KR20140114316A - 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 이용한 정삼투용 유도 용액 - Google Patents

온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 이용한 정삼투용 유도 용액 Download PDF

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Abstract

온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 이용한 정삼투용 유도 용액이 제공된다. 상기 정삼투용 유도 용액은 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 제조된 고분자를 포함하는 고분자 수용액이고, 상기 고분자는 상기 온도감응성 단량체에 의해 하한 임계 용액 온도 거동을 나타내는 온도감응성을 갖고, 상기 이온성 단량체에 의해 이온성을 갖는다.

Description

온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 이용한 정삼투용 유도 용액{DRAW SOLUTION FOR FORWARD OSMOSIS USING THERMORESPONSIVE AND IONIC POLYMER}
본 발명은 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 이용한 정삼투용 고분자 유도용액에 관한 것이다.
물 부족 문제를 해결하기 위해 해수 담수화 방법이 사용되고 있다. 해수 담수화 방법으로 현재 널리 사용되고 있는 역삼투법은 고순도 물을 대량으로 생산할 수 있지만, 고압 운전으로 인해 에너지 소모량이 많아, 에너지 소모량을 줄이기 위해 정삼투법이 연구 개발되고 있다.
상기 정삼투법은 농도차에 의해 발생하는 삼투압 에너지를 구동 압력으로 사용하는 기술로, 한쪽에 해수를 위치시키고, 다른 한쪽에 유도 용액을 위치시켜 해수와 유도 용액의 농도 차이에 의한 삼투압을 발생시켜 해수 내의 물이 유도 용액으로 흐르게 하는 방법이다.
상기 유도 용액은 상기 정삼투법의 필수 요소로 다양한 유도 용액이 제안되고 있다. 높은 삼투압을 유발하기 위해 마그네슘, 칼슘 등 2가 이상의 다가 이온을 유도 용질로 포함하는 유도 용액이 제안되었으나, 유도 용질의 회수 과정에서 많은 에너지가 소요되는 문제가 있고, 유도 용질의 회수에 요구되는 에너지를 줄이기 위해 탄산수소암모늄과 같은 승화성 염을 유도 용질로 포함하는 유도 용액이 제안되었으나, 용질의 유독성 때문에 음용수 생산에 부적합하고 유도 용질의 분리 및 회수가 어려운 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 유도 용질의 분리 및 회수가 용이하고 높은 삼투압을 유발할 수 있는 정삼투용 유도 용액을 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 정삼투용 유도 용액은 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 제조된 고분자를 포함하는 고분자 수용액이고, 상기 고분자는 상기 온도감응성 단량체에 의해 하한 임계 용액 온도 거동을 나타내는 온도감응성을 갖고, 상기 이온성 단량체에 의해 이온성을 갖는다.
상기 고분자는 10 ~ 98℃의 하한 임계 용액 온도를 갖고, 상기 이온성 단량체는 양이온과 음이온을 포함할 수 있다. 상기 고분자는 상기 하한 임계 용액 온도 이상의 온도에서 침전되어 재사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 고분자는 온도감응성 단량체와 이온성 단량체를 포함하는 것에 의해 온도감응성과 이온성을 가질 수 있다. 상기 고분자는 낮은 온도 범위에서 하한 임계 용액 온도를 가질 수 있으므로 분리 및 회수가 용이하다. 또, 상기 고분자는 고분자 수용액 내에서 높은 삼투압을 유발할 수 있다. 따라서, 상기 고분자는 정삼투용 유도 용액에 적합하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자의 핵자기 공명 스펙트럼을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자의 하한 임계 용액 온도 측정 결과를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자에 대한 삼투압 측정 결과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 정삼투용 유도 용액을 이용한 정삼투 수처리 시스템을 개략적으로 나타낸다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용되는 용어인 온도감응성 단량체는 중합에 의해 온도감응성 고분자를 생성할 수 있는 단량체를 나타내고, 이온성 단량체는 이온성 측쇄 또는 이온성 작용기 등을 포함하여 이온성을 갖는 단량체를 나타낼 수 있다.
< 온도감응성과 이온성을 갖는 고분자 >
본 발명의 실시예들에 따른 온도감응성과 이온성을 갖는 고분자는, 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 제조될 수 있다.
상기 고분자는 상기 온도감응성 단량체에 의해 온도감응성을 가질 수 있고, 10 ~ 98℃의 하한 임계 용액 온도(lower critical solution temperature, LCST)를 가질 수 있다. 상기 이온성 단량체는 양이온과 음이온을 포함할 수 있고, 상기 고분자는 상기 이온성 단량체에 의해 이온성을 가질 수 있다.
상기 고분자는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서, 상기 A는 상기 온도감응성 단량체를 나타내고, 상기 B는 상기 이온성 단량체를 나타낼 수 있다.
상기 화학식 1에서, 상기 A는 하기 화학식 2 내지 9 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00002
상기 화학식 2에서, n은 1~6의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 3]
Figure pat00003
[화학식 4]
Figure pat00004
[화학식 5]
Figure pat00005
[화학식 6]
[화학식 7]
Figure pat00007
[화학식 8]
Figure pat00008
상기 화학식 8에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 9]
Figure pat00009
상기 화학식 2 내지 9에서, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 A는 하기 화학식들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
,
Figure pat00020
,
Figure pat00021
,
Figure pat00022
,
Figure pat00023

상기 화학식 1에서, 상기 B는 하기 화학식 10 내지 27 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
[화학식 10]
Figure pat00024
상기 화학식 10에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 11]
Figure pat00025
[화학식 12]
Figure pat00026
상기 화학식 12에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 13]
Figure pat00027
상기 화학식 13에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 14]
Figure pat00028
상기 화학식 14에서, n은 1~10의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 15]
Figure pat00029
상기 화학식 15에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 16]
Figure pat00030
상기 화학식 16에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 17]
Figure pat00031
상기 화학식 17에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 18]
Figure pat00032
[화학식 19]
Figure pat00033
[화학식 20]
Figure pat00034
상기 화학식 20에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 21]
Figure pat00035
[화학식 22]
Figure pat00036
상기 화학식 22에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 23]
Figure pat00037
[화학식 24]
Figure pat00038
상기 화학식 24에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 25]
Figure pat00039
상기 화학식 25에서, n은 1~20의 정수를 나타낼 수 있다.
[화학식 26]
Figure pat00040
[화학식 27]
Figure pat00041
상기 화학식 10 내지 27에서, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타낼 수 있다.
M+는 Na+, Li+, K+,
Figure pat00042
,
Figure pat00043
, 또는
Figure pat00044
를 나타낼 수 있다. M+의 상기 화학식에서, n은 1~6의 정수를 나타내고, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타낼 수 있다.
X-는 F-, Cl-, Br-, I-, N(CN)2 -, CH3OSO3 -,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
, 또는
Figure pat00047
를 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 A는 하기 화학식들 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
Figure pat00048
,
Figure pat00049
,
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
,
Figure pat00055
,
Figure pat00056
,
Figure pat00057
,
Figure pat00058
,
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
,
Figure pat00064
,
Figure pat00065
,
Figure pat00066
,
Figure pat00067
,
Figure pat00068
,
Figure pat00069
,
Figure pat00070
,
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
,
Figure pat00074
,
Figure pat00075

본 발명의 실시예들에서, 상기 온도감응성 단량체는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure pat00076
상기 화학식 2에서, n은 1~6의 정수를 나타내고, R은 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타낼 수 있다.
상기 화학식 2로 표현되는 온도감응성 단량체는 -CH2-CH2-O-를 1개 내지 6개 포함할 수 있고, 포함되는 -CH2-CH2-O-의 개수에 따라 상기 고분자의 하한 임계 용액 온도는 25 ~ 98℃의 범위 내에서 변화할 수 있다. 즉, 포함되는 -CH2-CH2-O-의 개수가 증가함에 따라 상기 고분자의 하한 임계 용액 온도는 25 ~ 98℃의 범위 내에서 증가할 수 있다.
본 발명의 실시예들에서, 상기 온도감응성 단량체는 하기 화학식 28로 표현되는 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 메타크릴레이트(diethylene glycol methyl ether methacrylate, MEO2MA)일 수 있고, 상기 이온성 단량체는 하기 화학식 29로 표현되는 [2-(메틸아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드([2-(methylacryloyloxy)ethyl]trimethylammonium chloride, MTAC)일 수 있다.
[화학식 28]
Figure pat00077
[화학식 29]
Figure pat00078
상기 고분자는 상기 MEO2MA에 의해 25 ~ 65℃의 하한 임계 용액 온도를 가질 수 있고, 상기 MTAC에 의해 이온성을 가질 수 있다.
상기 고분자에서, 상기 MEO2MA의 함량은 70몰% 이상이고, 상기 MTAC의 함량은 30몰% 이하일 수 있다.
실시예 1
증류수와 이소-프로판올이 1:1.5의 중량비로 혼합된 공용매에 MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 95:5의 몰비로 주입하여 녹였다. 상기 공용매에 개시제인 메틸 2-브로모프로피오네이트(methyl 2-bromopropionate)와 금속-리간드 복합체인 염화 구리(I)-2,2'-바이피리딜(bipyridyl)을 주입한 후 동결-해동 방법(freeze-thawing method)을 이용하여 산소를 제거하였다. 60℃에서 약 1시간 동안 원자 이동 라디칼 중합 반응을 수행하여 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO94)를 제조하였다. 상기 고분자(CO94)를 n-헥산으로 침전시킨 후 컬럼 정제를 통해 금속-리간드 복합체를 제거하였다. 상기 고분자(CO94)의 분자량은 2300이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO94) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 94:6으로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO94)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO94)의 하한 임계 용액 온도는 32℃로 나타났다.
실시예 2
MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 90:10의 몰비로 주입하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO85)를 제조하였다. 상기 고분자(CO85)의 분자량은 2800이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO85) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 85:15로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO85)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO85)의 하한 임계 용액 온도는 39℃로 나타났다.
실시예 3
MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 85:15의 몰비로 주입하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO82)를 제조하였다. 상기 고분자(CO82)의 분자량은 3200이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO82) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 82:18로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO82)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO82)의 하한 임계 용액 온도는 47℃로 나타났다.
실시예 4
MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 80:20의 몰비로 주입하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO75)를 제조하였다. 상기 고분자(CO75)의 분자량은 3000이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO75) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 75:25로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO75)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO75)의 하한 임계 용액 온도는 51℃로 나타났다.
실시예 5
MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 75:25의 몰비로 주입하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO70)를 제조하였다. 상기 고분자(CO70)의 분자량은 11200이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO70) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 70:30로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO70)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO70)의 하한 임계 용액 온도는 65℃로 나타났다.
비교예 1
MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체를 70:30의 몰비로 주입하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자(CO62)를 제조하였다. 상기 고분자(CO62)의 분자량은 10600이었다. 핵자기 공명 스펙트럼을 이용하여 상기 고분자(CO62) 내 MEO2MA와 MTAC의 함량비를 측정한 결과 상기 함량비는 62:38로 나타났다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(CO62)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(CO62)의 하한 임계 용액 온도는 80℃ 이상의 온도에서도 나타나지 않았다.
비교예 2
MTAC 단량체를 주입하지 않고 MEO2MA 단량체만을 주입하여 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MEO2MA 고분자(PMEO2MA)를 제조하였다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(PMEO2MA)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(PMEO2MA)의 하한 임계 용액 온도는 25℃로 나타났다.
비교예 3
MEO2MA 단량체를 주입하지 않고 MTAC 단량체만을 주입하여 상기 실시예 1과 같은 방법으로 MTAC 고분자(PMTAC)를 제조하였다. 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 상기 고분자(PMTAC)에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정한 결과 상기 고분자(PMTAC)의 하한 임계 용액 온도는 80℃ 이상의 온도에서도 나타나지 않았다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고분자(CO75)의 핵자기 공명 스펙트럼을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 고분자(CO75)의 핵자기 공명 스펙트럼은 온도감응성 단량체인 MEO2MA 단량체의 피크(a)와 이온성 단량체인 MTAC 단량체의 피크(b)를 모두 나타내고 있다. 즉, 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 온도감응성 및 이온성을 갖는 공중합 고분자가 제조될 수 있음을 알 수 있다. 또, 반응에 투입되는 MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체의 몰비와 중합된 고분자 내에 포함되는 MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체의 몰비가 다름을 알 수 있다. 즉, 반응에 투입되는 MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체의 몰비를 조절하여 고분자를 구성하는 MEO2MA 단량체와 MTAC 단량체의 함량비를 조절할 수 있다. 이에 의해, 고분자의 용도에 따라 온도감응성과 이온성의 특성을 조절할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자의 하한 임계 용액 온도 측정 결과를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 자외선-가시광선 분광광도계를 이용하여 고분자에 대하여 온도를 변화시키면서 탁도를 측정하여 상기 고분자의 하한 임계 용액 온도를 결정할 수 있다. 상기 실시예 1의 고분자(CO94)는 32℃에서 탁도가 급격하게 변하므로 상기 고분자(CO94)의 하한 임계 용액 온도는 32℃이다. 상기 실시예 2 내지 5의 고분자들(CO85, CO82, CO75, CO70)은 각각 39℃, 47℃, 51℃, 65℃에서 탁도가 급격하게 변하므로 상기 고분자들(CO85, CO82, CO75, CO70)의 하한 임계 용액 온도는 각각 39℃, 47℃, 51℃, 65℃이다.
상기와 같이, MEO2MA와 MTAC의 공중합 고분자에 대하여 하한 임계 용액 온도를 측정한 결과, 상기 하한 임계 용액 온도는 상기 고분자 내 MEO2MA의 함량이 70몰% 이상인 경우에 관찰이 되었다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자에 대한 삼투압 측정 결과를 나타낸다. 고분자의 몰농도를 0.1몰농도에서 1몰농도까지 변화시키면서 삼투압을 측정하였다.
도 3을 참조하면, 고분자의 종류에 상관없이 몰농도가 높아질수록 삼투압이 증가하고, 이온성 단량체인 MTAC의 함량이 증가할수록 삼투압이 증가하는 것으로 나타났다. 1몰농도에서 MTAC를 포함하지 않는 고분자(PMEO2MA)의 삼투압은 0.2 Osmol/kg이었고, MTAC만으로 중합된 고분자(PMTAC)의 삼투압은 1.7 Osmol/kg으로 나타났다.
<정삼투용 유도 용액 >
본 발명의 실시예들에 따른 정삼투용 유도 용액은, 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 제조된 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자를 포함하는 고분자 수용액일 수 있다. 상기 온도감응성 및 이온성을 갖는 고분자는 앞에서 설명한 바와 같으므로 여기서는 생략한다.
상기 고분자는 이온성 단량체를 포함하는 것에 의해 상기 고분자 수용액 내에서 높은 삼투압을 유발할 수 있어, 상기 고분자 수용액은 정삼투용 유도 용액으로 사용될 수 있다.
상기 고분자는 온도감응성 단량체를 포함하는 것에 의해 하한 임계 용액 온도를 가질 수 있고, 상기 정삼투용 유도 용액 내 상기 고분자는 정삼투 공정을 수행한 후에 상기 하한 임계 용액 온도 이상의 온도에서 침전되어 재사용될 수 있다. 상기 고분자는 낮은 온도 범위에서 하한 임계 용액 온도를 가질 수 있으므로 분리 및 회수가 용이하다.
<정삼투 수처리 시스템>
도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 정삼투용 유도 용액을 이용한 정삼투 수처리 시스템을 개략적으로 나타낸다.
도 4를 참조하면, 정삼투 수처리 시스템(1)은 정삼투막 모듈(10), 가열부(20), 여과부(30), 및 냉각부(40)를 포함할 수 있다.
정삼투막 모듈(10)은 챔버(11)와 그 내부에 배치되는 정삼투막(12)을 포함할 수 있다. 챔버(11) 내부는 정삼투막(12)에 의해 두 개의 영역(A, B)으로 분리될 수 있다. A 영역에 본 발명의 실시예들에 따른 정삼투용 유도 용액이 제공되고, B 영역에 수처리하고자 하는 해수 또는 오염수 등이 제공된다. 상기 정삼투용 유도 용액은 높은 삼투압을 가지므로, B 영역의 해수 또는 오염수 내 물이 A 영역의 정삼투용 유도 용액으로 이동하게 되고, 정삼투용 유도 용액은 희석된다.
가열부(20)는 정삼투 공정을 수행하여 희석된 상기 정삼투용 유도 용액을 가열할 수 있다. 가열부(20)는 상기 정삼투용 유도 용액 내에 포함된 고분자의 하한 임계 용액 온도 이상으로 가열할 수 있다. 상기 가열에 의해 상기 정삼투용 유도 용액 내 상기 고분자는 침전될 수 있다.
여과부(30)는 상기 정삼투용 유도 용액을 여과하여 정화된 물을 배출하고, 상기 침전된 고분자를 분리하여 냉각부(40)로 이송시킬 수 있다. 또, 여과부(30)는 미세 필터를 포함할 수 있다. 상기 미세 필터는 상기 정삼투용 유도 용액 내 잔존하는 고분자를 걸러낼 수 있다. 상기 정삼투용 유도 용액 내 고분자는 가열부(20)의 가열에 의해 대부분 침전되므로 여과부(30)로 이송되는 상기 정삼투용 유도 용액의 점도는 낮아진다. 이에 의해, 상기 미세 필터에 높은 압력을 가하지 않아도 상기 정삼투용 유도 용액 내 잔존하는 고분자가 걸러질 수 있다. 또, 상기 미세 필터는 높은 압력에 의해 파손될 염려가 없다.
냉각부(40)는 여과부(30)에 의해 분리되고 여과된 고분자를 물에 혼합하여 냉각시킬 수 있다. 냉각부(40)는 상기 고분자가 혼합된 물을 상기 고분자의 하한 임계 용액 온도 이하로 냉각시킬 수 있다. 상기 가열에 의해 상기 고분자는 상기 물에 용해되어 고농도의 고분자 수용액이 형성될 수 있다. 상기 고분자 수용액은 정삼투용 유도 용액으로 정삼투막 모듈(10)에 제공되어 정삼투 공정이 수행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (4)

  1. 온도감응성 단량체와 이온성 단량체의 중합에 의해 제조된 고분자를 포함하는 고분자 수용액이고,
    상기 고분자는 상기 온도감응성 단량체에 의해 하한 임계 용액 온도 거동을 나타내는 온도감응성을 갖고, 상기 이온성 단량체에 의해 이온성을 갖는 것을 특징으로 하는 정삼투용 유도 용액.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자는 10 ~ 98℃의 하한 임계 용액 온도를 갖고,
    상기 이온성 단량체는 양이온과 음이온을 포함하며,
    상기 고분자는 상기 하한 임계 용액 온도 이상의 온도에서 침전되어 재사용되는 것을 특징으로 하는 정삼투용 유도 용액.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고분자는 하기 화학식 2 내지 27 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 정삼투용 유도 용액.
    [화학식 2]
    Figure pat00079

    (상기 화학식 2에서, n은 1~6의 정수를 나타냄)
    [화학식 3]
    Figure pat00080

    [화학식 4]
    Figure pat00081

    [화학식 5]
    Figure pat00082

    [화학식 6]
    Figure pat00083

    [화학식 7]
    Figure pat00084

    [화학식 8]
    Figure pat00085

    (상기 화학식 8에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 9]
    Figure pat00086

    (상기 화학식 2 내지 9에서, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타냄)
    [화학식 10]
    Figure pat00087

    (상기 화학식 10에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 11]
    Figure pat00088

    [화학식 12]
    Figure pat00089

    (상기 화학식 12에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 13]
    Figure pat00090

    (상기 화학식 13에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 14]
    Figure pat00091

    (상기 화학식 14에서, n은 1~10의 정수를 나타냄)
    [화학식 15]
    Figure pat00092

    (상기 화학식 15에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 16]
    Figure pat00093

    (상기 화학식 16에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 17]
    Figure pat00094

    (상기 화학식 17에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 18]
    Figure pat00095

    [화학식 19]
    Figure pat00096

    [화학식 20]
    Figure pat00097

    (상기 화학식 20에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 21]
    Figure pat00098

    [화학식 22]
    Figure pat00099

    (상기 화학식 22에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 23]
    Figure pat00100

    [화학식 24]
    Figure pat00101

    (상기 화학식 24에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 25]
    Figure pat00102

    (상기 화학식 25에서, n은 1~20의 정수를 나타냄)
    [화학식 26]
    Figure pat00103

    [화학식 27]
    Figure pat00104

    (상기 화학식 10 내지 27에서, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타내고,
    M+는 Na+, Li+, K+,
    Figure pat00105
    ,
    Figure pat00106
    , 또는
    Figure pat00107
    를 나타내고, M+의 상기 화학식에서, n은 1~6의 정수를 나타내고, R은 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1~20의 알킬기, 탄소수 1~20의 히드록시알킬기, 탄소수 1~20의 알케닐기, 또는 탄소수 5~20의 아릴기를 나타내며,
    X-는 F-, Cl-, Br-, I-, N(CN)2 -, CH3OSO3 -,
    Figure pat00108
    ,
    Figure pat00109
    , 또는
    Figure pat00110
    를 나타냄)
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도감응성 단량체는 디에틸렌 글리콜 메틸 에테르 메타크릴레이트이고,
    상기 이온성 단량체는 [2-(메틸아크릴로일옥시)에틸]트리메틸암모늄 클로라이드인 것을 특징으로 하는 정삼투용 유도 용액.
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