KR20140003086A - Hollow fiber nano filtration membrane and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a hollow fiber nanofiltration membrane and a manufacturing method thereof. The manufacturing method of a hollow fiber type nano-membrane according to the present invention improves physical properties such as water permeability and divalent ion removal rate as a hydrophilic hollow support is bonded to a polyamide layer at an excellent bonding force by forming a hydrophilic hollow support having an asymmetric structure with sponge type pores at the inside of the hollow fiber and finger-shaped pores at the outside of the hollow fiber, making an aqueous amine solution react on the hollow fiber support modified to have hydrophilicity, and interfacial-polymerizing an organic solution containing acyl halide to form a polyamide layer; and has an excellent strength due to a composite membrane structure. Therefore, the hollow fiber nanofiltration membrane according to the present invention is expected to have an energy saving effect as the packing density and the membrane area are larger than the conventional spiral nanofiltration membrane module, which produces more flux in a low pressure. [Reference numerals] (AA) Example 1; (BB) Example 2; (CC) Comparative example 1

Description

중공사형 나노분리막 및 그의 제조방법{HOLLOW FIBER NANO FILTRATION MEMBRANE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF} Hollow fiber type nanomembrane and its manufacturing method {HOLLOW FIBER NANO FILTRATION MEMBRANE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 중공사형 나노분리막 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체를 형성하고, 상기 친수성으로 개질된 중공사 지지체상에 아민 수용액을 반응시킨 후 아실할라이드 함유 유기용액을 계면중합시켜 폴리아미드층을 형성함으로써, 상기 친수성 중공사 지지체와 폴리아미드층이 층간 결합력이 우수하여 수투과도와 2가 이온 제거율이 개선될 뿐만 아니라, 복합막 구조로 인한 막의 강도가 우수한 중공사형 나노분리막 및 그의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a hollow fiber nano-membrane membrane and a method for manufacturing the same, and more particularly, to form a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure, and reacted with an aqueous amine solution on the hydrophilic modified hollow fiber support acyl By interfacially polymerizing the halide-containing organic solution to form a polyamide layer, the hydrophilic hollow fiber support and the polyamide layer have excellent interlayer bonding force, thereby improving water permeability and divalent ion removal rate, and increasing membrane strength due to the composite membrane structure. Relates to an excellent hollow fiber-type nano separator and a method for manufacturing the same.

일반적으로 나노분리막(Nano Filtration Membrane)은 종래의 복합막에 비하여 낮은 압력 하에서 많은 유량을 얻을 수 있어, 공업용수, 음용수, 식품제조 공정 등의 다양한 용도에 적용되고 있다. 이러한 나노분리막은 고도산화처리 및 활성탄 공정을 대체하여 효과적인 공정운영을 수행할 수 있다. In general, the nano-filtration membrane (Nano Filtration Membrane) can be obtained a lot of flow rate under a lower pressure than the conventional composite membrane, it is applied to a variety of applications, such as industrial water, drinking water, food manufacturing process. Such a nano-membrane can perform an effective process operation by replacing the advanced oxidation treatment and activated carbon process.

전통적인 수처리 막으로서, 역삼투막, 한외여과막, 정밀여과막 등이 있는데, 최근에는 에너지소비 대비 우수한 성능을 구현하는 나노분리막에 대한 관심이 높아지고 있다. Conventional water treatment membranes include reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes, microfiltration membranes, and the like, and recently, interest in nano-separation membranes that achieve superior performance compared to energy consumption has increased.

나노분리막은 나노여과(NANO FILTRATION)라는 개념에서 유래되며, 나노분리막의 주된 분리대상은 용질의 크기가 나노미터(nm) 크기를 가진 2가 이온 또는 여러 종류의 단당류와 저분자량의 유기물 등이다. Nano-membrane is derived from the concept of nanofiltration (NANO FILTRATION), the main separation target of the nano-membrane is a divalent ion having a solute size of nanometer (nm) or several kinds of monosaccharides and low molecular weight organic materials.

이러한 나노분리막은 그 여과범위가 역삼투막과 한외여과막 사이의 경계에 존재하는 막으로서, 특히 오염도가 낮은 물로부터 미네랄을 제거하거나, 항생제 물질의 분리, 초순수 제조, 중금속 세척 등의 분야에서 응용될 수 있다. The nano separation membrane is a membrane whose filtration range is present at the boundary between the reverse osmosis membrane and the ultrafiltration membrane, and may be particularly applied in the field of removing minerals from water with low pollution, separating antibiotics, preparing ultrapure water, and washing heavy metals. .

물론 역삼투막도 이러한 물질을 분리할 수 있지만 나노미터급의 특정용질에 대해 선택적 분리능력은 나노분리막보다 떨어지고, 무엇보다 나노분리막보다 운전압력이 더 높아야 하기 때문에 에너지 소비가 나노분리막 공정에 비해 훨씬 크다는 단점이 있다. Of course, reverse osmosis membranes can also separate these materials, but for nanometer-specific solutes, the selective separation ability is lower than that of the nano-membrane, and above all, the energy consumption is much higher than that of the nano-membrane process. There is this.

따라서, 상대적으로 더 낮은 운전압력에서 더 많은 양의 물질을 분리할 수 있는 나노분리막에 대한 관심과 연구가 집중되고 있다. Thus, there is a great deal of interest and research on nano-membrane membranes capable of separating a greater amount of material at a relatively lower operating pressure.

대부분의 나노분리막은 제조의 용이성 때문에 평막으로 제조하여 나권형의 모듈 내에 장착하여 사용하는 것이 일반적이다. Most nano separators are generally manufactured as flat membranes and mounted in spiral wound modules for ease of manufacture.

나권형 모듈의 경우, 일정공간 내에 장착할 수 있는 평막의 면적은 매우 제한적으로 보통 300∼1,000㎡/㎥ 정도이다.In the case of spiral wound modules, the area of the flat membrane that can be mounted in a certain space is very limited, usually about 300 to 1,000 m 2 / m 3.

그러나, 중공사막 모듈의 경우는 중공사막의 직경에 따라 3,600∼36,000 ㎡/㎥ 정도의 막의 장착밀도를 가지기 때문에 동일한 크기의 모듈 내에 평막보다 중공사막이 10 배 이상 더 큰 면적으로 장착할 수 있다.However, the hollow fiber membrane module has a mounting density of about 3,600 to 36,000 m 2 / m 3 depending on the diameter of the hollow fiber membrane, so that the hollow fiber membrane can be mounted in a module of the same size in an area 10 times larger than the flat membrane.

이러한 장점에도 불구하고, 중공사막은 막 표면에서 공급액의 흐름에 의한 전단응력이 평막 대비 매우 크기 때문에, 나노분리막으로 활용되지 못하고 있다.In spite of these advantages, the hollow fiber membrane is not used as a nano separation membrane because the shear stress due to the flow of the feed liquid on the membrane surface is very large compared to the flat membrane.

따라서, 나노분리막으로서 중공사막이 적용되기 위해서는 지지체와 도포층으로 구성된 복합막 구조에 있어서 층간 강한 결합력이 요구된다.Therefore, in order to apply the hollow fiber membrane as a nano separation membrane, a strong bonding force between layers is required in the composite membrane structure composed of the support and the coating layer.

또한, 평막과 달리 중공사막은 구조적 특징상 별도의 지지체를 이용할 수 없기 때문에, 고압 하에서 견딜 수 있는 기계적 강도를 구현할 수 없다. In addition, unlike the flat membrane, since the hollow fiber membrane cannot use a separate support due to its structural features, it cannot implement mechanical strength that can withstand high pressure.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 기계적 특성이 우수한 재료를 이용하고, 비대칭 구조로 중공사 막을 제조하는데 대표적인 일례가 셀룰로오스아세테이트 막이다. 그러나, 셀룰로오스아세테이트 막은 투과속도가 작고 염배제율이 작을 뿐 아니라 제조단가가 높아 광범위하게 사용할 수 없다. In order to improve this problem, a representative example of the production of hollow fiber membranes using a material having excellent mechanical properties and having an asymmetric structure is a cellulose acetate membrane. However, the cellulose acetate membrane has a low permeation rate, a low salt excretion rate, a high manufacturing cost, and thus cannot be widely used.

또한, 중공사 지지체 상에, 박막이 적층되어 비대칭성막이 도포되는 복합막 구조로 막을 제조할 경우, 중공사 지지체를 반응체가 들어있는 수용액으로 처리할 때 소수성인 중공사 지지체와 상기 수용액간의 빈약한 결합력으로 인하여, 다른 반응체를 포함하는 유기상의 용액으로 처리하면, 표면중합에 의해 형성된 활성층에 결함을 야기한다.In addition, when a membrane is manufactured in a composite membrane structure in which a thin film is laminated on a hollow fiber support to apply an asymmetric membrane, a poor hydrophobic hollow fiber support and the aqueous solution are treated when the hollow fiber support is treated with an aqueous solution containing a reactant. Due to the binding force, treatment with a solution of the organic phase containing other reactants causes defects in the active layer formed by surface polymerization.

이상의 나노분리막의 요건을 충족하기 위한 막 설계의 일환으로서, 폴리아미드 복합막의 제조방법이 제시된 바 있다. As part of the membrane design to meet the requirements of the nano-separation membrane, a method for producing a polyamide composite membrane has been proposed.

그 중에서 캐도트(J. E. Cadotte)에 의한 미국특허 제4,259,183호에서는 피페라진과 트리메조일클로라이드/이소프탈로일 클로라이드(TMC/IPC)를 반응시킨 복합막의 제조방법이 개시되어 있다.Among them, US Patent No. 4,259,183 to J. E. Cadotte discloses a method for producing a composite membrane in which piperazine and trimezoyl chloride / isophthaloyl chloride (TMC / IPC) are reacted.

상기 발명을 시작으로 폴리아미드막의 물성 개선을 목적으로 하는 다수의 연구 및 특허보고가 꾸준히 진행되고 있다. Starting from the above invention, a number of researches and patent reports aimed at improving the properties of polyamide membranes have been steadily progressing.

일례로서, 미국특허 제4,765,897호, 미국특허 제4,812,270호, 미국특허 제4,824,574호의 경우, 무기 강산 및 염배제율 증가제(Rejection enhancer)로 후처리를 실시하고, 미국특허 제6,280,853호에서는 에폭사이드 물질로 막의 후처리 코팅 방법을 개시하고 있다. As an example, US Pat. No. 4,765,897, US Pat. No. 4,812,270, US Pat. No. 4,824,574 are post-treated with an inorganic strong acid and a rejection enhancer, and US Pat. No. 6,280,853 uses an epoxide material. A post-treatment coating method of a membrane is disclosed.

또한, 미국특허 제4,769,148호, 미국특허 제4,859,384호에서는 막 제조시 피페라진층에 음이온 습윤제(Cationic wetting agent)를 첨가하여 유량 상승을 유도하는 기술을 제안하고 있다. In addition, US Pat. No. 4,769,148 and US Pat. No. 4,859,384 propose a technique of inducing a flow rate increase by adding a cationic wetting agent to the piperazine layer during membrane preparation.

미국의 하이드라노틱스(Hydranautics)사에 의한 미국특허 제4,619,767호와 미국특허 제4,737,325호에서는 막을 제조함에 있어서, 메타페닐렌디아민(MPD)와 트리메조일클로라이드(TMC)와의 계면반응이 아닌 폴리비닐알콜/아미노 화합물(PVA/amino compound)와 트리메조일클로라이드(TMC)간의 계면반응을 통해 복합막을 제조한 나노분리막을 보고하고 있다. In US Pat. No. 4,619,767 and US Pat. No. 4,737,325 by Hydranautics of the United States, polyvinyl vinyl is not an interfacial reaction between metaphenylenediamine (MPD) and trimesoyl chloride (TMC) in preparing membranes. The nanoseparation membrane has been reported to produce a composite membrane through an interfacial reaction between an alcohol / amino compound (PVA / amino compound) and trimezoyl chloride (TMC).

또한, 미국의 얼라이드 시그널(Allied-Signal)사의 미국특허 제4,950,404호에서는 수용액계에 극성 비수화성 용매를 포함시켜 지지층의 유연성을 높임으로써, 투수성을 높인 막을 제시하고 있다. In addition, U.S. Patent No. 4,950,404 to Allied-Signal of the United States proposes a membrane having improved water permeability by increasing the flexibility of the support layer by including a polar non-aqueous solvent in the aqueous solution.

이외에도 미국특허 제6,113,794호에서는 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 지지체로 구비하여 친수성 고분자를 코팅한 나노분리막의 제조방법 및 평막형 나노복합막에 관련된 기술이 공개되어 있다. In addition, US Pat. No. 6,113,794 discloses a method for preparing a nanoseparation membrane coated with a hydrophilic polymer by using polyacrylonitrile (PAN) as a support and a technology related to a flat membrane-type nanocomposite membrane.

토요보사에 의한 일본특허 제2001-212562호와 대한민국 코오롱사에 의한 미국특허 제2008-0197071호에서는 폴리술폰계 중공사 지지체에 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 첨가하여 방사한 후 피페라진과 트리메조일클로라이드를 반응시켜 폴리아미드층이 복합화된 복합막을 개시하고 있다. In Japanese Patent No. 2001-212562 by Toyobo Corporation and US Patent No. 2008-0197071 by Kolon Corporation in Korea, piperazine and trimesoyl chloride were added after spinning by adding polyethylene glycol (PEG) to a polysulfone hollow fiber support. Is reacted to disclose a composite membrane in which a polyamide layer is complexed.

그러나, 전술한 특허에 의해 설계 또는 제조된 복합막은 공정상 효율 또는 에너지 측면에서 유리함에도 불구하고, 막의 강도, 2가 이온 제거율 및 투수성능이 양호하지 못하여 실제 적용에는 어려움이 있다.However, although the composite membrane designed or manufactured by the aforementioned patent is advantageous in terms of efficiency or energy in the process, the strength, divalent ion removal rate and permeability of the membrane are not good, and thus, there is a difficulty in practical application.

이에, 본 발명자들은 종래 중공사형 나노분리막의 문제점을 개선하기 위하여 노력한 결과, 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체 상에, 폴리아미드층을 복합화한 중공사형 나노분리막을 제조하고 그의 막의 강도, 2가 이온 제거율 및 투수성능 향상을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다. Therefore, the present inventors have made efforts to improve the problems of the conventional hollow fiber-type nano-separation membrane, and as a result, on the hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure, a hollow fiber-type nano-separation membrane composited with a polyamide layer was prepared and its strength, bivalent This invention was completed by confirming the ion removal rate and water permeability improvement.

본 발명의 목적은 중공사형 나노분리막을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a hollow fiber nano separator.

본 발명의 다른 목적은 친수성 중공사 지지체 상에 폴리아미드층을 형성하되 지지체와 폴리아미드층간의 결합력을 개선시킨 중공사형 나노분리막의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to form a polyamide layer on a hydrophilic hollow fiber support, but to provide a method for preparing a hollow fiber-type nanoseparation membrane which improves the bonding force between the support and the polyamide layer.

본 발명은 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체 상에, 폴리아미드층이 형성된 중공사형 나노분리막을 제공한다. The present invention provides a hollow fiber type nanoseparation membrane in which a polyamide layer is formed on a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure.

본 발명의 중공사형 나노분리막에 있어서, 상기의 친수성 중공사 지지체는 스폰지형태의 기공 및 중공사 외면은 핑거형태의 기공으로 이루어진 비대칭 기공구조를 가지며, 상기 비대칭 기공구조가 중공사 단면대비, 스폰지형태의 기공 5 내지 35% 및 핑거형태의 기공 65 내지 95%로 이루어진다. In the hollow fiber nano-membrane membrane of the present invention, the hydrophilic hollow fiber support has an asymmetric pore structure consisting of sponge-like pores and the hollow fiber outer surface of the finger-shaped pores, the asymmetric pore structure is compared to the hollow fiber cross-section, sponge-like It consists of 5 to 35% of the pores and 65 to 95% of the pores of the finger form.

또한, 친수성 중공사 지지체는 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유된 것으로서, 상기 소수성 고분자가 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태이며, 상기 친수화 첨가제는 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 및 술폰화된 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태이다.In addition, the hydrophilic hollow fiber support is 0.1 to 5% by weight of the hydrophilic additive in the hydrophobic polymer, the hydrophobic polymer is selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone and polyallylethersulfone, or a mixture thereof. In addition, the hydrophilization additive may be selected from the group consisting of sulfonated polysulfone, sulfonated polyethersulfone, and sulfonated polyallylethersulfone, or a mixture thereof.

본 발명의 중공사형 나노분리막은 2가 이온 제거율이 80% 이상의 물성을 충족한다.Hollow fiber type nanoseparation membrane of the present invention meets the physical properties of the bivalent ion removal rate of 80% or more.

본 발명은 중공사형 나노분리막의 제조방법으로서, 1) 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유된 도프용액과 코어형성을 위한 내부응고제를 방사 노즐을 통해 토출하여 공기노출 후, 응고조에 침지시켜 친수성 중공사 지지체를 형성하고, The present invention provides a method for manufacturing a hollow fiber-type nano-membrane membrane, 1) the dope solution containing 0.1 to 5% by weight of the hydrophilic additive in the hydrophobic polymer and the internal coagulant for forming the core through the spinning nozzle to expose the air to the coagulation tank Dipping to form a hydrophilic hollow fiber support,

2) 상기 친수성 중공사 지지체를 아민 수용액에 침지시킨 후 건조하고, 2) the hydrophilic hollow fiber support is immersed in an aqueous amine solution and dried;

3) 상기 지지체를 아실할라이드 함유 유기용액에 침지시켜 폴리아미드층을 형성하는 것으로 수행되는 중공사형 나노분리막의 제조방법을 제공한다. 3) It provides a method for producing a hollow fiber-type nano separation membrane is carried out by forming a polyamide layer by immersing the support in an acyl halide-containing organic solution.

본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법에 있어서, 단계 1)의 도프용액이 소수성 고분자 5 내지 25중량%, 친수화 첨가제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 극성용매으로 이루어지며, 상기에서 소수성 고분자는 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태이다.In the manufacturing method of the hollow fiber-type nano separator of the present invention, the dope solution of step 1) is composed of 5 to 25% by weight of hydrophobic polymer, 0.1 to 5% by weight of hydrophilic additive and a residual amount of polar solvent, wherein the hydrophobic polymer is Polysulfone, polyethersulfone and polyallylethersulfone alone or in a mixture thereof.

또한, 단계 1)의 친수화 첨가제는 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 및 술폰화된 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태를 사용한다.In addition, the hydrophilization additive of step 1) uses a sulfonated polysulfone, sulfonated polyethersulfone and sulfonated polyallylethersulfone alone or in combination thereof.

본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법에 있어서, 단계 1)에 사용되는 내부응고제는 용매 A: 비용매 B의 혼합비율 4: 6 내지 9:1로 이루어진다. In the method for preparing a hollow fiber nanomembrane of the present invention, the internal coagulant used in step 1) is composed of a mixing ratio of solvent A: non-solvent B 4: 6 to 9: 1.

상기에서 용매 A는 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 글리세롤 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태의 유기극성용매이며, 비용매 B는 물 또는 에틸렌글리콜을 사용한다.Wherein solvent A is an organic polar solvent alone or in combination thereof selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, glycerol and glycerin, non-solvent B is water or Ethylene glycol is used.

단계 1)에서 내응응고액의 토출시 온도는 10 내지 50℃로 유지되도록 하고, 공기노출시 에어갭이 길이가 10 내지 100mm인 것이 바람직하다.When discharging the coagulation solution in step 1) is maintained at a temperature of 10 to 50 ℃, it is preferable that the air gap is 10 to 100mm in length during air exposure.

또한, 본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법에 있어서, 단계 2)에서 아민 수용액은 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%가 극성용매에 함유되거나; 또는 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%에 3급 폴리아민염 0.01 내지 2중량%;가 극성용매에 함유된 것을 사용한다.In addition, in the method for producing a hollow fiber-type nano separator of the present invention, the aqueous amine solution in step 2) is 0.1 to 2% by weight of metaphenylenediamine is contained in the polar solvent; Or 0.01 to 2% by weight of tertiary polyamine salt in 0.1 to 2% by weight of metaphenylenediamine; the one contained in the polar solvent is used.

본 발명은 친수성 중공사 지지체 상에 폴리아미드층이 형성된 복합막 구조의 중공사형 나노분리막을 제공할 수 있다. The present invention can provide a hollow fiber-type nano separation membrane having a composite membrane structure in which a polyamide layer is formed on a hydrophilic hollow fiber support.

본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법을 통해, 중공사 내면이 스폰지형태의 기공 및 중공사 외면이 핑거형태의 기공으로 이루어진 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체를 형성하고, 상기 친수성으로 개질된 중공사 지지체상에 폴리아미드층을 우수한 결합력으로 형성시킴으로써, 수투과도와 2가 이온 제거율이 우수하고, 복합막으로서의 우수한 막의 강도를 구현한다.Through the manufacturing method of the hollow fiber-type nano separator of the present invention, the hollow fiber inner surface is sponge-like pores and hollow fiber outer surface By forming a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure consisting of finger-shaped pores, and forming a polyamide layer on the hydrophilic modified hollow fiber support with excellent binding force, it has excellent water permeability and divalent ion removal rate, Excellent film strength as a composite film is achieved.

도 1은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 최외부표면을 10,000배 확대하여 관찰한 사진이고,
도 2는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 내부표면을 1,000배 확대하여 관찰한 사진이고,
도 3은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 단면을 50배 확대하여 관찰한 사진이다.
1 is an enlarged photograph of the outermost surface of the hollow fiber-type nano separator prepared according to Example 1, Example 2 and Comparative Example 1 of the present invention 10,000 times,
FIG. 2 is a photograph of an inner surface of the hollow fiber-type nanomembrane prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 of the present invention at a magnification of 1,000 times; FIG.
FIG. 3 is a photograph of an enlarged cross-sectional view of a hollow fiber nano separator prepared in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 of 50 times.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 친수성 중공사 지지체 상에, 폴리아미드층이 형성된 복합막 구조의 중공사형 나노분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a hollow fiber-type nano separation membrane of a composite membrane structure in which a polyamide layer is formed on a hydrophilic hollow fiber support.

도 1은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 최외부표면을 10,000배 확대하여 관찰한 사진이고, 도 2는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 내부표면을 1,000배 확대하여 관찰한 사진이며, 도 3은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 단면을 50배 확대하여 관찰한 사진이다. 1 is a photograph of an enlarged outermost surface of a hollow fiber-type nano separator prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Example 1 of the present invention 10,000 times, Figure 2 is Example 1, Example of the present invention The inner surface of the hollow fiber-type nano separator prepared according to Example 2 and Comparative Example 1 is a photograph observed by magnifying 1,000 times, Figure 3 is a hollow fiber type prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Example 1 of the present invention It is a photograph observed by enlarging the cross section of the nano separator 50 times.

그 결과로부터, 본 발명의 중공사형 나노분리막은 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체 상에, 폴리아미드층이 형성된 구조로서, 친수성 중공사 지지체에 있어서, 중공사 내면은 스폰지형태의 기공이고, 중공사 외면은 핑거형태의 기공으로 이루어진 비대칭 기공구조임을 확인할 수 있다. 이러한 구조에 따라 우수한 수투과도를 구현할 수 있다.As a result, the hollow fiber-type nanoseparation membrane of the present invention is a structure in which a polyamide layer is formed on a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure. In the hydrophilic hollow fiber support, the hollow fiber inner surface is sponge-like pores, It can be seen that the outer surface is an asymmetric pore structure consisting of finger-shaped pores. According to this structure it is possible to implement excellent water permeability.

본 발명의 비대칭 기공구조는 중공사 단면대비, 스폰지형태의 기공 5 내지 35% 및 핑거형태의 기공 65 내지 95%로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 핑거형태의 기공 면적이 65% 미만이면, 투과 유속이 현저히 떨어지고, 95%를 초과하면, 내압성이 현저히 저하되어 고압에서 견딜 수 없다. The asymmetric pore structure of the present invention is preferably composed of 5 to 35% of the pores in the form of sponges, 65 to 95% of the fingers in the form of sponges compared to the hollow fiber cross section. At this time, if the pore area of the finger shape is less than 65%, the permeation flow rate is significantly lowered, and if it exceeds 95%, the pressure resistance is significantly lowered and cannot withstand high pressure.

따라서, 상기 스폰지형태의 기공으로 이루어진 중공사 내면은 수압에 견딜 수 있고, 핑거형태의 기공으로 이루어진 중공사 외면은 물의 원할한 유입 및 막의 수투과도를 향상시킬 수 있다. Therefore, the hollow fiber inner surface made of sponge-like pores can withstand water pressure, and the hollow fiber outer surface made of finger-shaped pores can improve the smooth inflow of water and the water permeability of the membrane.

또한 본 발명의 친수성 중공사 지지체는 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유됨으로써, 지지체상에 형성되는 폴리아미드층과의 결합력이 우수함으로써, 2가 이온 제거율이 80% 이상으로 물성이 개선된다.In addition, the hydrophilic hollow fiber support of the present invention contains 0.1 to 5% by weight of the hydrophilic additive in the hydrophobic polymer, and thus has excellent bonding strength with the polyamide layer formed on the support, thereby resulting in a bivalent ion removal rate of 80% or more. Is improved.

따라서, 층간 결합력이 우수한 복합막 구조적 특징에 따라 중공사형 나노분리막은 막의 강도가 우수하다.Therefore, according to the structural characteristics of the composite membrane having excellent interlayer bonding strength, the hollow fiber-type nano separator has excellent membrane strength.

이에, 본 발명은 1) 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유된 도프용액과 코어형성을 위한 내부응고제를 방사 노즐을 통해 토출하여 공기노출 후, 응고조에 침지시켜 친수성 중공사 지지체를 형성하고, Thus, the present invention 1) by discharging the dope solution containing 0.1 to 5% by weight of the hydrophilic additive in the hydrophobic polymer and the internal coagulant for forming the core through the spinning nozzle to expose the air, and then immersed in the coagulation bath to form a hydrophilic hollow fiber support Forming,

2) 상기 친수성 중공사 지지체를 아민 수용액에 침지시킨 후 건조하고, 2) the hydrophilic hollow fiber support is immersed in an aqueous amine solution and dried;

3) 상기 지지체를 아실할라이드 함유 유기용액에 침지시켜 폴리아미드층을 형성하는 것으로 수행되는 중공사형 나노분리막의 제조방법을 제공한다. 3) It provides a method for producing a hollow fiber-type nano separation membrane is carried out by forming a polyamide layer by immersing the support in an acyl halide-containing organic solution.

이하, 각 제조단계별로 상세히 설명한다. Hereinafter, each manufacturing step will be described in detail.

1: 친수성 중공사 지지체를 형성하는 단계1: forming a hydrophilic hollow fiber support

본 발명의 제조방법에서 단계 1)은 친수성 중공사 지지체를 형성하는 단계로서, 지지체의 원료조성물인 도프용액은 소수성 고분자 5 내지 25중량%, 친수화 첨가제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 극성용매로 이루어진다.Step 1) in the preparation method of the present invention is a step of forming a hydrophilic hollow fiber support, the dope solution as the raw material composition of the support is 5 to 25% by weight of hydrophobic polymer, 0.1 to 5% by weight of hydrophilization additive and the remaining amount of polar solvent Is done.

이때, 소수성 고분자는 방향족 모노머 단위를 구성 성분으로 하는 임의의 고분자를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰계 고분자이다. At this time, the hydrophobic polymer may be any polymer having an aromatic monomer unit as a component, preferably a polysulfone polymer.

폴리술폰계 고분자는 -SO2 그룹 주변의 방향족 그룹 사이의 공명전자에 의한 정전기적 인력에 의해 매우 안정적인 특징을 가지기 때문에 넓은 온도 범위에서의 안정성, 내화학성, 다양한 기공크기를 가질 수 있으며 기계적 강도가 우수하다. 이때, 폴리술폰계 고분자는 분자량이 50,000이상이고, 바람직하게는 50,000 내지 1,000,000, 보다 바람직하게는 50,000 내지 300,000이다. Polysulfone-based polymers have very stable characteristics due to electrostatic attraction by resonance electrons between aromatic groups around the -SO 2 group, so they can have stability over a wide temperature range, chemical resistance, various pore sizes, and mechanical strength great. At this time, the polysulfone polymer has a molecular weight of 50,000 or more, preferably 50,000 to 1,000,000, more preferably 50,000 to 300,000.

폴리술폰계 고분자의 일례로는 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 이들 중합체의 공중합체 또는 개질물 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. As an example of the polysulfone-based polymer, polysulfone, polyethersulfone and polyallylethersulfone may be used alone or a copolymer or a modification of these polymers or a mixture thereof.

이에, 폴리술폰계 고분자는 도프용액에 5 내지 25중량% 함유되는 것이 바람직하고 이때, 5중량% 미만이면, 고분자 용액의 점도가 약해지고, 제조된 다공성 막의 강도 및 물리적 특성이 감소하는 경향이 있다. 반면에, 25중량%를 초과하면, 점도가 강해져서 제막이 어려워지고, 제조된 막의 두께가 증가하고 평균공경이 감소하므로 바람직하지 않다.Accordingly, the polysulfone-based polymer is preferably contained in 5 to 25% by weight in the dope solution, if less than 5% by weight, the viscosity of the polymer solution is weakened, the strength and physical properties of the prepared porous membrane tends to decrease. On the other hand, if it exceeds 25% by weight, the viscosity becomes stronger, which makes the film formation difficult, which is not preferable because the thickness of the produced film increases and the average pore size decreases.

본 발명의 도프용액에 사용되는 다른 조성으로서, 친수화 첨가제는 하기 화학식 1로 표시되는 술폰화된 폴리술폰계 중합체를 사용하는 것이다.As another composition used in the dope solution of the present invention, the hydrophilization additive is to use a sulfonated polysulfone polymer represented by the following formula (1).

화학식 1Formula 1

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 실시예에서는 폴리술폰 고분자에, 술폰화된 폴리술폰을 함유하는 것을 바람직한 일례로 설명하고 있는데, 동일소재의 고분자를 채용함으로써, 중공사 지지체와 폴리아미드 코팅층 간의 결합력을 향상시키고 수투과도를 향상시킬 수 있다. In the embodiment of the present invention, a polysulfone polymer, containing sulfonated polysulfone is described as a preferable example, by employing the same material of the polymer, to improve the binding force between the hollow fiber support and the polyamide coating layer and improve the water permeability Can be improved.

따라서, 바람직한 친수화 첨가제로는 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 및 술폰화된 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태를 사용하는 것이다. 이때, 친수화 첨가제가 도프용액에 0.1 내지 5 중량%를 함유되는 것이 바람직한데, 그 함량이 0.1 중량% 미만이면, 지지체의 친수성 효과가 미비하고, 5 중량%를 초과하면, 막의 강도 및 물리적 특성이 감소한다. Accordingly, preferred hydrophilic additives are those used alone or in combination thereof selected from the group consisting of sulfonated polysulfones, sulfonated polyethersulfones and sulfonated polyallylethersulfones. At this time, it is preferable that the hydrophilization additive contains 0.1 to 5% by weight in the dope solution. If the content is less than 0.1% by weight, the hydrophilic effect of the support is insufficient, and if the content exceeds 5% by weight, the strength and physical properties of the membrane This decreases.

본 발명의 도프용액에 사용되는 극성용매는 상온 내지 150℃이하의 온도에서 고분자 및 첨가제를 침전물형성 없이 균일하게 완전히 용해시킬 수 있다면 특별히 제한되지 않으나, 바람직하게는 N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아마이드, 디메틸설파이드 및 디메틸아세트아마이드로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.The polar solvent used in the dope solution of the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the polymer and additives uniformly and completely at room temperature to 150 ° C. or lower without forming a precipitate, but preferably N-methyl-2-pyrrolidone , Dimethylformamide, dimethylsulfide and dimethylacetamide alone or mixtures thereof may be used.

본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법에 있어서, 단계 1)에 사용되는 내부응고제(core solution)은 용매 A: 비용매 B의 혼합비율 4: 6 내지 9:1로 이루어진다. In the manufacturing method of the hollow fiber-type nano separator of the present invention, the internal coagulant (core solution) used in step 1) is composed of a solvent A: non-solvent B mixing ratio of 4: 6 to 9: 1.

상기 용매 A는 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 글리세롤 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태의 유기극성용매이며, 비용매 B는 물 또는 에틸렌글리콜을 사용한다. 더욱 바람직하게는 N-메틸피롤리돈: 물의 혼합용액이 사용되는 것이다. The solvent A is an organic polar solvent alone or in a mixed form thereof selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, glycerol and glycerin, and the non-solvent B is water or ethylene Use glycol. More preferably, a mixed solution of N-methylpyrrolidone: water is used.

상기 유기극성용매(용매 A)비율이 4 미만이면, 구슬구조의 기공형태가 많이 생성되거나 내부 막 오염면에서 바람직하지 않는 구조의 기공이 형성되고, 9를 초과하면, 도프용액의 상전이가 원활하게 이뤄지지 않는다.When the organic polar solvent (solvent A) ratio is less than 4, many pore forms of beads are formed or pores having an undesirable structure in terms of internal membrane contamination are formed. If it exceeds 9, phase transition of the dope solution is not smoothly performed.

내부응고제(core solution)는 방사 노즐에서 응고조의 외부응고제 사이의 구간인 에어갭에서 외부응고제에 의한 중공사 분리막의 외표면의 응고가 시작되기 직전까지 중공사 분리막의 내표면, 즉 중공사 내부의 응고를 진행하여 중공사 분리막의 단면부의 구조를 외표면에서 내표면으로 갈수록 기공의 크기가 커지는 비대칭형 구조가 형성되도록 하는 역할을 하게 된다. 상기 방사 노즐의 도프용액이 토출되면서 내부에서 접촉하는 내부응고제에 의해 내부에서 기공이 형성되어 중공사를 얻을 수 있다.The core solution is the inner surface of the hollow fiber membrane, ie inside the hollow fiber, until the solidification of the outer surface of the hollow fiber membrane by the external coagulant in the air gap, which is the section between the spinning nozzle and the external coagulant in the coagulation tank. By coagulation, the structure of the cross-section of the hollow fiber membrane is formed to form an asymmetrical structure in which the pore size increases from the outer surface to the inner surface. As the dope solution of the spinning nozzle is discharged, pores are formed by the internal coagulant contacting therein, thereby obtaining hollow fibers.

이에, 본 발명의 내부응고제가 토출 시 10 내지 50℃로 유지되는 것이 바람직하며, 이때, 10℃ 미만이면, 중공 형성이 불가하고, 50℃를 초과하면, 내부 채널의 구조가 완전히 고형화 하지 않아 편심이 발생하여 중공사 분리막의 불량을 초래한다.Therefore, it is preferable that the internal coagulant of the present invention is maintained at 10 to 50 ° C. at the time of discharging. If the internal coagulant is less than 10 ° C., hollow formation is impossible. This occurs, resulting in a failure of the hollow fiber separator.

상기의 도프용액과 내부응고제를 방사 노즐을 통하여 각각 토출시킨 용액을 외부 응고액에 침지하여 고화시키는 것으로 중공사형 나노분리막 지지체를 형성한다. 이때, 외부 응고액은 물을 사용한다.The dope solution and the internal coagulant are respectively solidified by dipping the solution discharged through the spinning nozzle into the external coagulant to form a hollow fiber-type nano-membrane support. At this time, the external coagulant is water.

본 발명의 중공사형 나노분리막의 제조방법에 있어서, 단계 1)에서 방사 노즐로부터 토출되는 용액들을 응고조의 외부응고액의 표면까지의 거리(에어갭)를 제어함으로써, 막의 미세기공크기 및 물성을 조절할 수 있다. In the manufacturing method of the hollow fiber nano-membrane membrane of the present invention, by controlling the distance (air gap) to the surface of the external coagulating solution of the coagulation bath in the solution discharged from the spinning nozzle in step 1), to control the micropore size and physical properties of the membrane Can be.

바람직한 에어갭의 길이는 10 내지 100mm로 수행하는 것이다. 이때, 토출되는 용액으로부터 응고조의 외부 응고액의 표면까지의 거리가 10mm 미만이면, 거리가 너무 가까워 노즐 부분에서 응고가 일어나서 중공사에 불량을 초래하고, 100mm 를 초과하면, 방사 과정에서 끊김 현상이 발생하거나 편심이 일어난다.Preferred air gap lengths are from 10 to 100 mm. At this time, if the distance from the discharged solution to the surface of the external coagulating solution of the coagulation bath is less than 10 mm, the distance is too close to cause coagulation at the nozzle portion, which causes defects in the hollow fiber. Occurs or eccentricity occurs.

본 발명의 단계 1)은 친수성 중공사 지지체의 막 내외에 잔존하는 용매 및 용매에 포함된 유기물을 제거하기 위하여 세척과정을 더 포함할 수 있다. 세척액으로는 물의 사용이 바람직하며, 세척시간은 특별히 한정되지는 않으나, 적어도 1일 이상, 5일 이하가 바람직하다.Step 1) of the present invention may further include a washing process to remove the remaining solvent and the organic matter contained in the solvent inside and outside the membrane of the hydrophilic hollow fiber support. Water is preferably used as the washing liquid, and the washing time is not particularly limited, but at least one day or more and five days or less is preferable.

2: 아민 수용액에 침지하는 단계2: immersion in aqueous amine solution

본 발명의 제조방법에서, 단계 2)는 상기 친수성 중공사 지지체를 아민 수용액에 침지시킨 후 과량의 수용액을 제거하고 건조하는 단계이다.In the production method of the present invention, step 2) is a step of immersing the hydrophilic hollow fiber support in an amine aqueous solution and then removing the excess aqueous solution and drying.

본 발명에 사용된 폴리아미드층은 일반적으로 폴리아민과 폴리아민과 반응하는 물질을 사용하여 계면중합에 의해 제막되며, 이때, 폴리아민이라 함은 단량체당 2∼3개 아민 관능기를 갖는 물질로 1급 아민 또는 2급 아민류이다. The polyamide layer used in the present invention is generally formed by interfacial polymerization using a material that reacts with a polyamine and a polyamine, wherein the polyamine is a material having 2 to 3 amine functional groups per monomer. Secondary amines.

상기 폴리아민의 예로서 메타페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민 및 치환체로 방향족 1급 디아민이 사용되며, 또 다른 예로 알리파틱 1급 디아민, 사이클로헥센디아민과 같은 사이클로알리파틱 1급 디아민, 피페라진과 같은 사이클로알리파틱 2급 아민, 아로마틱 2급 아민 등이 사용된다. As examples of the polyamines, aromatic primary diamines are used as metaphenylenediamines, paraphenylenediamines and substituents. In another example, cycloaliphatic primary diamines such as aliphatic primary diamines and cyclohexene diamines, such as piperazine Cycloaliphatic secondary amines, aromatic secondary amines and the like are used.

이에, 단계 2)의 아민 수용액은 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%가 극성용매에 함유되거나; 또는 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%에 3급 폴리아민염 0.01 내지 2중량%;가 극성용매에 함유된 것을 사용한다.Thus, the aqueous amine solution of step 2) is 0.1 to 2% by weight of metaphenylenediamine is contained in the polar solvent; Or 0.01 to 2% by weight of tertiary polyamine salt in 0.1 to 2% by weight of metaphenylenediamine; the one contained in the polar solvent is used.

상기 아민 수용액의 pH는 7∼10범위로 조절되는 것이 바람직하며, 이때 pH는 염기성 물질을 넣어서 조절이 가능하지만 아민 용액에 1개 이상의 아민기가 산 받게(acid acceptor)로 작용할 수 있는 아민염을 포함하는 경우는 염기성 물질을 첨가할 필요는 없다. The pH of the aqueous amine solution is preferably adjusted in the range of 7 to 10, wherein the pH can be adjusted by putting a basic substance, but includes an amine salt which can act as an acid acceptor in one or more amine groups in the amine solution. In that case, it is not necessary to add a basic substance.

본 발명에서 아민 수용액에 포함되는 아민염은 강산과 3급 폴리아민과의 반응물로, 여기서 폴리아민은 n개의 3급 아민기를 가지고 있으며 강산과 반응시 몰비로 1:1 이상 그리고 1:n이하로 반응한다. In the present invention, the amine salt included in the aqueous amine solution is a reactant of a strong acid with a tertiary polyamine, wherein the polyamine has n tertiary amine groups, and reacts with a strong acid at a molar ratio of 1: 1 or more and 1: n or less. .

이상의 3급 폴리아민염은 폴리아미드막의 기공형성 역할을 수행함으로써, 유량을 향상시켜 주며, 계면반응 중 생성된 산의 산 받게(acid acceptor) 작용을 함으로써 계면반응을 촉진시켜 주는 역할을 하게 된다. The above tertiary polyamine salt plays a role of pore formation of the polyamide membrane, thereby improving the flow rate and promoting the interfacial reaction by acting as an acid acceptor of the acid generated during the interfacial reaction.

상기 강산의 예로는 아로마틱 술포닉 에시드, 알리파틱 술포닉 에시드, 시클로 알리파틱 술포닉 에시드, 트리플루오로아세틱 에시드, 니트릭 에시드, 히드로클로릭 에시드, 술포닉 에시드와 그것들의 혼합물이며, 사용되는 3급 폴리아민으로는 1,4-디아 자비시클로[2,2,2,]옥탄(DABCO), 1,8-디아자비시클로[5,4,0]운덱-7-엔(DBU), 1,5-디아자 비시클로[4,3,0]논-5-엔(DBN), 1,4-디메틸피페라진, 4-[2-(디메틸아미노)에틸]모포린, N,N,N',N',-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N',-테트라메틸-1,3-부탄디아민, N,N',N' ,-테트라메틸-1,4-부탄디아민(TMBD), N,N,N',N',-테트라메틸-1,3-프로판디아민, N,N,N',N',-테트라메틸-1,6-헥산디아민(TMHD), 1,1,3,3,-테트라메틸구아니딘(TMGU), N,N,N',N',-펜타메틸디에틸렌트리아민과 이들의 혼합물이다. 상기의 다관능성 아민 수용액에 3급폴리아민염 이외에도 1종 또는 2종 이상의 극성용매를 더욱 첨가하여 제조할 수 있는데, 극성 용매로는 에틸렌글리콜 유도체, 프로필렌글리콜 유도체, 1,3-프로판디올 유도체, 술폭사이드 유도체, 술폰 유도체, 니트릴 유도체, 케톤 유도체, 우레아 유도체 및 이들의 혼합물 등이 있으며, 이들 역시 생성된 막의 유량을 증가시키는 작용을 한다.Examples of the strong acid are aromatic sulfonic acid, aliphatic sulfonic acid, cyclo aliphatic sulfonic acid, trifluoroacetic acid, nitric acid, hydrochloric acid, sulfonic acid and mixtures thereof, and are used. Tertiary polyamines include 1,4-diazabicyclo [2,2,2,] octane (DABCO), 1,8-diazabicyclo [5,4,0] undec-7-ene (DBU), 1, 5-diazabicyclo [4,3,0] non-5-ene (DBN), 1,4-dimethylpiperazine, 4- [2- (dimethylamino) ethyl] morpholine, N, N, N ' , N ',-tetramethylethylenediamine, N, N, N', N ',-tetramethyl-1,3-butanediamine, N, N', N ', -tetramethyl-1,4-butanediamine ( TMBD), N, N, N ', N',-tetramethyl-1,3-propanediamine, N, N, N ', N',-tetramethyl-1,6-hexanediamine (TMHD), 1, 1,3,3, -tetramethylguanidine (TMGU), N, N, N ', N',-pentamethyldiethylenetriamine and mixtures thereof. In addition to the tertiary polyamine salt, one or two or more polar solvents may be added to the polyfunctional amine aqueous solution, and as the polar solvent, an ethylene glycol derivative, a propylene glycol derivative, a 1,3-propanediol derivative, and a sulfoxide may be prepared. Side derivatives, sulfone derivatives, nitrile derivatives, ketone derivatives, urea derivatives, and mixtures thereof, and the like, which also serve to increase the flow rate of the resulting membrane.

상기 에틸렌글리콜 유도체의 예로는 2-메톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 2-프로폭시에탄올, 2-부톡시에탄올, 디(에틸렌글리콜)-t-부틸메틸 에테르, 디(에틸렌글리콜)헥실 에테르, (2-메톡시 에틸)에테르, (2-에톡시에틸)에테르 등이 있으며, 1,3-프로판 디올의 예로는 1,3-헵탄디올, 2-에틸-1,1-헥산디올, 1,3-헥산디올, 1,3,-펜탄디올 등이 있다. Examples of the ethylene glycol derivatives include 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-propoxyethanol, 2-butoxyethanol, di (ethylene glycol) -t-butylmethyl ether, di (ethylene glycol) hexyl ether , (2-methoxy ethyl) ether, (2-ethoxyethyl) ether, and the like, and examples of 1,3-propane diol include 1,3-heptane diol, 2-ethyl-1,1-hexanediol, 1 , 3-hexanediol, 1,3, -pentanediol and the like.

본 발명에 사용되는 술폭사이드 유도체로는 디메틸술폭사이드, 테트라메틸렌술폭사이드, 부틸 술폭사이드, 그리고 메틸페닐술폭사이드 등이 유용하며, 술폰유도체로는 디메틸술폰, 테트라메틸렌 술폰, 부틸 술폰 등이 유용하다.As the sulfoxide derivative used in the present invention, dimethyl sulfoxide, tetramethylene sulfoxide, butyl sulfoxide, methylphenyl sulfoxide and the like are useful, and sulfone derivatives such as dimethyl sulfone, tetramethylene sulfone and butyl sulfone are useful.

본 발명에서 니트릴 유도체는 아세토니트릴과 프로피온니트릴로 이루어진 그룹에서 선택하여 사용하는 것이 바람직하며, 우레아 유도체로는 1,3-디메틸-2-이미다졸리딘넌이 있으며, 케톤 유도체로는 아세톤, 2-부타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 3-펜타논, 시클로헥사논, 시클로 펜타논 등이 있다.In the present invention, the nitrile derivative is preferably selected from the group consisting of acetonitrile and propionitrile, and urea derivatives include 1,3-dimethyl-2-imidazolidinnan, and ketone derivatives include acetone and 2- Butanone, 2-hexanone, 3-hexanone, 3-pentanone, cyclohexanone, cyclopentanone and the like.

이러한 극성용매의 단독 또는 2 이상의 혼합용매의 수용액에서의 총 함량은 0.01∼1중량%, 더욱 바람직하게는 0.05∼0.5중량% 범위이다.The total content of such polar solvent alone or in an aqueous solution of two or more mixed solvents is in the range of 0.01 to 1% by weight, more preferably 0.05 to 0.5% by weight.

상기 단계 2)의 아민 수용액 상에 1 단계에서 제조된 친수성 중공사 지지체를 침지한 후 1분 이상, 12시간 이하의 시간 동안 침지시키는 것이 바람직하며, 이때 1분 미만이면, 지지체 상에 아민 수용액이 충분히 결합되지 않아 계면 중합이 불균일하게 일어나며, 12시간을 초과하면, 아민 수용액이 공기 중에 반응이 진행되어 물성이 현저하게 떨어지게 되어 바람직하지 않다.After immersing the hydrophilic hollow fiber support prepared in step 1 on the aqueous solution of amine of step 2), it is preferable to immerse for more than 1 minute and 12 hours or less, and if less than 1 minute, If not sufficiently bonded, the interfacial polymerization occurs nonuniformly, and if it exceeds 12 hours, the amine aqueous solution is not preferable because the reaction proceeds in the air and the physical properties are significantly reduced.

3: 아실할라이드 함유 유기용액에 침지시켜 폴리아미드층을 형성하는 단계3: immersing in an acyl halide containing organic solution to form a polyamide layer

본 발명의 제조방법에 있어서, 단계 3)은 지지체 표면의 과량 존재하는 아민 수용액을 제거한 이후, 아실할라이드가 함유된 유기용액에 침지시켜 폴리아미드 코팅층을 형성하는 단계이다.In the manufacturing method of the present invention, step 3) is a step of forming a polyamide coating layer by immersing in an organic solution containing acyl halide after removing the excess amine aqueous solution on the support surface.

본 발명에 사용되는 유기용액에 함유된 방향족 다관능성 아실할라이드는 단독 또는 그들의 조합으로서, 바람직하게는 다관능성 아실할라이드는 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드가 사용되고 그이외에도 1,3,5-시클로헥산트리카보닐클로라이드, 1,2,3,4-시클로헥산테트라카보닐클로라이드를 사용할 수 있다. 이때, 바람직한 함량은 0.005∼5중량%, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.5중량%이다.  The aromatic polyfunctional acyl halides contained in the organic solution used in the present invention are used alone or in combination thereof. Preferably, the polyfunctional acyl halides are trimesoyl chloride, isophthaloyl chloride, and 1,3,5-cyclo Hexanetricarbonyl chloride, 1,2,3,4-cyclohexanetetracarbonyl chloride can be used. At this time, preferable content is 0.005 to 5 weight%, More preferably, it is 0.01 to 0.5 weight%.

이때, 지방족 탄화수소 용매는 상기 다관능성 아실할라이드 0.1∼1%를 용해할 수 있어야 하고, 계면중합 반응에 참가하지 않고 아실할라이드와 화학적 결합이 없어야 하며, 지지체에 손상을 입히지 않는 것이 사용되어야 한다. At this time, the aliphatic hydrocarbon solvent should be capable of dissolving 0.1-1% of the polyfunctional acyl halide, should not participate in the interfacial polymerization reaction, have no chemical bond with the acyl halide, and should not be used to damage the support.

이에, 바람직한 지방족 탄화수소 용매는 탄소수 5∼12개인 n-알칸과 탄소수 8개인 포화 또는 불포화 탄화 수소의 구조 이성질체를 혼합 사용하거나 또는 탄소수 5∼7개의 고리탄화수소를 사용할 수 있다.
Thus, the preferred 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.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.This embodiment is intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

폴리술폰(Polysulfone, PSf) 20중량%를 디메틸포름아미드(dimethyl formamide, DMF) 79중량%에 혼합하여 40℃ 조건하에 용해한 후, 술폰화된 폴리술폰(sulfonated polysulfone: SPSf) 1중량%를 균일하게 혼합하여 도프용액을 제조하였다.20% by weight of polysulfone (PSf) was mixed with 79% by weight of dimethyl formamide (DMF) and dissolved under 40 ° C, and then 1% by weight of sulfonated polysulfone (SPSf) was uniformly added. Mixing prepared a dope solution.

기어펌프를 이용하여 상기 제조된 도프용액을 20℃로 유지되는 노즐로 흘려 보내고, 상온에서 유지된 내부응고제를 노즐 내부로 흘려보내 중공 형성을 유도하였다. 상기 방사 노즐로부터 토출되는 용액들은 상온의 물로 이루어진 응고조에 연속적으로 침지시켜 중공사 지지체를 제조하였다. 이때, 방사노즐에서 외부 응고제의 표면까지 거리(에어갭)는 30mm이었다. The prepared dope solution was flowed into the nozzle maintained at 20 ° C. using a gear pump, and the internal coagulant maintained at room temperature was flowed into the nozzle to induce hollow formation. The solutions discharged from the spinning nozzle were continuously immersed in a coagulation bath made of water at room temperature to prepare a hollow fiber support. At this time, the distance (air gap) from the spinning nozzle to the surface of the external coagulant was 30 mm.

제조된 중공사 지지체는 2중량%의 메타페닐렌다이아민(MPD) 및 98중량%의 물로 혼합된 아민 수용액에 1시간 동안 침지한 후, 꺼내어 표면의 과량의 아민 수용액을 제거하였다. 이후 0.1중량%의 트리메조일클로라이드(TMC)가 99.9중량%의 n-헵탄에 혼합 조제된 유기용액에 침지한 후 공기 중에 1분간 건조하여 계면중합에 의해 폴리아미드층을 형성하였다. The prepared hollow support was immersed in an aqueous amine solution mixed with 2% by weight of metaphenylene diamine (MPD) and 98% by weight of water for 1 hour, and then taken out to remove excess amine aqueous solution on the surface. Thereafter, 0.1% by weight of trimesoyl chloride (TMC) was immersed in an organic solution mixed and prepared in 99.9% by weight of n-heptane, followed by drying in air for 1 minute to form a polyamide layer by interfacial polymerization.

상기에서 얻어진 막을 상온 하에서 0.2중량%의 소듐카보네이트 염기수용액에 2시간 침지시킨 후 증류수로 수세하여 중공사형 나노분리막을 제조하였다. The membrane obtained above was immersed in 0.2% by weight aqueous sodium carbonate base solution at room temperature for 2 hours, and then washed with distilled water to prepare a hollow fiber nano-membrane.

<실시예 2> <Example 2>

실시예 1에서 제조된 중공사 지지체를 1.5중량%의 메타페닐렌다이아민(MPD), 0.8중량%의 N,N,N',N'-테트라메틸-1,6-헥사디아민(TMHD), 1중량%의 톨루엔술폰산(TSA), 극성용매로서 0.2중량%인 2-에틸-1,3-헥산디올(EHD)을 가한 아민 수용액에 1시간 동안 침지하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 중공사형 나노분리막을 제조하였다. The hollow fiber support prepared in Example 1 was prepared with 1.5% by weight of metaphenylenediamine (MPD), 0.8% by weight of N, N, N ', N'-tetramethyl-1,6-hexadiamine (TMHD), Example 1 and 1 except that it was immersed in 1% by weight of toluenesulfonic acid (TSA), an aqueous amine solution containing 0.2% by weight of 2-ethyl-1,3-hexanediol (EHD) as a polar solvent for 1 hour. In the same manner to prepare a hollow fiber-type nano separator.

<비교예 1> &Lt; Comparative Example 1 &

폴리술폰(Polysulfone, PSf) 21중량%를 디메틸 포름아미드(dimethyl formamide:DMF) 79중량%에 혼합하여 40℃ 조건하에 용해시킨 도프용액을 이용하여 중공사 지지체를 제조하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 중공사형 나노분리막을 제조하였다. Except 21% by weight of polysulfone (PSf) was mixed with 79% by weight of dimethyl formamide (DMF) to prepare a hollow fiber support using a dope solution dissolved under 40 ° C. In the same manner as in Example 1, a hollow fiber nano separator was prepared.

<실험예 1> 투과유속 측정Experimental Example 1 Measurement of Permeation Flow Rate

상기 실시예 1∼2 및 비교예 1에서 제조된 중공사형 나노분리막에 대하여, 중공사 평가기(웅진케미칼㈜)를 통해 투과유속을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 이때, 나노분리막의 성능 측정은 농도가 2,000ppm인 황산마그네슘(MgSO4) 수용액을 이용하여 25℃, 10bar에서 측정하였다.For the hollow fiber-type nano separators prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the permeation flux was measured through a hollow fiber evaluator (Woongjin Chemical Co., Ltd.) and the results are shown in Table 1 below. At this time, the performance of the nano-membrane was measured at 25 ℃, 10bar using a magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution of a concentration of 2,000ppm.

<실험예 2> 2가 이온 제거율 측정Experimental Example 2 Measurement of Divalent Ion Removal Rate

상기 실시예 1∼2 및 비교예 1에서 제조된 중공사형 나노분리막에 대하여, 중공사 평가기(웅진케미칼㈜)를 통해 2가 이온 제거율을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다. 이때, 나노분리막의 성능 측정은 농도가 2,000ppm인 황산마그네슘(MgSO4) 수용액을 이용하여 25℃, 10bar에서 측정하였다.For the hollow fiber-type nano separators prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, the divalent ion removal rate was measured through a hollow fiber evaluator (Woongjin Chemical Co., Ltd.), and the results are shown in Table 1 below. At this time, the performance of the nano-membrane was measured at 25 ℃, 10bar using a magnesium sulfate (MgSO 4 ) aqueous solution of a concentration of 2,000ppm.

Figure pat00002
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상기 표 1에서 보는 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 중공사형 나노분리막의 경우, 비교예 1의 통상의 폴리술폰계 중공사로 이루어진 나노분리막보다 2가 이온 제거율이 현저히 향상되었다. As shown in Table 1, in the case of the hollow fiber-type nano separation membrane prepared in Example 1 and Example 2, the divalent ion removal rate is significantly improved compared to the nano separation membrane made of a conventional polysulfone-based hollow fiber of Comparative Example 1.

즉, 비교예 1의 통상의 폴리술폰계 중공사형 나노분리막은 투과유속이 높은 반면, 2가 이온 제거율이 낮은 물성을 구현하였다. 반면에, 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 중공사형 나노분리막은 친수성 중공사 지지체상에 폴리아미드층이 형성되어 층간 결합력이 향상됨으로써, 투과유속은 현저히 낮아지고, 2가 이온 제거율은 현저히 향상되는 결과를 확인하였다. That is, the conventional polysulfone-based hollow fiber type nanoseparation membrane of Comparative Example 1 has high permeation flux while low physical property of divalent ion removal. On the other hand, in the hollow fiber type nanoseparation membranes of Examples 1 and 2 of the present invention, the polyamide layer is formed on the hydrophilic hollow fiber support to improve the interlayer bonding force, thereby significantly reducing the permeation flux and significantly reducing the divalent ion removal rate. The result of improvement was confirmed.

이러한 결과는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2의 중공사형 나노분리막에 있어서, 지지체와 폴리아미드층간의 결합력이 우수하게 형성되었음을 확인할 수 있다. These results can be confirmed that in the hollow fiber-type nano separation membrane of Examples 1 and 2 of the present invention, the bonding force between the support and the polyamide layer was excellent.

또한, 실시예 2에서 폴리아미드층 제조공정시, 아민 수용액에 3급 폴리아민염 화합물 및 극성용매를 첨가함으로써, 실시예 1에서 제조된 중공사형 나노분리막보다 2가 이온 제거율 및 투과 유속을 향상시킬 수 있었다.In addition, in the process of manufacturing a polyamide layer in Example 2, by adding a tertiary polyamine salt compound and a polar solvent to the amine aqueous solution, it is possible to improve the divalent ion removal rate and permeation flow rate than the hollow fiber type nano separator prepared in Example 1 there was.

<실험예 3> 막의 표면관찰Experimental Example 3 Surface Observation of Membrane

상기 실시예 1∼2 및 비교예 1에서 제조된 중공사형 나노분리막에 대하여, SEM(Scanning Electron Microscope: Nanoeye사 모델)을 이용하여 막의 표면을 확대하여 관찰하였다. The hollow fiber-type nano separators prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were observed by enlarging the surface of the membrane using SEM (Scanning Electron Microscope: Model of Nanoeye).

도 1은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 최외부표면을 10,000배 확대하여 관찰한 사진으로서, 폴리아미드층의 코팅면을 확인하였다. 이에, 실시예 1 및 실시예 2의 표면은 조밀하면서 균일한 형태로 관찰되는 반면, 비교예 1의 폴리아미드층의 표면은 상대적으로 불균일성이 관찰되었다. FIG. 1 is a photograph of an enlarged outermost surface of a hollow fiber-type nano separator prepared according to Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 of 10,000 times, confirming the coating surface of the polyamide layer. Thus, the surfaces of Examples 1 and 2 were observed to be dense and uniform, while the surface of the polyamide layer of Comparative Example 1 was relatively uneven.

도 2는 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 내부표면을 1,000배 확대하여 관찰한 사진으로서, 더욱 구체적으로는 중공사 지지체 내부표면으로서, 친수성 중공사 지지체로 구성된 실시예 1 및 실시예 2는 표면상에 기공이 균일하게 배열되어 있는 반면에, 비교예 1은 기공이 전혀 관찰되지 않은 조밀한 표면을 확인하였다. FIG. 2 is a photograph of a magnification of 1,000 times the inner surface of the hollow fiber-type nanomembrane prepared according to Examples 1, 2 and Comparative Example 1 of the present invention, and more specifically, as the inner surface of the hollow fiber support, Examples 1 and 2 composed of hollow fiber supports had pores uniformly arranged on the surface, whereas Comparative Example 1 confirmed a dense surface on which no pores were observed.

도 3은 본 발명의 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에 따라 제조된 중공사형 나노분리막의 단면을 50배 확대하여 관찰한 사진으로서, 실시예 1 및 실시예 2의 단면은 중공사 지지체 구조상 중공사 내면은 조밀한 스폰지형태의 기공구조인 반면, 중공사 외면은 핑거형태의 기공구조로서 비대칭 구조로 관찰되었으며, 막 최외측에 폴리아미드층이 형성되었다.FIG. 3 is a photograph of an enlarged cross-sectional view of a hollow fiber-type nano separator prepared according to Examples 1, 2, and Comparative Example 1 of the present invention by 50 times, and the cross sections of Examples 1 and 2 are hollow fiber supports. In terms of structure, the inner surface of the hollow fiber was a dense sponge-like pore structure, while the outer surface of the hollow fiber was observed as an asymmetric structure as a finger-shaped pore structure, and a polyamide layer was formed on the outermost side of the membrane.

반면에, 비교예 1의 단면은 편심이 형성되어 있고, 지지체상에 형성된 폴리아미드층간 결합이 불량한 것으로 관찰되었다. 이러한 결과는 비교예 1의 2가 이온 제거율이 낮은 결과를 뒷받침한다. On the other hand, in the cross section of Comparative Example 1, eccentricity was formed, and it was observed that the bond between polyamide layers formed on the support was poor. These results support the low divalent ion removal rate of Comparative Example 1.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 친수성 중공사 지지체 상에 폴리아미드층이 형성된 복합막 구조의 중공사형 나노분리막을 제공하였다. As described above, the present invention provides a hollow fiber-type nanoseparation membrane having a composite membrane structure in which a polyamide layer is formed on a hydrophilic hollow fiber support.

본 발명은 중공사 내면이 스폰지형태의 기공 및 중공사 외면이 핑거형태의 기공으로 이루어진 비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체를 형성하고, 상기 친수성으로 개질된 중공사 지지체 상에 폴리아미드층을 우수한 결합력으로 형성시키는 제조방법으로부터, 수투과도와 2가 이온 제거율이 우수한 중공사형 나노분리막을 제공하였다. In the present invention, the hollow fiber inner surface is sponge-shaped pores and hollow fiber outer surface From the manufacturing method of forming a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure composed of finger-shaped pores, and forming a polyamide layer with excellent binding force on the hydrophilic modified hollow fiber support, water permeability and divalent ion removal rate It provided an excellent hollow fiber nano separator.

또한 본 발명의 제조방법은 2가 이온 제거율을 향상시킬 수 있는 수단으로서, 아민 수용액에 3급 폴리아민염 화합물을 더 첨가하는 방법으로 제조방법을 최적화하여 나노분리막 공정에 적합한 물성을 유지하고 투과유속은 향상시킬 수 있다. In addition, the manufacturing method of the present invention is a means for improving the divalent ion removal rate, by further adding a tertiary polyamine salt compound to the aqueous amine solution to optimize the manufacturing method to maintain the proper properties for the nano-membrane process and permeation flux Can be improved.

본 발명의 제조방법으로부터 제조된 중공사형 나노분리막은 기존 나권형 나노분리막 모듈보다 충진 밀도가 크고 막 면적이 커서 낮은 압력하에서 많은 유량을 생산하여 에너지 절감 효과가 있으며, 이에, 정수처리 공정, 폐수처리, 해수담수화 전처리, 식품제조 공정, 농축 공정 등 넓은 분야에서 사용될 수 있고, 공정상의 효용성을 높이고 처리비용의 절감을 기대할 수 있다.
The hollow fiber-type nano separator manufactured from the manufacturing method of the present invention has a larger packing density than the conventional spiral wound nano separator module and has a large membrane area, thereby producing a large flow rate under low pressure, thereby reducing energy consumption. It can be used in a wide range of fields such as seawater desalination pretreatment, food manufacturing process, and concentration process, and can be expected to increase process utility and reduce treatment cost.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the invention has been shown and described with reference to certain exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (15)

비대칭 기공구조를 가지는 친수성 중공사 지지체 상에,
폴리아미드층이 형성된 중공사형 나노분리막.
On a hydrophilic hollow fiber support having an asymmetric pore structure,
Hollow fiber type nano separator formed with a polyamide layer.
제1항에 있어서, 상기 친수성 중공사 지지체가 중공사 내면은 스폰지형태의 기공 및 중공사 외면은 핑거형태의 기공으로 이루어진 비대칭 기공구조를 가지는 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.According to claim 1, wherein the hydrophilic hollow fiber support is characterized in that the hollow fiber nano-membrane membrane, characterized in that the inner surface of the hollow fiber has an asymmetric pore structure consisting of sponge-like pores and the hollow-fiber outer surface of the finger-shaped pores. 제2항에 있어서, 상기 비대칭 기공구조가 중공사 단면대비, 스폰지형태의 기공 5 내지 35% 및 핑거형태의 기공 65 내지 95%로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.The hollow fiber nano-membrane of claim 2, wherein the asymmetric pore structure is made of 5 to 35% of sponge-like pores and 65 to 95% of finger pores. 제1항에 있어서, 상기 친수성 중공사 지지체가 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유된 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.According to claim 1, wherein the hydrophilic hollow fiber support is characterized in that the hollow fiber-type nano-separation membrane, characterized in that the hydrophobic polymer contains 0.1 to 5% by weight of a hydrophilic additive. 제4항에 있어서, 상기 소수성 고분자가 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.The hollow fiber-type nanoseparation membrane of claim 4, wherein the hydrophobic polymer is selected from the group consisting of polysulfones, polyethersulfones, and polyallylethersulfones, or a mixture thereof. 제4항에 있어서, 상기 친수화 첨가제가 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 및 술폰화된 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.The hollow fiber type according to claim 4, wherein the hydrophilic additive is selected from the group consisting of sulfonated polysulfone, sulfonated polyethersulfone, and sulfonated polyallylethersulfone, or a mixture thereof. Nano separator. 제1항에 있어서, 상기 중공사형 나노분리막의 2가 이온 제거율이 80% 이상을 충족하는 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막.The method of claim 1, wherein the hollow fiber nano-membrane divalent ion removal rate of the hollow fiber-type nano separation membrane, characterized in that to meet more than 80%. 1) 소수성 고분자에 친수화 첨가제 0.1 내지 5 중량%가 함유된 도프용액과 코어형성을 위한 내부응고제를 방사 노즐을 통해 토출하여 공기노출 후, 응고조에 침지시켜 친수성 중공사 지지체를 형성하고,
2) 상기 친수성 중공사 지지체를 아민 수용액에 침지시킨 후 건조하고,
3) 상기 지지체를 아실할라이드 함유 유기용액에 침지시켜 폴리아미드층을 형성하는 것으로 수행되는 중공사형 나노분리막의 제조방법.
1) The dope solution containing 0.1 to 5% by weight of the hydrophilic additive in the hydrophobic polymer and the internal coagulant for core formation are discharged through a spinning nozzle, followed by air exposure, and then immersed in a coagulation bath to form a hydrophilic hollow fiber support.
2) the hydrophilic hollow fiber support is immersed in an aqueous amine solution and dried;
3) A method of manufacturing a hollow fiber-type nanoseparation membrane, which is performed by forming a polyamide layer by immersing the support in an acyl halide-containing organic solution.
제8항에 있어서, 상기 단계 1)의 도프용액이 소수성 고분자 5 내지 25중량%, 친수화 첨가제 0.1 내지 5중량% 및 잔량의 극성용매으로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.The method of claim 8, wherein the dope solution of step 1) comprises 5 to 25 wt% of a hydrophobic polymer, 0.1 to 5 wt% of a hydrophilic additive, and a residual polar solvent. 제8항에 있어서, 상기 소수성 고분자가 폴리술폰, 폴리에테르술폰 및 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태이고, 상기 친수화 고분자가 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 및 술폰화된 폴리알릴에테르술폰으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태인 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.The method of claim 8, wherein the hydrophobic polymer is selected from the group consisting of polysulfone, polyethersulfone and polyallylethersulfone or a mixture thereof, and the hydrophilized polymer is sulfonated polysulfone, sulfonated polyether Method for producing the hollow fiber-type nano-separation membrane, characterized in that the sole or mixed form selected from the group consisting of sulfone and sulfonated polyallyl ether sulfone. 제8항에 있어서, 상기 단계 1)의 내부응고제가 용매 A: 비용매 B의 혼합비율 4: 6 내지 9:1로 이루어진 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.The method of claim 8, wherein the internal coagulant of step 1) is made of a mixing ratio of solvent A: non-solvent B 4: 6 to 9: 1. 제11항에 있어서, 상기 용매 A가 N-메틸피롤리돈, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아마이드, 글리세롤 및 글리세린으로 이루어진 군에서 선택되는 단독 또는 그들의 혼합형태의 유기극성용매인 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.12. The organic polar solvent according to claim 11, wherein the solvent A is selected from the group consisting of N-methylpyrrolidone, dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, glycerol and glycerin, or an organic polar solvent thereof. Method for producing the hollow fiber-type nano separation membrane. 제8항에 있어서, 상기 단계 1)의 내응응고액의 토출시 온도가 10 내지 50℃로 유지된 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.The method of claim 8, wherein the temperature of the coagulating liquid in step 1) is maintained at 10 to 50 ° C. 10. 제8항에 있어서, 상기 단계 1)의 공기노출시 에어갭이 길이가 10 내지 100mm인 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법.The method of claim 8, wherein the air gap of the air exposure of step 1) has a length of 10 to 100mm, characterized in that the hollow fiber-type nano separator manufacturing method. 제8항에 있어서, 상기 단계 2)의 아민 수용액이 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%가 극성용매에 함유되거나; 또는 메타페닐렌디아민 0.1 내지 2중량%에 3급 폴리아민염 0.01 내지 2중량%;가 극성용매에 함유된 것을 특징으로 하는 상기 중공사형 나노분리막의 제조방법. The method of claim 8, wherein the aqueous amine solution of step 2) is 0.1 to 2% by weight of metaphenylenediamine is contained in the polar solvent; Or 0.1 to 2 wt% of a tertiary polyamine salt in 0.1 to 2 wt% of metaphenylene diamine;
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