KR20110113994A - Revers osmosis membrane showing high boron rejection - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보론 제거 성능이 우수한 역삼투 분리막에 관한 것이다.
본 발명의 역삼투 분리막은 다공성 지지체 및 다관능성 아민 용액과 알콕시로 치환된 특정의 이소프탈로일클로라이드를 포함하는 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액이 계면중합되어 형성된 폴리아미드층으로 이루어진 것으로, 계면중합시에 이소프탈로일클로라이드의 알콕시가 아마이드 형성에 참여하지 않으면서 공간을 차지함에 따라, 아마이드 사이의 빈공간을 좁혀주어 기공의 크기가 조밀한 역삼투 분리막을 구현할 수 있으며, 이에 비전해성 유기화합물 또는 비이온화 화합물의 제거효율이 개선되며, 특히, 보론 제거율이 우수하여 수처리용 분리막으로 적용이 우수하다. The present invention relates to a reverse osmosis membrane having excellent boron removal performance.
The reverse osmosis membrane of the present invention comprises a polyamide layer formed by interfacial polymerization of a porous support, a polyfunctional amine solution, and a polyfunctional acid halogen compound-containing solution containing a specific isophthaloyl chloride substituted with alkoxy. As the alkoxy of isophthaloyl chloride occupies a space without participating in the amide formation, the space between the amides can be narrowed to realize a reverse osmosis membrane having a compact pore size, thereby allowing non-electrolytic organic compounds or non- The removal efficiency of the ionization compound is improved, and in particular, the boron removal rate is excellent, so it is excellent in application as a separation membrane for water treatment.
Description
본 발명은 보론 제거 성능이 우수한 역삼투 분리막에 관한 것으로, 다공성 지지체 및 다관능성 아민 용액과 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드를 포함하는 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액이 계면중합되어 형성된 폴리아미드층으로 이루어진 것으로, 폴리아미드층 내 기공크기가 조밀하게 형성됨에 따라 보론 제거 성능이 우수한 역삼투 분리막에 관한 것이다. The present invention relates to a reverse osmosis membrane having excellent boron removal performance, wherein a polyfunctional acid halogen compound containing solution containing a porous support and a polyfunctional amine solution and isophthaloyl chloride substituted with C 1 to C 3 alkoxy is subjected to interfacial polymerization. It is composed of a polyamide layer formed, and relates to a reverse osmosis membrane having excellent boron removal performance as the pore size in the polyamide layer is densely formed.
관개용수에 존재하는 보론의 농도는 농작물의 생산과 성장에 중요한 작용을 하여, 그 농도가 높을 경우에는 식물 잎에 노란 반점이 생기게 되고 부패를 가속화시키며, 궁극적으로는 식물의 성장을 종식시키는데 특히, 식수에 높은 농도의 보론이 존재할 경우에는 사람의 생식기능에 장애를 일으킨다. 이에, 유럽(EUROPEAN UNION)에서는 식수에 보론에 대한 최고 허용치를 1ppm으로 규정하였고, 미국(WHO)에서는 0.5ppm이하로 규제하고 있다.The concentration of boron in irrigation water plays an important role in the production and growth of crops, with high concentrations causing yellow spots on plant leaves, accelerating decay, and ultimately ending plant growth. The presence of high concentrations of boron in drinking water can interfere with human reproductive function. Therefore, the European Union (EUOPEAN UNION) regulates the maximum allowable value of boron in drinking water at 1 ppm and the US (WHO) regulates it at 0.5 ppm or less.
보론은 일반적으로 pH에 따라 이온화 경향이 크게 달라진다. 예컨대, 낮은 pH 조건에서는 대부분 붕산(boric acid, H3BO3) 형태로 존재하며, 분자 크기가 작고 전하를 띄지 않은 형태로서 분리막 표면과의 전기적 반발력이 약하기 때문에 분리막으로부터 제거(이탈)되기가 힘들다. 그러나, pH가 증가함에 따라, 이온화가 진행되어 분자 크기가 상대적으로 커지고 음전하를 띄게 되어서 음전하를 띈 분리막 표면과의 전기적 반발력 때문에 많은 양의 보론이 제거될 수 있다.Boron generally varies greatly in pH depending on pH. For example, at low pH conditions, most of them are in the form of boric acid (H 3 BO 3 ), and they are difficult to be removed (departed) from the membrane because they have a small molecular size and are not charged and have weak electrical repulsion with the surface of the separator. . However, as the pH increases, the ionization proceeds, the molecular size becomes relatively large and becomes negatively charged, thereby removing a large amount of boron due to the electrical repulsion with the negatively charged separator surface.
수학식 1Equation 1
H3BO3 ↔ H+ + H2BO3 - pKa 9.14H 3 BO 3 ↔ H + + H 2 BO 3 - pKa 9.14
수학식 2Equation 2
H2BO3 - ↔ H+ + HBO3 2 - pKa 12.74H 2 BO 3 - ↔ H + + HBO 3 2 - pKa 12.74
수학식 3Equation 3
HBO3 2 - ↔ H+ + BO3 3 - pKa 13.8HBO 3 2 - ↔ H + + BO 3 3 - pKa 13.8
일반적으로 해수는 pH 7∼8정도로서, 4∼5ppm 수준의 보론을 함유하고 있으며, 상기 보론은 붕산(boric acid) 형태로 존재한다. 구체적으로, pH 7에서는 이온화되지 않은 붕산(H3BO3)이 99.3%를 차지하며 pH 8에서는 93.2%를 차지한다. Generally, seawater has a pH of about 7 to 8 and contains 4 to 5 ppm of boron, which is present in the form of boric acid. Specifically, at pH 7, unionized boric acid (H 3 BO 3 ) accounts for 99.3%, and at pH 8, 93.2%.
대부분의 해수담수화에 있어서, 보론 제거율은 pH 8에서 82∼86% 수준이다. 원수 대비하여 86%의 제거율을 적용하면, 처리수의 농도는 0.5ppm이상으로 나타나게 되며, 상기 수치는 WHO에 규제 수치를 넘는 수준이다.For most seawater desalination, boron removal is 82-86% at pH 8. Applying a 86% removal rate compared to raw water, the concentration of treated water will be over 0.5 ppm, which is above the WHO regulation.
통상의 해수의 담수화 과정에 사용되는 역삼투 분리막은 1960년대 초, 로에브(Loeb)와 수리라잔(Sourirajan)이 비대칭형 셀룰로오즈 디아세테이트막을 제안한 것이 최초의 시발점이라 할 수 있다. 그러나, 상기 셀룰로오즈 디아세테이트막은 가격이 저렴하다는 장점이 있는 반면, 미생물에 취약하고 강염기 존재 하에서 쉽게 가수분해되며 사용온도와 pH의 범위가 좁은 단점이 지적된 바 있다.The reverse osmosis membrane used in the normal desalination of seawater was the first starting point in the early 1960s when Loeb and Sourirajan proposed an asymmetric cellulose diacetate membrane. However, while the cellulose diacetate membrane has an advantage of low cost, it has been pointed out that the vulnerable to microorganisms, hydrolysis in the presence of strong bases, and a narrow range of use temperature and pH.
이에, 이러한 단점들을 개선하기 위한 연구로서, 폴리아미드계, 폴리우레탄계, 방향족 폴리술폰계, 방향족 폴리아미드계 등의 새로운 재질의 분리막이 주목받게 되었다. Therefore, as a study for improving these disadvantages, attention has been paid to a separator of a new material, such as polyamide, polyurethane, aromatic polysulfone, aromatic polyamide.
일반적으로 역삼투 분리막 또는 역삼투 복합막은 기계적 강도를 유지하기 위한 지지층과 선택적 투과성을 갖는 활성층으로 이루어지는데, 최근에는 방향족 폴리술폰을 다공성 지지층으로 하고 폴리아미드를 활성층으로 구성된 역삼투 복합막이 개발 및 상업화되고 있다.In general, a reverse osmosis membrane or a reverse osmosis composite membrane consists of a support layer for maintaining mechanical strength and an active layer having selective permeability. Recently, a reverse osmosis composite membrane comprising an aromatic polysulfone as a porous support layer and a polyamide as an active layer has been developed and commercialized. It is becoming.
상기 역삼투 복합막의 제조방법은 박층 분산법, 침지 코팅법, 기상 증착법, 랑그뮈르-블로젯(Langmuir-Blodgett)법, 계면 중합법 등이 있으며, 가장 많이 이용되고 있는 방법은 캐도트(Cadotte)에 의해 제시된 계면 중합법[미국특허 제4,277,344호]이다. The reverse osmosis composite membrane may be prepared by a thin layer dispersion method, an immersion coating method, a vapor deposition method, a Langmuir-Blodgett method, an interfacial polymerization method, and the most commonly used method is cadette. Interfacial polymerization method [US Pat. No. 4,277,344].
상기 발명은 적어도 2개의 1급 아민 치환제를 함유하는 방향족 다관능성 아민과 적어도 3개의 아실할라이드 치환제를 갖는 방향족의 아실할라이드를 계면 중합시켜 얻는 방향족 폴리아미드 복합막에 관한 기술을 개시하고 있다. 바람직한 구현예에서, 다공성 폴리술폰 지지층을 물에 용해된 다관능성 아민으로 코팅한 후, 상기 코팅된 다공성 지지체로부터 과량의 다관능성 아민용액을 제거하고, 상기 코팅된 지지체는 프레온 TF 용매(트리클로로트리플루오로에탄)에 용해된 트리메조일클로라이드 용액으로 접촉시킨다. 그 결과, 폴리술폰/폴리아미드 복합막은 우수한 투과유량과 염배제율을 보이나, 이후 더욱 개선된 막 성능의 요구에 따라, 폴리아미드 역삼투 복합막의 투과유량 증가 및 염배제율에 관한 연구가 꾸준히 진행되고 있다.This invention discloses a technique for an aromatic polyamide composite membrane obtained by interfacial polymerization of an aromatic polyfunctional amine containing at least two primary amine substituents and an aromatic acyl halide having at least three acyl halide substituents. In a preferred embodiment, after coating the porous polysulfone support layer with a polyfunctional amine dissolved in water, excess polyfunctional amine solution is removed from the coated porous support, and the coated support is a Freon TF solvent (trichlorotrifluoro Contact with a solution of trimesoylchloride dissolved in roethane). As a result, the polysulfone / polyamide composite membrane showed excellent permeate flow rate and salt rejection ratio, but according to the demand for further improved membrane performance, studies on the increase in permeate flow rate and salt rejection rate of the polyamide reverse osmosis composite membrane were continuously conducted. It is becoming.
그 일예로, 우에무라(Uemura)는 가교결합된 방향족 폴리아마이드 제조에 대해 또 다른 반응물인 방향족할로겐에 대해 제시한 바 있으며, 방향족할로겐은 다음과 같은 구조로 나타낸다[미국특허 제 4,761,234호].As an example, Uemura has suggested another reactant, an aromatic halogen, for the production of crosslinked aromatic polyamide, and the aromatic halogen is represented by the following structure (US Pat. No. 4,761,234).
상기 R11~R16은 반응이 빠른 아실할라이드 그룹 또는 다른 치환기로 나타내는데, 아실할라이드 그룹의 수는 적게는 2개, 보통 2~6개 사이이며, 가급적 2 또는 3개 정도가 취급하기 용이하다. 위와 같은 구조를 조성하고 있는 아실할라이드 그룹 이외의 치환체인 -H, -OCH3, -CH3, -C2H5, -C3H7, -F, -Cl, -Br, -I은 가교 결합된 폴리아마이드를 형성하는 데 방해되지 않으며, 상기 치환체는 폴리아마이드 그룹에 직접적으로 인접하지 않음을 이론적으로 제시하고 있으나, 보론제거율에 대한 실시예가 없으며, 보론제거율 향상에 대한 언급이 없다. R 11 to R 16 may be represented by a quick reaction acyl halide group or another substituent, and the number of acyl halide groups is small, usually between 2 and 6, and preferably 2 or 3 are easy to handle. -H, -OCH 3 , -CH 3 , -C 2 H 5 , -C 3 H 7 , -F, -Cl, -Br, and -I, which are substituents other than the acyl halide group forming the above structure, are crosslinked Although not impeded to form a bound polyamide, the substituents theoretically suggest that they are not directly adjacent to the polyamide group, but there are no examples of boron removal rates and no mention of improving boron removal rates.
이외, 히로키 토미오카(Hiroki Tomioka)는 암모니아를 제외한 아민류를 폴리아미드 역삼투 막과 접촉시켜 계면중합법에 의해 보론제거율이 높은 역삼투 분리막을 제조할 수 있다고 보고하고 있다[미국특허 제727909호]. 그러나 상기 역삼투 분리막 역시 해수 담수화에 있어 높은 염제거율과 우수한 투과 성능은 종래에 비할 수 없이 개선된 성과를 보였으나, 이소프로필알코올(IPA)과 같은 비전해질(non electrolyte) 유기 화합물이나 보론 제거율은 여전히 낮다는 문제점을 해소하지 못하고 있다.In addition, Hiroki Tomioka reports that amines other than ammonia can be contacted with a polyamide reverse osmosis membrane to produce a reverse osmosis membrane having a high boron removal rate by interfacial polymerization [US Patent No. 727909]. . However, the reverse osmosis membrane also shows a high salt removal rate and excellent permeation performance in seawater desalination, which is unparalleled. However, non-electrolyte organic compounds such as isopropyl alcohol (IPA) or boron removal rate are still maintained. It does not solve the problem of low.
역삼투 분리막의 연구에 있어서, 보론 제거율을 향상시키기 위한 방법으로는 첫째, pH를 변화시키는 방법과, 둘째, 기공크기를 변화시키는 방법이 있다. In the study of the reverse osmosis membrane, a method for improving the boron removal rate is, first, a method of changing the pH, second, a method of changing the pore size.
보다 상세하게는, 처리수의 pH를 증가시키면 제거율은 수직적으로 상승한다. 즉, pH가 증가할수록 붕산(H3BO3)형태에서 음전하를 띈 보레이트(H2BO3 -)형태로 진행되면서 분자 크기도 상대적으로 커지고, 음전하를 띈 막 표면과의 전기적 반발력이 증가하기 때문이다. 이에, pH 10 이상에서는 보론 제거율이 99%이상, pH 12에서는 100% 완벽하게 제거된다는 실험 결과가 발표된 바 있다. More specifically, as the pH of the treated water is increased, the removal rate rises vertically. In other words, as the pH is increased boric acid (H 3 BO 3) borate ttuin a negative charge in the form of (H 2 BO 3 -) as proceeds in the form of molecular size is relatively larger as, due to the electric repulsive force between the ttuin negatively charged membrane surface increases to be. As a result, an experimental result of completely removing boron at 99% or more at pH 10 and 100% at pH 12 has been published.
그러나, 상기 보론의 제거율을 높이기 위하여 원수의 pH를 올릴 경우, 해수에 존재하는 탄산칼슘과 수산화마그네슘의 스케일링(scaling) 현상이 심해지고, 최종적으로 투과수의 유량을 감소시키는 동시에 막 수명을 단축시키는 원인이 된다. 또한, pH를 낮추기 위해 완충용액을 다량 사용함으로써 비용이 증가하는 단점이 수반된다.However, when the pH of raw water is raised to increase the removal rate of boron, scaling of calcium carbonate and magnesium hydroxide present in seawater becomes severe, and finally, the flow rate of permeate is reduced and the membrane life is shortened. Cause. In addition, there is a disadvantage in that the cost is increased by using a large amount of the buffer solution to lower the pH.
또한, 2007 학회보고[Asian Conference on Desalination & Water Reuse]에서 우에무라(T. Uemura)에 따르면, 물질이동 메커니즘을 기초로 한 분자설계기술을 이용하여 역삼투 분리막의 폴리아미드 층의 기공크기를 측정한 결과, 그 크기가 0.56∼0.70nm이며, 기공크기가 작을수록 보론 제거율이 증가하는 상관관계를 보고하고, 역삼투 분리막에서 보론 제거율 향상을 위하여 기공크기를 조절하는 방법이 하나의 변수가 될 수 있다고 발표한 바 있다. 그러나, 분리막 제조 시, 기공크기를 조절하는 방법이 쉽지 않고, 작은 기공크기는 전체적인 유량 저하의 문제가 있다. In addition, according to T. Uemura at the 2007 Asian Conference on Desalination & Water Reuse, the pore size of the polyamide layer of the reverse osmosis membrane was measured using molecular design techniques based on mass transfer mechanisms. As a result, the size is 0.56 ~ 0.70nm, the smaller the pore size reports the correlation that the boron removal rate increases, and the method of controlling the pore size to improve the boron removal rate in the reverse osmosis membrane can be one variable It was announced. However, when the separator is manufactured, a method of controlling the pore size is not easy, and the small pore size has a problem of lowering the overall flow rate.
이에, 본 발명자들은 역삼투 분리막에 있어서 적정수준의 유량을 확보하면서 종래보다 보론 제거성능이 우수한 역삼투 분리막을 제조하고자 노력한 결과, 다공성 지지체 및 다공성 지지체 상에 형성된 폴리아미드층으로 이루어지되, 폴리아미드층의 기공을 조밀하게 제어함으로써, 보론 제거 성능이 우수한 역삼투 분리막을 제공함으로써, 본 발명을 완성하였다. Thus, the inventors of the present invention tried to produce a reverse osmosis membrane having excellent boron removal performance compared to the conventional while ensuring an appropriate flow rate in the reverse osmosis membrane, the polyamide layer formed on the porous support and the porous support, polyamide By tightly controlling the pores of the layer, the present invention has been completed by providing a reverse osmosis membrane having excellent boron removal performance.
본 발명의 목적은 다공성 지지체 및 다공성 지지체 상에 형성된 폴리아미드층으로 이루어지되, 폴리아미드층의 기공이 조밀하게 제어되어 보론 제거효율이 우수한 역삼투 분리막을 제공하는 것이다. An object of the present invention is made of a porous support and a polyamide layer formed on the porous support, the pore of the polyamide layer is tightly controlled to provide a reverse osmosis membrane having excellent boron removal efficiency.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다공성 지지체 및 상기 다공성 지지체 상에 다관능성 아민 용액과 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드를 포함하는 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액이 계면중합되어 형성된 폴리아미드층으로 이루어진 역삼투 분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a porous support and a polyfunctional amine solution of C 1 ~ C 3 on the porous support Provided is a reverse osmosis membrane comprising a polyamide layer formed by interfacial polymerization of a polyfunctional acid halogen compound-containing solution including isophthaloyl chloride substituted with alkoxy.
이때, 상기 다관능성 아민 용액은 메타 페닐렌 디아민 0.5 내지 10중량%가 함유된 수용액인 것이 바람직하다. In this case, the polyfunctional amine solution is preferably an aqueous solution containing 0.5 to 10% by weight of meta phenylene diamine.
또한, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 0.01 내지 2중량% 및 트리메조일클로라이드 0.01 내지 2중량%가 지방족 탄화수소 용매에 함유된 형태가 바람직하며, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 이소프탈로일클로라이드 0.01 내지 2중량%를 더 함유할 수 있다. In addition, the polyfunctional acid halogen compound-containing solution is C 1 ~ C 3 Preferably, an alkoxy-substituted isophthaloyl chloride of 0.01 to 2% by weight and trimesoyl chloride of 0.01 to 2% by weight are contained in an aliphatic hydrocarbon solvent, and the solution containing the polyfunctional acid halogen compound is 0.01 to 2 isophthaloyl chloride. It may further contain 2% by weight.
이때, 상기 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드는 5-메톡시-이소프탈로일클로라이드인 것이 바람직하다.At this time, the C 1 ~ C 3 It is preferred that the isophthaloylchloride substituted with alkoxy is 5-methoxy-isophthaloylchloride.
본 발명의 역삼투 분리막은 다공성 지지체 및 다관능성 아민 용액과 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 특정의 이소프탈로일클로라이드를 포함하는 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액이 계면중합되어 형성된 폴리아미드층으로 이루어진 것으로, 계면중합 공정 중 이소프탈로일클로라이드의 알콕시가 아마이드 형성에 참여하지 않으면서 공간을 차지함에 따라, 아마이드 사이의 빈공간을 좁혀주어 기공의 크기가 조밀한 역삼투 분리막을 구현할 수 있다. 이에, 본 발명의 역삼투 분리막은 비전해성 유기화합물 또는 비이온화 화합물의 제거효율이 개선되며, 특히, 보론 제거율이 우수하여 수처리용 분리막으로 적용이 우수하다. The reverse osmosis membrane of the present invention is a polyamide layer formed by interfacial polymerization of a porous support, a polyfunctional amine solution and a solution containing a polyfunctional acid halogen compound containing a specific isophthaloyl chloride substituted with C 1 to C 3 alkoxy. As the alkoxy of isophthaloyl chloride does not participate in the formation of the amide during the interfacial polymerization, the space between the amides is narrowed to realize a reverse osmosis membrane having a compact pore size. Thus, the reverse osmosis membrane of the present invention is improved in the removal efficiency of the non-electrolytic organic compound or non-ionized compound, in particular, excellent boron removal rate is excellent application to the separation membrane for water treatment.
도 1은 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 적용된 MPD-5-methoxy-IPC의 모식적인 구조를 보여주기 위한 도면이고,
도 2는 5-메틸-1,3-이소프탈로일클로라이드가 적용된 MPD-5-methyl-IPC의 모식적인 구조를 보여주기 위한 도면이고,
도 3은 이소프탈로일클로라이드가 적용된 MPD-IPC의 모식적인 구조를 보여주기 위한 도면이다. 1 is a view showing a schematic structure of MPD-5-methoxy-IPC to which 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride is applied,
2 is a view showing a schematic structure of MPD-5-methyl-IPC to which 5-methyl-1,3-isophthaloylchloride is applied;
3 is a view showing a schematic structure of MPD-IPC to which isophthaloyl chloride is applied.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 다공성 지지체 및 다관능성 아민 용액과 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 특정의 이소프탈로일클로라이드를 포함하는 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액이 계면중합되어 형성된 폴리아미드층으로 이루어진 역삼투 분리막에 관한 것이다.The present invention is a reverse osmosis membrane comprising a polyamide layer formed by interfacial polymerization of a porous support and a polyfunctional amine solution and a solution containing a specific isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 to C 3 . It is about.
앞서 설명한 바와 같이, 보론 제거율을 향상시키기 위한 방법으로는 처리수의 pH를 변화시키는 화학적인 방법과 분리막의 기공크기를 변화시키는 물리적인 방법이 있으며, 본 발명은 폴리아미드층의 기공크기가 제어된 형태이다. As described above, the method for improving the boron removal rate includes a chemical method of changing the pH of the treated water and a physical method of changing the pore size of the separator, the present invention is to control the pore size of the polyamide layer Form.
구체적으로, 상기 폴리아미드층은 다관능성 산 할로겐 화합물로 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 특정의 이소프탈로일클로라이드가 적용되어 형성된 것으로, 계면중합시에 C1 ~ C3의 알콕시가 직접적으로 화학반응에 참여하지 않으면서 공간을 확보함에 따라 아마이드 사이의 빈공간을 좁혀주어 기공이 조밀하게 형성되며, 이에 따라 비전해성 유기화합물 또는 비이온화 화합물 특히, 보론 제거율이 우수하다. 특히 다관능성 산 할로겐 화합물로 메틸기가 치환된 이소프탈로일클로라이드를 적용하는것 대비, 알콕시를 치환함으로써 산소원자 크기만큼 아마이드 사이의 간격을 더 좁혀주어 막의 기공 사이즈를 보다 조밀하게 구현할 수 있다. Specifically, the polyamide layer has been formed the chloride one particular isophthaloyl substituted with a polyfunctional acid halide compound with an alkoxy of C 1 ~ C 3 is applied, when the interfacial polymerization is alkoxy of C 1 ~ C 3 directly As the space is secured without participating in the chemical reaction, pores are densely formed by narrowing the empty space between the amides, and thus the removal rate of the boron is excellent. In particular, compared to the application of isophthaloyl chloride in which a methyl group is substituted with a polyfunctional acid halogen compound, by alkoxy substitution, the pore size of the membrane can be more compactly realized by narrowing the interval between amides by the size of oxygen atoms.
보다 구체적으로, 도 1 및 도 3를 참고하면, 다관능성 산 할로겐 화합물로 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 적용된 도 1은 통상의 이소프탈로일클로라이드가 적용된 도 3 대비 메톡시의 치환기가 존재함에 따라 화학구조 내에 메톡시기가 공간을 확보하여 기공사이즈가 조밀해 짐을 확인할 수 있다. More specifically, referring to FIGS. 1 and 3, FIG. 1 to which 5-methoxy-1,3-isophthaloylchloride is applied as a polyfunctional acid halogen compound is methoxy compared to FIG. 3 to which a conventional isophthaloyl chloride is applied. With the presence of substituents, it can be seen that the pore size becomes dense by securing a space in the methoxy group in the chemical structure.
본 발명에 적용 가능한 상기 다관능성 아민 용액은 수용액 상에 다관능성 아민이 0.5 내지 10중량%가 함유된 것으로, 함량이 0.5중량% 미만이면 계면중합이 충분히 이루어지지 않아 폴리아마이드 분리막이 제대로 형성되지 않는 문제가 있고, 함량이 10중량%를 초과하면 투과유량이 현격히 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The polyfunctional amine solution applicable to the present invention is a polyfunctional amine containing 0.5 to 10% by weight in the aqueous solution, if the content is less than 0.5% by weight is not enough to form the interfacial polymerization does not form a polyamide separator properly There is a problem, if the content exceeds 10% by weight may cause a problem that the permeate flow rate is significantly lowered.
상기 다관능성 아민은 적어도 2개의 아민 관능기, 더욱 바람직하게는 2 내지 3개의 아민 관능기를 가지는 폴리아민(polyamine)으로, 상기 아민 관능기는 전형적인 1급 아민 또는 2급 아민 관능기이고, 바람직하게는 1급 아민 관능기이다. The polyfunctional amine is a polyamine having at least two amine functional groups, more preferably two to three amine functional groups, wherein the amine functional groups are typical primary or secondary amine functional groups, preferably primary amines. It is a functional group.
상기 폴리아민의 바람직한 일례로는 메타-페닐렌디아민 및 파라-페닐렌디아민 및 그들로부터 유래된 치환체 등의 방향족 1급 디아민이 있으며, 상기 치환체는 메톡시 그룹 또는 에톡시 그룹 등의 알킬 그룹, 메톡시 그룹 또는 에톡시 그룹 등의 알콕시 그룹, 하이드록시 알킬 그룹, 하이드록시 그룹 또는 할로겐 원자를 포함한다. Preferred examples of the polyamine include aromatic primary diamines such as meta-phenylenediamine and para-phenylenediamine and substituents derived therefrom, and the substituents are alkyl groups such as methoxy groups or ethoxy groups, methoxy Alkoxy groups such as groups or ethoxy groups, hydroxy alkyl groups, hydroxy groups or halogen atoms.
바람직한 폴리아민의 또 다른 일례로는 1,3-프로판 디아민 및 N-알킬 또는 아릴 치환기를 갖거나 가지지 않는 그 유사체 등의 알칸디아민, 시클로 헥산 디아민과 같은 시클로 지방족 1급 디아민, 피페라진 및 그 알킬 유도체 등의 시클로 지방족 2급 디아민, N,N'-디메틸-1,3-페닐렌디아민, N,N'-디페닐에틸렌 디아민, 벤지딘, 자일렌디아민 및 그 유도체 등의 방향족 2급 디아민을 포함한다. Still other examples of preferred polyamines include alkanediamines such as 1,3-propane diamine and analogs with or without N-alkyl or aryl substituents, cycloaliphatic primary diamines such as cyclohexane diamine, piperazine and alkyl derivatives thereof. Aromatic aliphatic diamines such as cycloaliphatic secondary diamines, N, N'-dimethyl-1,3-phenylenediamine, N, N'-diphenylethylene diamine, benzidine, xylenediamine and derivatives thereof, and the like. .
특히 본 발명의 바람직한 폴리아민은 방향족 1급 디아민, 더욱 바람직하게는 메타 페닐렌디아민이다. 이때, 메타 페닐렌 디아민은 수용액 상에 0.5 내지 10중량% 바람직하게는 1 내지 3중량% 함유된 것이 염제거율의 개선에 바람직하며, 폴리아마이드 분리막의 염제거율을 99%이상 확보할 수 있다. Particularly preferred polyamines of the invention are aromatic primary diamines, more preferably meta phenylenediamine. At this time, the meta phenylene diamine is preferably contained in an aqueous solution of 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 3% by weight to improve the salt removal rate, it is possible to ensure the salt removal rate of the polyamide separation membrane 99% or more.
특히, 본 발명은 다관능성 아민 용액으로 최적 함량의 메타 페닐렌 디아민을 적용함에 따라, 종래의 염제거율과 고투수성을 동시에 만족하기 어려웠을 뿐 아니라 복합막의 제조공정에서 pH의 변화에 민감하게 반응하는 역삼투 분리막의 문제를 개선할 수 있다. In particular, according to the present invention, by applying the optimum amount of meta phenylene diamine as a polyfunctional amine solution, it is difficult to satisfy the conventional salt removal rate and high permeability at the same time, and also sensitively reacts to the change of pH in the manufacturing process of the composite membrane. The problem of the reverse osmosis membrane can be improved.
본 발명에 적용 가능한 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 다관능성 아실할라이드 치환체를 갖는 다관능성 아실할라이드가 지방족 탄화수소 용매에 용해된 용액으로, 아실 할라이드로서 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드를 함유하는 것을 특징으로 한다. The polyfunctional acid halogen compound-containing solution applicable to the present invention is a solution in which a polyfunctional acyl halide having a polyfunctional acyl halide substituent is dissolved in an aliphatic hydrocarbon solvent, and isophthal substituted with alkoxy of C 1 to C 3 as an acyl halide. It is characterized by containing a monochloride.
보다 구체적으로, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 지방족 탄화수소 용매에 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 0.01 내지 2중량% 및 트리메조일클로라이드 0.01 내지 2중량%, 보다 바람직하게는 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 0.04 내지 0.3중량% 및 트리메조일클로라이드 0.05 내지 0.3중량%가 용해된 형태이다. More specifically, the solution containing the polyfunctional acid halogen compound is 0.01 to 2% by weight of isophthaloyl chloride and 0.01 to 2% by weight of trimezoyl chloride, more preferably substituted with C 1 to C 3 alkoxy in an aliphatic hydrocarbon solvent. Is a form in which 0.04 to 0.3% by weight of isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 to C 3 and 0.05 to 0.3% by weight of trimezoyl chloride are dissolved.
이때, 상기 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드의 함량이 0.01중량% 미만이면 지나치게 소량이 사용되어 막의 기공제어 효과가 낮으며, 함량이 2중량%를 초과하면 막의 기공이 지나치게 미세하여 유량성능이 현저히 저하되어 바람직하지 않다. At this time, when the content of isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 to C 3 is less than 0.01% by weight, too small amount is used, and the pore control effect of the membrane is low. It is unfavorable because it is minute and flow rate performance falls remarkably.
또한, 상기 트리메조일클로라이드는 3개의 치환기가 모두 계면중합 반응에 참여하여 폴리아마이드 분리막의 내구성을 높이기 위해 적용되는 것으로, 그 함량이 0.01 중량% 미만이면 폴리아마이드 형성시 가교가 충분히 이루어지지 않아 내구성이 떨어지는 문제가 있으며, 2중량%를 초과하면 폴리아마이드 층이 지나치게 형성되어 유량성능이 현저히 저하되는 문제가 있다.In addition, the trimezoyl chloride is applied to all three substituents participate in the interfacial polymerization reaction to increase the durability of the polyamide separation membrane, if the content is less than 0.01% by weight crosslinking is not made enough when forming polyamide durability There is a problem of falling, and if it exceeds 2% by weight, the polyamide layer is excessively formed, so that there is a problem that the flow rate performance is significantly lowered.
또한, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 유량성능을 최대한 유지하면서 보론제거율을 강화하는 수준을 고려하여, 이소프탈로일클로라이드 0.01 내지 2중량%, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.3 중량%를 더 함유할 수 있다. In addition, the polyfunctional acid halogen compound-containing solution may further contain 0.01 to 2% by weight of isophthaloyl chloride, more preferably 0.04 to 0.3% by weight, in consideration of the level of enhancing boron removal rate while maintaining the flow rate performance to the maximum. Can be.
가장 바람직하게는 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드의 함유량은 상기의 개별 함량 내에서 전체 다관능성 산 할로겐 화합물의 함량이 0.01 내지 2중량% 범위가 되도록 혼합한다. Most preferably, the content of isophthaloyl chloride, trimesoyl chloride and isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 to C 3 is 0.01 to 2% by weight of the total polyfunctional acid halogen compound within the above individual contents. Mix to% range.
이때, 상기 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드는 알콕시로 에톡시, 메톡시, 프로폭시 등이 적용될 수 있으며, 가장 바람직한 일례로 메톡시-이소프탈로일클로라이드, 특히 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 폴리아미드층의 기공 조밀화 및 보론 제거효율 측면에서 바람직하다. At this time, the isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 ~ C 3 may be applied to the alkoxy ethoxy, methoxy, propoxy, etc., most preferably methoxy-isophthaloyl chloride, especially 5-meth Oxyoxy-1,3-isophthaloylchloride is preferred in terms of pore densification and boron removal efficiency of the polyamide layer.
상기 지방족 탄화수소 용매는 다관능성 산 할로겐 화합물의 전체 함량을 0.01 내지 6중량%, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.3중량%로 용해할 수 있으며, 계면중합 반응에 참가하지 않고 다관능성 산 할로겐 화합물과 화학적 결합이 없는 것으로, 다공성 지지층에 손상을 입히지 않으면 특별히 제한되지 않고 사용된다.The aliphatic hydrocarbon solvent may dissolve the total content of the polyfunctional acid halogen compound at 0.01 to 6% by weight, more preferably 0.05 to 0.3% by weight, and chemically bond with the polyfunctional acid halogen compound without participating in the interfacial polymerization reaction. Without this, it is used without particular limitation as long as it does not damage the porous support layer.
구체적으로, 상기 지방족 탄화수소 용매는 탄소수 5∼12개인 n-알칸과 탄소수 8개인 포화 또는 불포화 탄화 수소의 구조이성질체를 혼합 사용하거나 또는 탄소수 5∼7개의 고리탄화수소를 사용할 수 있다. Specifically, the aliphatic hydrocarbon solvent may be a mixture of structural isomers of n-alkanes having 5 to 12 carbon atoms and saturated or unsaturated hydrocarbons having 8 carbon atoms, or cyclic hydrocarbons having 5 to 7 carbon atoms.
본 발명에서 사용되는 다공성 지지체는 일반적인 미세 다공성 지지체이며, 그 종류가 특별히 한정되지 않으나 일반적으로 투과수가 투과할 수 있을 정도로 충분한 크기여야 하고, 그 위에 형성된 초박막의 가교를 방해할 정도로 크지 않아야 한다. 상기 지지체의 공경은 일반적으로 1 내지 500nm이며, 500nm를 초과하면 박막 형성 후 상기 초박막이 그 공경 내로 함몰되어, 요구되는 평탄한 시트 구조를 달성할 수 없다. The porous support used in the present invention is a general microporous support, and the kind thereof is not particularly limited, but in general, the porous support should be large enough to allow permeate to pass therethrough and should not be large enough to prevent crosslinking of the ultra-thin film formed thereon. The pore size of the support is generally 1 to 500 nm, and if it exceeds 500 nm, the ultra-thin film is recessed into the pore size after formation of a thin film, so that the required flat sheet structure cannot be achieved.
본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 다공성 지지체는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리비닐리덴 플로라이드와 같은 다양한 할로겐화 폴리머로 제조된 것을 포함한다. Porous supports that can be usefully used in the present invention include polysulfones, polyethersulfones, polyimides, polyamides, polyetherimides, polyacrylonitriles, poly (methyl methacrylates), polyethylene, polypropylenes and polyvinylidene floss And those made of various halogenated polymers such as lides.
이하, 상기 역삼투 분리막의 제조방법을 설명하면, 구체적으로 다공성 지지체 상에 다관능성 아민 용액을 도포하고 과량의 용액을 제거한 후, 상기 다관능성 아민 용액이 도포된 다공성 지지체를 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 함유 다관능성 산 할로겐 화합물 용액에 접촉시켜 계면중합을 진행시킨 직후, 계면중합으로 분리막을 형성하고, 18 ~ 50℃에서 30초 ~ 3분간 건조시킨 후, 상기 분리막을 18 ~ 95℃의 염기수용액에서 1 ~ 30분간 침지하는 단계로 제조된다. Hereinafter, the method for manufacturing the reverse osmosis membrane, specifically, after applying the polyfunctional amine solution on the porous support and removing the excess solution, the porous support coated with the polyfunctional amine solution of C 1 ~ C 3 Immediately after contacting with an isophthaloyl chloride-containing polyfunctional acid halogen compound solution substituted with alkoxy to proceed with interfacial polymerization, a separator was formed by interfacial polymerization, and dried at 18 to 50 ° C. for 30 seconds to 3 minutes. It is prepared by immersing for 1 to 30 minutes in a basic aqueous solution of 18 ~ 95 ℃.
상기 다공성 지지체 상에 다관능성 아민 용액을 도포하는 단계는 다공성 지지체 상에 다관능성 아민 용액을 코팅 또는 다공성 지지체를 다관능성 아민 용액에 침지하는 방법이 적용될 수 있으며, 이때 도포시간은 0.1 내지 10분간, 바람직하게는 0.5 내지 1분간 수행된다. Applying the multifunctional amine solution on the porous support may be a method of coating the polyfunctional amine solution on the porous support or immersing the porous support in the multifunctional amine solution, wherein the application time is 0.1 to 10 minutes, Preferably it is carried out for 0.5 to 1 minute.
상기 다관능성 아민 용액은 수용액에 다관능성 아민이 용해된 것으로 앞서 기술된 내용과 동일하며, 특히, 수용액에 메타 페닐렌 디아민이 0.5 내지 10중량%, 바람직하게는 1 내지 3중량% 함유된 형태가 사용된다. The polyfunctional amine solution is the same as described above that the polyfunctional amine is dissolved in the aqueous solution, and in particular, the form containing 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 3% by weight of the meta phenylene diamine in the aqueous solution Used.
상기 다관능성 아민 용액이 도포된 다공성 지지체를 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 용액에 접촉시키는 단계는 다관능성 아민 용액과 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액의 접촉 계면에서 가교결합 시키는 단계이다.Contacting the porous support coated with the polyfunctional amine solution to the polyfunctional acid halogen compound solution is crosslinking at a contact interface between the polyfunctional amine solution and the polyfunctional acid halogen compound-containing solution.
이때, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 지방족 탄화수소 용매에 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드와 트리메조일클로라이드가 혼합 용해된 형태로 앞서 설명된 내용과 동일하다. In this case, the polyfunctional acid halogen compound-containing solution is the same as described above in the form of a mixed dissolution of isophthaloyl chloride and trimezoyl chloride substituted with C 1 to C 3 alkoxy in an aliphatic hydrocarbon solvent.
보다 구체적으로, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 지방족 탄화수소 용매에 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 0.01 내지 2중량% 및 트리메조일클로라이드 0.01 내지 2중량%, 바람직하게는 C1 ~ C3의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드 0.04 내지 0.3중량% 및 트리메조일클로라이드 0.05 내지 0.3중량%가 용해된 형태이다. 또한, 상기 다관능성 산 할로겐 화합물 함유 용액은 이소프탈로일클로라이드를 0.01 내지 2중량%, 바람직하게는 0.04 내지 0.3중량% 더 함유할 수 있다. More specifically, the solution containing the polyfunctional acid halogen compound is 0.01 to 2% by weight of isophthaloyl chloride and 0.01 to 2% by weight of trimezoyl chloride, preferably substituted with C 1 to C 3 alkoxy in an aliphatic hydrocarbon solvent. 0.04 to 0.3% by weight of isophthaloyl chloride substituted with alkoxy of C 1 to C 3 and 0.05 to 0.3% by weight of trimezoyl chloride are dissolved. In addition, the polyfunctional acid halogen compound-containing solution may further contain 0.01 to 2% by weight, preferably 0.04 to 0.3% by weight of isophthaloyl chloride.
이때, 상기 C1 ~ C3의 알콕시 치환된 이소프탈로일클로라이드의 일례로 메톡시-이소프탈로일클로라이드, 특히 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 폴리아미드층의 기공 조밀화 및 보론 제거효율 측면에서 바람직하다. At this time, as an example of the C 1 ~ C 3 alkoxy substituted isophthaloyl chloride, methoxy-isophthaloyl chloride, in particular 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride is a pore densification and boron of the polyamide layer It is preferable in terms of removal efficiency.
상기 계면중합으로 분리막을 형성한 후, 분리막을 18 ~ 50℃에서 30초 ~ 3분간 건조시키고, 상기 분리막 표면의 불순물 또는 미반응 잔여물을 제거하고, 분리막을 탈아실할라이드 시키기 위해 18 ~ 95℃의 염기수용액에서 1 ~ 30분간 침지한다.After forming the separator by the interfacial polymerization, the separator is dried for 30 seconds to 3 minutes at 18 ~ 50 ℃, to remove impurities or unreacted residue on the surface of the separator, 18 to 95 ℃ to deacyl halide separator Soak for 1 to 30 minutes in aqueous base solution.
이때, 상기 분리막의 건조조건이 상기의 범위를 벗어나면 미건조 또는 과건조 되어 형성된 막의 분리기능이 저하되는 문제가 있으며, 상기 분리막을 염기수용액에 침지할 시, 염기수용액의 온도가 상기의 범위를 벗어나면 탈아실할라이드 목적 이외에 형성된 분리막의 성능에 영향을 줌으로써 바람직하지 않다. At this time, if the drying conditions of the separation membrane is out of the above range, there is a problem that the separation function of the membrane formed undried or over-dried is lowered, and when the membrane is immersed in the base aqueous solution, the temperature of the base aqueous solution is within the above range Deviation is undesirable by affecting the performance of the separator formed for purposes other than deacyl halide purposes.
이때, 상기 염기수용액은 특별히 제한되지 않으나 소듐카보네이트 용액의 사용이 바람직하다. At this time, the base aqueous solution is not particularly limited, but the use of sodium carbonate solution is preferred.
즉, 본 발명의 역삼투 분리막은 다공성 지지체 상에 다관능성 아민 용액과 다관능성 산 할로겐 화합물 용액의 계면중합에 의한 폴리아미드층이 형성되되, 다관능성 산 할로겐 화합물로서 특정의 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드를 적용함에 따라, 계면중합시 이소프탈로일클로라이드의 알콕시가 아마이드 형성에 참여하지 않으면서 공간을 차지함에 따라, 아마이드 사이의 간격을 좁혀주어, 기공 크기가 작은 폴리아미드 층을 구현할 수 있다. That is, in the reverse osmosis membrane of the present invention, a polyamide layer is formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine solution and a polyfunctional acid halogen compound solution on a porous support, and isophthal substituted with specific alkoxy as a polyfunctional acid halogen compound. With the application of monochloride, the alkoxy of isophthaloylchloride during interfacial polymerization occupies space without participating in the amide formation, thereby narrowing the spacing between the amides, resulting in a polyamide layer having a small pore size.
이에, 본 발명의 역삼투 분리막은 폴리아미드층 내에 기공이 조밀하게 형성되어 비전해성 유기화합물 또는 비이온화 화합물의 제거효율이 우수하며, 특히, 개선된 보론 제거효율을 구현할 수 있다. Thus, the reverse osmosis membrane of the present invention is densely formed pores in the polyamide layer is excellent in the removal efficiency of the non-electrolytic organic compound or non-ionized compound, in particular, it can implement an improved boron removal efficiency.
이때, 폴리아미드층 내의 기공크기는 상기 설명한 바와 같이 보론 제거율과 상관관계가 있는 것으로 볼 수 있다. At this time, the pore size in the polyamide layer can be seen as correlated with the boron removal rate as described above.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. The following examples are merely illustrative of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<< 실시예Example 1> 1>
폴리에스테르 부직포상에 디메틸포름아미드와 폴리술폰 18중량% 용액을 125±10㎛의 두께로 캐스팅하고, 즉시 이것을 25℃온도의 증류수에 침지하여 상변이시킨 후 부직포 보강 폴리술폰 미세다공성 기질을 충분히 수세하여 기질중의 용매와 물을 치환한 후, 상온하의 순수에 보관하였다. 그런 후 농도가 3.0중량%인 메타페닐렌디아민 수용액에 1분간 침지 후 압착방법으로 표면의 물층을 제거하였다. 이 기질을 0.07중량%의 트리메조일클로라이드와 0.1중량% 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 포함된 유기용액에 1분간 침적하여 계면중합을 시킨 직후 상온(25℃)에서 1분30초간 자연 건조시켜 폴리아미드층을 형성시킨 직후, 미반응 잔여물들을 제거하기 위해 0.2중량% 소듐카보네이트 용액에 2시간 동안 침지하여 역삼투 복합막을 제조하였다.Cast 18% by weight of a solution of dimethylformamide and polysulfone to a thickness of 125 ± 10 μm on a polyester nonwoven fabric, immediately immerse it in distilled water at 25 ° C. for phase change, and wash the nonwoven reinforced polysulfone microporous substrate sufficiently with water. After substituting the solvent and water in the substrate, it was stored in pure water at room temperature. Thereafter, the water layer on the surface was removed by a compression method after immersion for 1 minute in an aqueous solution of metaphenylenediamine having a concentration of 3.0% by weight. The substrate was immersed in an organic solution containing 0.07% by weight of trimezoyl chloride and 0.1% by weight of 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride for 1 minute, and subjected to interfacial polymerization immediately at room temperature (25 ° C). Immediately after drying for 30 minutes to form a polyamide layer, a reverse osmosis composite membrane was prepared by immersing in 0.2 wt% sodium carbonate solution for 2 hours to remove unreacted residues.
<< 실시예Example 2> 2>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드와 0.12중량% 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. A reverse osmosis composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that an organic solution containing 0.07% by weight of trimezoyl chloride and 0.12% by weight of 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride was used. Prepared.
<< 실시예Example 3> 3>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드, 0.07중량% 이소프탈로일클로라이드, 0.03중량%의 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. Example 1, except that 0.07% by weight of trimezoyl chloride, 0.07% by weight isophthaloyl chloride, and 0.03% by weight of 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride were used. In the same manner as in the reverse osmosis composite membrane was prepared.
<< 실시예Example 4> 4>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드, 0.05중량% 이소프탈로일클로라이드, 0.05중량%의 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. Example 1, except that 0.07% by weight of trimezoyl chloride, 0.05% by weight isophthaloyl chloride and 0.05% by weight of 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride were used. In the same manner as in the reverse osmosis composite membrane was prepared.
<< 실시예Example 5> 5>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드, 0.03중량% 이소프탈로일클로라이드, 0.07중량%의 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. Example 1, except that 0.07% by weight of trimezoyl chloride, 0.03% by weight isophthaloyl chloride, and 0.07% by weight of 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride were used. In the same manner as in the reverse osmosis composite membrane was prepared.
<< 비교예Comparative example 1> 1>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드와 0.1중량% 이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. A reverse osmosis composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.07 wt% of trimezoyl chloride and 0.1 wt% of isophthaloyl chloride were used.
<< 비교예Comparative example 2> 2>
0.07중량%의 트리메조일클로라이드와 0.1중량% 5-메틸-1,3-이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 역삼투 복합막을 제조하였다. A reverse osmosis composite membrane was prepared in the same manner as in Example 1, except that an organic solution containing 0.07% by weight of trimezoyl chloride and 0.1% by weight of 5-methyl - 1,3 - isophthaloyl chloride was used. It was.
<< 실험예Experimental Example >>
상기 실시예 1∼5와 비교예 1∼2에 제조된 역삼투 분리막의 성능을 평가하여 하기 표 1에 기재하였다.The performances of the reverse osmosis membranes prepared in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 2 were evaluated, and are shown in Table 1 below.
이때, 역삼투 분리막의 성능 측정은 농도가 32,000ppm인 염화나트륨(NaCl)과 5ppm 보론 수용액을 25℃ 및 800psi에서 측정하였으며, 보론 농도는 방출 분광광도계(ICP emission spectrophotometer)를 사용하여 측정하였다. 측정 파장 범위 400∼880nm이고 측정 오차는 1nm 이내이다.At this time, the performance of the reverse osmosis membrane was measured at 25 ℃ and 800psi sodium chloride (NaCl) and 5ppm aqueous solution of boron concentration of 32,000ppm, boron concentration was measured using an emission spectrophotometer (ICP emission spectrophotometer). The measurement wavelength range is 400 to 880 nm and the measurement error is within 1 nm.
0.03중량% MOIPC0.07 wt% TMC, 0.07 wt% IPC,
0.03% by weight MOIPC
0.05중량% MOIPC0.07 wt% TMC, 0.05 wt% IPC,
0.05 wt% MOIPC
0.07중량% MOIPC0.07 wt% TMC, 0.03 wt% IPC,
0.07% by weight MOIPC
IPC : 이소프탈로일클로라이드
MOIPC : 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드
MI : 5-메틸-1,3-이소프탈로일클로라이드TMC: Trimezoyl chloride
IPC: isophthaloyl chloride
MOIPC: 5-methoxy-1,3-isophthaloylchloride
MI: 5-methyl - 1,3 - isophthaloylchloride
상기 표 1에서 보이는 바와 같이, 다관능성 산 할로겐 화합물로 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드가 적용된 실시예 1 내지 5의 역삼투 복합막은 적정 수준의 투과유량을 나타내면서 보론 제거율이 85% 이상으로 우수하며, 알콕시로 치환된 이소프탈로일클로라이드의 함량이 일정 범위 내어서 증가함에 따라 보론 제거율이 향상됨을 확인하였다. 반면에, 다관능성 산 할로겐 화합물로 치환체가 없는 이소프탈로일클로라이드가 적용된 비교예 1은 보론제거율 80.92%로 저조하다.As shown in Table 1, the reverse osmosis composite membranes of Examples 1 to 5 to which isophthaloyl chloride substituted with alkoxy as a polyfunctional acid halogen compound exhibited an appropriate level of permeation flow rate and were excellent in boron removal rate of 85% or more. As the content of isophthaloyl chloride substituted with alkoxy was increased within a certain range, it was confirmed that boron removal rate was improved. On the other hand, Comparative Example 1, in which isophthaloyl chloride without a substituent is used as a polyfunctional acid halogen compound, has a low boron removal rate of 80.92%.
상기에서 살펴본 결과, 본 발명의 역삼투 분리막은 기공 크기가 조밀하게 제어된 폴리아미드층을 구현함에 따라, 염 제거율, 비전해성 유기화합물 및 비이온화 화합물의 제거효율이 우수하며, 특히, 보론 제거율이 고효율로 우수함에 따라, 수처리용 분리막으로 유용하다. As a result of the above, the reverse osmosis membrane of the present invention implements a polyamide layer having a tightly controlled pore size, so that the salt removal rate, the non-electrolytic organic compound and the non-ionizing compound are excellent, and in particular, the boron removal rate is As it is excellent in efficiency, it is useful as a separator for water treatment.
이상에서 본 발명은 기재된 실시예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다. Although the present invention has been described in detail only with respect to the embodiments described, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications belong to the appended claims.
Claims (5)
Priority Applications (1)
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KR1020100033375A KR20110113994A (en) | 2010-04-12 | 2010-04-12 | Revers osmosis membrane showing high boron rejection |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111359456A (en) * | 2020-04-13 | 2020-07-03 | 北京化工大学 | Linear-crosslinked multi-component copolymerized polyamide reverse osmosis membrane for seawater desalination and preparation method thereof |
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2010
- 2010-04-12 KR KR1020100033375A patent/KR20110113994A/en active Search and Examination
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