KR20130037365A - Reverse osmosis membrane having a high fouling resistance and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A reverse osmosis membrane with an excellent contamination resistance and a manufacturing method thereof are provided to prevent a fouling phenomenon that is a phenomenon of which an amount of water penetration or a water penetrating property, such as a salt removing rate, are deteriorated in time as the membrane is contaminated. CONSTITUTION: A reverse osmosis membrane with an excellent contamination resistance comprises a fine porous supporting member(100), an active layer(200), an ionic polymer layer(300), and a coating layer(400). The active layer is formed on the fine porous supporting member. The ionic polymer layer is formed on the fine porous supporting member. The coating layer is formed on the ionic polymer layer and comprises optical catalyst nanoparticles.

Description

내오염성이 우수한 역삼투 분리막 및 그 제조방법{REVERSE OSMOSIS MEMBRANE HAVING A HIGH FOULING RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Reverse osmosis membrane with excellent fouling resistance and manufacturing method {REVERSE OSMOSIS MEMBRANE HAVING A HIGH FOULING RESISTANCE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 역삼투 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 표면특성을 개질하여 내오염성을 향상시킨 역삼투 분리막 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reverse osmosis membrane and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a reverse osmosis membrane and a method for manufacturing the same by improving the surface characteristics by modifying the surface properties.

반투과성막으로 격리된 두 용액 사이에서 용매가 용질의 농도가 낮은 용액에서 높은 용액 쪽으로 분리막을 통과하여 이동하는 현상을 삼투 현상이라 하며, 이때 용매의 이동으로 용질의 농도가 높은 용액 측에 작용하는 압력을 삼투압이라고 한다. 그런데 삼투압보다 높은 외부 압력을 걸어주면 용매는 용질의 농도가 낮은 용액 쪽으로 이동하게 되는데, 이 현상을 역삼투라고 한다. 역삼투 원리를 이용하여 압력 구배를 구동력으로 해서 반투과성 막을 통해 각종 염이나 유기 물질을 분리해낼 수 있다. 이러한 역삼투 현상을 이용한 역삼투 분리막은 분자 수준의 물질을 분리하고, 염수 또는 해수에서 염을 제거하여, 해수의 담수화, 폐수 처리, 초순수 생산, 가정용 정수 처리 등의 여러 분야에서 사용되고 있다. 이러한 역삼투 분야의 연구는 주로 분리막의 수투과량 증가나 염제거율 향상을 주 목적으로 하여 이루어졌었다.The phenomenon that the solvent moves between the two solutions separated by the semi-permeable membrane through the membrane from the solution with a low solute concentration to the solution with a high solute concentration is called osmotic phenomenon. The pressure acting on the solution side Is called osmotic pressure. However, when an external pressure higher than osmotic pressure is applied, the solvent moves toward the solution having a low solute concentration. This phenomenon is called reverse osmosis. By using the reverse osmosis principle, it is possible to separate various salts or organic substances through the semipermeable membrane using the pressure gradient as a driving force. Reverse osmosis membranes using the reverse osmosis phenomenon are used in various fields such as desalination of seawater, wastewater treatment, ultrapure water production, household water treatment, etc. by separating substances at molecular level and removing salts from salt water or seawater. The study of the reverse osmosis field was mainly aimed at increasing the permeability of the membrane and improving the salt removal rate.

그러나, 역삼투 분리막을 사용하는 수처리 공정에서는 분리되는 용질 또는 이온 화합물이 분리막 표면에 흡착되어 분리막을 오염시키므로 시간이 지남에 따라 수 투과량이나 염제거율과 같은 수투과 특성이 저하되는 현상인 파울링(fouling)이 발생하고 있어, 수 처리 시설의 운영 비용 중 가장 많은 비용이 이러한 파울링에 따른 손실 처리 및 파울링 방지에 사용되고 있는 실정으로서, 이에 대한 근본적인 방지책에 대한 연구가 필요한 실정이다. However, in a water treatment process using a reverse osmosis membrane, fouling is a phenomenon in which a solute or an ionic compound is adsorbed on the surface of the membrane and contaminates the membrane. As fouling occurs, most of the operating costs of water treatment facilities are being used to prevent fouling and fouling due to fouling, and research on fundamental preventive measures is required.

일반적으로, 파울링을 야기시키는 원인 물질은 형태에 따라 무기 결정질 파울링, 유기물 파울링, 입자 및 콜로이드 파울링, 미생물 파울링의 형태로 나뉜다. 폴리아미드 역삼투 복합막의 경우 물 속에 존재하는 미생물이 분리막 표면에 흡착되어 발생하는 미생물 파울링이 가장 심각한 것으로 알려져 있다. Generally, the causative agent causing fouling is divided into inorganic crystalline fouling, organic fouling, particle and colloid fouling, and microbial fouling depending on the form. In the case of polyamide reverse osmosis composite membranes, microbial fouling generated by adsorption of microorganisms in water onto the membrane surface is known to be the most serious.

파울링을 줄이기 위해서 원수의 전처리, 분리막 표면의 전기적 성질 개질, 모율 공정 조건 개질, 주기적 클리닝 등의 방법이 널리 이용되고 있다. 특히 역삼투 복합막에서 가장 심각하게 발생하는 미생물에 의한 파울링의 경우 염소와 같은 살균제 처리에 의해 미생물에 의한 파울링을 감소한다. 그러나 염소의 경우 발암 물질 등의 부산물을 발생시키므로 식수를 생산하는 공정에 그대로 적용하기에는 많은 문제점을 가지고 있다.In order to reduce fouling, methods such as pretreatment of raw water, modification of the electrical properties of the membrane surface, modification of the process condition of the membrane, and periodic cleaning are widely used. In particular, in the case of fouling caused by microorganisms most seriously occurred in the reverse osmosis composite membrane, fouling caused by microorganisms is reduced by treatment with a fungicide such as chlorine. However, since chlorine generates by-products such as carcinogens, there are many problems to be applied to the process of producing drinking water.

한편, 최근에는 자외선이나 태양광 아래에서 미생물을 살균하고 유기물을 분해하는 특성을 지닌 이산화티탄 등의 금속 산화물 입자 즉 광촉매를 수처리 공정시 물 속에 분산시키거나 분리막 표면에 분산시키는 방법 등이 제안되었다. 그러나, 이러한 금속 산화물 입자를 물에 첨가하는 공정은 입자를 다시 회수해야 하는 부차적인 공정이 필요하며, 입자의 재활용이 어렵다는 문제점을 가지고 있었다, 또한, 금속 산화물 입자를 분리막 표면에 분산시키는 경우, 분리막 표면이 거칠어지며 분리막 표면의 거친 특성에 기인하여 분리막 표면에서 유도되는 작용기나 전하만으로는 분리막 표면에 전하가 고르게 유도되지 못하기 때문에 금속 산화물 입자가 고밀도로 균일하게 코팅되기 어렵다는 문제가 있었다.On the other hand, recently, a method of dispersing metal oxide particles such as titanium dioxide, that is, a photocatalyst having a characteristic of disinfecting microorganisms under ultraviolet light or sunlight and dispersing organic substances, or dispersing it in water during a water treatment process or on the surface of a separator is proposed. However, the process of adding such metal oxide particles to water requires a secondary process of recovering the particles again, and it is difficult to recycle the particles. Also, when the metal oxide particles are dispersed on the surface of the separator, the separator Due to the roughness of the surface and the roughness of the surface of the separator, there is a problem that the metal oxide particles are difficult to uniformly and uniformly coat because the charge or the functional groups induced on the surface of the separator are not induced evenly.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention is to solve the above problems, and provides a reverse osmosis membrane and a manufacturing method excellent in fouling resistance.

이를 위해, 본 발명은 미세 다공성 지지체; 상기 미세 다공성 지지체 상에 형성되는 활성화층; 상기 활성화층 상에 형성되는 이온성 고분자층; 및 상기 이온성 고분자층 상에 형성되고, 광촉매 나노 입자를 포함하는 코팅층을 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제공한다. To this end, the present invention is a microporous support; An activation layer formed on the microporous support; An ionic polymer layer formed on the activation layer; And it is formed on the ionic polymer layer, and provides a reverse osmosis membrane excellent in fouling resistance comprising a coating layer comprising a photocatalytic nanoparticles.

다른 측면에서, 본 발명은 (a) 미세 다공성 지지체를 준비하는 단계; (b) 상기 미세 다공성 지지체 상에 활성화층을 형성하는 단계; (c) 상기 활성화층 상에 이온성 고분자층을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 이온성 고분자층 상에 광촉매 나노입자를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법을 제공한다. In another aspect, the present invention comprises the steps of (a) preparing a microporous support; (b) forming an activation layer on the microporous support; (c) forming an ionic polymer layer on the activation layer; And (d) forming a coating layer including photocatalytic nanoparticles on the ionic polymer layer.

본 발명에 따른 역삼투 분리막은, 기존 분리막에 비해 동일 또는 우수한 투과유량과 염제거율을 유지하면서도, 물 속에 존재하는 오염원을 광 분해하여 이들이 분리막에 흡착하는 것을 막음으로써, 분리막이 오염되어 시간이 지남에 따라 수 투과량이나 염제거율과 같은 수투과 특성이 저하되는 현상인 파울링 현상을 방지할 수 있다. Reverse osmosis membrane according to the present invention, while maintaining the same or superior permeate flow rate and salt removal rate compared to the conventional membrane, photolysis of the pollutant present in the water to prevent them from adsorbed to the membrane, the membrane is contaminated over time As a result, fouling, which is a phenomenon in which water permeation characteristics such as water permeation amount and salt removal rate, are lowered, can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 분리막의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.1 is a view schematically showing the structure of a reverse osmosis membrane according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1에는 본 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 분리막의 구조가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 분리막은 미세 다공성 지지체(100), 활성화층(200), 이온성 고분자층(300) 및 코팅층(400)을 포함한다.
Figure 1 schematically shows the structure of the reverse osmosis membrane according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the reverse osmosis membrane according to one embodiment of the present invention includes a microporous support 100, an activation layer 200, an ionic polymer layer 300, and a coating layer 400.

여기서, 미세 다공성 지지체(100)는 부직포 상에 고분자 재료가 캐스팅된 것을 사용할 수 있으며, 상기 부직포 재료로는, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 미공질 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리 불화 비닐리덴 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것이 아니다. 다만 이중에서도 특히 폴리에스테르가 바람직하다. 또한, 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리젠플루오라이드 등이 사용될 수 있으며, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이 중에서도 특히 폴리설폰이 바람직하다.
Here, the microporous support 100 may be a polymer material cast on a nonwoven fabric, the nonwoven material, for example, polyester, polycarbonate, microporous polypropylene, polyphenylene ether, polyvinyl fluoride Leeden and the like can be used, but is not necessarily limited thereto. However, among these, polyester is particularly preferable. In addition, as the polymer material, for example, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene oxide, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polypropylene, polymethylpentene, polymethyl chloride and polyvinyl Regenzlide and the like can be used, but are not necessarily limited to these. Of these, polysulfone is particularly preferable.

한편, 상기 미세 다공성 지지체(100)의 두께는 100~200㎛ 바람직하며, 120~170 ㎛가 보다 바람직하며, 140~150㎛가 가장 바람직하다. 이는 다공성 지지체의 두께가 100㎛보다 얇아지면 수처리 분리막 운전시 가해지는 고압을 견딜 수 없기 때문에 분리막이 손상될 가능성이 높으며, 200㎛보다 두꺼워지면 표면 거칠기가 커질 가능성도 있으며 또한 물이 빠져나올 시 물이 빠져 나오는 통로(pathway)가 길어진다는 점에서 분리막의 성능이 저하될 가능성이 높기 때문이다.
On the other hand, the thickness of the microporous support 100 is preferably 100 ~ 200㎛, more preferably 120 ~ 170㎛, most preferably 140 ~ 150㎛. If the thickness of the porous support is thinner than 100 μm, the membrane may be damaged because it cannot withstand the high pressure applied during the operation of the water treatment membrane. If the thickness of the porous support is greater than 200 μm, the surface roughness may be increased. This is because the performance of the membrane is likely to be deteriorated in that the exit path is long.

또한, 상기 미세 다공성 지지체(100)의 공경은 10 내지 70nm임이 바람직하다. 이는 일반적으로 다공성 지지체에서 분리될 수 있는 물질이라고 알려져 있는 현탁 물질, 다당류, 단백질, 고분자 물질 등을 선택적으로 분리하는데 효율적인 범위이기 때문이다.
In addition, the pore size of the microporous support 100 is preferably 10 to 70nm. This is because it is an effective range for selectively separating suspended substances, polysaccharides, proteins, and polymeric substances, which are generally known as substances capable of being separated from a porous support.

다음으로, 활성화층(200)은 상기 미세 다공성 지지체(100) 상에 형성되며, 염을 배제하는 기능을 수행한다. 상기 활성화층(200)은, 예를 들면, 폴리아미드, 치환성 폴리아미드, 폴리피페라진, 치환성 폴리피페라진, 폴리페닐렌 디아민, 치환성 폴리페닐디아민, 폴리클로로 페닐렌 디아민, 치환성 폴리클로로 페닐렌 디아민, 폴리벤지딘, 치환성 폴리벤지딘 등으로 이루어질 수 있으며, 반드시 이들로 제한되는 것이 아니나 이중에서 특히 폴리아미드가 바람직하다.
Next, the activation layer 200 is formed on the microporous support 100, and performs a function of excluding salt. The activation layer 200 may be, for example, polyamide, replaceable polyamide, polypiperazine, replaceable polypiperazine, polyphenylene diamine, replaceable polyphenyldiamine, polychloro phenylene diamine, and replaceable poly. It may consist of chloro phenylene diamine, polybenzidine, substituted polybenzidine, and the like, although not necessarily limited thereto, of which polyamide is particularly preferred.

한편, 상기 활성화층(200)의 두께는 100 내지 200 nm임이 바람직하며, 110 내지 180nm가 보다 바람직하며, 130 내지 150nm가 가장 바람직하다. 상기 활성화층은 거칠기가 매우 크기 때문에 상기 활성화층의 두께가 100nm 미만이면 다공성 지지체 전체를 코팅하지 못할 가능성이 높으며, 상기 활성화층의 두께가 200nm 초과하면 활성화층이 균일하지 않게 형성될 가능성이 높기 때문이다.
Meanwhile, the thickness of the activation layer 200 is preferably 100 to 200 nm, more preferably 110 to 180 nm, and most preferably 130 to 150 nm. Since the activation layer is very rough, if the thickness of the activation layer is less than 100nm, it is highly unlikely to coat the entire porous support, and if the thickness of the activation layer is more than 200nm, the activation layer is likely to be unevenly formed. to be.

다음으로, 이온성 고분자층(300)은 상기 활성화층(200) 상에 형성되며, 염 이온과 정전기적 반발력에 의해 염배제율을 향상시킬 수 있고, 이온성 고분자층의 전하 분포에 따라서 상기 이온성 고분자층(300) 상에 형성되는 코팅층(400)의 광촉매 나노 입자가 광 범위하고 균일하게 분포될 수 있도록 한다. 만약 이온성 고분자층이 존재하지 않을 경우 활성화층의 작용기만으로는 분리막 표면에 전하가 고르게 유도되지 못하여 광촉매 나노 입자가 고르게 흡착되지 못하며, 광촉매 나노 입자가 단층이 아닌 겹층으로 흡착되어 두께가 두꺼워져 분리막 성능에 악영향을 미칠 수 있다.
Next, the ionic polymer layer 300 is formed on the activation layer 200, and can improve the salt rejection rate by salt ions and electrostatic repulsion, and according to the charge distribution of the ionic polymer layer. The photocatalytic nanoparticles of the coating layer 400 formed on the polymer layer 300 may be widely and uniformly distributed. If the ionic polymer layer does not exist, the functional groups of the activating layer alone do not induce charges evenly on the surface of the membrane, and thus the photocatalytic nanoparticles are not evenly adsorbed. May adversely affect

한편, 상기 이온성 고분자층(300)의 두께는 1 내지 10nm 임이 바람직하다. 이는 상기 이온성 고분자층의 두께가 1nm 이하이면 코팅된 표면에 균일하게 전하를 유도하기 곤란하고, 두께가 10nm 초과하면 두께가 너무 두꺼워 분리막 성능에 악영향을 미칠 가능성이 높기 때문이다. 또한, 보다 구체적으로, 상기 이온성 고분자층(300)의 두께는 2 내지 8nm가 보다 바람직하며, 3 내지 6nm가 가장 바람직하다. 이는 상기 범위의 두께로 이온성 고분자층이 코팅되는 경우 분리막 성능이 훼손되지 않으면서도 이온성 고분자층(300) 상에 형성되는 광촉매 나노 입자가 보다 광범위하고 균일하게 분포할 수 있고, 정전기적 반발력에 의한 염배제율도 우수해지기 때문이다.
On the other hand, the ionic polymer layer 300 is preferably 1 to 10nm in thickness. This is because when the thickness of the ionic polymer layer is 1 nm or less, it is difficult to uniformly induce charges on the coated surface. When the thickness of the ionic polymer layer is more than 10 nm, the thickness is too thick, which may adversely affect the membrane performance. In addition, more specifically, the thickness of the ionic polymer layer 300 is more preferably 2 to 8nm, most preferably 3 to 6nm. This means that the photocatalytic nanoparticles formed on the ionic polymer layer 300 can be more broadly and uniformly distributed without being deteriorated when the ionic polymer layer is coated with the thickness in the above range, This is because the salt rejection rate is also excellent.

한편, 상기 이온성 고분자층(300)은 양이온 고분자막과 음이온 고분자막이 순차적으로 적층되는 구조를 갖는다. 상기 활성화층(200) 상에 형성된 양이온 고분자막과 음이온 고분자막의 개수는 특별히 제한되지 않으나, 상기 활성화층(200) 상에 형성된 고분자막은 상기 활성화층(200)과 정전기적 인력이 작용하는 이온 특성을 가져야 하며, 상기 코팅층(400) 아래에 형성된 고분자막은 상기 코팅층(400)과 정전기적 인력이 작용하는 이온 특성을 가져야 한다. 구체적으로 예를 들면, 상기 활성화층(200)의 전하 특성이 음이온인 경우 상기 활성화층(200)과 정전기적 인력이 작용하는 양이온 고분자막을 상기 활성화층(200) 상에 형성하고, 상기 양이온 고분자막과 정전기적 인력이 작용하는 음이온 고분자막을 상기 양이온 고분자막 상에 형성한 후, 양전하를 갖는 광촉매 나노 입자를 포함하는 코팅층(400)을 상기 음이온 고분자막 상에 형성한다.
Meanwhile, the ionic polymer layer 300 has a structure in which a cationic polymer membrane and an anionic polymer membrane are sequentially stacked. The number of the cationic polymer film and the anion polymer film formed on the activation layer 200 is not particularly limited, but the polymer film formed on the activation layer 200 should have an ionic property in which the electrostatic attraction works with the activation layer 200. In addition, the polymer film formed under the coating layer 400 should have an ionic property in which the coating layer 400 and the electrostatic attraction work. Specifically, for example, when the charge characteristic of the activation layer 200 is an anion, a cationic polymer film in which the activating layer 200 and the electrostatic attraction work is formed on the activation layer 200, and the cationic polymer film and After forming an anionic polymer film in which electrostatic attraction acts on the cationic polymer film, a coating layer 400 including photocatalytic nanoparticles having positive charges is formed on the anionic polymer film.

한편, 상기 양이온 고분자막은, 물에 용해되어 양전하를 가질 수 있는 전해질을 반복주기로 하는 고분자 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 폴리알릴아민염소산(poly allylamine hydrochloride, PAH), 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드(poly(diallyldimethylammonium chloride), PDDA), 폴리에틸렌이민(poly(ethylenimine), PEI )로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함할 수 있다.
Meanwhile, the cationic polymer membrane may include a polymer material having a repetitive cycle of an electrolyte which is dissolved in water and may have a positive charge. For example, poly allylamine hydrochloride (PAH), polydiaryldimethylammonium chloride (poly (diallyldimethylammonium chloride), PDDA), polyethyleneimine (poly (ethylenimine), PEI) may include at least one from the group consisting of.

한편, 상기 음이온 고분자막은 물에 용해되어 음전하를 가질 수 있는 전해질을 반복주기로 하는 고분자 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 폴리소듐스티렌설포네이트(poly(sodium styrenesulfonate), PSS), 폴리메타크릴산 ((poly(methacrylic acid), PMAA), 폴리아크릴산(poly(acrylic acid), PAA) 로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함할 수 있다.
On the other hand, the anionic polymer membrane may include a polymer material having a repeating cycle of an electrolyte that is dissolved in water and may have a negative charge, for example, poly (sodium styrenesulfonate) (PSS), polymethacrylic acid ((poly (methacrylic acid), PMAA), polyacrylic acid (poly (acrylic acid), PAA) It may include at least one.

다음으로, 코팅층(400)은 상기 이온성 고분자층(300) 상에 형성되며, 오염물을 광분해 하여 파울링 현상을 감소시키는 역할을 한다.
Next, the coating layer 400 is formed on the ionic polymer layer 300, and serves to reduce fouling by photolyzing contaminants.

상기 코팅층(400)은 광촉매 나노 입자를 포함하며, 광촉매 나노입자로서 예를 들면, 이산화티탄, 은, 산화아연 등이 사용될 수 있고, 이 중에서도 특히 광촉매 기능이 우수한 이산화티탄이 바람직하다.
The coating layer 400 may include photocatalytic nanoparticles, and for example, titanium dioxide, silver, zinc oxide, or the like may be used as the photocatalytic nanoparticles, and among these, titanium dioxide having excellent photocatalytic function is particularly preferable.

한편, 상기 코팅층(400)의 두께는 1 내지 10nm임이 바람직하다. 이는 1nm 미만인 경우 이산화티탄이 단층으로 고르게 코팅되지 않아서 광촉매로서의 광분해 역할 및 친수화 역할을 효과적으로 수행할 수 없으며, 10nm 초과하는 경우 두께가 두꺼워져 분리막 성능에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다. 또한, 보다 구체적으로, 상기 코팅층(400)의 두께는 2 내지 8nm가 보다 바람직하고, 4 내지 5nm가 가장 바람직하다. 이는 상기 두께 범위 내로 코팅층이 형성되는 경우, 이산화티탄이 이온성 고분자층상에 광범위하고 균일하게 코팅되어 광촉매로서 광분해 역할을 효과적으로 수행하기 때문이다.
On the other hand, the thickness of the coating layer 400 is preferably 1 to 10nm. This is because if less than 1nm titanium dioxide is not evenly coated in a single layer can not effectively play a role of photolysis and hydrophilization as a photocatalyst, if the thickness exceeds 10nm it may have a negative effect on the membrane performance. In addition, more specifically, the thickness of the coating layer 400 is more preferably 2 to 8nm, most preferably 4 to 5nm. This is because when the coating layer is formed within the thickness range, titanium dioxide is widely and uniformly coated on the ionic polymer layer to effectively perform a photolysis role as a photocatalyst.

상술한 본 발명에 따른 역삼투 분리막은 내오염성이 우수하므로 파울링 현상을 감소시킬 수 있어, 해수 및 염수의 담수화, 반도체 산업용 초순수 제조 및 각종 산업용 폐수 처리 등에 매우 유용하게 사용될 수 있다.
Since the reverse osmosis membrane according to the present invention has excellent fouling resistance, it can reduce fouling, and can be very useful for desalination of seawater and brine, ultrapure water for semiconductor industry, and various industrial wastewater treatment.

다른 측면에서, 본 발명의 일 구현예에 따른 역삼투 분리막 제조방법은, (a) 미세 다공성 지지체 준비 단계; (b) 활성화층 형성 단계; (c) 이온성 고분자층 형성 단계; 및 (d) 코팅층 형성 단계를 포함한다.
In another aspect, the reverse osmosis membrane manufacturing method according to an embodiment of the present invention, (a) preparing a microporous support; (b) forming an activation layer; (c) forming an ionic polymer layer; And (d) forming a coating layer.

먼저, (a) 미세 다공성 지지체 준비 단계는 부직포 상에 고분자 재료를 캐스팅함으로써 미세 다공성 지지체를 준비하는 단계이다. 여기서, 부직포의 재료로는, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 미공질 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리 불화 비닐리덴 등이 사용될 수 있으며, 이 중 폴리에스테르가 특히 바람직하고, 고분자 재료로서는, 예를 들면 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드가 사용될 수 있으나, 이중에서도 특히 폴리설폰이 바람직하다.
First, (a) preparing a microporous support is a step of preparing a microporous support by casting a polymer material on the nonwoven fabric. Here, as the material of the nonwoven fabric, for example, polyester, polycarbonate, microporous polypropylene, polyphenylene ether, polyvinylidene fluoride and the like can be used, of which polyester is particularly preferred, and as the polymer material, For example, polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene oxide, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polypropylene, polymethylpentene, polymethylchloride and polyvinylidene fluoride may be used. In particular, polysulfone is preferred.

다음으로, (b) 활성화층 형성 단계는 상기 미세 다공성 지지체 상에 활성화층을 형성하는 단계로서, 구체적으로, 상기 미세 다공성 지지체를 아민 수용액에 침지시킨 후 지지체 상의 과잉의 수용액을 제거하고 건조함으로써 상기 미세 다공성 지지체 상에 활성화층을 형성하는 단계이다. 상기 활성화층은, 예를 들면 폴리아미드, 치환성 폴리아미드, 폴리피페라진, 치환성 폴리피페라진, 폴리페닐렌 디아민, 치환성 폴리페닐렌 디아민, 폴리클로로 페닐렌 디아민, 치환성 폴리클로로 페닐렌 디아민, 폴리벤지딘, 치환성 폴리벤지딘 등으로 이루어질 수 있으며, 이 중에서도 특히 폴리아미드가 바람직하다.
Next, (b) forming the activation layer is a step of forming an activation layer on the microporous support, specifically, by immersing the microporous support in an amine aqueous solution and then removing the excess aqueous solution on the support and drying the Forming an activation layer on the microporous support. The activation layer is, for example, polyamide, substituted polyamide, polypiperazine, substituted polypiperazine, polyphenylene diamine, substituted polyphenylene diamine, polychloro phenylene diamine, substituted polychloro phenylene Diamine, polybenzidine, substituted polybenzidine, and the like, with polyamide being particularly preferred.

다음으로, (c) 이온성 고분자층 형성 단계는, 활성화층 상에 이온성 고분자층을 형성하는 단계를 말하며, 활성화층 상에 형성된 이온성 고분자층은 염 이온과 정전기적 반발력에 의해 염배제율을 향상시키는 기능을 수행하며, 또한 상기 이온성 고분자층 상에 형성되는 코팅층의 광촉매 나노 입자가 광 범위하고 균일하게 분포될 수 있도록 하는 기능을 수행한다.
Next, (c) forming the ionic polymer layer refers to forming an ionic polymer layer on the activation layer, wherein the ionic polymer layer formed on the activation layer has a salt excretion rate due to salt ions and electrostatic repulsion. It also serves to improve the function, and also to enable the photocatalytic nanoparticles of the coating layer formed on the ionic polymer layer to be widely and uniformly distributed.

상기 (c) 이온성 고분자층 형성단계는, (c-1) 상기 활성화층을 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지시키는 단계; (c-2) 상기 활성화층의 표면을 1차 세척하는 단계; (c-3) 상기 활성화층을 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지시키는 단계; (c-4) 상기 활성화층의 표면을 2차 세척하는 단계를 포함한다.
The step (c) of forming an ionic polymer layer may include: (c-1) immersing the active layer in an aqueous polymer electrolyte solution having a cation; (c-2) first washing the surface of the activation layer; (c-3) immersing the active layer in an aqueous polymer electrolyte solution having anions; (c-4) second washing the surface of the activation layer.

상기 (c-1) 단계에서는, 상기 활성화층을 0.001 M 내지 1 M 농도, 보다 바람직하게는 0.005M 내지 0.1M, 가장 바람직하게는 0.1M 농도의 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지한다. 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도가 0.001M 미만인 경우 활성층 전체에 코팅이 이루어질 수 있고, 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도가 1M 초과하는 경우 분리막 성능에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.
In the step (c-1), the activation layer is immersed in an aqueous polymer electrolyte solution having a cation at a concentration of 0.001 M to 1 M, more preferably 0.005 M to 0.1 M, most preferably 0.1 M. This is because when the concentration of the aqueous polymer electrolyte solution having a cation is less than 0.001M, the coating may be performed over the entire active layer, and when the concentration of the aqueous solution of the polymer electrolyte having a cation exceeds 1M, the membrane performance may be adversely affected.

또한, 상기 양이온을 갖는 고분자로서는, 물에 용해되어 양전하를 가질 수 있는 전해질을 반복주기로 하는 고분자 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 폴리알릴아민염소산(poly allylamine hydrochloride, PAH), 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드(poly(diallyldimethylammonium chloride), PDDA), 폴리에틸렌이민(poly(ethylenimine), PEI )로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함할 수 있다.
In addition, the polymer having a cation may include a polymer material having a repetitive cycle of an electrolyte which is dissolved in water and may have a positive charge. For example, poly allylamine hydrochloride (PAH), polydiaryldimethyl Ammonium chloride (poly (diallyldimethylammonium chloride), PDDA), polyimide (poly (ethylenimine), PEI) may include at least one from the group consisting of.

다음으로, 상기 (c-2) 단계에서는, 상기 양이온 고분자가 결합된 활성화층을 증류수에 넣고 1차 세척하여 약하게 결합된 양이온 고분자를 제거한다.
Next, in the step (c-2), the activated layer combined with the cationic polymer is put in distilled water and washed first to remove the weakly bound cationic polymer.

다음으로, 상기 (c-3) 단계에서는, 상기 활성화층을 0.001 M 내지 1 M 농도, 보다 바람직하게는 0.005M 내지 0.1M, 가장 바람직하게는 0.1M 농도의 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지한다. 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도가 0.001M 미만인 경우 활성층 전체에 코팅이 이루어질 수 있고, 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도가 0.1M 초과하는 경우 분리막 성능에 악영향을 미칠 수 있기 때문이다.
Next, in the step (c-3), the activation layer is immersed in an aqueous polymer electrolyte solution having an anion of 0.001 M to 1 M concentration, more preferably 0.005 M to 0.1 M, most preferably 0.1 M concentration. . If the concentration of the aqueous polymer electrolyte solution having an anion is less than 0.001M, the entire active layer can be coated, and if the concentration of the aqueous solution of the polymer electrolyte having an anion is more than 0.1M, the performance of the separation membrane may be adversely affected.

또한, 상기 음이온을 갖는 고분자로서는, 물에 용해되어 음전하를 가질 수 있는 전해질을 반복주기로 하는 고분자 물질을 포함할 수 있으며, 예를 들면 폴리소듐스티렌설포네이트(poly(sodium styrenesulfonate), PSS), 폴리메타크릴산 ((poly(methacrylic acid), PMAA), 폴리아크릴산(poly(acrylic acid), PAA) 로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함할 수 있다.
In addition, the polymer having an anion may include a polymer material having a repetitive cycle of an electrolyte which is dissolved in water and may have a negative charge. For example, poly (sodium styrenesulfonate) (PSS), poly It may include at least one from the group consisting of methacrylic acid ((poly (methacrylic acid), PMAA), polyacrylic acid (poly (acrylic acid), PAA).

다음으로, 상기 (c-4)단계에서는, 상기 음이온 고분자가 결합된 활성화층을 증류수에 넣고 2차 세척하여 약하게 결합된 음이온 고분자를 제거한다.
Next, in the step (c-4), the activated layer combined with the anion polymer is placed in distilled water and washed twice to remove the weakly bound anion polymer.

한편, 상기 (c) 이온성 고분자층 형성단계는, 상기 활성화층이 음 전하를 띠지 않는 경우에 상기 (c-1) 단계 이전에 활성화층의 표면을 음이온 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
On the other hand, the step of forming the ionic polymer layer (c) may further include anion treatment of the surface of the activation layer before the step (c-1) when the activation layer is not negatively charged.

다음으로, (d) 코팅층 형성단계에서는, 상기 이온성 고분자층 상에 광촉매 나노입자를 포함하는 코팅층을 형성한다. 이는 광촉매 나노입자를 막 표면에 코팅함으로써, 오염원을 광 분해하여 분리막 표면에 흡착되는 것을 방지하기 위함이다.
Next, in the (d) coating layer forming step, to form a coating layer containing a photocatalytic nanoparticles on the ionic polymer layer. This is because the photocatalytic nanoparticles are coated on the membrane surface to prevent photolysis of the contaminants and adsorption on the membrane surface.

한편, 상기(d) 코팅층 형성단계는 구체적으로, 양전하를 갖는 광촉매 나노입자 수용액에 상기 이온성 고분자층을 20분 내지 30분간 침지시키고, 그 후 막 표면을 증류수로 세척하여 과잉의 나노입자를 제거한다. 여기서, 광촉매 나노입자는 광촉매 기능을 수행하면 특별히 제한이 없으나, 예를 들면, 이산화티탄, 산화아연, 은 등이 사용될 수 있고, 이중에서도 광촉매 기능이 우수한 이산화티탄이 바람직하다.
On the other hand, the (d) coating layer forming step, specifically, the ionic polymer layer is immersed in an aqueous solution of photocatalytic nanoparticles having a positive charge for 20 to 30 minutes, and then the surface of the membrane is washed with distilled water to remove excess nanoparticles do. Here, the photocatalytic nanoparticles are not particularly limited as long as they perform a photocatalytic function. For example, titanium dioxide, zinc oxide, silver, and the like may be used, and among them, titanium dioxide having excellent photocatalytic function is preferable.

이하에서, 구체적인 실시예를 통해 본 발명을 보다 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples.

실시예 1Example 1

DMF(N,N-Dimethylformamide) 용액에 18중량% 폴리설폰 고형분(solid)를 넣고, 80~85℃에서 12시간 이상 녹인 후 균일한 액상이 얻어지면 폴리에스테르 재질의 150㎛ 두께의 부직포 위에 50㎛ 두께의 폴리설폰을 캐스팅하여 다공성 폴리술폰 지지체를 준비하였다. 이렇게 준비된 다공성 폴리술폰 지지체를 2중량%의 MPD(m-Phenylenediamine)를 포함하는 수용액에 2분 동안 침지 후, 지지체 상의 과잉 수용액을 롤러를 이용하여 제거하고 1분간 상온 건조하였고, 이 후 상기 코팅된 지지체를 Isol C 용매(제조사: 주식회사 SKC)에 0.1중량%의 TMC(1,3,5-benzenetricarbonyl trichloride)를 함유하는 용액에 1분간 침지한 후 60℃ 오븐에서 10분간 건조하여 과잉의 유기용액을 제거하였으며, 그 후 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액에 상온에서 2시간 이상 수세한 후, 증류수로 수세하여 200㎛ 두께의 폴리아미드막을 제조하였다. Put 18 wt% polysulfone solid in DMF (N, N-Dimethylformamide) solution, melt it for more than 12 hours at 80 ~ 85 ℃, and then get uniform liquid. 50㎛ on 150μm thick nonwoven fabric of polyester A thick polysulfone was cast to prepare a porous polysulfone support. The porous polysulfone support thus prepared was immersed in an aqueous solution containing 2% by weight of MPD (m-Phenylenediamine) for 2 minutes, and then the excess aqueous solution on the support was removed using a roller and dried at room temperature for 1 minute, after which the coated The support was immersed in a solution containing 0.1% by weight of TMC (1,3,5-benzenetricarbonyl trichloride) in Isol C solvent (manufactured by SKC Co., Ltd.) for 1 minute and then dried in an oven at 60 ° C for 10 minutes to remove excess organic solution. Then, after washing with 0.2% by weight aqueous sodium carbonate solution at room temperature for 2 hours or more, and washed with distilled water to prepare a polyamide membrane of 200㎛ thickness.

그 후 상기 폴리아미드막을 0.01M 농도의 폴리알릴아민염소산(poly allylamine hydrochloride, PAH) 용액과 0.01M 농도의 폴리소듐스티렌설포네이트(poly(sodium styrenesulfonate), PSS) 용액에 각각 5분간 침지한 후 증류수로 세척하여 상기 폴리아미드막 표면에 양이온 고분자막 및 음이온 고분자막으로 이루어진 이온성 고분자층을 형성하였다. 그 후 양전하를 갖는 0.05중량%의 이산화티탄 수용액에 상기 폴리아미드막을 침지시켜 막 표면에 이산화티탄을 포함하는 코팅층을 형성하여 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
Thereafter, the polyamide membrane was immersed in a poly allylamine hydrochloride (PAH) solution of 0.01 M concentration and poly (sodium styrenesulfonate, PSS) solution of 0.01 M concentration for 5 minutes, respectively, and then distilled water. It was washed with to form an ionic polymer layer consisting of a cationic polymer membrane and an anionic polymer membrane on the surface of the polyamide membrane. Thereafter, the polyamide membrane was immersed in a 0.05 wt% titanium dioxide aqueous solution having a positive charge to form a coating layer containing titanium dioxide on the surface of the membrane to prepare a reverse osmosis membrane having excellent fouling resistance.

실시예 2Example 2

0.05중량%의 이산화티탄 수용액 대신에 0.1 중량%의 이산화티탄 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
A reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.1 wt% of titanium dioxide was used instead of 0.05 wt% of titanium dioxide.

실시예 3Example 3

0.05중량%의 이산화티탄 수용액 대신에 0.15 중량%의 이산화티탄 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
A reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.15 wt% of titanium dioxide was used instead of 0.05 wt% of titanium dioxide.

실시예 4Example 4

0.05중량%의 이산화티탄 수용액 대신에 0.2 중량%의 이산화티탄 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
A reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.2 wt% titanium dioxide aqueous solution was used instead of 0.05 wt% titanium dioxide aqueous solution.

실시예 5Example 5

0.05중량%의 이산화티탄 수용액 대신에 0.25 중량%의 이산화티탄 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
A reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.25 wt% titanium dioxide aqueous solution was used instead of 0.05 wt% titanium dioxide aqueous solution.

실시예 6Example 6

0.05중량%의 이산화티탄 수용액 대신에 0.3 중량%의 이산화티탄 수용액을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 내오염성이 우수한 역삼투 분리막을 제조하였다.
A reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0.3 wt% of titanium dioxide was used instead of 0.05 wt% of titanium dioxide.

비교예 1Comparative Example 1

실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 폴리아미드막 표면에 이온성 고분자 층을 형성하지 않은 채, 상기 폴리아미드막을 양전하를 갖는 0.05중량%의 이산화티탄 수용액에 침지시켜 막 표면에 이산화티탄을 포함하는 코팅층을 형성하여 역삼투 분리막을 제조하였다.
Coating layer containing titanium dioxide on the surface of the film by immersing the polyamide film in 0.05% by weight aqueous titanium dioxide solution having a positive charge, without forming an ionic polymer layer on the surface of the polyamide film prepared in the same manner as in Example 1 To form a reverse osmosis membrane.

비교예 2 Comparative Example 2

실시예 1과 동일한 방법으로 제조된 폴리아미드막 표면에 이온성 고분자층 및 코팅층 어떤 것도 형성하지 않았다.
None of the ionic polymer layer and the coating layer were formed on the surface of the polyamide membrane prepared in the same manner as in Example 1.

실험예 1Experimental Example 1

상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~2에 의해 제조된 역삼투 분리막의 초기 염제거율과 초기 투과 유량을 측정하였다. 초기 염제거율과 초기 투과 유량은 평판형 투과셀과 고압 펌프, 저장조, 그리고 냉각 장치를 포함하는 역삼투막 셀 장치에 상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~2에 의해 제조된 역삼투 분리막을 장착시킨 후, 25℃에서 32,000ppm의 염화나트륨 수용액을 1400mL/min의 유량으로 투과시키면서 측정하였다. 상기 평판형 투과 셀은 크로스-플로우 방식으로, 유효 투과 면적은 140cm2이다. 역삼투 분리막을 투과 셀에 설치한 다음, 평가 장비의 안정화를 위해 3차 증류수를 이용하여 1시간 정도 충분히 예비 운전을 실시하였다. 그런 다음, 32,000ppm의 염화나트륨 수용액을 투입하고, 압력과 투과 유량이 정상 상태에 이를 때까지 1시간 정도 운전한 다음, 800psi 압력 하에서 10분간 투과되는 물의 양을 측정하여 투과 유량을 계산하였으며, 전도도 미터를 사용하여 투과 전후의 염 농도를 분석하여 염 배제율을 계산하였다. 측정 결과는 하기 [표 1]에 나타내었다.The initial salt removal rate and initial permeation flow rate of the reverse osmosis membranes prepared in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 were measured. The initial salt removal rate and the initial permeate flow rate were obtained by mounting the reverse osmosis membrane prepared by Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 to the reverse osmosis membrane cell apparatus including a flat plate permeation cell, a high pressure pump, a reservoir, and a cooling device. Then, it measured while permeating a 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution at 25 degreeC by the flow volume of 1400 mL / min. The planar type transmissive cell is a cross-flow type, and the effective permeable area is 140 cm 2 . The reverse osmosis membrane was installed in the permeation cell, and then preliminarily operated for about 1 hour using tertiary distilled water to stabilize the evaluation equipment. Then, 32,000 ppm of sodium chloride solution was added thereto, and the permeate flow rate was calculated by measuring the amount of water permeated for 10 minutes at 800 psi pressure after operating for 1 hour until the pressure and permeate flow rate reached a steady state. The salt rejection rate was calculated by analyzing the salt concentration before and after permeation. The measurement results are shown in Table 1 below.

초기투과유량(gallon/ft2·day)The initial flux (gallon / ft 2 · day) 초기 염배제율(%)Initial salt exclusion rate (%) 실시예 1Example 1 17.8817.88 96.6496.64 실시예 2Example 2 17.4617.46 97.0897.08 실시예 3Example 3 17.5917.59 97.7697.76 실시예 4Example 4 17.4517.45 98.8098.80 실시예 5Example 5 16.7216.72 98.3698.36 실시예 6Example 6 17.1917.19 98.3798.37 비교예 1Comparative Example 1 17.9117.91 96.9896.98 비교예 2Comparative Example 2 18.3018.30 96.2096.20

실험예 2Experimental Example 2

실험예 1에 의해 초기 염배제율 및 투과 유량을 측정한 후, 카제인을 pH 11 이상의 수용액에 녹인 100ppm의 카제인 수용액을 탱크에 투입하였다. 카제인 수용액 투입 후 2시간 후의 염배제율과 유량의 변화를 측정하였다. 염배제율 및 유량의 측정방법은 실험예 1과 동일하다. 측정 결과는 하기 [표 2]에 나타내었다.
After measuring the initial salt excretion rate and permeate flow rate by Experimental Example 1, 100 ppm casein solution in which casein was dissolved in an aqueous solution of pH 11 or higher was charged into a tank. The change in salt excretion rate and flow rate 2 hours after the casein aqueous solution was added was measured. The method of measuring the salt excretion rate and flow rate is the same as in Experimental Example 1. The measurement results are shown in the following [Table 2].

카제인 투과 2시간 후 투과유량(gallon/ft2·day)After 2 hours the flux of casein transmission (gallon / ft 2 · day) 카제인 투과 2시간 후 염배제율(%)% Salt rejection after 2 hours of casein permeation 실시예 1Example 1 17.5117.51 96.1196.11 실시예 2Example 2 17.3817.38 96.2596.25 실시예 3Example 3 17.6417.64 96.9796.97 실시예 4Example 4 17.4817.48 98.4398.43 실시예 5Example 5 16.2116.21 98.6198.61 실시예 6Example 6 17.5417.54 98.7998.79 비교예 1Comparative Example 1 14.9814.98 95.0295.02 비교예 2Comparative Example 2 15.0815.08 94.9794.97

상기 표 1 및 표2를 살펴보면, 실시예 1 내지 6은 초기 투과유량과 카제인 투입 2시간 후 투과유량이 거의 동일하게 유지되고, 초기 염배제율과 카제인 투입 2시간 후 염배제율도 거의 동일하게 유지되는 반면, 비교예 1 및 2는 카제인 투입 2시간 후 투과유량이 초기 투과유량에 비해 현저히 저하되며, 카제인 투입 2시간 후 염배제율 또한 초기 염배제율에 비해 현저히 저하됨을 확인할 수 있다. 즉, 비교예 1 및 2와 달리, 실시예 1 내지 6은 오염원인 카제인의 투입 전 후의 투과유량 및 염배제율이 일정하게 유지되는 결과로부터 실시예가 비교예 1 및 2에 비해 내오염성이 현저히 우수함을 알 수 있다. Referring to Tables 1 and 2, Examples 1 to 6 maintained the initial permeate flow rate and the permeate flow rate after 2 hours of casein addition, and the initial salt excretion rate and the salt excretion rate after 2 hours of casein addition were also maintained almost the same. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 can be seen that the permeate flow rate is significantly lower than the initial permeate flow rate 2 hours after the casein input, the salt excretion rate is also significantly lower than the initial salt excretion rate 2 hours after the casein input. That is, unlike Comparative Examples 1 and 2, Examples 1 to 6 are significantly superior in fouling resistance to Comparative Examples 1 and 2 from the result that the permeation flow rate and salt rejection rate before and after the injection of casein as a pollutant are kept constant. It can be seen.

100 미세 다공성 지지체
200 활성화층
300 이온성 고분자층
400 코팅층
100 microporous support
200 active layers
300 Ionic Polymer Layer
400 coating layer

Claims (20)

미세 다공성 지지체;
상기 미세 다공성 지지체 상에 형성되는 활성화층;
상기 활성화층 상에 형성되는 이온성 고분자층; 및
상기 이온성 고분자층 상에 형성되고, 광촉매 나노 입자를 포함하는 코팅층을 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
Microporous support;
An activation layer formed on the microporous support;
An ionic polymer layer formed on the activation layer; And
The reverse osmosis membrane formed on the ionic polymer layer, and excellent in fouling resistance including a coating layer comprising photocatalytic nanoparticles.
제1항에 있어서,
상기 미세 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The method of claim 1,
The microporous support is selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene oxide, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polypropylene, polymethylpentene, polymethylchloride and polyvinylidene fluoride Reverse osmosis membranes having excellent stain resistance, including those selected.
제1항에 있어서,
상기 활성화층은 폴리아미드, 치환성 폴리아미드, 폴리피페라진, 치환성 폴리피페라진, 폴리페닐렌 디아민, 치환성 폴리페닐렌 디아민, 폴리클로로 페닐렌 디아민, 치환성 폴리클로로 페닐렌 디아민, 폴리벤지딘, 치환성 폴리벤지딘으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종을 포함하는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The method of claim 1,
The active layer is polyamide, substituted polyamide, polypiperazine, substituted polypiperazine, polyphenylene diamine, substituted polyphenylene diamine, polychloro phenylene diamine, substituted polychloro phenylene diamine, polybenzidine The reverse osmosis membrane excellent in fouling resistance, comprising at least one selected from the group consisting of a substituted polybenzidine.
제1항에 있어서, 상기 이온성 고분자층은 양이온 고분자막과 음이온 고분자막이 순차적으로 적층된 구조인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 1, wherein the ionic polymer layer has a structure in which a cationic polymer membrane and an anionic polymer membrane are sequentially stacked.
제4항에 있어서, 상기 양이온 고분자막은 폴리알릴아민염소산(poly allylamine hydrochloride, PAH), 폴리디아릴디메틸암모늄클로라이드(poly(diallyldimethylammonium chloride), PDDA), 폴리에틸렌이민(poly(ethylenimine), PEI )로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함하는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The method of claim 4, wherein the cationic polymer membrane is made of poly allylamine hydrochloride (PAH), polydiaryldimethylammonium chloride (poly (diallyldimethylammonium chloride), PDDA), polyethyleneimine (poly (ethylenimine), PEI) Reverse osmosis membrane excellent pollution resistance comprising at least one species from the group.
제4항에 있어서, 상기 음이온 고분자막은 폴리소듐스티렌설포네이트(poly(sodium styrenesulfonate), PSS), 폴리메타크릴산 ((poly(methacrylic acid), PMAA), 폴리아크릴산(poly(acrylic acid), PAA) 로 이루어진 군으로부터 적어도 1종을 포함하는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The method of claim 4, wherein the anionic polymer film is poly (sodium styrenesulfonate), polymethacrylic acid (poly (methacrylic acid), PMAA), poly (acrylic acid), PAA The reverse osmosis membrane excellent pollution resistance that comprises at least one from the group consisting of).
제1항에 있어서, 상기 코팅층의 광촉매 나노입자는 이산화티탄, 은, 산화아연으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나로 이루어지는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 1, wherein the photocatalytic nanoparticles of the coating layer comprise at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silver, and zinc oxide.
제1항에 있어서, 상기 이온성 고분자층의 두께는 1nm 내지 10nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 1, wherein the ionic polymer layer has a thickness of 1 nm to 10 nm.
제8항에 있어서, 상기 이온성 고분자층의 두께는 2nm 내지 8nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 8, wherein the ionic polymer layer has a thickness of 2 nm to 8 nm.
제9항에 있어서, 상기 이온성 고분자층의 두께는 3nm 내지 6nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 9, wherein the ionic polymer layer has a thickness of 3 nm to 6 nm.
제1항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 1nm 내지 10nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 1, wherein the coating layer has a thickness of 1 nm to 10 nm.
제11항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 2nm 내지 8nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 11, wherein the coating layer has a thickness of 2 nm to 8 nm.
제12항에 있어서, 상기 코팅층의 두께는 4nm 내지 5nm인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막.
The reverse osmosis membrane of claim 12, wherein the coating layer has a thickness of 4 nm to 5 nm.
(a) 미세 다공성 지지체를 준비하는 단계;
(b) 상기 미세 다공성 지지체 상에 활성화층을 형성하는 단계;
(c) 상기 활성화층 상에 이온성 고분자층을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 이온성 고분층 상에 광촉매 나노입자를 포함하는 코팅층을 형성하는 단계를 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.
(a) preparing a microporous support;
(b) forming an activation layer on the microporous support;
(c) forming an ionic polymer layer on the activation layer; And
(d) a method for producing a reverse osmosis membrane having excellent fouling resistance, comprising forming a coating layer including photocatalytic nanoparticles on the ionic polymer layer.
제14항에 있어서,
상기 미세 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 역삼투 분리막 제조방법.
15. The method of claim 14,
The microporous support is selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone, polycarbonate, polyethylene oxide, polyimide, polyetherimide, polyetheretherketone, polypropylene, polymethylpentene, polymethylchloride and polyvinylidene fluoride Reverse osmosis membrane production method comprising the selected.
제14항에 있어서,
상기 활성화층은 폴리아미드막을 포함하는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.
15. The method of claim 14,
The active layer is a reverse osmosis membrane manufacturing method excellent pollution resistance that comprises a polyamide membrane.
제14항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
(c-1) 상기 활성화층을 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지시키는 단계;
(c-2) 상기 활성화층의 표면을 1차 세척하는 단계;
(c-3) 상기 활성화층을 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액에 침지시키는 단계;
(c-4) 상기 활성화층의 표면을 2차 세척하는 단계를 포함하는 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.
15. The method of claim 14,
The step (c)
(c-1) immersing the active layer in an aqueous polymer electrolyte solution having a cation;
(c-2) first washing the surface of the activation layer;
(c-3) immersing the active layer in an aqueous polymer electrolyte solution having anions;
(C-4) excellent reverse osmosis membrane production method comprising the step of second washing the surface of the active layer.
제17항에 있어서,
상기 (c-1) 단계 전에 상기 활성화층의 표면을 음이온 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.
18. The method of claim 17,
The reverse osmosis membrane manufacturing method excellent pollution resistance further comprising the step of anion treating the surface of the active layer before the step (c-1).
제17항에 있어서, 상기 (c-1) 단계에서, 상기 양이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도는 0.001M 내지 0.1M인 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.
The method according to claim 17, wherein in the step (c-1), the concentration of the polymer electrolyte solution containing the cation is 0.001M to 0.1M.
제17항에 있어서, 상기 (c-1) 단계에서, 상기 음이온을 갖는 고분자 전해질 수용액의 농도는 0.001M 내지 0.1M인 것인 내오염성이 우수한 역삼투 분리막 제조방법.18. The method of claim 17, wherein in the step (c-1), the concentration of the aqueous polymer electrolyte solution having the anion is 0.001M to 0.1M.
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