KR20120019865A - Hydrophilizing surface-treating method of water-treatment membranes and hydrophilized water-treatment membranes - Google Patents

Hydrophilizing surface-treating method of water-treatment membranes and hydrophilized water-treatment membranes Download PDF

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KR20120019865A
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    • B01D71/32Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
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Abstract

PURPOSE: A hydrophilic surface treating method of water treating membranes and the water treating membranes are provided to reform the surface of the water treating membranes into hydrophilic. CONSTITUTION: A hydrophilic surface treating method of water treating membranes includes the following: water treating membranes are treated with base; and the surfaces of the water treating membranes are reformed into hydrophilic using a composition containing an oxidizer and a polymer with a hydrophilic group. The water treating membranes are capable of being treated with acid before the membranes are treated with the base. The acid is one or more selected from a group including nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, and fluoric acid. The base is one or more selected from a group including sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium permanganate, and potassium permanganate.

Description

수처리 분리막의 친수화 표면처리 방법 및 수처리 분리막 {HYDROPHILIZING SURFACE-TREATING METHOD OF WATER-TREATMENT MEMBRANES AND HYDROPHILIZED WATER-TREATMENT MEMBRANES}HYDROPHILIZING SURFACE-TREATING METHOD OF WATER-TREATMENT MEMBRANES AND HYDROPHILIZED WATER-TREATMENT MEMBRANES}

본 발명은 수처리에 사용되는 분리막을 친수화 처리하는 방법 및 상기 방법에 의하여 친수화 처리된 수처리 분리막에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 조건에서 친수성 관능기를 소수성 분리막의 표면에 화학적으로 결합시킴으로써, 수처리 분리막의 표면을 친수성으로 개질시키는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for hydrophilizing a separation membrane used for water treatment and a water treatment separation membrane hydrophilized by the above method, and more specifically, by treating a hydrophilic functional group chemically with the surface of a hydrophobic separation membrane under specific conditions, The present invention relates to a method of modifying the surface of a separator hydrophilically.

수처리 분야 등에 사용되는 막(membrane)은 대체적으로 내열성, 내후성, 강도 등 기계적 물성이 우수한 폴리설폰계, 폴리카보네이트계, 불소계 등의 소수성 폴리머가 사용되고 있다. 최근에는 수처리 분리막에 불화 비닐리덴계 수지가 사용된다.As membranes used in water treatment fields, hydrophobic polymers such as polysulfone, polycarbonate, and fluorine have excellent mechanical properties such as heat resistance, weather resistance, and strength. Recently, vinylidene fluoride resin is used for water treatment membranes.

하지만, 불소계 수지 등을 사용하는 수처리 분리막은 그 성질이 소수성이기 때문에 여과 공정 중에 피처리수에 포함되어 있는 유기물 등에 의해 쉽게 오염되어 투수량이 저하된다. 더욱이 역세척, 에어 스크러빙 등의 물리세척에 의한 재생처리 후에도 투수량이 회복되기 어려운 문제점이 있다.However, since the water treatment separation membrane using a fluorine resin or the like is hydrophobic in nature, the water permeation membrane is easily contaminated by organic substances or the like contained in the water to be treated during the filtration process and the water permeation rate is lowered. Moreover, there is a problem that the amount of permeability is difficult to recover even after the regeneration treatment by physical washing such as back washing and air scrubbing.

또한, 소수성 표면에 흡착성이 강한 유기물이나 단백질 등의 물질을 분리, 농축할 경우 그 표면에 쉽게 농도 분극층을 형성하거나 파울링(fouling)이 일어나 투과 속도가 현저히 감소하고 분리 성능이 변하게 된다. 또한 사용주기가 단축되어 공정 효율을 감소시킨다.In addition, when separating and concentrating a substance such as organic matter or protein strongly adsorbable on a hydrophobic surface easily forms a concentration polarization layer or fouling (fouling) on the surface, the permeation rate is significantly reduced and the separation performance is changed. It also shortens the life cycle, reducing process efficiency.

따라서, 이러한 소수성 수처리 분리막의 표면 개질에 대한 연구가 다양하게 이루어 지고 있다. 다만, 그 공정이 지나치게 복잡하고 처리비용이 높다. 그리고, 수처리 분리막의 친수화 처리 후 여과공정 중에 화합물이 용출된다는 문제점을 가지고 있다.
Therefore, various studies on surface modification of such hydrophobic water treatment membranes have been made. However, the process is too complicated and the processing cost is high. In addition, the compound is eluted during the filtration step after the hydrophilization treatment of the water treatment membrane.

본 발명의 목적은 소수성을 갖는 수처리 분리막의 표면을 친수성으로 개질시키는 표면처리 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a surface treatment method for modifying the surface of a hydrophobic water treatment separation membrane hydrophilically.

본 발명의 다른 목적은 소수성을 갖는 표면이 친수성으로 표면 개질 처리된 수처리 분리막을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a water treatment separation membrane having a hydrophobic surface modified surface.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 수처리 분리막의 표면 처리방법은, (a) 수처리 분리막을 염기로 처리하는 단계 및 (b) 친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 상기 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Surface treatment method of a water treatment membrane according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, (a) treating the water treatment membrane with a base and (b) using a composition comprising a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent It characterized in that it comprises a step of hydrophilizing the surface of the water treatment separation membrane.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 수처리 분리막은 (a) 수처리 분리막을 염기로 처리하는 단계 및 (b) 친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 상기 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 단계를 포함하는 표면처리 방법에 의하여 처리된 것을 특징으로 한다.
Water treatment membrane according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is (a) treating the water treatment membrane with a base and (b) a composition comprising a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent of the water treatment membrane Characterized by a surface treatment method comprising the step of hydrophilizing the surface.

본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 염기 처리를 한 후 산화제가 포함된 분위기 하에서 수처리 분리막 표면의 소수성 고분자에 친수기를 화학적으로 결합시킴으로써 분리막 표면에 친수성을 월등히 향상시켜 물투과도를 증가시킬 수 있고, 많은 시간이 경과하여도 친수성이 감소되는 현상을 방지하여 막의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.The surface treatment method of the water treatment membrane according to the present invention can significantly improve the hydrophilicity on the surface of the membrane by increasing the water permeability by chemically bonding the hydrophilic group to the hydrophobic polymer on the surface of the water treatment membrane in the atmosphere containing the oxidizing agent after the base treatment In addition, the hydrophilicity is prevented from being reduced even after a long time, so that the life of the membrane can be extended.

본 발명에 따른 친수화 처리된 수처리 분리막은 그 표면이 친수성으로 개질 처리되어 물투과도가 개선되고, 유기물 등에 의한 오염이 감소되어 물리세척 및 화학세척의 주기 시간을 감소시켜 막 수명이 연장되는 장점이 있다.
The hydrophilized water treatment membrane according to the present invention has the advantage that the surface is hydrophilically modified to improve the water permeability, and the contamination by organic matters is reduced to reduce the cycle time of physical washing and chemical washing to extend the life of the membrane have.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 이하 본 발명에 따른 수처리 분리막의 친수화 표면처리 방법 및 수처리 분리막에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only the present embodiments to make the disclosure of the present invention complete, and common knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims. Hereinafter, the hydrophilized surface treatment method and the water treatment membrane of the water treatment separation membrane according to the present invention will be described in detail.

본 발명에서 친수화 표면 처리가 수행되는 수처리 분리막의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니다. 이 분야의 통상적으로 사용되는 수처리 분리막이 모두 포함될 수 있다.In the present invention, the kind of the water treatment separation membrane on which the hydrophilization surface treatment is performed is not particularly limited. All commonly used water treatment separators in the art may be included.

이와 같은 수처리 분리막의 예로는, 폴리비닐리덴플루오라이드계열 수지, 폴리설폰계열 수지, 폴리에테르설폰계열 수지, 폴리에테르이미드계열 수지, 폴리이미드계열 수지, 폴리에틸렌계열 수지, 폴리프로필렌계열 수지 및 폴리아미드계열 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 수지를 포함할 수 있다. 이 중 내오존성 및 기계적 강도가 우수하고, 성형 가공성이 우수한 폴리비닐리덴플루오라이드계열 수지가 자주 사용된다. 다만, 본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법에 적용되는 범위가 이에 제한되는 것은 아니다.Examples of such water treatment separation membranes include polyvinylidene fluoride resins, polysulfone resins, polyethersulfone resins, polyetherimide resins, polyimide resins, polyethylene resins, polypropylene resins, and polyamide resins. It may include one resin selected from the group consisting of resins. Among them, polyvinylidene fluoride series resins having excellent ozone resistance and mechanical strength and excellent molding processability are frequently used. However, the range applied to the surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention is not limited thereto.

본 발명에 따른 수처리 분리막의 친수화 표면처리 방법은 폴리비닐리덴플루오라이드계 중공사막이 적용될 수 있다.The hydrophilized surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention may be a polyvinylidene fluoride-based hollow fiber membrane.

또한, 본 발명에 따른 친수화 표면처리 방법이 적용되는 수처리 분리막을 제조하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 이 분야에서 공지된 일반적인 수처리 분리막의 제조 방법이 모두 적용될 수 있다.
In addition, the method of manufacturing the water treatment separation membrane to which the hydrophilized surface treatment method according to the present invention is applied is not particularly limited. All methods of preparing a general water treatment separator known in the art may be applied.

본 발명에 따른 수처리 분리막의 친수화 표면처리 방법은 (a) 수처리 분리막을 염기로 처리하는 단계 및 (b) 친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 상기 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The hydrophilic surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention comprises (a) treating the water treatment separation membrane with a base and (b) hydrophilizing the surface of the water treatment separation membrane using a composition comprising a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent. Characterized in that it comprises a step.

또한, 상기 (a) 단계 이전에 상기 수처리 분리막을 산으로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Also, the method may further include treating the water treatment membrane with an acid before the step (a).

(a)단계는 수처리 분리막을 염기로 처리하는 단계이다.Step (a) is a step of treating the water treatment membrane with a base.

수처리 분리막을 염기로 처리하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 일정한 조건하에서 수처리 분리막과 상기 염기를 접촉시켜 염기 처리를 수행할 수 있다. 염기와 수처리 분리막을 접촉시키는 방법은 염기를 소정의 용매에 용해 또는 분산시킨 염기액에 수처리 분리막을 침지시키거나, 염기액을 수처리 분리막에 도포하거나 코팅 및 스프레이하는 방법 등이 있다. 다만, 본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 일정한 조건하에서 염기 용액을 증기화하여 수처리 분리막에 접촉시켜 염기 처리를 수행할 수 있다.The method of treating the water treatment membrane with a base is not particularly limited. For example, the base treatment may be performed by contacting the water treatment membrane with the base under certain conditions. The method of contacting the base and the water treatment membrane includes a method of immersing the water treatment membrane in a base liquid in which the base is dissolved or dispersed in a predetermined solvent, or applying the base liquid to the water treatment membrane, or coating and spraying the same. However, the surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention is not limited thereto. Under certain conditions, the base solution may be vaporized and contacted with a water treatment membrane to perform base treatment.

바람직하게는 상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 과망간산나트륨 및 과망간산 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이 중에서 수산화나트륨이나 수산화칼륨을 사용하는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.Preferably the base may be at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium permanganate and potassium permanganate. Of these, sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used, but is not limited thereto.

상기 염기 처리는 20 ~ 90 ℃ 에서 5분 ~ 24시간 동안 염기 용액과 접촉시키는 방법으로 수행할 수 있다. 이 때 수처리 분리막이 염기 용액과 접촉하는 방법은 전술한 바와 같이 침지, 도포, 스프레이 공정 등이 적용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 증기 상태의 염기와 수처리 분리막이 접촉되어 염기 처리가 진행 될 수 있다.The base treatment can be carried out by contacting with a base solution for 5 minutes to 24 hours at 20 ~ 90 ℃. At this time, the method of contacting the water treatment membrane with the base solution may be applied, but is not limited thereto. In addition, the base in the vapor state and the water treatment membrane may be in contact with the base treatment may proceed.

상기 (a)단계에서 사용되는 염기 용액은 적절한 용매에 용해시켜 제조될 수 있다. 본 발명에 사용되는 용매의 종류는 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합 용매 등을 적용할 수 있으나 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.The base solution used in step (a) may be prepared by dissolving in a suitable solvent. The solvent used in the present invention may be water, alcohol or a mixed solvent of water and alcohol, but is not particularly limited thereto.

상기 염기 용액의 농도는 바람직하게는 5 ~ 25% 일 수 있다. 염기 농도가 5% 미만이면 수처리 분리막의 염기 처리가 미미하여 탈수소화가 덜 진행될 수 있으며, 염기 농도가 25%를 초과하면 수처리 분리막의 기계적 강도가 감소할 수 있고 기타 다른 물성이 저하 될 수 있다.
The concentration of the base solution may preferably be 5 to 25%. If the base concentration is less than 5%, the base treatment of the water treatment membrane may be less dehydrogenated. If the base concentration is more than 25%, the mechanical strength of the water treatment membrane may be decreased and other physical properties may be reduced.

(b)단계는 친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 염기 처리된 상기 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 단계이다.Step (b) is a step of hydrophilizing the surface of the water treatment separation membrane treated with a base using a composition containing a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent.

수처리 분리막의 표면은 소수성 고분자를 포함하고 있다. 소수성 고분자를 포함하는 수처리 분리막의 표면에 염기 처리가 행해지면 소수성 고분자의 사슬에 이중결합이 형성된다. 이 후 산화제와 친수기를 갖는 고분자를 포함하는 조성물로 상기 수처리 분리막을 처리하면, 산화제에 의하여 소수성 고분자 사슬에 형성된 이중결합이 단일 결합으로 전환되고, 친수기를 갖는 고분자의 친수성 관능기와 수처리 분리막 표면의 소수성 고분자 사이에 화학적 결합이 일어난다. 상기의 처리 방법을 통하여 수처리 분리막의 표면에 친수성 관능기가 도입됨으로써, 수처리 분리막 표면이 친수성으로 개질된다.The surface of the water treatment membrane contains a hydrophobic polymer. When base treatment is performed on the surface of the water treatment separator containing a hydrophobic polymer, a double bond is formed in the chain of the hydrophobic polymer. Subsequently, when the water treatment membrane is treated with a composition containing a polymer having an oxidant and a hydrophilic group, the double bond formed in the hydrophobic polymer chain by the oxidant is converted into a single bond, and the hydrophobicity of the hydrophilic functional group of the polymer having a hydrophilic group and the surface of the water treatment membrane Chemical bonds occur between the polymers. By introducing a hydrophilic functional group to the surface of the water treatment separation membrane through the above treatment method, the surface of the water treatment separation membrane is modified to be hydrophilic.

친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다. 상기 친수화 처리 단계는 일정한 조건하에서 수처리 분리막과 상기 조성물을 접촉시켜 수행할 수 있다.The method of hydrophilizing the surface of the water treatment separation membrane using a composition containing a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent is not particularly limited. The hydrophilization treatment step may be carried out by contacting the water treatment membrane and the composition under certain conditions.

상기 조성물과 수처리 분리막을 접촉시키는 방법으로서 예를 들면, 친수기를 갖는 고분자 및 산화제를 소정의 용매에 용해 또는 분산시킨 용액에 수처리 분리막을 침지시키거나, 상기 용액을 수처리 분리막에 도포하거나 코팅 및 스프레이하는 방법 등이 있다. 다만, 본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 이에 제한되지 않는다.As a method of contacting the composition and the water treatment membrane, for example, the water treatment membrane is immersed in a solution in which a polymer having a hydrophilic group and an oxidant is dissolved or dispersed in a predetermined solvent, or the solution is applied to, or coated and sprayed on, the water treatment membrane. Method and the like. However, the surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention is not limited thereto.

상기 산화제는 수처리 분리막 표면의 소수성 고분자에 산화반응을 유도할 수 있는 공지의 산화제라면 제한되지 않고 사용할 수 있다. 바람직하게는 과망간산 칼륨, 과산화칼륨, 차아염소산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.The oxidant may be used without limitation as long as it is a known oxidant capable of inducing an oxidation reaction to the hydrophobic polymer on the surface of the water treatment membrane. Preferably at least one selected from the group consisting of potassium permanganate, potassium peroxide, sodium hypochlorite can be used.

상기 친수기를 갖는 고분자는 수처리 분리막의 표면에 친수성 관능기의 도입이 가능한 공지의 중합체를 사용할 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니다. 바람직하게는 수산기, 카르보닐기, 술폰산기, 아미드기 및 폴리알킬렌 옥시드기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 친수기를 갖는 고분자를 사용할 수 있다. The polymer having a hydrophilic group may be a known polymer capable of introducing a hydrophilic functional group on the surface of the water treatment separation membrane, and is not particularly limited. Preferably, a polymer having at least one hydrophilic group selected from the group consisting of hydroxyl group, carbonyl group, sulfonic acid group, amide group and polyalkylene oxide group can be used.

구체적으로는 폴리비닐알콜, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜, 카르복실기 함유 아크릴 수지, 카르복실기 함유 폴리에스테르 수지, 퍼플루오로 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 수지, 셀룰로오스, 또는 폴리비닐피롤리돈 등을 사용할 수 있다.
Specifically, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene glycol, carboxyl group-containing acrylic resin, carboxyl group-containing polyester resin, perfluoro polyester, polyamide, polyurethane resin, cellulose, or polyvinylpyrrolidone can be used. .

(b) 단계는 상기 수처리 분리막을 40 ~ 90 ℃ 의 온도범위에서 10분 ~ 10 시간 동안 열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 상기의 온도 범위 및 가온 시간을 벗어나 열처리를 하는 경우, 수처리 분리막의 표면에 친수성 관능기가 충분히 결합하지 않거나, 수처리 분리막의 투과도가 저하되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
In step (b), the water treatment membrane is preferably heat-treated for 10 minutes to 10 hours in a temperature range of 40 to 90 ℃. When the heat treatment is performed outside the above temperature range and the heating time, problems such as insufficient hydrophilic functional group bonding to the surface of the water treatment membrane or a decrease in the permeability of the water treatment membrane may occur.

본 발명은 (a) 단계 이전에 수처리 분리막을 산으로 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The present invention may further comprise the step of treating the water treatment membrane with an acid before step (a).

수처리 분리막을 산으로 처리하는 방법은 특별히 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 일정한 조건하에서 수처리 분리막과 상기 산을 접촉시켜 산 처리를 수행할 수 있다. 산과 수처리 분리막을 접촉시키는 방법은 산을 소정의 용매에 용해 또는 분산시킨 산 용액에 수처리 분리막을 침지시키거나, 산 용액을 수처리 분리막에 도포하거나 코팅 및 스프레이하는 방법 등이 있다. 다만, 본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 일정한 조건하에서 산 용액을 증기화하여 수처리 분리막에 접촉시켜 산 처리를 수행할 수 있다.The method of treating the water treatment membrane with an acid is not particularly limited. For example, acid treatment may be performed by contacting the water treatment membrane with the acid under certain conditions. The acid and the water treatment membrane may be contacted by immersing the water treatment membrane in an acid solution in which the acid is dissolved or dispersed in a predetermined solvent, or applying the acid solution to the water treatment membrane, or coating and spraying the same. However, the surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention is not limited thereto. Under certain conditions, the acid solution may be vaporized and brought into contact with the water treatment membrane to perform acid treatment.

상기 산은 질산, 염산, 인산, 황산 및 불산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상일 수 있다. 이 중 질산을 사용하는 것이 바람직하지만 이에 제한되는 것은 아니다.The acid may be at least one selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid. Of these, nitric acid is preferably used, but is not limited thereto.

상기 산 처리는 20 ~ 90 ℃ 에서 5분 ~ 24시간 동안 산 용액과 접촉시키는 방법으로 수행할 수 있다. 이 때 수처리 분리막이 산 용액과 접촉하는 방법은 전술한 바와 같이 침지, 도포, 스프레이 공정 등이 적용될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 증기 상태의 산과 수처리 분리막이 접촉되어 산 처리가 진행 될 수 있다.The acid treatment can be carried out by contacting with an acid solution for 5 minutes to 24 hours at 20 ~ 90 ℃. At this time, the method of contacting the water treatment membrane with the acid solution may be applied, but is not limited thereto. In addition, the acid in the vapor state and the water treatment membrane may be in contact with the acid treatment.

상기 단계에서 사용되는 산 용액은 적절한 용매에 용해시켜 제조될 수 있다. 본 발명에 사용되는 용매의 종류는 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합 용매 등을 적용할 수 있으나 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.The acid solution used in this step can be prepared by dissolving in a suitable solvent. The solvent used in the present invention may be water, alcohol or a mixed solvent of water and alcohol, but is not particularly limited thereto.

상기 산 용액의 농도는 바람직하게는 5 ~ 25% 인 것이 바람직하다. 다만, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다. 산 농도가 5% 미만이면 수처리 분리막의 산 처리가 미미하여 친수화가 덜 진행될 수 있으며, 산 농도가 25%를 초과하면 수처리 분리막의 기계적 강도가 감소할 수 있고 기타 다른 물성이 저하 될 수 있다.
The concentration of the acid solution is preferably 5 to 25%. However, it is not particularly limited thereto. If the acid concentration is less than 5%, the acid treatment of the water treatment membrane may be less hydrophilized, and if the acid concentration is more than 25%, the mechanical strength of the water treatment membrane may be reduced and other physical properties may be degraded.

본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 소수성 고분자를 포함하는 수처리 분리막의 표면을 염기 처리한 후, 상기 수처리 분리막의 표면을 산화제 및 친수기를 갖는 고분자를 포함하는 조성물을 이용하여 친수화 처리한다. 종래 수처리 분리막의 친수화 처리 방법은 염기 처리 혹은 산 처리를 통하여 수처리 분리막의 표면을 친수성으로 개질 처리 하였지만, 본 발명에 따른 수처리 분리막의 표면처리 방법은 염기 처리 후에 산화제 존재 분위기 하에서 수처리 분리막의 표면에 친수성 관능기를 도입함으로써 더 우수한 물투과성 및 내오염성을 가질 수 있다.
In the surface treatment method of the water treatment separation membrane according to the present invention, after the base treatment of the surface of the water treatment separation membrane containing a hydrophobic polymer, the surface of the water treatment separation membrane is subjected to hydrophilization treatment using a composition containing a polymer having an oxidizing agent and a hydrophilic group. In the conventional hydrophilic treatment method of the water treatment membrane, the surface of the water treatment membrane is hydrophilically modified by base treatment or acid treatment, but the surface treatment method of the water treatment membrane according to the present invention is applied to the surface of the water treatment membrane under an oxidizing atmosphere after base treatment. By introducing hydrophilic functional groups can have better water permeability and pollution resistance.

[실시예][Example]

실시예 1Example 1

폴리비닐리덴 플루오라이드계 중공사막을 이용하여 친수화 표면처리를 수행하였다. 상기 중공사막을 10 % 농도의 수산화 나트륨 수용액에 상온에서 5시간 침지하여 염기처리를 하였다. 이어서 차아염소산 나트륨 및 폴리비닐알콜을 포함한 수용액에 상기 중공사막을 침지한 후 60 ℃에서 2시간 동안 가온 열처리 후 건조하였다.
A hydrophilized surface treatment was performed using a polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane. The hollow fiber membrane was immersed in an aqueous 10% sodium hydroxide solution at room temperature for 5 hours for base treatment. Subsequently, the hollow fiber membrane was immersed in an aqueous solution containing sodium hypochlorite and polyvinyl alcohol, followed by drying after heating for 2 hours at 60 ° C.

실시예 2Example 2

폴리비닐리덴 플루오라이드계 중공사막을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 친수화 처리를 하였으며, 염기 처리 전에 산 처리를 더 수행하였다. 산 처리는 15 % 농도의 질산 수용액에 상온에서 10시간 침지하여 수행하였다.
The polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane was subjected to a hydrophilic treatment in the same manner as in Example 1, and the acid treatment was further performed before the base treatment. The acid treatment was carried out by immersion in a 15% concentration of nitric acid solution at room temperature for 10 hours.

비교예Comparative example

폴리비닐리덴 플루오라이드계 중공사막을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법의 염기 처리만을 수행하였다.
Using the polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane, only base treatment in the same manner as in Example 1 was performed.

실시예 1, 2, 및 비교예에 대하여, 오염수에 대한 투과율을 측정하였다. 구체적으로는, 제조된 폴리비닐리덴 플루오라이드계 중공사막(80가닥)을 에탄올에 침지한 후, 순수에 장시간 침지시켜, 에탄올을 순수로 치환시켰다. 이어서, 순수로 치환된 중공사를 10 중량%의 글리세린에 수시간 동안 침지시킨 후, 상온에서 서서히 건조시켰다. 이를 통해 효율 면적이 0.06 mm2 인 모듈을 제작하였다. 그 후, 제조된 모듈의 50 중량%를 에탄올에 침지하고, 다시 순수에 침지시켜 막을 습윤한 상태로 유지하였다. 상기 중공사막을 250 ppm의 γ-글로불린(γ-globulin) 용액을 유입수로 하여, 0.5 bar의 압력을 흘렸다. 유입수의 유입 후 5분이 경과한 시점에서, 10분 동안 투과량을 측정하고, 하기의 투과율 식에 따라 투과율을 측정하였다.For Examples 1, 2, and Comparative Examples, the transmittance to contaminated water was measured. Specifically, the produced polyvinylidene fluoride hollow fiber membrane (80 strands) was immersed in ethanol, and then immersed in pure water for a long time to replace ethanol with pure water. Subsequently, the hollow fiber substituted with pure water was immersed in 10% by weight of glycerin for several hours, and then slowly dried at room temperature. This produced a module with an efficiency area of 0.06 mm 2 . Thereafter, 50% by weight of the prepared module was immersed in ethanol and again immersed in pure water to keep the membrane wet. The hollow fiber membrane was supplied with 250 ppm of γ-globulin solution as inflow water, and a pressure of 0.5 bar was applied. At 5 minutes after the inflow of the influent, the amount of permeation was measured for 10 minutes, and the transmittance was measured according to the following formula.

순수에 대한 투과율 측정은 동일한 중공사막을 마련한 후 순수를 0.5 bar의 압력으로 흘려보냈다. 순수의 유입 후에 5분이 경과한 시점에서 30분 동안 투과량을 측정하였다.Permeability measurement for pure water was carried out at a pressure of 0.5 bar after preparing the same hollow fiber membrane. Permeation was measured for 30 minutes when 5 minutes had elapsed after the introduction of pure water.

실시예 1, 2 및 비교예에 대하여 오염수 및 순수에 대한 투과율을 측정하여 하기 표1에 정리하여 기재하였다.
For Examples 1, 2 and Comparative Examples, the transmittances for the contaminated water and the pure water were measured and described in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001

Figure pat00001

상기 표 1을 살펴보면, 염기 처리만 수행된 중공사막(비교예)에 비하여 염기 처리 후 친수성 관능기가 그 표면에 도입된 중공사막 (실시예 1, 2)이 보다 우수한 투과율을 가진 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 가운데 염기 처리 전에 산처리를 더 수행한 실시예 2에 따른 중공사막이 가장 우수한 투과율을 가진 것을 알 수 있다.
Looking at Table 1, it can be seen that the hollow fiber membranes (Examples 1 and 2) in which the hydrophilic functional groups were introduced to the surface after the base treatment, compared to the hollow fiber membranes (Comparative Example) subjected to base treatment only, had a better transmittance. In addition, it can be seen that the hollow fiber membrane according to Example 2, which was further subjected to acid treatment before base treatment, had the best transmittance.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be judged by the claims described below.

Claims (11)

(a) 수처리 분리막을 염기로 처리하는 단계; 및
(b) 친수기를 갖는 고분자와 산화제를 포함하는 조성물을 이용하여 상기 수처리 분리막의 표면을 친수화 처리하는 단계;를 포함하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
(a) treating the water treatment membrane with a base; And
(b) hydrophilizing the surface of the water treatment separation membrane using a composition comprising a polymer having a hydrophilic group and an oxidizing agent.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에 상기 수처리 분리막을 산으로 처리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
And treating the water treatment separation membrane with an acid before the step (a).
제2항에 있어서,
상기 산은 질산, 염산, 인산, 황산 및 불산으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 2,
The acid is a surface treatment method of a water treatment separation membrane, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of nitric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid and hydrofluoric acid.
제2항에 있어서,
상기 산 처리는 상기 수처리 분리막을 20 ~ 90 ℃ 의 온도에서 5분 ~ 24시간 동안 산 용액과 접촉시켜 산 처리를 하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 2,
The acid treatment is a surface treatment method of a water treatment membrane, characterized in that the acid treatment by contacting the water treatment membrane with an acid solution for 5 minutes to 24 hours at a temperature of 20 ~ 90 ℃.
제1항에 있어서,
상기 수처리 분리막은 폴리비닐리덴플루오라이드계 수지, 폴리설폰계 수지, 폴리에테르설폰계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리아미드계 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The water treatment separator is a group consisting of polyvinylidene fluoride resin, polysulfone resin, polyether sulfone resin, polyetherimide resin, polyimide resin, polyethylene resin, polypropylene resin and polyamide resin Surface treatment method of a water treatment separation membrane, characterized in that it comprises one or more selected from.
제1항에 있어서,
상기 염기는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄, 과망간산나트륨 및 과망간산 칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The base is a surface treatment method of a water treatment separation membrane, characterized in that it comprises at least one selected from the group consisting of sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonium hydroxide, sodium permanganate and potassium permanganate.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계는 상기 수처리 분리막을 20 ~ 90 ℃ 에서 5분 ~ 24 시간 동안 염기 용액과 접촉시켜 염기 처리하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The step (a) is the surface treatment method of the water treatment membrane, characterized in that the base treatment by contacting the water treatment membrane with a base solution for 5 minutes to 24 hours at 20 ~ 90 ℃.
제1항에 있어서,
상기 산화제는 과산화칼륨, 과망간산칼륨, 차아염소산 나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The oxidizing agent is a surface treatment method of a water treatment separation membrane, characterized in that at least one selected from the group consisting of potassium peroxide, potassium permanganate, sodium hypochlorite.
제1항에 있어서,
상기 친수기를 갖는 고분자는 수산기, 카르보닐기, 술폰산기, 아미드기 및 폴리알킬렌 옥시드기로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 친수기를 갖는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The polymer having a hydrophilic group has at least one hydrophilic group selected from the group consisting of hydroxyl group, carbonyl group, sulfonic acid group, amide group and polyalkylene oxide group.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계는 상기 수처리 분리막을 40 ~ 90 ℃ 에서 10분 ~ 10 시간 동안 상기 조성물과 접촉시켜 친수화 처리하는 것을 특징으로 하는 수처리 분리막의 표면처리 방법.
The method of claim 1,
The step (b) is a surface treatment method of the water treatment separation membrane, characterized in that the water treatment membrane is in contact with the composition for 10 minutes to 10 hours at 40 ~ 90 ℃.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 방법으로 표면이 친수화 처리된 수처리 분리막.A water treatment separation membrane whose surface is hydrophilized by the method of any one of claims 1 to 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102101027B1 (en) * 2019-10-25 2020-04-20 본제이워터스 주식회사 A water treatment membrane and manufacturing method of thereof
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