KR20010040695A - 물 정제 기구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농업적 관개, 산업 용도, 식품 또는 농업 또는 제약 조성물의 수화 또는 재수화 용도에 적합한 물을 막을 통한 증발 과정에 의해 공급하기 위한 친수성 막의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 해수, 담함수 및 다른 종류의 오염된 물을 포함하나 이에 국한되지 않는, 현탁 또는 용존 불순물 및 고체를 함유할 수 있는 물을 정제하기 위해, 한층 이상의 친수성 중합체를 포함하는, 친수성 막을 포함하는 물 정제 기구에 관한 것이다.

Description

물 정제 기구 {WATER PURIFICATION APPARATUS}
물을 정제하기 위한 공지의 공정들이 있고, 사용되는 공정의 형태는 물에 존재하는 불순물의 성질 및 양에 의존한다. 예를 들면, 미립자 형태 및 용액 상태의 불순물을 물로부터 모두 제거해야 될 수도 있다. 목적은 음용, 식품 및 음료 생산, 농업용 관개수 및 산업 용수의 품질 요건을 충족시킬 정도로 충분히 낮은 함량의 현탁 입자, 현탁 미생물 및 용존 염을 함유하도록 물을 정제하는 것이다.
물의 정제를 위한 공정은 보통 여과, 증류 또는 역삼투법으로 분류된다. 통상적인 입자 여과 공정에서, 현탁 무기 입자와 같은 미립자 형태의 불순물은 직포 또는 부직포와 같은 다공성 구조물을 사용하여 제거된다. 매우 미세한 입자가 여과되어야 하는 경우에, 사용되는 중합체 막은 미소 다공성이다. 즉, 이 막들은 여과되는 미립자가 통과할 수 없는 매우 작은 구멍을 가진다.
용존 염을 함유하는 수성 용액은 보통 역 삼투법 또는 증류에 의해 정제된다. 수성 용액이 해수 또는 담함수의 형태로 있을 때, 이들 공정은 일반적으로 탈염 과정으로 알려져 있다. 역 삼투 공정은 반투막을 사이에 둔 이온 용액에 압력을 적용시키는 것에 의존한다. 적용된 압력이 용액의 삼투압보다 더 크면, 정제된 물이 막의 용액과 접촉하지 않는 면에서 모아진다. 역 삼투막은 물은 통과하게 하지만 염 이온의 통과는 거부한다. 실제로는, 낮은 백분율, 약 1% 정도의 바다염이 막을 통과한다. 미국 특허 제5,547,586호는 효소 보조막을 이용하여 해수 및 담함수를 탈염하는 방법을 개시한다. 역 삼투와 반대로, 해수 또는 담함수를 사용하는 증류 방법은 매우 낮은 함량의 현탁된 입자 및 용존 고체를 갖는 물을 생산할 수 있다. 그러나, 물의 높은 증발열은 증류 공정이 높은 에너지 입력을 필요로 하고 이로 인해 일반적으로 역 삼투 공정과 비교해서 더 높은 비용으로 작동한다는 것을 의미한다.
미국 특허 제4,725,481호로부터 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체가 외과용 드레이프 (surgical drape) 또는 방수 의류 장비 등에서 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체로된 소수성 층 및 친수성 층이 함께 결합된 이중 성분 막의 일부분으로서 또는 그 자체로 사용되어 수증기의 차동 이동을 허용함으로써 수분의 축적을 막을 수 있음이 알려졌다.
본 발명은 투과 증발 (pervaporation)에 의한 물의 정제 및 조절된 방출에 관한 것이고, 구체적으로 관개, 재수화 또는 음용을 위해 순수하거나 순수하지 않은 물의 직접적 사용을 허용하는 기구에 있어서의 친수성 막의 용도에 관한 것이다.
발명의 요약
본 발명은 일반적으로 공기, 또는 현탁 또는 용존 불순물을 함유할 수 있는 해수, 담함수 또는 다른 종류의 오염된 물 등의 액체 수에 함유된 수증기를 한층 이상의 친수성 막에 통과시켜 물에서 불순물을 제거함으로써 물을 투과 증발에 의해 정제 및/또는 조절 방출시키는 위한 방법 및 기구에 관한 것이다.
친수성 막층 또는 층들은 자립 구조물의 형태로, 또는 지지 물질상에 코팅되거나 지지 물질에 부착된 채로 존재할 수 있고, 여기서 친수성 막층은 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐알콜의 단독 중합체 또는 공중합체, 또는 그의 혼합물일 수 있다.
바람직한 친수성 막층은 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 3 m/s의 속도로 23oC 및 50% 상대 습도에서 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95에 의한 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 친수성 중합체로부터 만들어진다. 더욱 바람직한 친수성 막층은 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 3 m/s의 속도로 23oC 및 50% 상대 습도에서 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 의한 수증기 투과율이 3500 g/m2/24h 이상인 친수성 중합체로부터 만들어진다.
도면의 간단한 설명
도 1 및 2는 통상적으로 또는 실시예 11 내지 14의 관개 백을 사용하여 물이 공급된 "생장-백 (growing-bag)"에서 생장하는 식물들의 설명도이다.
도3 은 실시예 17의 실험 10 및 12에서의 대표적 개방 용기에서 생장하는 식물들의 설명도이다.
도 4는 실시예 19의 실험 17에서의 대표적 개방 용기에서 생장하는 식물들의 설명도이다.
상세한 설명
본 발명은 일반적으로 공기, 또는 현탁 또는 용존 불순물을 함유할 수 있는 해수, 담함수 또는 다른 종류의 오염된 물 등의 액체 수에 함유된 수증기를 한층 이상의 친수성 막에 통과시켜 물에서 불순물을 제거함으로써 물을 투과 증발에 의해 정제 및/또는 조절 방출시키는 위한 방법 및 기구에 관한 것이다. 친수성 막 층 또는 층들은 자립 구조물의 형태로, 또는 지지 물질상에 코팅되거나 지지 물질에 부착된 채로 존재할 수 있다.
투과 증발은 제공된 용매가 비다공성 막 또는 코팅에 침투하고, 막을 가로질러 이동되고 이후 증기의 형태로 막 또는 코팅의 반대면으로부터 방출되는 과정이다. 투과 증발은 그러므로 생성물이 증기이지 액체가 아니라는 점에서 공지의 여과, 증류 또는 역 삼투 공정과 다르다. 용매가 물이면, 비다공성 친수성 막은, 물이 이러한 막에 의해 쉽게 흡수되고, 이를 통하여 이동되고 이로부터 방출되기 때문에 투과 증발에 적합하다. 이 수증기는 이후 건조한 물질을 수화하기 위해, 또는 탈수된 물질을 재수화하기 위해 식물 생장 배지 또는 생장 쳄버의 공간에 수분을 공급하는 것과 같은 용도에 사용될 수 있거나, 또는 그밖에 추가의 용도를 위해 액체 수로서 응축될 수 있다.
친수성 막
"친수성 막"은 물을 흡수하는, 즉, 물을 통과하게 하는 비다공성 막을 의미한다. 친수성 막을 가로질러 습도 구배가 있다면, 이 흡수된 물은 막의 두께 방향으로 확산할 수 있고 그의 반대면으로부터 방출될 수 있다. 이 명세서에서 이후 막으로서 총체적으로 언급된 친수성 막 또는 코팅은, 막을 통과한 물이 식물에 관개하고 식품, 음료, 의약품 등을 재수화하는 것을 포함하는 용도에 직접 사용될 수 있도록, 하기 정의된 바와 같이, 충분히 높은 수증기 투과율을 갖는 특징을 갖는다. 이러한 막은 동일하거나 상이한 친수성 중합체를 포함하는 물질로부터 만들어지는 1개 이상의 개별적 층을 포함할 수 있다. 전체적으로 막의 수증기 투과율이 충분히 높은 한, 이 물은 기술된 바대로 주어진 실제 응용에서 그의 용도에 맞는 속도로 제공될 수 있다. 본원에서 개시된 막의 비다공성 성질은 박테리아 및 바이러스와 같은 미생물을 포함하는 미립자 불순물이 이러한 막을 통과하는 것을 배제하는 작용을 한다. 또한, 본 발명에 기술된 친수성 중합체로 만들어진 막이 용존 염의 통과를 현저하게 감소시키거나 막는다는 것이 밝혀졌다. 그러므로, 투과 증발에 의해 원하는 만큼의 정제수를 생산하기 위해 신선한 물뿐만 아니라 현탁 또는 용존 불순물을 함유할 수 있는 물을 사용할 수 있으므로, 해수 또는 담함수 등의 염수가 본 발명을 구체화하는 기구를 통해 가공된 후에, 농경지의 관개, 식물 생장의 지속 및/또는 환경으로의 물의 조절된 방출을 위해 사용될 수 있다.
물이 친수성 중합체로부터 만들어진 막을 통해 투과 증발하는 속도는, 여러 인자 중에서, 물이 담기지 않은 쪽의 수분 함량에 의존한다. 그러므로, 본 발명의 막에 기초한 관개 시스템은 자가-조절적이고 자연적으로 "수동적"일 수 있고, 건조한 조건하에서 식물에 더 많은 물을 공급하고 습한 조건에서 더 적은 물을 공급한다.
상기 농업용 관개에서의 용도를 위해 기술된 것과 유사한 방식으로, 본 발명에 따른 막을 통한 물의 투과 증발은 막의 반대면의 물이 신선한 물이든지 또는 현탁 또는 용존 불순물을 함유할 수 있는 물이든지에 상관 없이, 건조된 식품, 제약 생성물 등을 재수화하기에 충분하다. 물이 음용수 생산 또는 산업상의 용도 등의 응용을 위한 것과 같이 액체 형태로 필요하면, 막을 통한 투과 증발에 의해 생성되는 수증기는 액체수로 응축될 수 있다.
수증기 투과 특성
제공된 막이 물을 투과시키는 속도를 측정하기 위한 표준 시험은 이전에 ASTM E-96-66-Procedure BW로서 알려지고 명명된, ASTM E-96-95-Procedure BW이고, 이는 막의 수증기 투과율 (WVTR)을 결정하기 위해 사용된다. 이 시험을 위해, 물-불투과성 컵에 기초한 기구가 사용되는 데, 이는 "트윙-알버트 베이포미터 (Thwing-Albert Vapometer)" 라고도 불리운다. 이 컵은 윗면으로부터 약 3/4 ± 1/4 인치 (19 ± 6 mm) 까지 물을 함유한다. 컵의 입구는 수면과 막 사이에 공기 갭을 남기고 시험물질이 측정될 물-투과성 막으로 물이 새지 않게 밀봉된다. 방법 BW에서, 컵은 이후에 물이 막과 직접 접촉하도록, 뒤집혀진다. 기구는 조절된 온도 및 습도에서 시험 쳄버내에 배치되고, 이후에 공기를 특정한 속도로 막의 외부에 불었다. 실험은 두번 반복되었다. 컵, 물 및 막으로된 기구의 중량은 며칠에 걸쳐 측정되고 결과를 평균 내었다. 물이 막을 통하여 투과하는 속도는 그의 "수증기 투과율"로서 인용되고, 제공된 막 두께, 온도, 습도 및 공기 속도에서의 어셈블리의 평균 중량 손실로서 측정되고, 단위 막 표면적 및 시간 당 중량 손실로서 표현된다. ASTM E-96-95 방법 BW에 의한 막 또는 필름의 WVTR은 대체로 25 마이크론 두께의 필름상에서 3 m/s의 공기 유속, 23oC의 기온 및 50%의 상대 속도에서 측정된다.
하기 실시예 15 내지 19에 상세히 예시되어 있는, 본 발명을 구체화하는 식물 생장 실험의 조건하에서, 막으로 만들어진 관개 백은 생장하는 식물에 물을 공급하기 위해 사용되었다. 지금까지 수행된 실험에서, 관개 백을 통한 물 전달율 10 g/24h (70 g/m2/24h과 동등함)은 1개 이상의 식물 생장을 지속시키기에 충분한 것으로 밝혀 졌다. 식물 생장을 지속시키기 위해 필요한 이 물 전달율은 단위 시간에 걸쳐 실험에서 사용되는 막의 단위 표면적을 통해 물이 통과한 속도로서 표현될 수 있고, 이는 본원의 목적을 위해 "평균 물 전달율"로서 보고된다. 하기 실시예 15 내지 19에 상세히 예시되어 있는, 본 발명을 구체화하는 식물 생장 실험의 조건하에서, 70 g/m2/24h 이상의 평균 물 전달율이 표 2 내지 6에 제시한 바대로, 식물의 생장을 지속하기에 충분한 것으로 밝혀 졌다.
이들 실험에서, 물이 막을 교차하여 관개 백의 내부로부터 식물 생장 배지 및 식물 뿌리로 이동되는 조건은 관개 백의 표면에서 공기 이동이 없을 때에는, 생장 배지에 묻혀 있는 관개 백으로 나오는 조건이었다. 이들 조건하에서, 수증기는 관개 백내로부터 막을 통과하여 생장 배지로 확산에 의해서만 이동하였다.
친수성 중합체
본원의 명세서에서, 본 발명을 구체화하는 기구에 사용하기 위한 친수성 막은 친수성 중합체로부터 만들어진다. "친수성 중합체"는 International Standards Organization specification ISO 62 (American Society for Testing and Materials specification ASTM D570과 동등함)에 따라 실온에서 액체수와 접촉할 때 물을 흡수하는 중합체를 의미한다.
친수성 중합체는 몇개의 중합체 중의 하나 또는 이들의 혼합물일 수 있고, 예를 들면, 친수성 중합체는 하이트렐(Hytrel)이라는 상품명으로 이. 아이. 듀퐁 드 네모아 앤 컴퍼니로부터 구입 가능한 중합체와 같은 하기 기술된 바대로의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체 또는 2개 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체의 혼합물; 페박스 (PEBAX)라는 상품명으로 프랑스, 파리의 엘프-아토켐 컴퍼니로부터 구입 가능한 중합체와 같은, 폴리에테르-블록-폴리아미드 또는 2개 이상의 폴리에테르-블록-폴리아미드의 혼합물; 또는 폴리에테르 우레탄 또는 폴리에테르 우레탄등의 혼합물; 또는 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 또는 공중합체의 혼합물일 수 있다.
본 발명에서 수증기 투과를 위해 특히 바람직한 중합체는 에스테르 결합을 통해 수미식으로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스테르 단위 및 단쇄 에스테르 단위를 갖는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체 또는 2종 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체의 혼합물이고, 여기서
장쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (I)에 의해 표시되고:
상기 단쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (II)에 의해 표시된다:
상기식에서:
a) G는 약 400 내지 4000의 평균 분자량을 갖는 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜로부터 말단 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
b) R은 300 미만의 분자량을 갖는 이카복실산으로부터 카복실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
c) D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 디올로부터 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고; 임의로
d) 코폴리에테르에스테르는 그의 총량을 기준으로 0 내지 68 중량%의, 코폴리에테르에스테르의 장쇄 에스테르 단위에 혼입된 에틸렌 옥사이드기를 함유하고;
e) 코폴리에테르에스테르는 약 25 내지 80 중량%의 단쇄 에스테르 단위를 함유한다.
이 바람직한 중합체는 얇지만 강한 막, 필름 및 코팅을 제조하는 데 적합하다. 바람직한 중합체, 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체 및 이를 만드는 방법은 당업계에 알려져 있고, 이들은 3500 g/m2/24hr의 WVTR을 갖는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체에 대해 미국 특허 제4,725,481호, 또는 400 내지 2500 g/m2/24hr의 WVTR을 갖는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체에 대해 미국 특허 제4,769,273호에 개시된다. 이들은 참조로 본원에 포함된다.
중합체는 항산화성 안정화제, 자외선 안정화제, 가수분해 안정화제, 염료 또는 안료, 충전제, 항-미생물 제제 등과 혼합될 수 있다.
23oC 및 50% 상대 습도에서 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 25 마이크론 두께의 필름상에서 측정했을 때, 400 g/m2/24h보다 큰 WVTR을 갖는 코폴리에테르에스테르를 사용하는 것이 더욱 바람직하지만, 막으로서 시판되는 친수성 중합체를 막으로 사용하는 것도 본 발명의 맥락에서 가능하다. 23oC 및 50% 상대 습도에서 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 25 마이크론 두께의 필름상에서 측정했을 때, 3500 g/m2/24h보다 큰 WVTR을 갖는 상업적으로 구입 가능한 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체로부터 만들어진 막을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
친수성 중합체 막을 제조하기 위한 방법
친수성 중합체는 수많은 방법에 의해 바람직한 두께의 막으로 제조될 수 있다. 필름의 형태로 막을 제조하기 위한 유용하고 잘성립된 방법은 상업적 압출 라인상에서의 중합체의 용융 압출에 의한 것이다. 간단히, 이는 융점 이상의 온도로 중합체를 가열하고, 평평하거나 환형인 다이를 통해 압출시킨 후 롤러 시스템을 사용하여 필름을 캐스팅 (casting)하거나 또는 용융된 것으로부터 필름을 블로잉 (blowing)하는 것을 포함한다.
유용한 지지 물질은 직포, 부직포 또는 결합된 종이, 직물 및 수증기에 투과성인 스크린을 포함하고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 유리섬유 등과 같은 수분에 안정한 유기 및 무기 중합체 섬유로부터 구조된 것들을 포함한다. 지지 물질은 강도를 증가시키고 또한 막을 보호한다. 지지 물질은 친수성 중합체 막의 오직 한쪽면 또는 양쪽면에 배치될 수 있다. 한쪽면에만 배치될 때, 지지 물질은 수원과 접촉되거나 떨어져 있을 수 있다. 대체로 지지 물질은 물리적 손상 및/또는 빛에 의한 분해로부터 막을 잘 보호하기 위해 친수성 중합체 막에 의해 형성된 용기의 외부에 배치된다.
본 발명의 물 정제 기구는 친수성 중합체 막을 사용하고, 어느 특정한 형태 또는 모양에 국한되지 않으며, 예컨대, 백, 필름, 파이프, 튜브 등일 수 있다.
발명의 응용
어느 특정한 이론에 얽매이지 않고, 현탁 또는 용존 불순물 및 고체를 함유할 수 있는 물과 접촉할 때, 코팅 또는 자립 막의 형태로 실현되는 친수성 막의 주된 발명 개념으로서 인정되는 정제 효과는 소듐 및 클로라이드와 같은 이온과 비교하여 물과 같이 고도로 양극성인 분자가 우선적으로 흡수되고 막 또는 코팅을 통하여 이동되기 때문에 발생한다고 여겨진다. 또한, 습도 구배가 막에 대해 존재할 때, 물은 수원과 접촉하지 않는 쪽으로부터 방출되고, 식물의 뿌리에 의해, 또는 수화되거나 재수화되는 물품에 의해 흡수될 수 있다. 선택적으로, 수증기는 마시는 물 및 농업용, 원예용, 산업용, 및 다른 용도를 위한 물을 제공하기 위해 응축될 수 있다.
농업적/원예적 응용
식물 또는 작물 재배를 위한 생장 배지에 수분을 공급하기 위해 사용될 때, 막은 막을 통해 통과된 수원의 형태에 상관 없이, 수증기 또는 흡착된 물일 수 있는 생장 배지의 수분 함량을 조절한다. 수원 및 생장 배지 사이의 수분 함량의 구배는 항상 평형을 이루려는 경향이 있고, 그러므로 생장 배지가 건조한 조건에서는, 생장 배지에 물을 공급하기 위해 막을 통과하는 물 이동율은 비교적 빠르다. 생장 배지가 이미 높은 수분 함량을 가진 조건에서는, 수원 및 생장 배지 사이의 막을 가로지르는 구배는 평형에 더욱 가깝고, 그러므로 막을 통한 생장 배지로의 물 전달율은 낮고, 평형에 도달하면 심지어 0일 수 있다.
친수성 막의 성질에 의해, 물은 토양의 수분 함량에 의해 결정된 바대로 막의 전체 표면에 걸쳐 통과되고, 이 함량은 막의 표면을 따라 무한적으로 변할 수 있다. 물이 막을 통과하는 속도 및 평형 조건은, 예를 들면, 수원의 온도를 증가 또는 감소시킴으로써, 막의 두께를 변화시킴으로써, 또는 한개 이상의 층의 중합체 조성을 변화시킴으로써 특정한 생장 요건에 맞춰질 수 있다.
친수성 막층으로 코팅된 기구는 자립 친수성 막을 가지는 기구와 동일한 방식으로 작용하고, 둘다 생장 배지의 수분 함량에 의존하여, 필요한 대로 생장 배지에 물을 공급하는 자가-조절 물 방출 시스템이다.
본원의 명세서에서, "생장 배지"는 식물의 뿌리가 생장하는 배지이다. 그러므로 용어 "생장 배지"는 농업, 원예 및 수경 생장에 사용되나 이에 국한되지 않게 사용되는 천연적으로 존재하거나 인공적으로 바꾸어진 토양을 포함한다. 이들 토양은 변할 수 있는 양의 모래, 미사, 점토 및 부식토를 포함한다. "생장 배지"는 또한 질석, 퍼얼라이트 (perlite), 피이트 모스 (peat moss), 찢어진 나무 고사리 줄기, 얇게 잘려지거나 찢어진 나무 껍질 및 찢어진 코코넛 포엽과 같은, 식물을 생장시키기 위해 사용되는 다른 물질을 포함하나 이에 국한되지 않는다. 막이 생장 배지에 수증기의 형태로 수분을 공급하므로, 흡습성을 갖는 생장 배지 물질은 더욱 효과적으로 수증기를 결합하고 저장하며, 본 발명에서 더 나은 결과를 보일 수 있다.
농업 및 원예용 관개에서 생장 배지에 수분을 가장 효과적으로 공급하기 위해, 막은 생장 배지에 가능한 한 가까워야 한다. 대체로, 막은 접촉을 최대화하고 햇빛에 의한 분해로부터 중합체를 보호하기 위해 생장 배지에 의해 완전히 덮여진다. 막은 또한 식물에 수분을 공급하기 위해 생장 배지에서 뿌리 부위에 충분히 가깝게 배치될 필요가 있다.
막은 지지되지 않거나 강도 및 내구성을 증가시키기 위해 지지 물질상에 코팅될 수 있다. 기구는 대체로 물을 채우기 위한 1개 이상의 입구를 갖는다. 장기간 동안 수분을 공급하기 위해, 기구는 편의상 염 또는 다른 오염 물질의 축적을 막기 위해 물을 연속적으로 또는 주기적으로 플러싱 해주는, 백, 파이프 또는 튜브의 형태이다. 수증기는 우선적으로 막을 통과하고, 용존 염 및 다른 물질뿐만 아니라 박테리아, 바이러스 등과 같은 미생물을 포함하는, 무기 또는 유기 물질과 같은 현탁 미립자는 남는다.
본 발명의 농업적으로 관련된 실시 양태는 해로운 염 및 종자 및 식물에 해로운 곰팡이, 세균 및 바이러스와 같은 병원체를 배제하면서 식물 생장, 종자 발아를 위해 수분을 공급하는 것을 포함한다. 이는 뿌리 또는 종자에 대해 반대쪽에서 물과 접촉하는 막의 한층에 식물 뿌리 또는 종자를 배치시킴으로써 이룰 수 있다. 선택적으로, 종자 발아를 위해, 종자를 밀봉된 용기에서와 같이, 친수성 막에 넣고, 이 용기를 수분화된 배지와 접촉하게 배치할 수 있다. 이는 종자를 멸균 환경에서 발아하게 하고, 병원체의 공격에 의한 종자 손실을 막는다.
가습 / 원예적 응용
농업적 용도에서 종자, 식물, 또는 생장 배지에 수분을 공급하는 것외에, 본 발명의 기구는 또한 밀폐된 쳄버의 습도를 유지하거나 상승시키기 위해 사용될 수 있다. 농업적 용도에서 생장 쳄버에 있는 식물 주위를 둘러싼 공기에 수분을 공급하는 것이 한 예이다.
식물이 온실과 같은 밀폐된 생장 쳄버에서 생장될 때, 습도 증가는 중요하고 유익한 효과를 가질 수 있다. 더욱이, 본 발명의 막은 투과 증발의 공정에 의해 습도를 상승시키기 위해, 공기 중에 부분적으로 또는 완전히 노출될 수 있다. 물 전달 기구의 막은 공기와 부분적으로 또는 완전히 접촉될 수 있다. 분해로부터 친수성 막을 보호하기 위해, 막은 빛을 차단하는 한층의 지지 물질에 의해 덮혀질 수 있거나 또는 바람직하게 기구는 그늘 아래 또는 어두운 밀폐 장소에 놓인다.
농업적 용도에서와 같이, 기구는 대체로 연장된 기간 동안 수분을 공급하기 위해, 물을 채우는 1개 이상의 입구를 갖고, 기구는 편의상 염 또는 다른 오염 물질의 축적을 막기 위해 물이 연속적으로 또는 주기적으로 갈아지도록 하는, 백, 파이프 또는 튜브의 형태이다.
수화 또는 재수화
본 발명의 막을 통한 투과 증발 방법 및 물 정제 기구는 식품 또는 제약 또는 농업용 조성물과 같은 물질을 수화하거나 또는 재수화하기 위해 사용될 수 있다. 건조 또는 탈수된 물질은 본 발명의 친수성 막을 포함하는 밀봉된 주머니에 넣어서 운반되고, 이후 공기, 또는 해수, 담함수 또는 다른 종류의 오염된 물 등의 현탁 또는 용존 불순물을 함유할 수 있는 액체수에 함유된 수증기를 사용하여 수화 또는 재수화될 수 있다.
탈염
본 발명의 중요한 특징은 막이 미립자에 대해서 뿐만 아니라, 염을 포함하나 이에 국한되지 않는, 물에 용해되는 오염 물질에 대해서, 및 오일, 그리스 등 물에 에멀젼의 형태로 존재하는 오염 물질에 대해서도 선택적으로 식별한다는 것이다. 막은 또한 오염된 수증기 기체 및/또는 액체 혼합물을 정제하는 기능도 할 수 있다. 이러한 선택적인 식별 공정은 실온에서, 그리고 심지어 막에 대해 적용된 압력 없이도 일어난다. 그러므로, 본 발명은 공기 중의 수증기, 또는 농업에 직접 사용하기에 충분히 낮은 수준의 잔여 염을 함유하는 액체수가, 해수, 담함수 또는 다른 원천의 오염된 물에서 출발하여, 해수 역삼투법, 담함수 역 삼투법, 역 전기 투석법, 다중 효과 증류, 다단계 플래쉬 및 기계적 증기 압착 시스템과 같은 통상적인 탈염 시스템보다 훨씬 낮은 비용으로 작동될 수 있는 기구를 사용하여, 이용되도록 한다.
요약해서, 본 발명의 물 정제 기구를 통한 투과 증발은 그러므로, 농경지에 물을 대고, 생장 배지에 대해 자가-조절 급수 수단을 제공하고, 온실과 같은 생장 쳄버의 공간을 가습화하고, 마시는 물을 제공하고 건조된 식품, 제약 등을 수화하거나 재수화하기 위해 물을 정제하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 선행 기술 시스템과 비교하여, 더 낮은 비용 및 더 작은 하부 구조의 장비로 작동될 수 있다. 생장 배지 또는 밀폐된 쳄버의 공간에 수분을 제공하기 위한 기구가 액체수 대신 수증기의 형태로 물을 방출하기 때문에, 기구의 막층에 공급된 불순한 물의 압력은 역삼투법을 사용하여 해수를 정제하기 위해 대체로 필요로 되는 2500 kPa보다 훨씬 작을 수 있다. 이 압력은 저염도 염수의 역삼투법에 필요한 낮은 압력보다도 더 작다. 일반적으로, 주위 대기압에 대해 적용되는 압력 차이는 약 1000 kPa 미만이다. 높은 압력이 막층이 수증기를 방출시키는 속도를 증가시킬 수 있다 하더라도, 과도한 압력은 자가-조절 평형을 이동시켜 생장 배지를 너무 젖게 할 수 있다. 더욱이, 높은 압력은 두꺼운 막 또는 바람직하게는 그 압력을 지탱하는 강한 지지 물질을 필요로 한다.
그러므로, 적용되는 압력은 대체로 약 250 kPa 미만이고, 매우 빈번하게 약 100 kPa 미만이다. 가장 빈번히 적용되는 압력은 작거나 또는 물 자체의 중량에 의해 공급되는 것, 또는 물 정제 기구를 통해 불순한 물을 플러싱하기 위해 필요로 되는 압력보다 크지 않고, 이는 친수성 중합체의 얇은 친수성 막 또는 필름의 사용을 허용한다.
하기 실시예에서, 코폴리에테르에스테르 A는 30부의 디메틸 테레프탈레이트, 알킬렌 함량의 65%는 에틸렌이고 35%는 프로필렌인 57부의 폴리(알킬렌)글리콜, 9부의 디메틸 이소프탈레이트, 16부의 부탄디올 (화학량) 및 0.7부의 트리메틸 트리멜리테이트로부터 출발하여 미국 특허 제4,725,481호에 개시된 방법에 의해 만들어진 중합체이다. 코폴리에테르에스테르 A는 약 37 중량%의 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 함유하고, 코폴리에테르에스테르 A로부터 만들어진 막은 실온에서 약 54 중량%의 수팽윤도 (water swell) 및 23oC 및 59% 상대 습도에서 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 25 마이크론 두께의 필름상에서 측정했을 때, 10,000 g/m2/24h 이상의 WVTR을 갖는 특징이 있다.
코폴리에테르에스테르 B는 44부의 디메틸 테레프탈레이트, 알킬렌 함량의 65%의 에틸렌이고 35%는 프로필렌인 51부의 폴리(알킬렌)글리콜, 9부의 디메틸 이소프탈레이트, 19부의 부탄디올 (화학량) 및 0.4부의 트리메틸 트리멜리테이트로부터 출발하여 미국 특허 제4,725,481호에 개시된 방법에 의해 만들어진 중합체이다. 코폴리에테르에스테르 B는 약 33 중량%의 폴리(에틸렌 옥사이드)글리콜을 함유하고, 코폴리에테르에스테르 B로부터 만들어진 막은 실온에서 약 30 중량%의 수팽윤도 (water swell) 및 23oC 및 59% 상대 습도에서 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 25 마이크론 두께의 필름상에서 측정했을 때, 10,000 g/m2/24h 이상의 WVTR을 갖는 특징이 있다.
코폴리에테르에스테르 C는 50부의 디메틸 테레프탈레이트, 알킬렌 함량의 85%는 프로필렌이고 15%는 에틸렌인 44부의 폴리(알킬렌)글리콜, 9부의 디메틸 이소프탈레이트, 21부의 부탄디올 (화학량) 및 0.3부의 트리메틸 트리멜리테이트로부터 출발하여 미국 특허 제4,725,481호에 개시된 방법에 의해 만들어진 중합체이다. 코폴리에테르에스테르 C로부터 만들어진 막은 실온에서 약 5 중량%의 물 팽창 (water swell) 및 23oC 및 59% 상대 습도에서 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 25 마이크론 두께의 필름상에서 측정했을 때, 2,200 g/m2/24h 이상의 WVTR을 갖는 특징이 있다.
실시예 1 내지 10
첫번째 세트의 실시예들, 실시예 1 내지 10은, 수증기가 물 정제 기구의 친수성 막을 통해 통과하고, 친수성 막이 물은 통과하게 하지만 염 이온의 통과는 거부한다는 것을 보여준다. 실시예들에서, 친수성 중합체 코폴리에테르에스테르 A로된 압출 필름으로 만들어진 5개의 친수성 막 백은 해수로 채우고, 또다른 친수성 중합체 코폴리에테르에스테르 B로된 압출 필름으로 만들어진 5개의 친수성 막 백은 수돗물로 채웠다. 열 봉합기 (heat sealer)를 사용하여 친수성 막 백을 밀봉하였다. 이 백은 0.1 m2으로 계산된 최대 유효 표면적을 가졌다.
백은 주위 온도 및 조절되지 않은 습도의 실내에 두었다. 샘플 2, 3, 5, 7, 8 및 9를 금속 트레이상에 직접적으로 배치하였다. 샘플 1 및 10은 트레상의 종이 티슈위에 두었고 샘플 4 및 6은 수증기가 표면으로부터 제거되는 속도에 영향을 줄 공기 유동 또는 "위킹 (wicking)"의 가능한 효과를 표시하기 위해 나일론 메쉬 (mesh)상에 두었다. 백을 채우자 마자, 백의 표면은 만졌을 때 축축하였다. 백을 완전히 밀봉하였고 각각의 백의 상부 표면을 공기에 노출시켰다.
백의 무게를 달고 1주일 기간 동안 매일 육안으로 검사하였고, 측정된 중량은 5일 및 7일 사이에 모든 백의 물이 없어질 때까지 매일 감소하였다. 이 첫번째 경우에, 이 시험이 실험적 지표이므로, 물의 원래 질량, 물의 형태, 표면적, 물 접촉 면적 및 필름의 두께와 같은 모든 인자를 고려하는 것은 어려웠다. 그러나, 이 모든 것들을 고려하면, 비슷한 표면적에 대한 "물 손실" 율에서 명백한 차이는 없었다.
원래 해수를 함유했던 빈 백은 내부에 큰 결정으로 보이는, 백색의 염 찌꺼기를 갖는 것으로 밝혀 졌다. 예를 들면, 실시예 5에서 백은, 20 g이상의 고체를 함유하였다. 주위 압력 및 온도하에서 하루에 제곱 미터당 2 리터 이상의 물을 백을 통해 투과 증발시켰다. 다른 측정은 코폴리에테르에스테르 A가 시간당 제곱 미터당 1 리터보다 많은 물을 통과시킬 수 있었고, 수증기가 백으로부터 투과 증발에 의해 방출되므로 이를 제거하기 위해 친수성 막의 표면을 통하는 공기의 충분히 빠른 흐름을 제공함을 제안하였다. 물의 자연 증발율은 백을 통한 물의 흐름에서 제한 인자였던 것으로 여겨진다. 종이 티슈상에 두었던, 친수성 막 샘플 1 및 10, 및 나일론 메쉬상에 두었던, 친수성 막 샘플 4 및 6은, 금속 트레이에 직접 두었던 친수성 막 백보다 빠르게 물을 방출시키지 않았다. 또한 중합체의 더 두꺼운 필름 및 더 얇은 필름 사이에 현저한 차이는 없었다.
실시예의 결과를 하기 표 1에 요약한다.
밀봉된 친수성 막 백을 통한 물의 투과 증발
실시예 중합체 형태 막 두께 (마이크론) 수원 원래 질량 (g)
1 코폴리에테르에스테르 B 100 해수 493
2 코폴리에테르에스테르 B 100 해수 418
3 코폴리에테르에스테르 B 100 수돗물 488
4 코폴리에테르에스테르 A 100 해수 509
5 코폴리에테르에스테르 A 100 해수 551
6 코폴리에테르에스테르 A 100 수돗물 441
7 코폴리에테르에스테르 A 50 해수 260
8 코폴리에테르에스테르 A 50 수돗물 515
9 코폴리에테르에스테르 B 50 수돗물 338
10 코폴리에테르에스테르 B 50 수돗물 380
실시예 11 내지 14
다음 세트의 실시예들, 실시예 11 내지 14에서, 탈염 기구에서 친수성 중합체로부터 만들어진 친수성 막을 사용할 수 있음을 확인하였다. 실시예 11 및 14, 12 및 13은 도 1 및 2에 각각 도시한다.
이들 실시예에서, "생장-백 (grow-bags)" 이라 불리우는 생장 용기를 사용하였다. "생장-백"은 야외에서 토마토와 같은 식물을 생장시키기에 적합한 수분 토양 혼합물을 함유하는, 상업적으로 구입 가능한, 대략 100 x 50 x 15 cm의 밀봉된 폴리에틸렌 백이다. "생장-백"을 사용할 때, 이들이 100 x 50 cm의 면적 및 15 cm의 높이의 소형 식물 베드 (plant beds)처럼 작용하도록, 이들의 가장 큰 면이 수평이 되도록 땅에 배치하는 것이 표준 관행이다. 3개의 작은 구멍을 윗면에 내고 3개의 토마토 묘목을 이들의 새싹 및 잎이 백의 윗면보다 튀어나오도록, "생장-백"의 토양에 심었다. "생장-백"의 폴리에틸렌 물질이 식물 뿌리 주위에 토양을 보유하는 역할을 하였고, 이는 또한 수분의 과도한 증발을 막았다. 짧지만 활발한 생장기를 갖고 식물 건강의 편리한 지표 역할을 하는 충분히 큰 잎 면적을 갖기 때문에 토마토 식물을 선택하였다.
모든 12개의 토마토 식물을 이들이 모두 건강함을 확인하고 이들이 "생장-백"에서 잘 자라도록 하기 위해 2주 동안 깨끗한 물로 수화하였다. 환경은 강우 없는 야외 생장을 재현하기, 위해 덮혀 졌지만 가열되지 않고 완전히 환기되는 개방된 온실이었다. 실험하는 동안, 모든 식물은 전지 또는 다듬기 없이 그리고 추가의 도움 없이 완전히 자연적으로 생장하도록 하였다. 3개의 식물을 각각 함유하는 각각의 "생장-백"을 각각 하기와 같은 상이한 방법에 의해 급수하였다:
실시예 11: 수화를 확실히 하기 위해 한줄의 구멍을 갖는 구멍 뚫린 정적인 호스를 통해 깨끗한 물을 공급하였다.
실시예 12: 코폴리에테르에스테르 A의 필름으로 만들어진, 대략 20 cm 직경 및 40 cm 길이의 튜브형 친수성 막 관개 막에 깨끗한 물을 공급하였다. 관개 백을 이후 토양의 윗면 및 "생장-백"의 폴리에틸렌 물질 사이의 공간에 길이 50 cm의 한 가장자리를 따라 "생장-백" 내에 배치하였다.
실시예 13: 코폴리에테르에스테르 A의 필름으로 만들어진, 대략 20 cm 직경 및 40 cm 길이의 튜브형 친수성 막 관개 막에 해수를 공급하였다. 실시예 13에서와 같이, 관개 백을 이후 토양의 윗면 및 "생장-백"의 폴리에틸렌 물질 사이의 공간에 길이 50 cm의 한 가장자리를 따라 "생장-백" 내에 배치하였다.
실시예 14: 실시예 11에서와 같은 구멍 뚫린 정적인 호스를 통해 해수를 공급하였다.
친수성 막 관개 백의 표면적은 0.25 m2인 것으로 평가되었다. 이 표면적은 실시예 12 및 13에서 3개의 토마토 식물의 생장을 지지하는 수분을 공급하였다.
1일째에, 상기 시스템을 사용하여 수화를 시작하였다. 모든 식물은 녹색이고, 건강하고 어떤 것에 잇점이 있는지 분간할 수 없었다. 실시예 11에서 식물들에게 이들이 건강하게 보일만큼 충분히, 매일 물을 공급하였다. 실시예 14에서 식물들은 실시예 11에서와 동일한 측정된 양의 물을 받았다. 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체로 만들어진 막 관개 백을 채우는 저수조는 관개 백이 실시예 12는 깨끗한 물로 그리고 실시예 13은 해수로 항상 채워지도록, 하루 간격으로 가득 채웠다.
4일까지, 해수로 매일 물이 공급된 실시예 14에서 모든 식물들은 줄기 및 잎에 황색 점을 보였다. 물을 갖고 있는 실시예 11 및 12, 및 해수를 갖고 있는 실시예 13 사이에 분간할 수 있는 차이는 없었다. 실시예 11, 12 및 13에서 모든 식물들은 건강하였다.
21일째에, 실시예 14에서 식물들은 황색이었고 흐늘흐늘하게 보였다. 실시예 11, 12 및 13에서 식물들은 눈에 보이는 얼룩 또는 흠을 갖지 않았다.
식물들이 60일에 걸쳐 성숙해짐에 따라, 과실이 실시예 11, 12 및 13의 식물에서 생산되었다. 식물은 정상적인 모양을 가지고 있었고 양호하였고 색깔도 양호하였다. 실시예 14에서 식물은 죽어가고 있었고 매우 작고, 나쁜 모양의 과실을 생산하였다. 실시예 11, 12 및 13에서 식물은 코폴리에테르에스테르로 만들어진 본 발명의 막을 통해 해수로 물이 공급된 실시예 13을 포함하여, 좋은 과실을 얻기 위해 생장시켰다. 실시예 11, 12 또는 13의 식물들에서 과실의 양 또는 질 사이에 현저한 차이는 없었다. 실시예 14의 과실은 다른 식물들에서 얻어진 과실과 매우 대조적으로, 갈색 및 황색의 얼룩을 나타내었다.
중요하게도, 실시예 12 및 13에서 코폴리에테르에스테르로 만들어진 친수성 막 관개 백을 "채우기" 위해 필요로 되는 물의 양은 기후에 따라 변하였다. 뜨거운 날에는, 코폴리에테르에스테르로 만들어진 친수성 막 관개 백은 추가로 0.5 리터 물을 필요로 하고, 시원하고 축축한 날에는, 관개 백은 매우 적은 양의 급수를 필요로 하였다. 이는 막을 통한 물의 투과 증발이 자가-조절적이고, 친수성 막과 접촉하는 공기 및 토양의 수분 함량 및 온도에 의존하고 있음을 나타내 주었다. 실시예 12 및 13에서, 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체로 만들어진 막 백은 토양을 통해 식물에 수분을 공급하였고 또한 식물 주위의 공기를 가습화하였다.
단지 물 (측정되지 않는 용존 염의 양을 갖지만, 식물에 유해한 수준은 분명히 아님)만을 친수성 막을 통해 투과 증발시킬 수 있고, 이는 친수성 막 관개 백에 남아 있는 해수에 존재하는 염의 농도를 연속적으로 증가시키기 때문에, 실시예 13의 식물에 물을 공급한 코폴리에테르에스테르로 만들어진 막 관개 백의 오염도 및 염도에 축적이 있었던 것으로 여겨진다. 이는 만일 사용된 염수를 간헐적으로 갈아 주고 더 큰 수원으로부터 연속적으로 순환시킴으로써, 수원에서 염의 축적을 제한한다면, 코폴리에테르에스테르로 만들어진 친수성 막 관개 백이 실험 11 내지 14에 사용된 실험적 "기간"보다 심지어 더 오랜 기간동안 식물 생장을 지속시킬 수 있음을 제안한다.
실시예 11 내지 14의 실험이 완결된 후에 "생장-백"을 잘라 열어서, 해수로 직접 물이 공급된, 실시예 14의 "생장-백"의 내용물은 만졌을 때 여전히 축축하였다. 이는 또한 생장 배지의 어두운 색에 의해 분명하고, 이는 해수로 직접 물을 공급한 후 토양이 높은 함량의 염을 가짐을 나타내 주었다. 이는 친수성 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체 막을 통해 해수로 물을 공급한 실시예 13의 "생장-백"의 토양을 포함하는, 실시예 11 내지 13에서 다른 "생장-백"의 내용물은 만졌을 때 모두 건조한 느낌이고 밝은 색이었다.
실시예 15 내지 19
관련된 식물의 물 이용률이 열악한 조건하에서 본 발명의 막을 통해 관개된 수많은 식물을 생장시키는 능력을 알아 보기 위해 추가의 실험을 수행하였다. 매우 열악한 생장 조건을 사용하였음에도 불구하고, 그 결과는 본 발명의 실시 양태 중 하나에 따르는 자가-조절적 친수성 증기-투과성 막의 능력을 분명히 보여준다.
생장된 식물은 토마토, 무우, 옥수수 및 수수류를 포함하였다. 이들 실험에서, 상이한 크기 및 다공성의 폴리프로필렌 플라스틱. 테라-코타 (terra-cotta) 및 합판으로 만들어진 생장 용기를 사용하였다. 대표적인 실험을 도 3 및 4에 도시한다. 실시예 15 내지 19에 사용된 표토 (topsoil)를 최대 15 중량%의 수분을 갖도록 건조하였고, 사용된 모래는 완전히 건조하였다.
테라-코타 또는 합판으로 만들어진 다공성 생장 용기를 대부분의 실험에서 사용하였고, 폴리프로필렌 플라스틱으로 만들어진 생장 용기를 참조로 사용하였다. 다공성 생장 용기를 들판에서 전형적으로 일어나는 물의 측면 손실 (lateral loss)을 모방하기 위해 수증기가 생장 용기의 벽을 통해 빠져나가도록 하기 위해 사용하였다. 실시예 18의 실험 15를 제외한, 모든 실험에서, 생장 용기의 윗면은 수증기가 토양의 상부로부터 빠져나갈 수 있도록, 공기 중에 개방되었다. 식물은 약 80일의 대부분의 생장 기간 동안 온실 환경에서 약 30oC의 온도를 경험하였다.
이들 열악한 조건은 실시예 11 내지 14에 개시된 실험이 수행된 더욱 온화한 조건과는 대조적이었다. 실시예 11 내지 14에서, "생장 백" 용기는 수분 표토를 함유하였고 이 용기를 폴리에틸렌 백으로 밀봉하였다. 실시예 15 내지 19에 사용된 합판 및 테라-코타로 만들어진 더욱 다공성인 용기와는 대조적으로, "생장-백"의 폴리에틸렌 물질은 이들 생장 용기의 벽을 통한 수증기의 손실을 막았다.
달리 언급되지 않는 한, 실시예 15 내지 19에 사용된 친수성 막 관개 백은 코폴리에테르에스테르 B의 50 마이크론 두께 필름으로 제조된, 물이 새지 않는 평평한 수평 백이었다. 모든 친수성 막 관개 백에, 이 백이 생장 용기의 외부 저수조로부터 급수될 수 있는 방식으로, 그 측면으로 밀봉된 유연성 튜브를 공급하였다. 친수성 막 관개 백을 달리 언급되지 않는 한, 건조한 비옥한 모래 또는 건조된 비옥한 표토 (15 중량%의 최대 수분 함량)에 약 10 cm 깊이로 묻었다. 다른 실험에서, 친수성 막 관개 백은 다양하게 탈-이온수, 담함수 또는 해수를 함유하였다. 모든 경우에서, 친수성 막 관개 백은 유연성 튜브를 통해 외부 저수조로부터 탈-이온수로 채워지도록 하였다.
식물은 적은 양의 물을 갖는 생장 용기내 그 자리에서 발아하거나; 또는 그밖에 이들을 묘목으로서 생장 용기에 이식하였다. 실험을 온실 조건하에서 수행하였다. 시험의 끝에, 식물을 생장 용기에서 제거하고, 생장 배지를 세정하고 건조하였다. 건조한 새싹, 뿌리 및 과실의 무게를 각각 달았다.
실시예 15 내지 19에서 생장 실험을 약 80일 이후에 중단하였다. 각 실험의 친수성 중합체 막을 통한 물 전달율은 각 저수조를 채우기 위해 필요한 물의 양을 매일 측정함으로써, 결정하였다.
일단 식물이 숙성하고 친수성 막 관개 백을 통한 투과 증발에 의한 물 손실율이 안정화되면, 친수성 중합체 막의 단위 면적당 평균 물 전달율을 계산하였다.
실시예 15:
이 실시예에서, 옥수수 (인디언 옥수수) 식물을 약 10 cm 깊이로 토양 아래 묻은 코폴리에테르에스테르 B로 만들어진 친수성 막 관개 백을 갖는, 실험 1, 2, 3 및 4에 나타낸 4개의 생장 용기에서 건조한 비옥한 모래 또는 표토에서 생장하였다. 용기는 테라-코타 (실험 1 및 3) 또는 폴리프로필렌 플라스틱 (실험 2 및 4)으로 만들어 졌다. 친수성 막 관개 백을 각 생장 용기의 바닥의 절반 정도를 따라 확장시켰다. 식물 A는 친수성 막 관개 백 위에 직접 배치하고, 식물 B는 관개 백의 가장자리에 결쳐 배치하고 식물 C는 생장 용기의 다른 끝에 관개 백으로부터 떨어져 있게 배치하는 식으로, 3개의 식물을 각 용기내에서 생장시켰다. 결과는 표 2에 나타낸다.
옥수수 식물의 새싹 및 뿌리 건조 중량 및 친수성 막 관개 백을 통한
평균 물 전달율
A B C 막을 통한 평균 물 전달율(g/m2/24h)
실시예 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g)
1 5.45 2.86 1.42 1.85 1.13 1.60 750
2 4.68 2.38 2.90 2.00 3.26 3.28 450
3 0.44 1.60 0.26 0.66 0.25 0.50 200
4 1.84 1.01 4.26 3.30 0.59 0.54 200
새싹 및 뿌리 중량은 더욱 다공성인 테라-코타 용기 (실험 1 및 3)과 비교하여, 폴리프로필렌 플라스틱 용기 (실험 2 및 4)에 의한 더 좋은 수분 보유성을 보여준다. 표토상에서 생장되는 식물 (실험 1 및 2)은 모래상에서 생장되는 식물 (실험 3 및 4)보다 더 잘 자랐다.
친수성 막 관개 백에 가장 가깝게 배치되고 이로 인해 수원과 가장 가까운 식물 A는, 식물 C는 관개 백으로부터 가장 멀리 있으므로, 식물 C보다 훨씬 더 많이 자랐다. 이는 친수성 막 관개 백을 통한 물의 투과 증발이 식물 생장을 지속시킨다는 것을 보여준다.
실시예 16: 실험 5, 6, 7 및 8에 나타낸, 4개의 생장 용기에서, 약 7 내지 10 cm 높이의 이미 발아된 수수류 묘목을 테라-코타 (실험 5 및 7) 또는 폴리프로필렌 플라스틱 (실험 6 및 8) 용기에, 약 10 cm 깊이로 토양아래 묻은 코폴리에테르에스테르 B로부터 만들어진 친수성 막 관개 백을 갖는, 건조한 비옥한 모래 또는 표토에 이식하고 생장시켰다.
식물 A는 관개 백 위에 직접 배치하고, 식물 B는 친수성 막 관개 백의 가장자리에 걸쳐 배치하고 식물 C는 생장 용기의 다른 한끝에 관개 백으로부터 떨어져 있게 배치하도록, 3개의 식물을 각 용기에서 생장시켰다.
상기 실시예 15에서 처럼, 표 3에서 새싹 및 뿌리의 중량 및 평균 물 전달율은 표토에서 생장된 수수류 식물 (실험 5 및 6)이 모래에서 생장된 식물 (실험 7 및 8)보다 더 잘 자람을 분명히 보여준다. 식물 A가 가장 많이 식물 C는 가장 적게 자랐고, 이는 식물 A가 친수성 막 관개 백의 수원에 가장 가까움을 반영해 준다.
수수류 식물의 새싹 및 뿌리 건조 중량 및
친수성 막 관개 백을 통한 평균 물 전달율
A B C 막을 통한 평균 물 전달율 (g/m2/24h)
실시예 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g)
5 4.71 5.85 4.33 0.70 0.75 0.23 1130
6 4.30 5.40 3.74 1.18 2.88 0.65 1130
7 0.25 0.18 0.28 0.26 0.07 0.10 200
8 0.53 0.43 0.16 0.13 0.09 0.08 200
실시예 17: 실험 9, 10, 11 및 12에 나타낸, 4개의 생장 용기에서, 약 7 내지 10 cm 높이의 이미 발아된 옥수수 (인디언 옥수수) 묘목을 테라-코타 용기네 약 10 cm의 깊이로 토양 아래 묻은 친수성 막 관개 백을 갖는, 건조된 비옥한 표토에 이식하고 생장시켰다. 2개의 상이한 물질 - 실험 11을 위해 코폴리에테르에스테르 A 및 실험 9, 10 및 12를 위해 코폴리에테르에스테르 B - 을 친수성 막 관개 백을 위해 사용하였다. 코폴리에테르에스테르 A는 코폴리에테르에스테르 B에의해 흡수된 30%와 비교하여, 50 용적% 보다 많은 물을 흡수한다. 그러므로, 코폴리에테르에스테르 A는 코폴리에테르에스테르 B보다 더 큰 수증기 투과성을 갖는 특징이 있다.
친수성 막 관개 백은 실험 9 및 11에 사용된 생장 용기의 바닥의 절반 정도 를 따라 확장하였지만, 실험 10 및 12에 사용된 생장 용기의 전체 바닥을 따라 확장하였다.
식물 A는 관개 백 위에 직접 배치하고, 식물 B는 친수성 막 관개 백의 가장자리에 걸쳐 배치하고 식물 C는 실험 9 및 11의 생장 용기의 다른 한끝에 관개 백으로부터 떨어져 있게 배치하도록, 3개의 식물을 각 용기에서 생장시켰다. 모든 식물을 실험 10 및 12에 사용된 친수성 막 관개 백 위에 직접 배치하였다.
실험 9와 비교하여, 친수성 막 관개 맥의 표면적을 증가시키는 효과는 실험 10에 의해 설명되고, 더 큰 수증기 투과성을 가는 물질을 사용하는 효과는 시험 11에 의해 설명된다. 결국 실험 12는 실험 10에 사용된 바대로, 더 큰 표면적의 친수성 막 관개 백내에, 신선한 물보다 오히려 해수를 사용하는 효과를 보여준다.
이들 실험에서 옥수수 식물에 대한 새싹 및 뿌리의 중량 및 평균 물 전달율은 표 4에 나타낸다. 데이타는 생장 조건의 가장 큰 향상은 더 큰 표면적의 친수성 막 관개 백 (실험 10)을 사용함으로써 얻어 졌다. 관개 백 (실험 11)을 위하여 표준 코폴리에테르에스테르 B (실험 9) 대신 더욱 투과성인 코폴리에테르에스테르 A를 사용하는 것은 또한 식물 생장을 더 크게 하였다. 실험 12는 옥수수 식물이 해수를 함유하는 백을 통해 관개될 때도 성공적으로 생장됨을 보여준다.
옥수수 식물의 새싹 및 뿌리의 중량 및 친수성 막 관개 백을 통한
평균 물 전달율
A B C 막을 통한 평균 물 전달율 (g/m2/24h)
실시예 건조 새싹 의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹 의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g) 건조 새싹 의 중량 (g) 건조 뿌리의 중량 (g)
9 2.24 0.89 1.62 0.88 0.11 0.15 380
10 6.68 1.47 7.64 2.76 8.25 3.47 830
11 3.30 3.59 3.54 1.07 3.71 1.05 750
12 1.03 0.95 1.44 1.22 1.13 0.91 170
실시예 18: 실험 13, 14 및 15에 나타낸, 3개의 테라-코타 생장 용기에서, 약 15 cm 높이의 이미 발아된 옥수수 (인디언 옥수수) 묘목을 약 15 cm 깊이로 토양 아래 묻은 코폴리에테르에스테르 B로 만들어진 친수성 막 관개 백을 사용하여, 생장시켰다. 실험 16에 나타낸, 4개의 테라-코타 생장 용기에서, 셀레브리티 (Celebrity) 토마토 묘목을 실험 13, 14 및 15를 위해 기술된 바와 같은 친수성 막 관개 백을 또한 사용하여 생장시켰다. 관개 백은 각 생장 용기의 전체 바닥을 따라 확장하였다. 한 식물을 친수성 막 관개 백 위에 직접 배치된, 각 용기에서 생장시켰다. 상기 실시예 15, 16 및 17 (15 x 15 x 60 cm 치수)에 기술된 용기와 비교하여, 실험 13, 14, 15 및 16을 위해 사용된 용기는 더 컸다 (50 x 50 x 50 cm). 실시예 15, 16 및 17에 기술된 실험에 사용된 3개의 식물에 이용 가능한 265 cm2또는 600 cm2의 면적과 비교하여, 약 1,450 cm2의 막 표면적이 이들 실험 13, 14, 15 및 16에 사용된 단일 식물을 위해 이용 가능하도록, 모든 관개 백은 동일한 크기였고 생장 용기의 전체 바닥을 따라 확장하였다.
참조 실험 13에서, 옥수수 묘목을 신선한 물을 함유하는 관개 백을 통해 관개된, 건조된 비옥한 표토에서 생장시켰다. 실험 14에서, 해수를 관개 백의 수원으로서 사용하였다. 실험 15에서, 건조한 비옥한 모래를 옥수수 식물을 위한 생장 배지로서 표토 대신 사용하였고, 생장 용기를 토양 표면으로부터 물 증발을 지연시키기 위해 한장의 검은색 폴리에틸렌 플라스틱으로 덮었다. 옥수수 대신 셀레브리티 토마토 식물을 실험 16에서 사용하였고, 이는 참조 실험 13에서와 동일하게 존재하는 다른 인자들을 갖는, 친수성 막 관개 맥에서 수원으로서 해수를 사용하여 관개되었다. 건조된 새싹 및 뿌리의 중량 및 평균 물 전달율은 표 5에 나타낸다.
옥수수 및 토마토 식물의 새싹 및 뿌리의 중량 및 친수성 막
관개 백을 통한 평균 물 전달율
실시예 식물 건조한 새싹의 중량 (g) 건조한 뿌리의 중량 (g) 막을 통한 평균 물 전달율 (g/m2/24h)
13 옥수수 18.89 6.92 280
14 옥수수 6.65 3.81 70
15 옥수수 5.67 7.45 210
16 토마토 5.25 1.85 70
실시예 19: 합판 생장 용기 (60 x 60 x 200 cm)을 실험 17 및 18에 사용하였다. 셀레브리티 및 러쳐스 (Rusters) 토마토 묘목을 건조된 비옥한 표토에 이식하고 생장시켰다. 셀레브리티 토마토 식물을 약 20 cm 높이의 묘목으로 이식하는 한편, 러쳐스 토마토는 약 10 cm 높이의 묘목으로 이식하였다. 이들 2개의 다른 형태의 토마토를 이들의 생장 행동을 비교하기 위해 이식하였다. 셀레브리티 토마토는 더 큰 식물로 자라고 이는 하나의 명확한 변종인 반면, 러쳐스 토마토는 좀 더 제한된 크기로 자라고 이는 불명확한 변종이다.
실험 17에서, 코폴리에테르에스테르 B로 만들어진 친수성 막 관개 백은 각 생장 용기를 각각의 생장 용기의 60 cm 폭의 한쪽 끝에서 표면 바로 아래에서 시작하여 60 cm 폭의 다른 끝에서 생장 용기로 200 cm 길이를 따라 곧은 기울기로 점차적으로 하강하는 깊이로 토양 아래에 묻었다. 식물 A를 관개 백이 표면 바로 아래에 배치된 얕은 바닥 근처에 배치하고, 식물 C를 관개 백이 생장 용기의 바닥에 닿는 깊은 바닥 근처에 배치하도록, 식물 A, B 및 C의 배치는 직선을 이루었다. 유사하게, 식물 W를 얕은 바닥 근처에 배치하고 식물 Y를 생장 용기의 깊은 바닥 근처에 배치하도록, 식물 W, X 및 Y의 배치는 식물 A, B 및 C에 의해 형성된 것과 평행한 직선을 이루었다. 식물 W, X 및 Y는 식물들 사이에 50 cm 이상의 추천된 공간을 확보하기 위해 식물 A, B 및 C에 대하여 엇갈려 있다.
실험 18에서, 식물은 관개 백을 사용하지 않고, 물 공급 캔으로부터 탈-이온수를 개별적으로 공급하였다. 각각의 식물의 정상적인 생장에 충분한 물의 양을 이 참조 실험에 사용하였다.
실험 17에서 생장된 식물의 상대 새싹 및 뿌리 중량은 관개 백에 상대적으로 가까운 식물 A, B 및 W가, 이 수원으로부터 더 멀리 있는, 식물 C, X 및 Y보다 더 잘 자랐음을 나타내 준다.
실험 17 및 18의 새싹 및 뿌리 중량에 대한 데이타 및 실험 17의 평균 물 전달율은 표 6에 나타낸다.
옥수수 식물의 새싹 및 뿌리의 중량 및 친수성 막 관개 백을 통한
평균 물 전달율
실험 17(슬로핑 (sloping) 백으로 관개됨) 새싹 뿌리 과실
식물 A (셀레브리티 토마토) 91.32 9.34 22.24
식물 B (셀레브리티 토마토) 73.80 7.66 30.51
식물 C (셀레브리티 토마토) 12.28 3.18 3.64
식물 W (러쳐스 토마토) 9.81 1.43 -
식물 X (러쳐스 토마토) 2.01 0.53 -
식물 Y (러쳐스 토마토) 3.89 0.69 -
친수성 막을 통한 평균 물 전달율 (g/m2/24h) 600
실험 18 (관행적으로 관개됨) 새싹 뿌리 과실
식물 A (셀레브리티 토마토) 43.03 5.35 28.24
식물 B (셀레브리티 토마토) 55.22 4.44 17.91
식물 C (셀레브리티 토마토) 72.72 7.67 12.58
식물 D (셀레브리티 토마토) 55.71 6.34 30.60
식물 W (러쳐스 토마토) 19.60 1.85 -
실시예 20 및 21
이 실시예 20 및 21의 세트는 본 발명의 가습 용도를 설명하기 위한 것이었다.
실시예 20에서, 수돗물을 함유하는 물이 새지 않게 밀봉된 백은 50 마이크론 두께의 코폴리에테르에스테르 B의 필름으로부터 만들어 졌고 실온에서 벤치-윗면에 배치되었다. 종이 수건을 막 표면과 접촉하는, 친수성 막 백의 윗면에 배치하였고, 무우, 상치, 순무, 싹양배추, 시금치, 양배추 및 제비꽃속 식물의 종자를 종이 수건위에 배치하였고 또다른 종이 수건을 종자의 윗면에 배치하였고 이 어셈블리를 어두운 곳에 두었다. 5일 후에, 상기 모든 식물 종에서 종자는 백내로부터 오직 수분만을 투과 증발시켜 발아하였다.
실시예 21에서, 통상적인 열-봉합 장치를 사용하여, 종자 주위를 공기로 감싸고 있는, 2 x 2 cm 치수의 공기가 새지 않는 사각형의 반투명 주머니를 제공하는, 코폴리에테르에스테르 B로 만들어진 50 마이크론 두께의 친수성 막의 두층들 사이에 대두 종자를 넣고 밀봉하였다. 친수성 막 주머니는 이후 비이커에서 수돗물위에 띄워졌고 실온에서 어두운 곳에 두었다. 2주후, 친수성 막을 통해 주머니로 투과 증발된 물로부터, 주머니내에서 발아한 대두를 관찰하였다.
실시예 22
이 실시예는 본 발명을 탈염 용도로 사용할 수 있음을 보여주기 위한 것이었다.
이 실시예에서, 코폴리에테르에스테르 A로 만들어진 2개의 친수성 막 백을 각각 대략 0.5 리터의 해수로 채우고, 밀봉하고 백 주위에 공기 통과가 없는 따뜻한 방에 두었다. 이 실험에 앞서, 각각의 백의 중량을 기록하였다. 3일내에, 2개의 백은 물이 없었고, 건조한 염 찌꺼기를 남겼다. 이후 백의 무게를 달고, 고체의 중량은 그의 원래 중량을 기본으로 3.7 중량% 이상인 것으로 계산되었다. 이후 백을 완전히 세척하여 막의 표면상에 염과 같은 용해성 불순물을 제거하였다. 백을 건조시키고 다시 무게를 달았다. 동일한 초기 중량의 대조용 샘플을 또한 통상적인 기술을 사용하여 증발시켰고 그 찌꺼기의 중량을 기록하였다. 2개의 샘플은 고체의 3.7 및 3.8 중량%를 나타내었고, 이는 물에 95% 이상의 고체 함량 (용존 미립자)이 친수성 막에 의해 여과되었음을 나타내 주었다.
실시예 23
실시예 23은 재수화 용도를 보여 준다. 이 실시예에서, 탈수된 고체를 재수화하였다. 2개의 샘플, 각각의 건조된 아기 우유, 당 (서당) 또는 식염 (염화 나트륨)을 코폴리에테르에스테르 A로 만들어진 분리적으로 밀봉된 친수성 막 주머니에 배치하였다. 주머니를 물 아래에 두었고, 하나의 샘플은 신선한 물 아래에 두었고 하나의 샘플은 해수 아래에 두었다. 재빨리 재수화하기 위해 그 함량을 관찰하였다. 재수화의 속도는 분말의 상이한 흡습 정도에 따라 변하였다. 본 발명의 친수성 막으로부터 재수화된 고체를 주머니에서 공급하는 특정한 잇점은 식품이 불순한 수원으로부터 재수화될 수 있으므로, 사용자가 마시는 물을 가지고 다닐 필요가 없다는 것이다.
실시예 24
실시예 24는 친수성 막을 통해 투과 증발하는 물을 사용하는 종자로부터 식물이 생장되는 또다른 용도를 구체화한다. 60 x 45 x 3 cm 치수의 개방된 플라스틱 물통을 그의 가장 큰 면적이 수평이 되게 배치하고 2 cm 깊이로 신선한 물을 채웠다. 코폴리에테르에스테르 C로 만들어진 25 마이크론 두께의 친수성 막을 물통의 가장자리를 싸면서, 이것이 물의 표면상에 뜨도록 물통의 윗면을 가로질러 배치하였다. 상업적으로 구입 가능한 정원용 혼합물로부터 풀 종자를 친수성 막의 윗면에 분포하고 고체, 서방형 비료의 결정을 함유한 약 3 mm의 피이트 모스로 덮었다. 실험 용기는 용기로 빛이 들어가게 하는 투명한 플라스틱 뚜껑으로 덮었다.
1주후, 이 투명한 플라스틱 뚜껑의 내부는 응축된 물방울로 덮혀 졌고, 몇몇 풀 종자는 친수성 막의 가장자리를 따라 발아하였고, 이 응측된 물은 피이트 모스로 스며들었다. 몇몇 종자는 또한 응축된 물과 떨어져 있는, 친수성 막의 중간을 가로질러 발아하였다. 추가의 수분이 뚜껑에 응축하고 피이트 모스로 들어가는 것을 막기 위해서, 이 뚜껑을 이때 제거하였다. 이때부터, 친수성 막 아래의 물은 막을 통해 피이트 모스로 투과 증발한 물을 교체하면서, 매 2 또는 3일에 한번씩 영국 해협의 해수로 점차적으로 다시 채웠다.
2주후, 풀은 친수성 막의 전체 표면을 가로질러 종자로부터 생장한 것으로 보였다. 추가의 풀 종자는 실험의 나머지 과정에서 발아하는 것으로 밝혀 졌다.
14주후에 실험을 종료하였다. 이때, 풀은 매우 빽빽한 뿌리 덩어리를 형성하였다. 이 실험은 풀이 담함수원을 사용하여 본 발명의 막을 통해 투과 증발하는 물을 사용하여 생장될 수 있음을 보여준다.
용어 정제는 정제된 물이 사용되어야 하는 용도에 다소 의존적임을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들면, 식물을 생장시키기 위해 사용되는 물은 사람이 소비하기 위해 필요로 되는 것보다 덜 순수할 수 있다. 물론, 정제 과정은 순도를 증가시키기 위해, 즉, 오염된 물이 친수성 막의 한개 이상의 더 두꺼운 층 (또는 심지어 추가의 여과 시스템을 통해)을 통과하게 하기 위해 계통적 단계로 반복될 수 있음이 이해될 것이다. 더욱이, 순도는 용도에 관한 문맥에 따라 상이한 성분을 참조할 수 있다. 예를 들면, 식물을 생장시키는 물에서는 일반적으로 염 함량만이 관련성이 있을 것인 반면, 사람이 소비하는 물에서는, 활성 미생물 함량이 가장 관련성이 있을 것이고, 정맥 주사용 의약품을 위한 (재)수화를 위한 물에서는, 총 생물학적 무게 및 염 함량이 매우 관련성이 있을 것이다. 그러므로, 정제는 그의 의도한 용도를 위해 충분히 좋은 품질의 물을 제조하는 방법을 참조하는 것이 이해되어야 한다. 일반적으로, 본 발명의 내용에, 막으로부터 방출된 정제된 물은 약 1% 미만 (바람직하게는 0.1% 미만)의 용존 또는 현탁 고체 및 미립자 물질을 함유할 것이다. 용존 염과 관련하여, 이들은 일반적으로 막내 및 막위에 보유되고, 막으로부터 방출된 정제된 증기는 용존 염과 관련하여 약 1% 미만 (대체로 이보다 더 낮은)의 순도를 갖는다.

Claims (56)

  1. 물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종을 층의 한쪽편에 잔류시키며 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적 당 물 정제 기구에서 손실되는 물의 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 한 개 이상의 친수성 막층
    을 포함하는, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 제거된 물을 공급할 수 있는 물 정제 기구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 친수성 막층이 총 두께 (이 두께는 상기 친수성 막층의 총 두께임) 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 물 정제 기구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 친수성 막층이 총 두께 (이 두께는 상기 친수성 막층의 총 두께임) 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 3500 g/m2/24h 이상인 물 정제 기구.
  4. 제1항에 있어서, 상기 친수성 막이 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물 중 1 종 이상을 포함하는 군으로부터 선택된 중합체를 포함하는 것인 물 정제 기구.
  5. 제 1항에 있어서, 친수성 막이 에스테르 결합을 통해 수미식으로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스테르 단위 및 단쇄 에스테르 단위를 갖는 1 종 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체를 포함하고,
    상기 장쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (I)에 의해 표시되고,
    상기 단쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (II)에 의해 표시되며, 코폴리에테르에스테르는 그의 장쇄 에스테르 단위에 혼입된 에틸렌 옥사이드기를 코폴리에테르에스테르의 총량을 기준으로 0 내지 68 중량% 함유하고, 단쇄 에스테르 단위를 약 25 내지 80 중량% 함유하는 것인 물 정제 기구.
    〈화학식 I〉
    〈화학식 II〉
    상기 식에서:
    G는 약 400 내지 4000의 수평균 분자량을 갖는 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜로부터 말단의 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    R은 300 미만의 분자량을 갖는 이카복실산으로부터 카복실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 디올로부터 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이다.
  6. 수원으로부터 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 제거하기 위한, 총 두께 (이 두께는 한개 이상의 중합체 층으로 만들어짐) 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 하나 이상의 중합체층을 포함하는 친수성 막층을 포함하며,
    상기 중합체는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물 중 1 종 이상을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 물 정제 장치.
  7. 수원으로부터 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 제거하기 위해, 총 두께 (이 두께는 한개 이상의 중합체 층으로 만들어짐)25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 하나 이상의 중합체층을 포함하는 친수성 막층을 포함하며,
    상기 중합체는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물 중 1 종을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인, 생장 배지의 수분을 조절하기 위한 물 전달 기구.
  8. 제7항에 있어서, 친수성 중합체가 에스테르 결합을 통해 수미식으로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스테르 단위 및 단쇄 에스테르 단위를 갖는 1 종 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체 또는 2 종 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체의 혼합물을 포함하고,
    상기 장쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (I)에 의해 표시되고,
    상기 단쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (II)에 의해 표시되며, 코폴리에테르에스테르는 그의 장쇄 에스테르 단위에 혼입된 에틸렌 옥사이드기를 코폴리에테르에스테르의 총량을 기준으로 0 내지 68 중량% 함유하고, 단쇄 에스테르 단위를 약 25 내지 80 중량% 함유하는 것인 물 전달 기구.
    〈화학식 I〉
    〈화학식 II〉
    상기 식에서:
    G는 약 400 내지 4000의 평균 분자량을 갖는 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜로부터 말단의 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    R은 300 미만의 분자량을 갖는 이카복실산으로부터 카복실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 디올로부터 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이다.
  9. 수원, 및 물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 제거하고 수증기를 공기층에 방출하기 위한 하나 이상의 친수성 중합체층을 포함하는 친수성 막을 포함하고,
    상기 친수성 중합체가 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-포리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물 중 1 종 이상을 포함하는 군으로부터 선택되고;
    상기 친수성 중합체가 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인, 밀폐된 쳄버의 공기층에 수분을 공급하기 위한 가습 기구.
  10. 수원 및 물 전달 수단을 포함하고, 상기 물 전달 수단은 수원으로부터 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 제거하기 위해, 총 두께 (이 두께는 한개 이상의 중합체 층으로 만들어짐) 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 하나 이상의 중합체층을 포함하는 친수성 막을 포함하고,
    상기 중합체는 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물 중 1 종을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인, 생장 배지의 수분 함량을 조절하기 위한 물 전달 기구.
  11. 물에 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 함유된 수원을 공급하는 단계,
    물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종을 층의 한쪽편에 잔류시키며 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적 당 물 정제 기구에서 손실되는 물의 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 한 개 이상의 친수성 막층을 포함하는, 물 정제 기구를 공급하는 단계, 및
    상기 물 정제 기구에 물을 통과시켜 물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 제거하는 단계
    를 포함하는, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 불순한 물로부터 제거하는 방법.
  12. 물에 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 함유된 수원을 공급하는 단계,
    물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종을 층의 한쪽편에 잔류시키며 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적 당 물 정제 기구에서 손실되는 물의 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 한 개 이상의 친수성 막층을 포함하는 물 전달 시스템을 공급하는 단계, 및
    탈수된 물질을 상기 물 전달 시스템과 접촉하게 배치하는 단계
    를 포함하는 탈수된 물질의 수분 함량을 증가시키는 방법.
  13. 물에 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 함유된 수원을 공급하는 단계,
    물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 생물학적 물질 중 1 종을 층의 한쪽편에 잔류시키며 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적 당 물 정제 기구에서 손실되는 물의 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 한 개 이상의 친수성 막층을 포함하는 물 전달 기구를 공급하는 단계, 및
    물이 생장 배지의 수분 함량에 의존하여 친수성 막을 통과해 생장 배지로 이동하게 되는 것인 물 전달 시스템에 물을 도입시키는 단계
    를 포함하는, 식물 종자의 발아 및 이러한 발아된 식물 종자로부터 묘목을 키우는 방법.
  14. 물에 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 함유된 수원을 공급하는 단계,
    물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종을 층의 한쪽편에 잔류시키며 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적 당 물 정제 기구에서 손실되는 물의 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 한 개 이상의 친수성 막층을 포함하는 물 전달 기구를 공급하는 단계, 및
    물이 탈수된 물질의 수분 함량에 의존하여 친수성 막을 통해 탈수된 물질로 통과하는 것인 물 전달 시스템에 물을 도입시키는 단계
    를 포함하는, 탈수된 물질의 수분 함량을 증가시키는 방법.
  15. 쳄버에 물 전달 시스템을 공급하는 단계 (상기 시스템은 상기 물에서 실질적으로 모든 현탁된 미립자 및 용존 고체를 분리하고 현탁된 미립자 및 용존 고체를 상기 층의 한쪽편에 잔류시키며 상기 층을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율로 차동 투과될 수 있고, 상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적당 물 정제 기구로부터 물이 손실되는 양으로 정의됨), 및
    물이 쳄버의 습도에 의존하여 친수성 막을 통해 밀폐된 쳄버로 통과하는 것인 물 전달 시스템에 물을 도입시키는 단계
    를 포함하는, 밀폐된 쳄버내 공기층의 습도를 조절하는 방법.
  16. 물의 정제에서, 친수성 중합체를 포함하는 막의 용도.
  17. 제16항에 있어서, 막이 막 주위의 습도를 증가시키는 것인 용도.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 막이 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물로부터 선택된 중합체를 포함하는 것인 용도.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 막이 에스테르 결합을 통해 수미식으로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스테르 단위 및 단쇄 에스테르 단위를 갖는 한개 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체를 포함하고,
    상기 장쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (I)에 의해 표시되고,
    상기 단쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (II)에 의해 표시되며, 코폴리에테르에스테르는 그의 장쇄 에스테르 단위에 혼입된 에틸렌 옥사이드기를 코폴리에테르에스테르의 총량을 기준으로 0 내지 68 중량% 함유하고, 단쇄 에스테르 단위를 약 25 내지 80 중량% 함유하는 것인 막의 용도.
    〈화학식 I〉
    〈화학식 II〉
    상기 식에서:
    G는 약 400 내지 4000의 평균 분자량을 갖는 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜로부터 말단의 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    R은 300 미만의 분자량을 갖는 이카복실산으로부터 카복실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 디올로부터 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이다.
  20. 제 1 용적에 인접한 제 1 표면 및 제 2 용적에 인접한 제 2 표면을 갖는 친수성 막을 공급하는 단계;
    제 1 표면과 접촉하게 수원을 배치하는 단계;
    물이 제 1 표면으로부터 증기의 형태로 막을 투과하여 제 2 표면으로, 이어서 제 2 용적내로 이동하도록 제1 용적 및 제 2 용적 사이에 습도 차이가 존재하게 하는 단계
    를 포함하고, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 막에 잔류되는 것인, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 함유하는 수원을 정제하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 정제가 필요한 물로 제 1 용적으로 주기적으로 플러싱하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  22. 제20항에 있어서, 정제가 필요한 물로 제 1 용적으로 연속적으로 플러싱하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  23. 제20항에 있어서, 수원이 증기 상태로 존재하는 것인 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 막 양편에 차동 압력을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 표면에 존재하는 수증기를 이용하여 제 2 용적의 습도를 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  26. 제20항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 표면에 존재하는 수증기를 제 2 용적내에서 응축하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 용적이 밀폐된 쳄버인 것인 방법.
  28. 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 함유하는 수원과 접촉하게 친수성 막을 배치하여 막이 용기내에 들어있는 식료품 또는 의약품을 수화하기 위해 막을 통과하는 물을 정제하는 작용을 하도록 하는 단계를 포함하는, 적어도 일부가 친수성 막으로 이루어진 용기내에 들어있는 1 종 이상의 식료품 또는 의약품을 수화하는 방법.
  29. 물품의 적어도 한 부분이 친수성 막을 포함하는 것인, 용기내에 들어있는 1 종 이상의 식료품 또는 의약품을 포함하는 물품.
  30. 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 함유하는 공급 수원; 및
    수원과 접촉하고 친수성 중합체를 포함하는 막
    을 포함하는 물 정제 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    막은 제 1 용적에 인접한 제 1 표면 및 제 2 용적에 인접한 제 2 표면을 갖고 공급 수원은 제 1 표면과 접촉하고,
    시스템은 물이 제 1 표면으로부터 막을 투과하여 제 2 표면으로, 이어서 제 2 용적내로 이동하도록 제1 용적과 제 2 용적 사이에 적어도 습도 차이를 포함하고,
    현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상이 제 1 용적에 잔류하게 되는 것인 물 정제 시스템.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 정제가 필요한 물로 주기적으로 제 1 용적을 플러싱하는 수단을 추가로 포함하는 물 정제 시스템.
  33. 제30항 또는 제31항에 있어서, 정제가 필요한 물로 연속적으로 제 1 용적을 플러싱하는 수단을 추가로 포함하는 물 정제 시스템.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 막 양편에 차동 압력을 공급하는 수단을 추가로 포함하는 물 정제 시스템.
  35. 제 31항 또는 제31항에 종속된 제32항 내지 제34항에 있어서, 제 2 용적이 밀폐된 쳄버인 물 정제 시스템.
  36. 제35항에 있어서, 제 2 표면에 존재하는 정제된 물이 제 2 용적의 습도를 증가시키는 것인 물 정제 시스템.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 제 2 표면으로부터 압출된 수증기를 제 2 용적내에서 응축하는 수단을 추가로 포함하는 물 정제 시스템.
  38. 제30항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 막이 한개 이상의 친수성 중합체층을 포함하는 것인 물 정제 시스템.
  39. 제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 막이 지지 기판을 포함하는 것인 물 정제 시스템.
  40. 제30항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 시스템이 식물의 발아, 번식, 및 생장 중 적어도 하나를 지지하는 환경에 액체 형태 및 증기 형태 중 적어도 한가지 형태로 정제된 물을 공급하는 것인 물 정제 시스템.
  41. 제40항에 있어서, 정제된 물이 생장 배지에 공급되는 것인 물 정제 시스템.
  42. 막이 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인, 제29항의 물품 또는 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항의 물 정제 시스템.
  43. 막이 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 3500 g/m2/24h 이상인, 제29항의 물품 또는 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항의 물 정제 시스템.
  44. 막이 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체, 폴리에테르-블록-폴리아미드, 폴리에테르 우레탄, 폴리비닐 알콜의 단독 중합체 및 공중합체, 및 이의 혼합물로부터 선택된 중합체를 포함하는 것인 제29항의 물품 또는 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항의 물 정제 시스템.
  45. 막이 에스테르 결합을 통해 수미식으로 연결된 다수의 반복되는 장쇄 에스테르 단위 및 단쇄 에스테르 단위를 갖는 한개 이상의 코폴리에테르에스테르 탄성 중합체를 포함하고,
    상기 장쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (I)에 의해 표시되고,
    상기 단쇄 에스테르 단위는 하기 화학식 (II)에 의해 표시되며, 코폴리에테르에스테르는 그의 장쇄 에스테르 단위에 혼입된 에틸렌 옥사이드기를 코폴리에테르에스테르의 총량을 기준으로 0 내지 68 중량% 함유하고; 단쇄 에스테르 단위를 약 25 내지 80 중량% 함유하는 것인 제29항의 물품 또는 제30항 내지 제41항 중 어느 한 항의 물 정제 시스템.
    〈화학식 I〉
    〈화학식 II〉
    상기식에서:
    G는 약 400 내지 4000의 평균 분자량을 갖는 폴리(알킬렌 옥사이드)글리콜로부터 말단의 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    R은 300 미만의 분자량을 갖는 이카복실산으로부터 카복실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이고;
    D는 약 250 미만의 분자량을 갖는 디올로부터 히드록실기를 제거한 후 남는 2가 라디칼이다.
  46. 막이 70 g/m2/24h의 속도로 상기 막을 가로지르는 수증기의 차동 투과를 허용하고, 상기 물 투과율은 단위 시간 동안 막의 단위 표면적당 물 정제 기구로부터 물이 손실되는 양으로 정의되는 것인, 제29항의 물품 또는 제30항 내지 제41항 중어느 한 항의 물 정제 시스템.
  47. 제16항 또는 제17항에 있어서, 막이 물에서 모든 현탁된 미립자 및 용존 고체를 실질적으로 분리하고 현탁된 미립자 및 용존 고체를 상기 막의 한쪽편에 잔류시키며 70 g/m2/24h의 속도로 상기 막을 가로지르는 수증기의 차동 이동을 허용하고, 상기 물 투과율은 단위 시간 동안 막의 단위 표면적당 물 정제 기구로부터 물이 손실되는 양으로 정의되는 것인 용도.
  48. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 막이 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 400 g/m2/24h 이상인 것인 용도.
  49. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 막이 총 두께 25 마이크론의 필름상에서 23oC 및 50% 상대 습도, 3 m/s의 속도로 공기를 사용하여 측정했을 때, ASTM E96-95 (방법 BW)에 따른 수증기 투과율이 3500 g/m2/24h 이상인 것인 용도.
  50. 제20항에 있어서, 수원이 액체와 증기의 혼합물인 방법.
  51. 제20항에 있어서, 수원이 액체와 증기의 혼합물인 방법.
  52. 제20항에 있어서, 수원이 적어도 물을 함유하는 에멀젼인 방법.
  53. 제27항에 있어서, 상기 밀폐된 쳄버에 존재하는 물을 이용하여 밀폐된 쳄버에 있는 1 종 이상의 식물 종자 또는 묘목을 발아시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  54. 막이 생장 배지에 수분을 공급하기 위해 막을 통과한 물을 정제하는 작용을 하도록, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 함유하는 수원과 접촉하게 막을 배치하기의 단계를 포함하는, 생장 배지에서 수분 함량을 조절하는 방법.
  55. 적어도 용기의 한 부분이 친수성 중합체를 포함하는 것인, 용기내에 함유된 1 종 이상의 종자 및 묘목을 포함하는 물품.
  56. 제30항에 있어서, 막이 물에서 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 분리하고, 현탁된 고체, 용존 고체, 오염 물질, 염 및 생물학적 물질 중 1 종 이상을 막의 한쪽면에 잔류시키며 상기 막을 가로질러 수증기가 70 g/m2/24h 이상의 투과율 (상기 물 투과율은 단위 시간 동안 친수성 막의 단위 표면적당 물 정제 기구로부터 물이 손실되는 양으로 정의됨)로 차동 투과될 수 있는 물 정제 시스템.
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