한 지질 이분자막을 다공질 지지체로 샌드위치하는 방법.
2) 다공질 지지체의 구멍 내부에 지질 이분자막을 삽입하는 방법.
3) 소수성막 주위에 지질 이분자막을 형성하는 방법.
지질 이분자막을 다공질 지지체로 샌드위치하는 방법에서는, 이하의 문제가 있다.
지질막의 내압성은 향상되지만, 피처리수와 접촉하는 다공질 지지체 자체가 오염된다.
다공질 지지체 중에서 농도 분극이 발생하여 저지율이 크게 저하된다.
다공질 지지체가 저항이 되어 투수성이 저하될 우려가 있다.
선택적 투과성을 가진 막 본체의 표면을 물 채널 물질을 삽입한 인지질막으로 피복하고, 이 인지질막을 노출시킨 상태에서 분리층으로서 기능시킨 RO 막은, 인지질막의 내압성이 과제가 된다.
특허문헌 3 에는, 카티온성의 인지질을 사용하여 나노 여과 (NF) 막에 강고하게 담지시키는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 3 에서는 지지막이 NF 막이고, 치밀하기 때문에, 내압성은 향상되지만, NF 막 자체의 투수성이 낮음으로써, 얻어지는 막의 투과 유속이 낮아진다. 특허문헌 3 에서 사용되고 있는 NF 막의 순수 투과 유속은, 압력 0.1 ㎫ 일 때, 11 ℓ/(㎡·h) 이고, 탈염률은 50 ％ ∼ 55 ％ 이다. 실시예에서 얻어진, NF 막에 채널 물질을 함유하는 인지질막을 담지한 선택성 투과막의 순수 투과 유속은, 압력 0.1 ㎫ 일 때, 0.8 ℓ/(㎡·h) 로 1 ℓ/(㎡·h) 이하이다.
Pohl, P. et al., Proceedings of the National Academy of Sciences 2001, 98, 9624-9629.
본 발명은, 투수성이 우수한 선택성 투과막과, 이 선택성 투과막의 제조 방법과, 이 선택성 투과막을 사용한 수처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 선택성 투과막은, 선택적 투과성을 가진 지지막과, 그 지지막의 표면에 형성된, 채널 물질을 함유하는 지질막을 갖는 선택성 투과막에 있어서, 그 지지막이 압력 0.1 ㎫ 에 있어서 20 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 1 ％ ∼ 20 ％ 의 탈염 성능을 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 지지막이 다공질체와, 그 다공질체를 피복하는 하전성 고분자층을 갖는다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 하전성 고분자층은, 교호로 형성된 카티온성 고분자층과 아니온성 고분자층을 갖는다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 다공질체가 MF 막 또는 UF 막이다.
본 발명의 일 양태에서는, 상기 채널 물질이, 그라미시딘, 암포테리신 B, 및 이것들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 개이다.
본 발명의 선택성 투과막의 제조 방법은, 상기 지지막 상에 상기 지질막을 형성하는 공정과, 여분의 지질을 산 또는 알칼리로 제거하는 공정을 갖는다.
본 발명의 수처리 방법은, 본 발명의 선택성 투과막을 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 지지막으로서, 압력 0.1 ㎫ 에 있어서 20 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 1 ％ ∼ 20 ％ 의 탈염 성능을 갖는 것을 사용하고 있어, 선택성 투과막이 투수성이 우수한 것이 된다. 즉, 이 지지막을 사용함으로써, 투과 유속이 지지막의 투과 유속에 의존하지 않고, 또, 지질막을 유지하는 것이 가능해져, 높은 투과 유속과 내압성을 갖는 선택성 투과막이 얻어진다.
도 1 은 실험 설비의 모식적 설명도이다.
도 2 는 실험 설비의 모식적 설명도이다.
도 3 은 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2 는 실험 설비의 모식적 설명도이다.
도 3 은 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4 는 실시예 및 비교예의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5 는 실시예의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 선택성 투과막은, 선택적 투과성을 가진 지지막과, 그 지지막의 표면에 형성된, 채널 물질을 함유하는 지질막을 갖는다. 이 지지막은, 압력 0.1 ㎫ 에 있어서 20 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 1 ％ ∼ 20 ％ 의 탈염 성능을 갖는다.
특허문헌 3 과 동일한 조건에서, 지지막으로서 MF 막이나 UF 막을 사용하면, 채널 물질을 함유하는 인지질막을 담지하였을 때의 내압성은, 0.1 ㎫ 이하가 된다.
본 발명에서는, 지지막으로서, 압력 0.1 ㎫ 일 때에 20 ℓ/(㎡·h) 이상, 바람직하게는 20 ∼ 200 ℓ/(㎡·h), 특히 바람직하게는 20 ∼ 100 ℓ/(㎡·h) 의 순수 투과 유속과, 탈염률 1 ∼ 20 ％ 를 갖는 지지막을 사용한다. 이 지지막은, NF 막과 UF 막의 중간의 특성을 갖는다. 이러한 지지막을 사용함으로써, 선택성 투과막의 투과 유속을 높게 유지하면서, 내압성을 향상시킬 수 있다.
[지지막]
지지막으로는, 다공질체의 표면에 교호 적층 (LBL) 법에 의해 카티온성 고분자와 아니온성 고분자를 교호로 피복시킨 것을 사용해도 된다. LBL 법은, 카티온성 고분자와 아니온성 고분자를 고분자 사이의 정전 상호 작용을 사용하여 교호로 흡착, 적층함으로써, 층의 두께를 ㎚ 레벨로 제어 가능한 수법이다. LBL 법에 의하면, 투과 유속과 내압성을 변화시킬 수 있다.
다공질체는, 특별히 한정되는 것은 아니다. 다공질체로는, 예를 들어 셀룰로오스 혼합 에스테르막, 아세트산셀룰로오스막, 폴리에테르술폰막, 폴리불화비닐리덴막 등의 고분자막이나, 실리카막, 제올라이트막, 알루미나막 등의 무기막 등, 수처리나 가스 분리에 널리 사용되는 다공막을 사용할 수 있다. 다공질체로는, MF 막 또는 UF 막이 바람직하다.
LBL 법에서는, 바람직하게는, 다공질체 표면에 카티온성 고분자를 도포하고, 세정한다. 이 상태를 0.5 층막으로 한다. 카티온성 고분자는, 특별히 한정되지 않는다. 카티온성 고분자로는, 예를 들어 4 급 암모늄기를 갖는 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드 (PDADMAC), 아미노기를 갖는 폴리비닐아미딘, 폴리에틸렌이민, 폴리알릴아민, 폴리리신, 키토산 등을 사용할 수 있다.
다음으로, 아니온성 고분자를 도포하고, 세정한다. 이 상태를 1.0 층막으로 한다. 아니온성 고분자는, 특별히 한정되지 않는다. 아니온성 고분자로는, 예를 들어 술폰산기를 갖는 폴리스티렌술폰산나트륨 (PSS), 폴리비닐술폰산나트륨, 카르복실산기를 갖는 폴리아크릴산나트륨, 폴리메타크릴산나트륨, 알긴산나트륨 등을 사용할 수 있다.
또한, 카티온성 고분자를 도포하고, 세정함으로써, 최표면이 카티온성의 1.5 층막을 얻는다. 이들 조작에 의해, 다공질체 상에 카티온성 고분자층과 아니온성 고분자층의 교호 피복층을 형성한 지지막이 제조된다. 카티온성 고분자층과 아니온성 고분자층의 합계의 층수는 1 ∼ 5 특히 2 ∼ 4 정도가 바람직하다.
[지질막]
지지막 상에 형성하는 지질막으로는, 인지질 이분자막이 바람직하다. 지지막 표면에 인지질 이분자막을 형성하는 방법으로는, 랭뮤어-블로젯법, 리포솜 융합법을 들 수 있다. 리포솜 융합법에서는, 상기와 같이 하여 얻어진 지지막을, 막 표면과 반대의 전하를 갖는 지질을 함유하는 리포솜의 분산액에 침지시킴으로써, 정전적 상호 작용에 의해 지지막 상에 인지질 이분자막을 형성한다.
리포솜의 조제 방법으로는 정치 수화법, 초음파법, 익스트루전법 등, 일반적인 수법을 사용할 수 있다. 균일하게 제막 (製膜) 하는 관점에서, 단일막의 리포솜을 사용하는 것이 바람직하고, 단일막의 리포솜의 조제가 용이한 익스트루전법을 사용하는 것이 바람직하다.
리포솜을 구성하는 인지질은, 특별히 한정되지 않는다. 리포솜을 구성하는 인지질은, 상기와 같이 하여 얻어진 지지막의 표면 전위가 카티온성인 경우에는 아니온성 지질을, 아니온성인 경우에는 카티온성 지질을 함유하는 것이 바람직하다. 리포솜을 구성하는 인지질은, 리포솜의 안정성, 및 제막성의 관점에서, 10 ∼ 90 ㏖％ 의 범위에서 중성 지질을 함유하는 것이 바람직하다.
아니온성 지질은, 특별히 한정되지 않는다. 아니온성 지질로는, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딜글리세롤, 1,2-디올레오일포스파티딜글리세롤, 1,2-디팔미토일포스파티딜글리세롤, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딘산, 1,2-디올레오일포스파티딘산, 1,2-디팔미토일포스파티딘산, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딜세린, 1,2-디올레오일포스파티딜세린, 1,2-디팔미토일포스파티딜세린, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딜이노시톨, 1,2-디올레오일포스파티딜이노시톨, 1,2-디팔미토일포스파티딜이노시톨, 1',3'-비스[1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-포스포]-sn-글리세롤, 1',3'-비스[1,2-디팔미토일-sn-글리세로-3-포스포]-sn-글리세롤 등을 사용할 수 있다.
카티온성 지질은, 특별히 한정되지 않는다. 카티온성 지질로는, 1,2-디올레오일-3-트리메틸암모늄프로판, 1,2-팔미토일-3-트리메틸암모늄프로판, 1-팔미토일-2-올레오일-sn-글리세로-3-에틸포스포콜린, 1,2-디올레오일-sn-글리세로-3-에틸포스포콜린, 1,2-디팔미토일-sn-글리세로-3-에틸포스포콜린, 3β-[N-(N',N'-디메틸아미노에탄)-카르바모일]콜레스테롤염산염 등을 사용할 수 있다.
중성 지질은, 특별히 한정되지 않는다. 중성 지질로는, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딜콜린, 1,2-디올레오일포스파티딜콜린, 1,2-디팔미토일포스파티딜콜린, 1-팔미토일-2-올레오일포스파티딜에탄올아민, 1,2-디올레오일포스파티딜에탄올아민, 1,2-디팔미토일포스파티딜에탄올아민, 콜레스테롤, 에르고스테롤 등을 사용할 수 있다.
알킬기 등의 탄화수소기를 갖는 지질을 사용하는 경우, 탄소수 12-24 의 알킬기 등의 탄화수소기를 갖는 지질인 것이 바람직하다. 이 탄화수소기는 1-3 개의 이중 결합, 혹은 삼중 결합을 갖고 있어도 된다.
채널 물질로는, 아쿠아포린, 그라미시딘, 암포테리신 B, 혹은 그것들의 유도체 등을 사용할 수 있다.
채널 물질의 리포솜으로의 도입 방법으로는, 리포솜 조제 단계에 미리 혼합하는 방법이나, 제막 후에 첨가하는 방법 등을 사용할 수 있다.
리포솜 융합법에 의해 인지질 이분자막을 형성할 때에는, 먼저 인지질을 바람직하게는 채널 물질과 함께 용매에 용해시킨다. 용매로는, 클로로포름, 클로로포름/메탄올 혼합액 등을 사용할 수 있다.
인지질과 채널 물질의 혼합 비율은, 이것들의 합계에서 차지하는 채널 물질의 비율이 1 ∼ 20 몰％ 특히 3 ∼ 10 몰％ 가 되는 정도가 바람직하다.
다음으로, 인지질과 채널 물질의 0.25 ∼ 10 mM 특히 0.5 ∼ 5 mM 의 용액을 조제하고, 감압 건조시킴으로써, 건조 지질막을 얻고, 이것에 순수를 첨가하고, 인지질의 상 전이 온도보다 높은 온도로 함으로써, 구각 (球殼) 형상을 가진 리포솜의 분산액으로 한다.
본 발명에서 사용하는 리포솜 분산액의 리포솜의 평균 입경은, 바람직하게는 0.05 ∼ 5 ㎛, 특히 바람직하게는 0.05 ∼ 0.4 ㎛ 이다.
리포솜 분산액과 지지막을 접촉시키고, 이 리포솜 분산액에 접촉시킨 상태로 0.5 ∼ 6 Hr 특히 1 ∼ 3 Hr 정도 유지함으로써, 막 본체의 표면에 리포솜을 흡착시켜, 인지질 이분자막의 피복층을 형성한다. 그 후, 피복층이 형성된 막 본체를 용액으로부터 끌어올리고, 필요에 따라 여분의 지질을 산 또는 알칼리로 제거하고, 이어서 초순수 또는 순수로 수세함으로써, 인지질 이분자막의 피복층을 가진 선택성 투과막이 얻어진다.
인지질 이분자막의 두께는 1 ∼ 10 층 특히 1 ∼ 3 층 정도인 것이 바람직하다. 이 인지질 이분자막의 표면에, 폴리아크릴산, 폴리스티렌술폰산, 타닌산, 폴리아미노산, 폴리에틸렌이민, 키토산 등의 인지질과 반대의 전하를 갖는 물질을 흡착시켜도 된다.
본 발명의 선택성 투과막을 사용하여, 역침투막 처리 또는 정침투막 처리로 투과수를 얻는 경우, 구동 압력 0.05 ∼ 3 ㎫ 의 범위에서, 투수량 1×10-11 m3m-2s-1Pa-1 이상을 얻을 수 있다.
본 발명의 선택성 투과막의 용도로는, 해수, 함수의 탈염 처리, 공수, 하수, 수도수의 정화 처리 외에, 파인케미컬, 의약, 식품의 농축 등의 용도가 예시된다. 피처리수의 온도는 10 ∼ 40 ℃ 특히 15 ∼ 35 ℃ 정도가 바람직하다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에 대해 설명한다. 먼저, 지지막의 제조 재료, 제조 방법 및 막의 특성 평가 방법 등에 대해 설명한다.
[다공질체 (막 본체)]
이하의 실시예 및 비교예에서는, 다공질체 (막 본체) 로서, 셀룰로오스 혼합 에스테르막 (직경 25 ㎜, 공경 0.05 ㎛, 밀리포어사 제조) 을 사용하였다.
[하전성 고분자]
카티온성 고분자로서 폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드 (PDADMAC, 평균 분자량 40 만 ∼ 50 만, 시그마 알드리치) 를 사용하였다.
아니온성 고분자로서 폴리스티렌술폰산나트륨 (PSS, 평균 분자량 20 만, 시그마 알드리치) 을 사용하였다.
[지지막의 제조]
＜비교예 1 에 사용하는 지지막＞
다공질체 (막 본체) 를 진공 플라즈마 장치 (YHS-R, 사키가케 반도체사 제조) 를 사용하여 1 분간 처리하였다. 플라즈마 처리한 막 본체를 1 g/ℓ 의 PDADMAC (폴리디알릴디메틸암모늄클로라이드) 수용액에 5 분간 침지하고, 순수로 1 분간 세정하였다 (0.5 층막). 다음으로, 1 g/ℓ 의 PSS (폴리스티렌술폰산나트륨) 수용액에 5 분간 침지하고, 순수로 1 분간 세정하였다 (1.0 층막). 또한, 1 g/ℓ 의 PDADMAC 수용액에 5 분간 침지하고, 순수로 1 분간 세정하였다 (1.5 층막). 얻어진 막을, 10 mmol/ℓ 의 황산마그네슘 수용액에 1 시간 침지한 후, 순수로 세정하여, 인지질층을 형성시키는 막으로서 사용하였다.
＜실시예 1 에 사용하는 지지막＞
상기 1.5 층막을 형성한 후, 추가로 상기의 PDADMAC 와 PSS 의 제막을 교호로 실시하여, 최표면이 카티온성의 적층막 3.5 층막을 갖는 지지막을 얻었다.
조작 압력 0.1 ㎫ 일 때의 각 지지막의 순수 투과 유속과 탈염률을 표 1 에 나타낸다.
이 특성은, 후술하는 평가 방법에 의해 측정하였다.
비교예용 지지막에서는, LBL 법에 의한 층수가 적기 때문에, 충분한 피복층이 형성되어 있지 않아, 순수 투과 유속은 높지만 탈염률이 얻어지지 않았다. 한편, 실시예용 지지막에서는, 충분한 순수 투과 유속과 탈염률이 얻어졌다.
[인지질 이분자막의 형성]
＜인지질＞
아니온성 인지질로서, 1-팔미토일-2-올레일-sn-글리세로-3-포스포-(1'-rac-글리세롤)(나트륨염) (POPG, 니치유사 제조) 을 사용하였다. 중성 인지질로서, 1-팔미토일-2-올레일-sn-글리세로-3-포스포콜린 (POPC, 니치유사 제조) 을 사용하였다.
＜채널 물질＞
채널 물질로는, 그라미시딘 A (GA, 시그마 알드리치사 제조) 를 사용하였다.
＜리포솜 분산액의 조제＞
POPC 와 POPG 를 7 : 3 의 몰비로 클로로포름에 용해시키고 (합계의 농도 95 ㏖％), 이 용액에 트리플루오로에탄올에 용해시킨 GA 를 GA 농도가 인지질에 대해 5 ㏖％ 가 되도록 혼합하고, 이배퍼레이터에 의해 유기 용매를 증발시켰다. 용기 내에 잔존한 건조 지질 박막에 순수를 첨가하고, 45 ℃ 에서 수화시킴으로써, 리포솜 분산액을 조제하였다. 얻어진 리포솜 분산액은, 액체 질소와 45 ℃ 의 탕욕에 교호로 침지 조작을 5 회 반복하는 동결 융해법에 의해, 입성장시켰다. 리포솜 분산액은 공경 0.1 ㎛ 의 폴리카보네이트 트랙 에칭막 (Nucrepore, GE 헬스케어사 제조) 을 사용하여, 압출 정립하고, 지질 농도가 0.4 mmol/ℓ 가 되도록 순수로 희석시켜 리포솜 분산액을 조제하였다.
＜POPC/POPG 피복막의 제막＞
이 리포솜 분산액 중에, 상기의 지지막을 40 ℃ 에서 2 시간 침지시킴으로써, 지지막에 인지질을 흡착시켰다. 그 후, 순수로 세정함으로써, 지지막에 여분으로 흡착시킨 인지질을 떼어내고, POPC/POPG 피복막을 제막하여 선택성 투과막을 제조하였다.
[막의 특성의 평가 방법]
도 1, 2 에 나타내는 평막 시험 장치를 사용하여 막의 내압성을 평가하였다.
이 평막 시험 장치에 있어서, RO 막 공급수는, 배관 (11) 으로부터 고압 펌프 (4) 에 의해, 밀폐 용기 (1) 의 RO 막을 세트한 평막셀 (2) 의 하측의 원수실 (1A) 에 공급된다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 밀폐 용기 (1) 는, 원수실 (1A) 측의 하측 케이스 (1a) 와, 투과수실 (1B) 측의 상측 케이스 (1b) 로 구성되고, 하측 케이스 (1a) 와 상측 케이스 (1b) 사이에, 평막셀 (2) 이 O 링 (8) 을 통하여 고정되어 있다. 평막셀 (2) 은 RO 막 (2A) 의 투과수측이 다공질 지지판 (2B) 으로 지지된 구성으로 되어 있다. 평막셀 (2) 의 하측의 원수실 (1A) 내는 스터러 (3) 로 교반자 (5) 를 회전시킴으로써 교반된다. RO 막 투과수는 평막셀 (2) 의 상측의 투과수실 (1B) 을 거쳐 배관 (12) 으로부터 취출된다. 농축수는 배관 (13) 으로부터 취출된다. 밀폐 용기 (1) 내의 압력은, 급수 배관 (11) 에 형성한 압력계 (6) 와, 농축수 취출 배관 (13) 에 형성한 압력 조정 밸브 (7) 에 의해 조정된다.
압력 조정 밸브 (7) 에 의해, 막 표면에 가해지는 압력을 0 ∼ 0.6 ㎫ 로 조정하였다. 공급액에는, 순수 투과 유속을 평가하는 경우에는 순수를 사용하였다. 탈염률을 평가하는 경우에는 0.05 wt％ 의 염화나트륨 수용액을 공급액으로서 사용하였다. 순수를 통수하였을 때의 투과액의 중량 변화로부터 순수 투과 유속을 구하였다. 염화나트륨 수용액을 통수하였을 때의 투과액과 농축액의 전도도로부터 이하의 식으로부터 탈염률을 구하였다.
탈염률 ＝ 1 － 투과액의 전도도/농축액의 전도도
[비교예 1]
상기 비교예용 지지막 (피복막 1.5 층) 에 상기 방법에 의해 인지질 이분자막을 형성하여, 선택성 투과막을 제조하였다.
[실시예 1]
상기 실시예용 지지막 (피복막 3.5 층) 에 상기 방법에 의해 인지질 이분자막을 형성하여, 선택성 투과막을 제조하였다.
[실시예 2]
인지질 이분자막을 형성할 때, POPC 와 POPG 를 3 : 7 의 몰비로 조제한 리포솜 분산액에 침지시킨 것 이외에는 실시예 1 과 동일하게 하여, 선택성 투과막을 제조하였다.
[실시예 3]
실시예 1 과 동일하게 인지질 이분자막을 형성 후, pH 9.0 의 수산화나트륨 수용액을 사용하여 막 표면을 세정하여 (알칼리 세정), 선택성 투과막을 제조하였다.
비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 에 의해 제조한 선택성 투과막에 대해, 상기 평가 방법에 의해 측정한 투과 유속 (Water flux) 의 압력 (Pressure) 의존성을 도 3a ∼ 3d 에 각각 나타낸다. 또, 도 3 에 기초하여, 0.1 ㎫ 당의 투과 유속을 구하고, 조작 압력에 대해 플롯한 결과를 도 4a ∼ d 에 각각 나타낸다.
도 3a ∼ 3d 로부터, 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 모두, 0.1 ㎫ 의 압력에서 1 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속이 얻어졌다. 도 4a 로부터, 비교예 1 에서는, 0.1 ㎫ 당의 투과 유속이 압력에 의해 변화하고 있어, 막의 파괴가 진행되고 있는 것으로 생각된다. 한편, 도 4b, 4c, 4d 로부터, 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 에서는, 0.6 ㎫ 에 있어서도 투과 유속은 일정하게 유지되고 있어, 막이 내압성을 갖고 있는 것을 알 수 있다. 실시예의 경우에는 LBL 에 의한 피복층 형성으로 탈염 성능이 발현되고 있기 때문에, 인지질 이분자막의 구조를 유지할 수 있게 된 것으로 생각된다. 탈염률을 측정한 결과, 비교예 1 에서는 0 ％ 였던 반면, 실시예 2 에서는 96 ％ 였다. 채널 물질인 GA 에 의해 물 분자가 투과하는 한편으로, 인지질 이분자막에 의해, 염화나트륨이 저지되었기 때문인 것으로 생각된다.
0.1 ㎫ 의 압력에서 투과 유속을 측정한 결과를 도 5 에 나타낸다. 실시예 2 에서는, 실시예 1 과 동일한 투과성이 얻어졌으며, 아니온성 지질의 비율을 변화시켜도 막이 얻어지는 것을 나타내고 있다. 실시예 3 에서는, 실시예 1 보다 높은 투수성이 얻어졌으며, 알칼리 세정에 의해 여분의 인지질이 제거되었기 때문인 것으로 생각된다.
이상의 실시예 및 비교예로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 채널 물질을 함유하는 인지질막을 지지막에 안정적으로 담지할 수 있어, 높은 투수성과 내압성을 얻을 수 있다. 그 결과, RO 막이나 정침투막으로서의 사용이 가능해진다.
본 발명을 특정한 양태를 사용하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 의도와 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경이 가능한 것은 당업자에게 분명하다.
본 출원은, 2017년 2월 17일자로 출원된 일본 특허출원 2017-028152호에 기초하고 있으며, 그 전체가 인용에 의해 원용된다.
Claims (8)
- 선택적 투과성을 가진 지지막과, 그 지지막의 표면에 형성된, 채널 물질을 함유하는 지질막을 갖는 선택성 투과막에 있어서,
그 지지막이 압력 0.1 ㎫ 에 있어서 20 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 1 ％ ∼ 20 ％ 의 탈염 성능을 갖는 지지막이고,
그 지지막이 다공질체와, 그 다공질체를 피복하는 하전성 고분자층을 갖고,
그 하전성 고분자층은, 교호로 형성된 카티온성 고분자층과 아니온성 고분자층을 갖는 교호 피복층으로 이루어지고,
그 교호 피복층의 층수가 2 ~ 4 이고,
상기 다공질체가 MF 막 또는 UF 막인 것을 특징으로 하는 선택성 투과막. - 제 1 항에 있어서,
0.1 ㎫ 에 있어서 1 ℓ/(㎡·h) 이상의 투과 유속과 90 ％ 이상의 탈염 성능을 갖는 것을 특징으로 하는 선택성 투과막. - 제 1 항에 있어서,
상기 채널 물질이, 그라미시딘, 암포테리신 B, 및 이것들의 유도체로 이루어지는 군에서 선택된 적어도 1 개인 것을 특징으로 하는 선택성 투과막. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 선택성 투과막을 제조하는 방법으로서, 상기 지지막 상에 상기 지질막을 형성하는 공정과, 여분의 지질을 산 또는 알칼리로 제거하는 공정을 갖는, 선택성 투과막의 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 선택성 투과막을 사용하여 피처리수를 막 분리 처리하는 공정을 갖는, 수처리 방법.
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2022
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Patent Citations (2)
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Non-Patent Citations (1)
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