KR20160076719A - Non-woven fabric for a pressure retarded osmosis membrane support and pressure retarded osmosis membrane comprising thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 압력지연 삼투막 지지체용 직물 및 이를 포함하는 압력지연 삼투막에 관한 것으로 보다 상세하게는, 수투과도, 내압성이 현저하게 우수한 동시에 직물상에 코팅되는 고분자 용액의 직물내로의 침투성과 이면 빠짐성이 최소화되고 우수한 기계적 강도를 보유하여 삼투막 손상이 최소화된 압력지연 삼투막 지지체용 직물 및 이를 포함하는 압력지연 삼투막에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fabric for a pressure-sensitive osmosis membrane support and a pressure-retarded osmosis membrane including the same, and more particularly, to a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support having remarkably excellent water permeability and pressure resistance, To a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support and a pressure-sensitive delayed osmosis membrane containing the same, wherein the osmosis membrane damage is minimized and the mechanical strength is minimized.
물은 투과시키지만 물에 용해되어 있는 용질(이온 및 분자)은 거의 투과시키지 않는 성질을 가진 반투과성 멤브레인을 고농도 용액과 저농도 용액 사이에 설치하면 저농도 용액의 용매가 고농도 용액으로 이동하여 농도평형을 이루려 하는 자연현상이 발생하며 이를 “삼투작용” 또는 “삼투현상”이라고 한다. 삼투현상은 1867년 독일의 화학자 M. 트라우베가 발견하였고, 삼투현상에 의해 발생하는 삼투압은 1877년 페퍼가 처음으로 측정하였다.If a semi-permeable membrane that transmits water but does not substantially permeate the solute (ions and molecules) dissolved in water is installed between the high concentration solution and the low concentration solution, the solvent of the low concentration solution moves to the high concentration solution to achieve the concentration equilibrium Natural phenomena occur and are called "osmotic" or "osmotic phenomena". The osmotic phenomenon was discovered by German chemist M. Traube in 1867, and the osmotic pressure caused by osmosis was first measured by Pepper in 1877.
상기와 같은 삼투현상은 지구온난화에 의한 기후변화, 산업화에 따른 공업용수증가, 인구증가에 따른 물수요의 증가로 심각해진 물부족을 해결할 수 있는 방법 중의 하나인 바닷물을 이용한 담수화 기술의 핵심이다.Such osmotic phenomena are the core of desalination technology using seawater, which is one of the ways to solve the serious water shortage due to climate change due to global warming, increase in industrial use due to industrialization, and increase in water demand due to population increase.
그러나 현재까지의 해수 담수화 공정은 고도의 에너지 집약형 공정으로 중동과 같은 물부족 지역이 아니면 아직까지 경제적인 면에서 한계를 가지고 있다.However, the seawater desalination process up to now is a highly energy-intensive process and still has economic limitations unless it is a water-scarce region like the Middle East.
바닷물 속의 염을 제거하여 사용하기 위한 방법으로는 증발법과 역삼투법으로 크게 나눌 수 있다.Methods for removing salts in seawater can be roughly divided into evaporation and reverse osmosis.
상기 역삼투법은 과거 30년 동안 사용되어온 기술로 완성도가 높으며 최근 저압에서도 고회수율을 얻을 수 있는 역삼투막의 개선 등에 중점을 둔 기술의 개발이 계속되고 있다.The reverse osmosis method has been developed with technology that has been used for the past 30 years, and the development of technologies focused on improving the reverse osmosis membrane capable of obtaining a high recovery rate even at a recent low pressure has been continued.
한편, 상기와 같은 기술개발의 계속에 의해 최근에는 역삼투식 공정에서 배출되는 브라인의 고압에너지를 회수하는 기술들이 등장하고, 분리막 기술도 비약적인 발전을 거듭함에 따라 1976년에 소개되었던 삼투압 발전에 대한 관심이 증가되고 있다.On the other hand, by continuing the above-mentioned technology development, technologies for recovering the high-pressure energy of brine discharged from the reverse osmosis process have emerged, and as the membrane technology has undergone remarkable development, interest in osmotic power generation Is increasing.
삼투압 발전이란 염도차가 있는 두 흐름이 만나는 곳에서의 삼투압 작용을 이용하여 전력을 생산하는 것을 의미하며, 27 bar의 삼투압을 가지는 해수와 0에 가까운 삼투압을 가지는 강물이 만나는 곳에서의 27 bar 삼투압이 전력생산에 이용될 수 있다.Osmotic power generation means the production of electricity using the osmotic action at the point where the two streams with the salinity difference meet and the 27 bar osmotic pressure at the point where the sea water having an osmotic pressure of 27 bar and the river having a osmotic pressure near zero meet Can be used for power generation.
상기 전력생산은 역삼투 방식(RO)과 다른 압력지연삼투(PRO) 방식을 사용한다. 압력지연 삼투방식을 이용하여 고농도의 해수쪽을 삼투압보다 낮은 압력으로 가해주면 삼투압에 의해 막을 투과하는 물의 플럭스는 감소하게 되고, 이로 인해 삼투압은 수압으로 바뀌어 상기 발생된 수압을 이용하여 터빈을 돌려 전기를 생산하게 되는 것이다.The power generation uses a reverse osmosis (RO) and other pressure delayed osmosis (PRO) systems. If the pressure is applied to the seawater at a higher pressure than the osmotic pressure by the pressure delay osmotic method, the flux of the water permeating the membrane by the osmotic pressure is reduced, and the osmotic pressure is converted into the hydraulic pressure, .
상기와 같은 압력지연삼투를 이용한 전력생산은 국제적 이슈인 지구온난화 문제에 대응할 수 있고, 현재의 화석연료 에너지를 대체할 만한 신재생 에너지이며, 무한한 에너지원인 바닷물을 이용하기 때문에 환경 친화적이고 이산화탄소 발생이 제로인바 이에 대한 기술개발이 시급하다. 이를 위해서는 압력지연삼투용 분리막의 개발, 삼투모듈의 개발 및 압력지연 삼투발전 플랜트 개발 등의 여러 기술의 개발이 동시에 이루어져야 할 필요가 있다.The above-mentioned power generation using pressure delay osmosis can cope with global warming problem which is an international issue, and it is renewable energy that can replace current fossil fuel energy. Because it uses sea water which is an infinite energy source, It is urgent to develop technology for Zero Inverse. For this purpose, it is necessary to develop various technologies such as development of membrane for pressure delay osmosis, development of osmosis module, and development of pressure delay osmosis power plant.
종래 기술 중 한국공개특허 제2012-0007133호는 염도차를 이용한 삼투발전 및 해수의 담수화를 위한 장치 및 방법을 개시하고 있고, 한국공개특허 제2008-0080599호는 압력 지연 삼투를 위해 사용되는 멤브레인 상에서 유지를 수행하기 위한 방법 및 시스템을 개시하고 있으며, 한국공개특허 제2012-0073080호는 정삼투와 압력지연삼투와 막증류 공정을 이용한 해수로부터의 용수 및 에너지 생산장치 및 방법을 개시하고 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2000-0007133 discloses an apparatus and a method for desalination of osmotic power and seawater using a salinity difference, and Korean Patent Publication No. 2008-0080599 discloses an apparatus and method for desalination And Korean Unexamined Patent Publication No. 2012-0073080 discloses an apparatus and a method for producing water and energy from seawater by using osmosis and pressure delay osmosis and membrane distillation processes.
한편, 도 1의 통상적인 압력지연 삼투막의 단면모식도로써, 지지체(1)상에 고분자 지지층(2)이 형성되고, 상기 고분자 지지층(2)상에 친수성 선택층으로써 폴리아미드층(3)이 형성되어 있다. 상기 폴리아미드층(3)은 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드의 계면 중합에 의하여 형성시키는 것이 일반적이다. 1 is a cross-sectional schematic diagram of a conventional pressure-retarded osmotic membrane, in which a
상기 지지체(1)는 통상적으로 직물이 사용되고 있는데, 상기 직물은 지지체로써의 역할을 담당하기에 현재까지의 압력지연 삼투막에 대한 연구는 지지체가 되는 직물보다는 친수성 선택층인 폴리아미드층이나 고분자 지지층에 대한 연구로 편중된 실정이다.Since the support 1 is usually made of a fabric, the fabric plays a role as a support. To date, studies on a pressure-delayed osmotic membrane have been conducted on a polyamide layer or a hydrophilic polymer layer This is a case study.
그러나, 압력지연 삼투막은 높은 압력을 가해 내압성이 매우 중요한 역삼투막이나 압력을 가하지 않아 일정수준 이상의 기계적 강도만 유지되고 오히려 수투과도나 염배제율이 중요한 정삼투막과는 다르기 때문에 우수한 전력밀도 및 유량을 확보하기 위해 압력지연 삼투막에 포함되는 지지체로써의 직물은 역삼투막이나 정삼투막에 포함되는 직물과는 달라야 한다.However, since the pressure-delayed osmosis membrane retains only a certain level of mechanical strength because it does not pressurize the reverse osmosis membrane or pressure, which is very important in pressure resistance by applying high pressure, and is different from the osmosis membrane in which water permeability and salt exclusion ratio are important, To ensure that the fabric as a support in the pressure-delayed osmosis membrane is different from the fabric contained in the reverse osmosis membrane or the osmosis membrane.
더 구체적으로 역삼투막은 친수성이나 기공율의 측면보다 내압성이 중요하고, 정삼투막은 내압성 보다 친수성, 기공율이 중요한데 반해 압력지연 삼투막은 친수성, 기공율, 내압성 모두가 중요하기 때문에 막 특성에 적합한 압력지연 삼투막 지지체용 직물에 대한 개발이 시급한 실정이다.More specifically, the reverse osmosis membrane is more important than the hydrophilic or porosity side, while the positive osmosis membrane has more hydrophilicity and porosity than the pressure resistance, while the pressure delay osmosis membrane is important in both hydrophilicity, porosity and pressure resistance. Development of body fabric is urgent.
한편, 종래의 압력지연 삼투막 지지체로 사용된 직물은 우수한 유량 및 전력밀도의 생산을 위해 직물의 공기투과도, 목수, 섬도 등을 낮출 경우 직물상에 도포되는 고분자용액의 직물 내로의 침투성이 현저하게 감소하여 고분자용액이 직물상에 형성되었을 때 직물과 고분자 지지층 사이의 결합력이 약해질 수 있어 내압성 평가에서 직물과 고분자 지지층간의 탈리가 발생하는 문제가 있기 때문에 우수한 전력밀도의 구현을 어렵게 하고, 직물의 기계적 강도가 낮아져 가해지는 압력에 분리막이 눌려 분리막이 손상되는 등의 문제가 있었다.On the other hand, a fabric used as a conventional pressure-delayed osmosis membrane support has remarkable permeability into a fabric of a polymer solution applied on the fabric when the air permeability, carpenter, fineness, etc. of the fabric are lowered for producing excellent flow rate and power density The bonding force between the fabric and the polymer support layer may be weakened when the polymer solution is formed on the fabric, thereby causing separation between the fabric and the polymer support layer in the pressure resistance evaluation. Therefore, it is difficult to realize an excellent power density. The mechanical strength is lowered, and there is a problem that the separation membrane is pressed against the applied pressure to damage the separation membrane.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 직물의 공기투과도, 목수, 섬도 등을 높게 할 경우 고분자용액의 직물 내로의 침투성에는 유리하나 이면빠짐성 문제가 발생되고 분리막의 고분자 지지층 구조 형성 및 두께가 균일하게 형성되지 않아 유량, 전력밀도는 현저히 낮아지는 문제점이 있다.In order to solve this problem, when the air permeability, carpenter, fineness, etc. of the fabric are increased, the permeability of the polymer solution into the fabric is favorable, So that the flow rate and the power density are significantly lowered.
따라서, 고분자 용액의 직물 내로의 적정한 범위에서의 침투성 증가 및 이면빠짐성 최소화, 기계적 강도 향상에 따라 막 손상이 방지됨과 동시에 높은 유량 및 전력밀도의 생산이 가능한 압력지연 삼투막 지지체용 직물의 개발이 시급한 실정이다.
Accordingly, the development of a fabric for a pressure-retarded osmotic membrane support capable of preventing membrane damage due to an increase in penetration of the polymer solution into an appropriate range of the fabric and minimizing the backing-off property and mechanical strength, and at the same time, It is urgent.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 고분자 용액의 직물 내로의 적정한 범위에서 침투성 증가 및 이면 빠짐성이 최소화되고 기계적 강도의 향상에 따라 막 손상이 방지됨과 동시에 높은 유량 및 전력밀도의 생산이 가능한 압력지연 삼투막 지지체용 직물 및 이를 포함하는 압력지연 삼투막을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a polymer solution which is excellent in permeability in an appropriate range into a fabric and minimized in surface stickiness, Which is capable of producing a high flow rate and power density at the same time, and a pressure delay osmosis membrane including the same.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 위사와 경사를 포함하며 하기 조건 (1) 및 (2)를 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support, which includes both weft and warp and satisfies the following conditions (1) and (2) simultaneously.
(1) 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 범위내에 위사와 경사의 교차점의 개수(목수) : 200개 ~ 350개(1) Number of intersections of weft and warp in the range of (2.54cm) × (2.54cm) (carpenter): 200 to 350
(2) 섬도 : 10 데니아(denier) ~ 25 데니아(denier)(2) Fineness: 10 denier to 25 denier
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물의 상기 위사 및 경사는 각각 독립적으로 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 섬유를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the weft and warp of the fabric for the pressure-retarded osmotic membrane support of the present invention are each independently composed of nylon, polyester, polypropylene, nylon, polyethylene, acrylic, rayon, acetate and cellulose And at least one fiber selected from the group consisting of
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물의 두께는 45㎛ ~ 95㎛일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the fabric for pressure-relief osmosis membrane support of the present invention may be between 45 μm and 95 μm.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물의 위사와 경사 사이의 격자공간의 면적은 20㎛ ~ 90㎛ 일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the area of the lattice space between the weft and the warp of the fabric for the pressure-retarded osmosis membrane support of the present invention may be 20 [mu] m to 90 [mu] m.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물은 하기의 조건 (3) ~ (4)를 더 만족할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support of the present invention can further satisfy the following conditions (3) to (4).
(3) 공기투과도 : 60 cc/cm2·sec ~ 650 cc/cm2·sec(3) Air permeability: 60 cc / cm 2 sec to 650 cc / cm 2 sec
(4) opening ratio : 8 % ~ 45 %(4) opening ratio: 8% ~ 45%
나아가, 본 발명은 앞서 설명한 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 압력지연 삼투막을 제공한다.Furthermore, the present invention provides a pressure delay osmosis membrane comprising a fabric for pressure-relief osmosis membrane support as described above.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막은 앞서 설명한 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 지지체, 상기 지지체상 적어도 일면에 형성된 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층 상에 형성된 친수성 선택층을 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention comprises a support comprising a fabric for pressure-relief osmotic membrane support as described above, a polymeric support layer formed on at least one side of the support and a hydrophilic selective layer . ≪ / RTI >
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막은 35,000ppm의 암화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 전력밀도가 4W/m2 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure-retarded osmotic membrane of the present invention may have a power density of at least 4 W / m 2 at a pressure of 25 bar, a pressure of 10 bar and a flow rate of 0.5 LPM for 35,000 ppm aqueous sodium chloride solution .
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막은 막에 대해 종방향 및 횡방향으로 각각 측정한 인장강도의 합이 90 N/㎟ ~ 180 N/㎟일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure-retarded osmotic membrane of the present invention may have a tensile strength of 90 N /
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막은 35,000 ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 수투과도가 10.0 gfd 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention may have a water permeability of 10.0 gfd or more at a pressure of 25 bar, a pressure of 10 bar and a flow rate of 0.5 LPM for a 35,000 ppm sodium chloride aqueous solution.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막은 1,000ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 5 bar ~ 30 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 염제거율이 90% 이상일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the pressure-relieving osmotic membrane of the present invention may have a salt removal rate of 90% or more at a pressure of 5 to 30 bar and a flow rate of 0.5 LPM at 25 DEG C for an aqueous sodium chloride solution of 1,000 ppm .
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막의 상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer support layer of the pressure-sensitive delayed osmosis membrane of the present invention may include a polysulfone-based polymer.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 압력지연 삼투막의 상기 고분자 지지층은 하기 화학식 1로 표시되는 술폰화된 폴리술폰계 중합체를 0.1 중량% ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer backing layer of the pressure-delayed osmotic membrane of the present invention may contain 0.1 to 10% by weight of a sulfonated polysulfone-based polymer represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에 있어서, m/(n+m)은 0.2 ~ 0.7이고, x는 50 ~ 2,300 이다In the above formula (1), m / (n + m) is 0.2 to 0.7 and x is 50 to 2,300
한편, 본 발명은 앞서 설명한 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 압력지연 삼투모듈을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a pressure-delayed osmosis module comprising a fabric for pressure-relief osmosis membrane support as described above.
또한, 본 발명은 앞서 설명한 압력지연 삼투막을 포함하는 압력지연 삼투모듈을 제공한다.
The present invention also provides a pressure delay osmosis module comprising the above-described pressure delay osmosis membrane.
본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물은 고분자 용액의 직물 내로의 침투성이 우수하여 고분자 지지층의 형성이 균일하게 될 수 있고 층간 결합력이 우수하여 내구성이 향상됨과 동시에 고분자 용액의 이면 빠짐성이 최소화되어 직물 자체의 우수한 수투과도를 유지할 수 있고, 직물의 기계적 강도 향상에 따라 압력에 의한 막 손상이 방지됨과 동시에 높은 유량 및 전력밀도의 생산이 가능하다.
The fabric for a pressure-retarded osmotic membrane support of the present invention is excellent in permeability of a polymer solution into a fabric, so that the formation of a polymer support layer can be made uniform, an interlayer bonding force is excellent, durability is improved, It is possible to maintain the excellent water permeability of the fabric itself and prevent damage to the membrane due to pressure as the mechanical strength of the fabric is improved, and at the same time, it is possible to produce high flow rate and power density.
도 1은 종래의 압력지연 삼투막에 대한 단면모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 직물의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예가 나권형으로 권취되어 포함된 압력케이스의 분해사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현에에 따른 압력지연 삼투모듈에 대한 분해사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 다공성투과수 유출관의 사진이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 압력지연 삼투모듈의 단면에 대한 사시도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a conventional pressure-delayed osmosis membrane.
2 is a cross-sectional view of a fabric according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of a pressure case in which a preferred embodiment of the present invention is wound in a spiral wound form.
4 is an exploded perspective view of a pressure delay osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a photograph of a porous permeate outlet tube included in a preferred embodiment of the present invention.
6 is a perspective view of a cross section of a pressure delay osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
상술한 바와 같이 한편, 종래의 압력지연 삼투막 지지체로 사용된 직물은 우수한 유량 및 전력밀도의 생산을 위해 직물의 공기투과도, 목수, 섬도 등을 낮출 경우 직물상에 도포되는 고분자용액의 직물 내로의 침투성이 현저하게 감소하여 고분자용액이 직물상에 형성되었을 때 직물과 고분자 지지층 사이의 결합력이 약해질 수 있어 내압성 평가에서 직물와 고분자 지지층간의 탈리가 발생하는 문제가 있기 때문에 우수한 전력밀도의 구현을 어렵게 하고, 직물의 기계적 강도가 낮아져 가해지는 압력에 분리막이 눌려 분리막이 손상되는 등의 문제가 있었다.As described above, on the other hand, a fabric used as a conventional pressure-retarded osmotic membrane support has a problem in that when the air permeability, carpentry, fineness, etc. of the fabric is lowered for production of excellent flow rate and power density, When the polymer solution is formed on the fabric, the bonding force between the fabric and the polymer supporting layer may be weakened, thereby causing separation between the fabric and the polymer supporting layer in the pressure resistance evaluation, thereby making it difficult to realize a superior power density , The mechanical strength of the fabric is lowered, and the separating membrane is pressed against the applied pressure, thereby damaging the separating membrane.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위해 직물의 공기투과도, 목수, 섬도 등을 높게 할 경우 고분자용액의 직물 내로의 침투성에는 유리하나 이면 빠짐성 문제가 발생되고 분리막의 고분자 지지층 구조 형성 및 두께가 균일하게 형성되지 않아 유량, 전력밀도는 현저히 낮아지는 문제점이 있었다.In order to solve this problem, when the air permeability, carpenter, fineness, etc. of the fabric are increased, the permeability of the polymer solution into the fabric is favorable, So that the flow rate and the power density are significantly lowered.
이에 본 발명에서는 하기의 조건 (1) 및 (2)을 모두 만족하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 고분자 용액의 직물 내로의 침투성 증가 및 이면 빠짐성이 최소화되어 직물 자체의 우수한 수투과도를 유지할 수 있고, 고분자 지지층의 형성이 원활하며, 직물의 기계적 강도가 향상에 따라 압력에 의한 막 손상이 방지됨과 동시에 높은 유량 및 전력밀도의 생산이 가능할 수 있다.Accordingly, the present invention has solved the above-mentioned problem by providing a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support, which satisfies all of the following conditions (1) and (2). As a result, the permeability of the polymer solution into the fabric is minimized and the backing-off property is minimized, the excellent water permeability of the fabric itself can be maintained, the formation of the polymer support layer is smoothly performed, And production of high flow rates and power densities may be possible.
(1) 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 범위내에 위사와 경사의 교차점의 개수(목수) : 200 ~ 350개(1) Number of crossing points of weft and warp in the range of width (2.54 cm) × length (2.54 cm) (carpenter): 200 to 350
(2) 섬도 : 10 ~ 25 데니아(denier)
(2) Fineness: 10 to 25 denier
먼저, 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 직물의 단면도로서, 도 2를 참조하면 본 발명의 따른 직물은 위사(100)와 경사(110)가 제직되어 직조되며 위사(100)와 경사(110)의 교차점(120)이 형성된다. 본 발명에서는 직물의 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 범위내에 위사(100)와 경사(110)의 교차점(120)의 개수(목수)가 200 ~ 350개, 바람직하게는 250 ~ 350개이고, 섬도가 10 ~ 25 데니아, 바람직하게는 10 ~ 20 데니아, 더욱 바람직하게는 15 ~ 20 데니아일 때, 압력지연 삼투막의 유량, 전력밀도, 기계적 강도 등 여러 물성이 현저하게 증가할 수 있다. 2 is a cross-sectional view of a fabric according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the fabric according to the present invention is formed by weaving
구체적으로, 목수가 상술한 범위를 초과하거나 위사(100) 및/또는 경사(110)의 섬도가 상술한 범위를 초과하는 경우에는 고분자 용액의 직물 내로의 이면 빠짐성이 최소화되고 기계적 강도는 우수할 수 있으나 수투과도 및 전력밀도가 현저히 저하되는 문제점이 있을 수 있다. Concretely, when the carpenter exceeds the above-mentioned range or the fineness of the
또한, 목수가 상술한 범위 미만이거나 위사(100) 및/또는 경사(110)의 섬도가 상술한 범위 미만인 경우에는 인장강도가 현저히 낮아지나 현저하게 높은 유량을 얻을 수 있음에 따라 이를 별도의 압력이 요구되지 않아 낮은 인장강도만 충족되면 문제가 없는 정삼투막용 직물로 사용할 수는 있어도 이를 압력지연 삼투막용 직물로는 사용하기에 적합하지 않을 수 있다.
Further, when the carpenter is less than the above-mentioned range or the fineness of the
한편, 본 발명의 직물을 구성하는 위사(100)와 경사(110)에 사용될 수 있는 재질은 통상적으로 압력지연 삼투막의 직물의 재질에 사용될 수 있는 것이면 제한없이 사용될 수 있으며, 바람직하게 상기 위사(100) 및 경사(110)는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 섬유를 포함할 수 있다.
On the other hand, materials usable for the
한편, 본 발명의 직물은 위사(100)와 경사(110) 사이의 격자공간(130)의 면적은 20 ~ 90㎛, 바람직하게는 25 ~ 75㎛인 것이 앞서 언급한 물성 향상에 유리할 수 있다.In the fabric of the present invention, the area of the
본 발명에 적용될 수 있는 직물의 제직방법은 통상적인 방법에 의해 제직될 수 있으며 바람직하게는 평직, 능직 또는 수자직일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
The weaving method of a fabric which can be applied to the present invention can be woven by a conventional method, and preferably it can be plain weave, twill weave or water weave, but is not limited thereto.
다음으로, 본 발명의 직물은 두께가 45 ~ 95㎛일 수 있다.Next, the fabric of the present invention may have a thickness of 45 to 95 mu m.
구체적으로, 직물의 두께는 직물의 목수 및 섬도와 함께 직물과 이를 포함하는 압력지연 삼투막의 기계적 강도에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 직물의 두께는 45 ~ 95㎛일 수 있고, 보다 우수한 기계적 강도, 유량, 전력밀도를 수득하기 위해 바람직하게는 55 ~ 90㎛일 수 있다.Specifically, the thickness of the fabric may affect the mechanical strength of the fabric and the pressure-retarding osmotic membrane, including the carpenter and fineness of the fabric, so that the thickness of the fabric of the present invention may range from 45 to 95 탆, It may preferably be 55 to 90 占 퐉 in order to obtain excellent mechanical strength, flow rate and power density.
만일, 직물의 두께가 45㎛ 미만인 경우에는 직물의 인장강도가 현저히 저하되어 이를 포함하는 압력지연 삼투막의 기계적 강도를 저하시킴에 따라 운전 중에 가해지는 압력에 의해 막 표면이 손상을 받는 문제점이 있을 수 있으며, 이러한 막의 손상은 전력밀도, 유량을 저하시킬 수 있는 문제점이 있을 수 있다. If the thickness of the fabric is less than 45 탆, the tensile strength of the fabric is considerably lowered and the mechanical strength of the pressure-retarding osmosis membrane containing the same is lowered, so that the membrane surface may be damaged due to pressure applied during operation Damage of such a membrane may cause a problem of deteriorating power density and flow rate.
또한, 직물의 두께가 95㎛을 초과하는 경우에는 기계적 강도가 좋아질 수는 있으나 유량 및 전력밀도가 현저히 저하되고, 이를 포함하는 압력지연 삼투막 자체의 두께를 증가시켜 한정된 부피에 포함되는 압력지연 삼투막의 함량, 구체적으로 삼투구배를 형성시킬 수 있어 유효면적을 감소시켜 수득되는 유량 및 전력밀도를 더욱 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.
In addition, when the thickness of the fabric exceeds 95 탆, the mechanical strength may be improved, but the flow rate and the power density are remarkably lowered, and the thickness of the pressure-retarding osmosis membrane itself containing the same is increased, The content of the membrane, specifically, the osmotic gradient can be formed, which may cause a problem of further lowering the flow rate and power density obtained by reducing the effective area.
다음으로, 본 발명의 직물은 공기투과도가 60 ~ 650cc/㎠·sec일 수 있다Next, the fabric of the present invention may have an air permeability of 60 to 650 cc / cm < 2 > sec
구체적으로, 공기투과도는 직물의 섬도, 섬유장 등에 의해 결정될 수 있고, 다공성의 정도를 나타내는 물성일 수 있으나 공기투과도가 높다고 하여 이를 포함하는 압력지연 삼투막이 높은 유량 및 전력밀도를 생산할 수 있는 것은 아닐 수 있어 유량 및 전력밀도에 영향을 미칠 수는 있어도 이에 직접적인 영향을 미치는 인자가 아닐 수 있다. Specifically, the air permeability can be determined by the fineness of the fabric, the fiber length, etc., and may be a physical property showing the degree of porosity. However, since the air permeability is high, the pressure delay osmosis membrane including the permeability membrane can not produce a high flow rate and power density Although this may affect flow and power density, it may not be a direct factor.
다만, 공기투과도는 고분자 용액의 이면 빠짐성에 직접적으로 영향을 미쳐 본 발명에 따른 직물의 공기투과도는 60 ~ 650 cc/㎠·sec를 만족할 수 있다. 만일, 공기투과도가 60 cc/㎠·sec 미만인 경우 이면 빠짐성이 최소화될 수 있으나 다공성의 정도가 현저히 낮아져 직물 자체의 수투과도가 현저히 저하됨에 따라 이를 포함하는 압력지연 삼투막의 유량 및 전력밀도를 감소시킬 수 있는 문제점이 있을 수 있다.However, the air permeability directly affects the backing property of the polymer solution, and the air permeability of the fabric according to the present invention can satisfy 60 to 650 cc /
또한, 공기투과도가 650cc/㎠·sec를 초과할 경우 직물의 기공율이 현저히 증가하여 직물상에 고분자 용액의 침투가 유리할 수 있으나, 고분자 용액이 직물 이면으로 과량 빠져나갈 수 있어 분리막 균일 구조 형성에 문제점이 있을 수 있다.In addition, when the air permeability exceeds 650 cc /
한편, 보다 바람직하게는 고분자 용액에 대한 이면 빠짐성을 보다 최소화하기 위해 공기투과도는 바람직하게는 80 ~ 400 cc/㎠·sec일 수 있다.
On the other hand, more preferably, the air permeability may be preferably 80 to 400 cc /
다음으로, 본 발명의 직물은 opening ratio가 8 ~ 40%일 수 있다.Next, the fabric of the present invention may have an opening ratio of 8-40%.
상기 opening ratio는 동일한 면적에서 비어있는 공간이 차지하는 비율, 달리 말하면, 위사(100)와 경사(110) 사이의 격자공간(130)이 차지하는 비율을 나타낸다.The opening ratio represents a ratio occupied by the empty space in the same area, in other words, a ratio occupied by the
만일, opening ratio가 40%를 초과하게 된다면 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 압력지연 삼투막이 가지는 내압성이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다.
If the opening ratio exceeds 40%, there may be a problem that the pressure-resistant osmosis membrane including the fabric for a pressure-delayed osmosis membrane support of the present invention is inferior in pressure resistance.
나아가, 본 발명은 앞서 언급한 본 발명에 따른 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 압력지연 삼투막을 포함한다.Further, the present invention includes a pressure-retarded osmosis membrane comprising a fabric for pressure-relief osmosis membrane support according to the present invention.
상기 본 발명에 따른 직물은 상술한 내용과 동일한 바 생략한다.The fabrics according to the present invention are the same as those described above.
본 발명의 압력지연 삼투막은 앞서 언급한 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 지지체; 상기 지지체상 적어도 일면에 형성된 고분자 지지층; 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 친수성 선택층; 을 포함한다.
The pressure-relief osmotic membrane of the present invention comprises a support comprising a fabric for pressure-relief osmotic membrane support as mentioned above; A polymeric support layer formed on at least one side of the support; And a hydrophilic selective layer formed on the polymer support layer; .
먼저, 상기 지지체는 본 발명에 따른 직물을 포함하며, 상기 직물에 대한 구체적인 내용은 상술한 바와 동일한 바 생략한다. 상기 지지체는 본 발명의 직물 이외에 기타 패브릭층을 더 포함할 수 있으나, 본 발명의 직물은 그 자체만으로 우수한 기계적 강도, 현저히 향상된 유량 및 전력밀도의 수득, 및 고분자 용액의 직물 내로의 이면 빠짐성을 최소화할 수 있어 기타 부재는 불필요할 수 있다. 상기 기타 패브릭층에 대한 비제한적인 예로써, 부직포가 있을 수 있다.
First, the support includes a fabric according to the present invention, and details of the fabric are the same as those described above. Although the support may further comprise other fabric layers in addition to the fabrics of the present invention, the fabrics of the present invention alone can provide excellent mechanical strength, significantly improved flow rates and power densities, And other members may be unnecessary. As a non-limiting example of the other fabric layers, there may be a nonwoven fabric.
다음으로, 상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자; 폴리아미드계 고분자; 폴리이미드계 고분자; 폴리에스테르계 고분자; 올레핀계 고분자; 할로겐화 고분자; 및 폴리아크릴계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 고분자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰계 고분자 중에서는 폴리술폰 및 폴리에테르술폰일 수 있고, 올레핀계 고분자에서는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌일 수 있으며, 할로겐화 고분자중에서는 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리비닐리 덴디플로라이드일 수 있고, 폴리아크릴계에서는 폴리아크릴로니트릴일 수 있다.
Next, the polymer supporting layer may be a polysulfone-based polymer; Polyamide-based polymers; Polyimide-based polymers; Polyester-based polymers; Olefinic polymers; Halogenated polymers; And a polyacrylic polymer. Preferably, the polysulfone-based polymer may be polysulfone or polyether sulfone, and the olefin-based polymer may be polypropylene and polyethylene. Among the halogenated polymers, polybenzimidazole polymers and polyvinylidene dipyrrides may be used, and polyacrylonitrile may be used in polyacrylic polymers.
다음으로, 상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자; 폴리아미드계 고분자; 폴리이미드계 고분자; 폴리에스테르계 고분자; 올레핀계 고분자; 할로겐화 고분자; 및 폴리아크릴계 고분자로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상의 고분자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰계 고분자 중에서는 폴리술폰 및 폴리에테르술폰일 수 있고, 올레핀계 고분자에서는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌일 수 있으며, 할로겐화 고분자중에서는 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리비닐리 덴디플로라이드일 수 있고, 폴리아크릴계에서는 폴리아크릴로니트릴일 수 있다.
Next, the polymer supporting layer may be a polysulfone-based polymer; Polyamide-based polymers; Polyimide-based polymers; Polyester-based polymers; Olefinic polymers; Halogenated polymers; And a polyacrylic polymer. Preferably, the polysulfone-based polymer may be polysulfone or polyether sulfone, and the olefin-based polymer may be polypropylene and polyethylene. Among the halogenated polymers, polybenzimidazole polymers and polyvinylidene dipyrrides may be used, and polyacrylonitrile may be used in polyacrylic polymers.
본 발명의 바람직한 일구현예에 따르면 상기 고분자 지지층은 친수성 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 친수성 첨가제는 고분자 지지층의 친수성을 향상시켜 보다 향상된 유량 및 전력밀도를 수득할 수 있게 해준다. According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer support layer may further include a hydrophilic additive. The hydrophilic additive improves the hydrophilicity of the polymer support layer, thereby enabling a more improved flow rate and power density to be obtained.
상기 친수성 첨가제는 바람직하게는 하기 화학식 1로 표시되는 술폰화된 폴리술폰계 중합체를 포함할 수 있다.The hydrophilic additive may preferably include a sulfonated polysulfone-based polymer represented by the following formula (1).
[화학식 1][Chemical Formula 1]
상기 화학식 1에 있어서, m/(n+m)은 0.2 ~ 0.7이고, x는 50 ~ 2,300 이다.In the above formula (1), m / (n + m) is 0.2 to 0.7 and x is 50 to 2,300.
바람직한 친수화 첨가제로는 술폰화된 폴리술폰, 술폰화된 폴리에테르술폰 또는 술폰화된 폴리알릴에테르술폰 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있으며, 고분자 지지층의 전체 중량에 대하여 0.1 ~ 10중량%를 포함하는 것이 바람직하다.Preferable examples of the hydrophilizing additive include sulfonated polysulfone, sulfonated polyether sulfone, sulfonated polyallyl ether sulfone, and the like, and may include 0.1 to 10% by weight based on the total weight of the polymer support layer .
따라서, 본 발명의 압력지연 삼투막은 앞서 설명한 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 지지체와, 상기 화학식 1로 표시되는 술폰화된 폴리술폰계 중합체를 0.1 ~ 10중량%를 포함하는 고분자 지지층를 포함하여 구성되면 수투과도, 기계적 강도, 유량 및 전력밀도가 보다 더 우수할 수 있다.
Thus, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention comprises a support comprising a fabric for pressure-sensitive osmotic membrane support of the present invention as described above, and a polymer containing 0.1 to 10% by weight of the sulfonated polysulfone-based polymer represented by Formula 1 When constructed with a support layer, water permeability, mechanical strength, flow rate and power density can be better.
한편, 상기 고분자 지지층은 두께가 30 ~ 100㎛일 수 있으며, 만약 두께가 30㎛미만이면, 전체 막의 내압성 유지에 미흡할 수 있고, 100㎛를 초과하면, 유량 저하의 원인이 될 수 있다.
On the other hand, the polymer supporting layer may have a thickness of 30 to 100 탆. If the thickness is less than 30 탆, it may be insufficient to maintain the pressure resistance of the entire membrane, and if it exceeds 100 탆, the flow rate may be decreased.
다음으로, 친수성 선택층은 통상적인 압력지연 삼투막에 포함되는 친수성 선택층을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드계, 폴리피페라진계, 폴리페닐렌 디아민계, 폴리클로로 페닐렌 디아민계, 폴리벤지딘계로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 층일 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리아미드층일 수 있다.Next, the hydrophilic selective layer may include a hydrophilic selective layer included in a conventional pressure-delayed osmotic membrane, and preferably a polyamide-based, polypiperazine-based, polyphenylenediamine-based, polychlorophenylenediamine- And a polybenzidine-based one, and more preferably a polyamide layer.
상기 친수성 선택층이 폴리아미드층일 경우 폴리아미드층의 형성은 메타페닐디아민, 파라페닐디아민, 오르소페닐디아민, 피페라진또는 알킬화된 페페리딘에서 선택되는 다관능성 아민과 알킬화된 지방족 아민을 함유하는 수용액에, 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트에서 선택되는 다관능성 산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜, 상기 화합물간의 계면중합에 의해 이루어질 수 있다.When the hydrophilic selective layer is a polyamide layer, the formation of the polyamide layer is preferably carried out in an aqueous solution containing a polyfunctional amine selected from metaphenyldiamine, paraphenyldiamine, orthophenyldiamine, piperazine or alkylated phepyridine and an alkylated aliphatic amine With an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound selected from a polyfunctional acyl halide, a polyfunctional sulfonyl halide or a polyfunctional isocyanate, and by interfacial polymerization between the compounds.
이때, 상기 다관능성 아민 함유 또는 알킬화된 지방족 아민을 포함하는 수용액에 하이드록시기, 술폰화기, 카르보닐기, 트리알콕시실란기, 음이온기 및 3급 아미노기로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나의 친수성 기능기를 가지는 친수성 화합물 즉, 친수성 아미노 화합물이 더 첨가될 수 있다.At least one hydrophilic functional group selected from the group consisting of a hydroxyl group, a sulfonate group, a carbonyl group, a trialkoxysilane group, an anion group and a tertiary amino group is added to an aqueous solution containing the polyfunctional amine- or alkylated aliphatic amine A hydrophilic compound, i.e., a hydrophilic amino compound, may be further added.
더욱 구체적으로는, 상기 하이드록시기를 가지는 친수성 화합물의 바람직한 일례로는 1,3-디아미노-2-프로판올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올, 2-아미노-1-부탄올로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.More specifically, preferred examples of the hydrophilic compound having a hydroxy group include 1,3-diamino-2-propanol, ethanolamine, diethanolamine, 3-amino-1-propanol, , 2-amino-1-butanol, and the like.
카르보닐기를 가지는 친수성 화합물은 아미노아세트알데히드 디메틸아세탈, α-아미노부틸로락톤, 3-아미노벤즈아미드, 4-아미노벤즈아미드 및 N-(3-아미노프로필)-2-피롤리디논으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The hydrophilic compound having a carbonyl group is selected from the group consisting of aminoacetaldehyde dimethylacetal,? -Aminobutylolactone, 3-aminobenzamide, 4-aminobenzamide and N- (3-aminopropyl) -2-pyrrolidinone .
또한, 트리알콕시실란기를 함유한 친수성 화합물은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란 또는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란이 선택될 수 있다.Further, the hydrophilic compound containing trialkoxysilane group may be selected from (3-aminopropyl) triethoxysilane or (3-aminopropyl) trimethoxysilane.
상기 음이온기를 가지는 친수성 화합물로는 글리신, 타우린, 3-아미노-1-프 로펜설포닉 엑시드, 4-아미노-1-부텐설포닉 엑시드, 2-아미노에틸 하이드로젠 설페이트, 3-아미노벤젠설포닉 엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤젠설포닉 엑시드, 4-아미노벤젠설포닉 엑시드, 3-아미노프로필포스포닉 엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤조익 엑시드, 4-아미노-3-하이드록시벤조익 엑시드, 6-아미노헥센오익엑시드, 3-아미노부탄오익 엑시드, 4-아미노-2-하이드록시부티릭 엑시드, 4-아미노부티릭 엑시드 및 글루타믹 엑시드로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.Examples of the hydrophilic compound having an anionic group include glycine, taurine, 3-amino-1-propylselphenic acid, 4-amino-1-butenesulfonic acid, 2-aminoethylhydrogensulphate, 3-aminobenzenesulfonic acid , 3-amino-4-hydroxybenzenesulfonic acid, 4-aminobenzenesulfonic acid, 3-aminopropylphosphonic acid, 3-amino-4-hydroxybenzoic acid, Aminobutane oxidase, 4-amino-2-hydroxybutyric acid, 4-aminobutyric acid, and glutamic acid can be selected from the group consisting of benzoic acid, benzoic acid, benzoic acid,
또한, 하나 또는 그 이상의 3급 아미노기를 가지는 친수성 화합물로는 3-(디메틸아미노)프로필아민, 3-(디에틸아미노)프로필아민, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민 및 1-(3-아미노프로필)이미다졸로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. Examples of the hydrophilic compound having one or more tertiary amino groups include 3- (dimethylamino) propylamine, 3- (diethylamino) propylamine, 4- (2-aminoethyl) Aminoethyl) piperazine, 3,3'-diamino-N-methyldipropylamine and 1- (3-aminopropyl) imidazole.
이렇게 형성된 폴리아미드층은 압력지연삼투 분리막의 조밀한 표면층으로 형성되어 내압성에 강한 구조를 형성할 수 있으며 동시에 박막형 친수성 선택층이 균일한 크기의 기공을 유지하여 내화학성 및 높은 염배제율을 확보할 수 있다.
The polyamide layer thus formed is formed as a dense surface layer of the pressure delayed osmosis membrane to form a structure resistant to pressure resistance. At the same time, the thin film type hydrophilic selective layer maintains pores of uniform size to secure chemical resistance and high salt rejection ratio .
상기 친수성 선택층의 두께는 0.1 ~ 0.3㎛일 수 있으며, 만일 0.1 ㎛ 미만인 경우 내화학성 및 염제거율이 저하될 수 있고, 0.3㎛를 초과하는 경우 압력지연 삼투막의 친수성 선택층 두께가 두꺼워져 삼투확산이 원활하지 않기 때문에 유량 및 전력밀도의 수득이 감소되는 문제점이 있을 수 있다.
The thickness of the hydrophilic selective layer may be 0.1 to 0.3 탆. If the thickness is less than 0.1 탆, the chemical resistance and the salt removal rate may be lowered. If the thickness is more than 0.3 탆, The flow rate and the power density may be reduced.
이상으로 상술한 본 발명의 압력지연 삼투막은 35,000ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 전력밀도가 4W/m2 이상일 수 있어 전력밀도가 현저히 우수하다.As described above, the pressure-sensitive osmosis membrane of the present invention can have a power density of 4 W / m 2 or more at a pressure of 25 LPM, a pressure of 10 bar and a flow rate of 0.5 LPM for an aqueous sodium chloride solution of 35,000 ppm,
또한, 본 발명의 압력지연 삼투막은 막에 대해 종방향 및 횡방향으로 각각 측정한 인장강도의 합이 90 ~ 180 N/㎟일 수 있어, 기계적 강도가 우수하다.In addition, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention may have a total of tensile strengths measured in the longitudinal direction and the transverse direction with respect to the membrane of 90 to 180 N / mm < 2 >
만일, 상기 인장강도의 합이 90 N/㎟ 미만인 경우 압력에 의해 막표면의 손상이 심해지는 문제점이 있을 수 있으며, 이는 압력지연 삼투막을 경계로 상/하 또는 좌/우로 흐르는 서로 다른 농도를 가지는 유체 사이의 삼투압 구배를 저하시켜 유량 및 전력밀도를 감소시키는 문제점이 있으며, 압력지연 삼투막의 내구성을 저하시키고, 사용주기를 현저히 감소시키는 문제점이 있을 수 있다.If the sum of the tensile strengths is less than 90 N / mm < 2 >, there may be a problem that the surface of the membrane is damaged by the pressure. This is because the membrane having the different concentrations flowing up / down or left / There is a problem that the osmotic pressure gradient between the fluids is lowered to reduce the flow rate and the power density, and there is a problem that the durability of the pressure delayed osmosis membrane is lowered and the use period is significantly reduced.
또한, 상기 인장강도의 합이 180 N/㎟을 초과할 경우 압력에 의한 막 손상을 방지될 수 있으나, 수득되는 유량, 전력밀도를 현저히 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.If the sum of the tensile strengths exceeds 180 N / mm < 2 >, damage to the film due to pressure can be prevented, but there may be a problem that the obtained flow rate and power density are significantly lowered.
나아가, 본 발명의 압력지연 삼투막은 35,000ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속 조건에서 수투과도가 10.0 gfd 이상일 수 있어, 우수한 수투과도를 가지며, 1,000ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 5 ~ 30 bar의 압력, 바람직하게는 10 ~ 30bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속 조건에서 염제거율이 90% 이상일 수 있어, 수투과도 및 염제거율이 우수하다.
Further, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention can have a water permeability of 10.0 gfd or more at a pressure of 10 bar and a pressure of 10 LPM at 25 DEG C for a sodium chloride aqueous solution of 35,000 ppm, and has excellent water permeability and a 1,000 ppm aqueous solution of sodium chloride At a pressure of 5 to 30 bar, preferably 10 to 30 bar, and a flow rate of 0.5 LPM at 25 DEG C, the salt removal rate can be 90% or more, and the water permeability and salt removal rate are excellent.
한편, 본 발명은 본 발명의 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 압력지연 삼투모듈을 포함한다.The present invention, on the other hand, comprises a pressure delay osmosis module comprising a fabric for pressure-relief osmosis membrane support of the present invention.
또한, 본 발명은 본 발명의 압력지연 삼투막을 포함하는 압력지연 삼투모듈을 포함한다.The present invention also includes a pressure delay osmotic module comprising a pressure delay osmotic membrane of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 부직포 또는 상기 부직포를 포함하는 본 발명의 압력지연 삼투막은 바람직하게는 다공성 투과수 유출관에 나권형으로 권취되어 모듈에 포함될 수 있으며, 나권형으로 권취되는데 나권형으로 권취됨으로써 상기 모듈 단위부피당 포함되는 압력지연 삼투막의 표면적을 더 넓게 할 수 있으며 이에 따라 삼투작용이 가능한 유효면적이 증가되어 삼투압 구배가 잘 형성되는 이점이 있다.Specifically, the pressure-sensitive osmotic membrane of the present invention comprising the nonwoven fabric or the nonwoven fabric of the present invention is preferably wound in a spiral wound around a porous permeated water outlet tube and may be included in the module, The surface area of the pressure delayed osmosis membrane contained per module unit volume can be widened, thereby increasing the effective surface area capable of osmotic action and thus forming an osmotic pressure gradient.
더욱 구체적으로, 도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예가 나권형으로 권취되어 포함된 압력케이스의 분해사시도로써, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 압력지연 삼투모듈에서 복수 개의 압력지연 삼투막 집합체가 복수 개의 홀(21)을 포함하는 다공성 투과수 유출관(20)을 중심으로 나권형으로 권취되어 압력케이스(30) 내부에 위치할 수 있다. 또는 상기와 같이 권취된 압력지연 삼투막(22)은 외부케이스가 아닌 섬유보강플라스틱(FRP, fiber reinforced plastics) 등을 이용해 랩핑될 수 있다.More specifically, FIG. 3 is an exploded perspective view of a pressure case in which a preferred embodiment of the present invention is wound in a bobbin shape. In the pressure delay osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention, a plurality of pressure- And may be wound in a spiral shape around the porous
상기 압력케이스(30)는 내부에 위치한 압력지연 삼투모듈을 수용가능토록 크기와 형상을 정할 수 있으며, 바람직하게는 복수개의 압력지연 삼투막이 나권형으로 권취되는 바 그 형상은 원기둥일 수 있다. 다만, 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 상기 케이스의 재질의 경우 통상적으로 압력지연 삼투방식에 사용되는 압력케이스 재질인 경우 제한 없이 사용될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현에에 따른 압력지연 삼투모듈에 대한 분해사시도로써, 다공성 투과수 유출관(20)을 중심으로 복수개의 압력지연 삼투막 집합체(50)가 나권형으로 권취되어 포함될 수 있다. 상기 압력지연 삼투모듈의 단면 직경은 다공성 투과수 유출관의 직경, 압력지연 삼투막 집합체의 개수, 두께 등에 의해 달라질 수 있으며, 바람직하게는 단면의 직경이 6.35 ~ 40.64cm일 수 있다.FIG. 4 is an exploded perspective view of a pressure delay osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a plurality of pressure-sensitive delayed
상기 다공성 투과수 유출관(20)은 복수개의 홀(21)을 포함하고 있으며 다공성 투과수 유출관(20)의 통해 흐르는 유체가 상기 홀(21)을 통해 압력지연삼투막 (50)의 분리막(11, 12) 내부로 흘러들어가게 된다. 이때, 분리막(11. 12) 내부로 흐르는 저농도의 유체의 원활한 유로 형성을 위해 복수 개의 스페이서(51, 52, 53)를 포함할 수 있다. The porous permeated
구체적으로 도 4에서 농도가 서로 다른 두 유체 중 고농도의 A유체(예를 들어 유도용액 35,000 ppm NaCl)는 상기 압력케이스(30) 내부 및 상기 압력지연 삼투막 (50) 분리막(11, 12) 외부로 흐르게 되고, 저농도의 유체 B(저농도 염수 또는 증류수)는 다공성 투과수 유출관(20)에서 상기 홀(21)을 통해 압력지연 삼투막 집합체(50)의 분리막(11, 12) 내부로 흘러 들어가게 된다. 이를 통해 압력지연 삼투막 집합체(50)의 분리막(11, 12) 내부와 외부에 서로 다른 농도를 가진 두 유체 위치하게 되고 이로써 삼투압이 발생, 작용하게 된다. Specifically, in FIG. 4, a high concentration A fluid (for example, an inductive solution 35,000 ppm NaCl) of two fluids having different concentrations is introduced into the
다만, 상기의 A, B 두 용액은 상술한 도 4에서와 같이 서로 같은 방향으로 주입될 수 있으나 이는 바람직한 일예시로, 이와 다르게 목적에 따라 압력지연 삼투막에 포함된 폴리아미드층의 위치를 방향을 반대로 하여 저농도의 유체가 A일 수도 있고, 고농도의 유체가 B일수도 있으며, 유체가 흐르는 방향 역시 A, B 두 용액이 동일한 방향으로 모듈내로 유입되는 것이 아닌 방향을 달리하여 모듈 내로 유입될 수도 있다.However, the above two solutions A and B can be injected in the same direction as shown in FIG. 4, but this is a preferred example. Alternatively, the position of the polyamide layer included in the pressure- The fluid of the low concentration may be A, the fluid of high concentration may be B, and the direction of the flow of the fluid may also be such that the solutions A and B are not introduced into the module in the same direction but flow into the module have.
도 5는 본 발명의 바람직한 일구현예에 포함되는 다공성투과수 유출관의 사진으로써, 상기 다공성 투과수 유출관(20)은 통상적으로 압력지연 삼투막에 사용되는 유출관의 경우 제한 없이 사용될 수 있으며, 다공성 투과수 유출관(20)의 직경, 길이 및 홀의 개수는 목적에 따라 달라질 수 있다.FIG. 5 is a photograph of a porous permeate outlet tube included in a preferred embodiment of the present invention, wherein the porous
또한, 도 6은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 압력지연 삼투모듈의 단면에 대한 사시도로써, 메쉬시트(60)가 압력지연 삼투막 (50) 사이에 위치하여 포함될 수 있으며, 이를 통해 삼투막 외부로 흐르는 유체의 흐름이 원활할 수 있다.
6 is a perspective view of a cross section of a pressure-delayed osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention, wherein the
이상에서 본 발명에 대하여 구현예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명의 구현예를 한정하는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예가 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 구현예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. For example, each component specifically illustrated in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention will now be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.
실시예Example
실시예Example 1 One
(1) 섬도가 15 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 200개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비한다. 상기 직물은 공기투과도가 603 cc/cm2·sec, opening ratio가 36.9%이며, 두께는 74㎛이다.(1) Prepare a plain weave fabric having 200 carpets in the area of (2.54 cm) × 2.54 cm (2.54 cm) by using a weft of nylon having a fineness of 15 denier and the same fineness of the same material. The fabric had an air permeability of 603 cc / cm 2 · sec, an opening ratio of 36.9%, and a thickness of 74 μm.
(2) 상기 직물의 어느 일면에 술폰화된 폴리술폰계 중합체 3.5 중량%, 폴리술폰 15.5 중량% 및 디메틸포름아미드 81 중량%로 이루어진 고분자 용액을 40㎛의 두께로 도포한 후, 비용매인 물에 디메틸포름아미드(DMF) 용매 1중량%가 함유된 응고조에 침지하여 상전이 시켜 폴리술폰으로 이루어진 고분자 지지층을 형성하였다. 이때, 응고조 용액의 온도는 20℃로 유지하였다.(2) A polymer solution composed of 3.5% by weight of a sulfonated polysulfone-based polymer, 15.5% by weight of polysulfone and 81% by weight of dimethylformamide was applied to one surface of the fabric at a thickness of 40 μm, And immersed in a coagulation bath containing 1 wt% of dimethylformamide (DMF) solvent to undergo phase transformation to form a polymeric support layer comprising polysulfone. At this time, the temperature of the coagulation bath solution was maintained at 20 占 폚.
(3) 상기 고분자 지지층을 2 중량%의 메타페닐렌디아민(MPD)이 함유된 수용액에 1분간 침지한 후, 압착방법으로 표면의 물층을 제거하였다. 이후, ISOPAR 용매(Exxon Corp.)에 트리메조일클로라이드(TMC) 0.1중량%를 함유하는 유기용액에 1분간 침적하여 계면중합시킨 직후 상온(25℃)에서 1분 30초간 자연 건조시켜 폴리아미드층을 형성하였다. 이후, 미반응 잔여물들을 제거하기 위해 0.2중량% 소듐카보네이트 용액에 2시간 동안 침지하여 총 두께가 160㎛인 압력지연 삼투막을 제조하였다.
(3) The polymer support layer was immersed in an aqueous solution containing 2% by weight of metaphenylenediamine (MPD) for 1 minute, and then the surface water layer was removed by a pressing method. Thereafter, the mixture was immersed in an ISOPAR solvent (Exxon Corp.) in an organic solution containing 0.1% by weight of trimethoyl chloride (TMC) for 1 minute and subjected to interfacial polymerization, followed by natural drying at room temperature (25 ° C) for 1 minute and 30 seconds, . Thereafter, the membrane was immersed in a 0.2 wt% sodium carbonate solution for 2 hours to remove unreacted residues to prepare a pressure delayed osmosis membrane having a total thickness of 160 mu m.
실시예Example 2 2
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, (1) 단계에서 섬도가 15 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 250개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비하였다. 상기 직물은 공기투과도가 310 cc/cm2·sec, opening ratio가 23.6%이며, 두께는 74㎛이다
(1), a warp of the same material having a fineness of 15 denier and a fineness of the same fineness was applied to a carpenter in the area of (2.54 cm) x length (2.54 cm) by the same method as in Example 1, Was prepared so as to have a size of 250 pieces. The fabric had an air permeability of 310 cc / cm < 2 > sec, an opening ratio of 23.6%, and a thickness of 74 m
실시예Example 3 3
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, (1) 단계에서 섬도가 15 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 300개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비하였다. 상기 직물은 공기투과도가 127 cc/cm2·sec, opening ratio가 17.2%이며, 두께는 74㎛이다
(1), a warp of the same material having a fineness of 15 denier and a fineness of the same fineness was applied to a carpenter in the area of (2.54 cm) x length (2.54 cm) by the same method as in Example 1, Were prepared so as to have a size of 300 pieces. The fabric had an air permeability of 127 cc / cm 2 .sec, an opening ratio of 17.2%, and a thickness of 74 μm
실시예Example 4 4
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, (1) 단계에서 섬도가 13 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 350개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비하였다. 상기 직물은 공기투과도가 84.1 cc/cm2·sec, opening ratio가 9.1%이며, 두께는 74㎛이다
(1), a warp of the same material having a weft of nylon having a fineness of 13 denier and a fineness of the same fineness was applied to a carpenter in the area of (2.54 cm) x length (2.54 cm) Was prepared so as to have 350 pieces. The fabric had an air permeability of 84.1 cc / cm 2 .sec, an opening ratio of 9.1%, and a thickness of 74 μm
비교예Comparative Example 1 One
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, (1) 단계에서 섬도가 30 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 150개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비하였다. 상기 직물은 공기투과도가 720 cc/cm2·sec, opening ratio가 53.9%이며, 두께는 74㎛이다
(1), a slope of the same material having a fineness of the nylon material of 30 denier and a fineness of the same fineness was divided into a width of 2.54 cm and a length of 2.54 cm, Were prepared so as to have a size of 150 pieces. The fabric had an air permeability of 720 cc / cm 2 .sec, an opening ratio of 53.9%, and a thickness of 74 μm
비교예Comparative Example 2 2
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, (1) 단계에서 섬도가 8 데니아인 나일론 재질의 위사 및 동일섬도를 갖는 동일재질의 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 500개가 되도록 평직으로 재직된 직물을 준비하였다. 상기 직물은 공기투과도가 21.3 cc/cm2·sec, opening ratio가 3.5%이며, 두께는 74㎛이다
(1), a warp of the same material having a weft of nylon having a fineness of 8 denier and a fineness of the same fineness was applied to a carpenter in a range of (2.54 cm) × (2.54 cm) Was prepared so as to have a number of 500 pieces. The fabric had an air permeability of 21.3 cc / cm 2 .sec, an opening ratio of 3.5%, and a thickness of 74 μm
비교예Comparative Example 3 3
(1) 열압착 공정법으로 제조한 PET 재질의 부직포(두께 120㎛, 공기투과도 4.81 cc/cm2·sec)의 어느 일면에 술폰화된 폴리술폰계 중합체 3.5 중량%, 폴리술폰 15.5 중량% 및 디메틸포름아미드 81 중량%로 이루어진 고분자 용액을 40㎛의 두께로 도포한 후, 비용매인 물에 디메틸포름아미드(DMF) 용매 1중량%가 함유된 응고조에 침지하여 상전이 시켜 폴리술폰으로 이루어진 고분자 지지층을 형성하였다. 이때, 응고조 용액의 온도는 20℃로 유지하였다.(1) 3.5% by weight of a sulfonated polysulfone-based polymer, 15.5% by weight of a polysulfone, and 0.5% by weight of a polysulfone-based polymer on one side of a PET nonwoven fabric (
(2) 상기 고분자 지지층을 2 중량%의 메타페닐렌디아민(MPD)이 함유된 수용액에 1분간 침지한 후, 압착방법으로 표면의 물층을 제거하였다. 이후, ISOPAR 용매(Exxon Corp.)에 트리메조일클로라이드(TMC) 0.1중량%를 함유하는 유기용액에 1분간 침적하여 계면중합시킨 직후 상온(25℃)에서 1분 30초간 자연 건조시켜 폴리아미드층을 형성하였다. 이후, 미반응 잔여물들을 제거하기 위해 0.2중량% 소듐카보네이트 용액에 2시간 동안 침지하여 총 두께가 160㎛인 압력지연 삼투막을 제조하였다.
(2) The polymer support layer was immersed in an aqueous solution containing 2% by weight of metaphenylenediamine (MPD) for 1 minute, and then the surface water layer was removed by a pressing method. Thereafter, the mixture was immersed in an ISOPAR solvent (Exxon Corp.) in an organic solution containing 0.1% by weight of trimethoyl chloride (TMC) for 1 minute and subjected to interfacial polymerization, followed by natural drying at room temperature (25 ° C) for 1 minute and 30 seconds, . Thereafter, the membrane was immersed in a 0.2 wt% sodium carbonate solution for 2 hours to remove unreacted residues to prepare a pressure delayed osmosis membrane having a total thickness of 160 mu m.
실험예Experimental Example 1 One
상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 압력지연 삼투막의 성능평가를 위해 하기의 물성을 측정하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
The following properties were measured for the performance evaluation of the pressure-sensitive delayed osmosis membrane prepared by the above Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 1.
(1) 수투과도(gfd)(1) Water permeability (gfd)
압력지연 삼투막의 친수성 선택층이 유도용액(염화나트륨 수용액)을 향하는 방향(압력에 맞닿는 방향)으로 장착하고, 가압조건 10bar 에서 유도용액(염화나트륨 수용액) 35,000 ppm을 이용하여 분리막의 수투과도를 확인하였다. 이때, 유량의 단위는 [gfd](gallon/feet2·day)로 계산하여 나타내었다.
The water permeability of the membrane was measured using 35,000 ppm of the induction solution (sodium chloride aqueous solution) at 10 bar of the pressure delayed osmotic membrane in the direction (pressure direction) of the hydrophilic selective layer toward the induction solution (sodium chloride solution). In this case, the unit of flow rate is expressed as [gfd] (gallon / feet 2 · day).
(2) 전력밀도(W/m2)(2) Power density (W / m 2 )
압력지연 삼투막의 친수성 선택층이 유도용액(염화나트륨 수용액)을 향하는 방향(압력에 맞닿는 방향)으로 장착하고, 삼투현상에 의해 낮은 염도(원수, 증류수)에서 높은 염도)로 물이 이동하도록 한다. 이때, 가압조건 10 bar에서 원수 증류수와 유도용액(염화나트륨 수용액) 35,000 ppm을 이용하여 압력지연삼투 공정에서 물의 이동량을 측정하고 이를 전력밀도로 환산하여 압력지연 삼투막의 유량을 확인하였다.The hydrophilic selective layer of the pressure-delayed osmotic membrane is mounted in the direction (pressure direction) toward the induction solution (sodium chloride solution), and the water is moved by the osmosis phenomenon at low salinity (raw water, distilled water) to high salinity). At this time, the amount of water movement in the pressure delayed osmosis process was measured by using distilled water of raw water and 35,000 ppm of the induction solution (sodium chloride solution) at a pressure of 10 bar, and the flow rate of the pressure delayed osmosis membrane was confirmed by converting it into power density.
압력지연삼투 공정의 성능은 전력밀도로 나타내며, 전류밀도는 단위면적당 전력(W/㎡)의 단위를 갖는다. 전력밀도는 압력지연삼투 분리막의 성능 평가에서 얻어진 유량(gfd)과 압력을 적용하여 하기 수학식 1에 의해 산출하였다.The performance of the pressure-delayed osmosis process is expressed in terms of power density, and the current density has units of power per unit area (W / m 2). The power density was calculated by the following equation (1) using the flow rate (gfd) and pressure obtained from the performance evaluation of the pressure delay osmosis membrane.
[수학식 1][Equation 1]
(단, W는 전력밀도, JW는 유량, △P는 압력이다.)
(Where W is the power density, JW is the flow rate, and DELTA P is the pressure).
3. 인장강도3. Tensile strength
압력지연 삼투막의 인장강도를 종방향, 횡방향으로 각각 측정하였으며, 인장강도는 인장시험기를 통해 측정 하였다. 인장시험은 파지거리 5cm, 크로스헤드 스피드는 2cm/분으로 하여 상온(25℃) 하에서 실시하였다.The tensile strength of the pressure - sensitive osmotic membrane was measured in the longitudinal direction and the transverse direction, respectively, and the tensile strength was measured by a tensile tester. The tensile test was carried out at room temperature (25 캜) at a gripping distance of 5 cm and a crosshead speed of 2 cm / min.
인장 시험기(미국 LLOYD INSTRUMENTS사, 장비명「LF-plus」)를 사용하여 온도 23℃, 상대 습도 50 ％의 분위기 중에서 초기 시료 길이 100 mm, 크로스헤드 속도 200 mm/분의 조건하에서 측정하였다.
The initial sample length was measured at a temperature of 23 DEG C and a relative humidity of 50% under a condition of an initial sample length of 100 mm and a crosshead speed of 200 mm / min using a tensile tester (LLOYD INSTRUMENTS, USA, equipment name "LF-plus").
4. 이면 빠짐성4. Submergence
제조한 삼투막의 이면(고분지지지층이 형성되지 않은 반대쪽 면)을 주사전자현미경(SEC, SNE-3000M)을 이용하여 동일한 배율에서 직물 이면으로 고분자 용액이 빠져나온 정도를 관찰하는 방법으로 평가하였으며, 이면 빠짐성이 전혀 없는 경우 0, 그 정도가 심할수록 1 ~ 5로 나타내었다.
The reverse side of the prepared osmotic membrane (the opposite side where no polymeric support layer was formed) was evaluated by observing the extent to which the polymer solution had escaped from the back side of the fabric at the same magnification using a scanning electron microscope (SEC, SNE-3000M) 0 if there is no slackness at all, and 1 to 5 if the slack is severe.
5. 막 손상정도5. Degree of membrane damage
상기 실험예 1의 수투과도를 평가한 후 분리막 표면의 손상을 알아보기 위해 육안으로 분리막 표면을 관찰하여 막의 눌린 자국여부를 조사하였고 눌린 자국이 없는 경우 0, 눌린 자국이 있는 경우 그 정도에 따라 1 에서 5로 하여 나타내었다.
After evaluating the water permeability of Experimental Example 1, the surface of the membrane was visually inspected to see whether the membrane was crushed or not. In order to examine the damage of the membrane surface, To 5, respectively.
6. 염제거율6. Salt Removal Rate
압력지연 삼투막의 친수성 선택층이 유도용액(염화나트륨 수용액)을 향하는 방향(압력에 맞닿는 방향)으로 장착하고, 삼투압보다 큰 가압을 가해 높은 염도에서 낮은 염도로 물이 이동하도록 한다. 이 때, 유도용액(염화나트륨 수용액) 1,000ppm 조건에서 10 bar 이상의 압력을 가하여 물의 이동량과 염제거율을 측정하였다.The hydrophilic selective layer of the pressure-delayed osmotic membrane is mounted in the direction (toward the pressure) toward the inducing solution (sodium chloride solution) and pressurized to greater than osmotic pressure to allow water to migrate at high and low salinity. At this time, the transfer amount of water and the salt removal rate were measured by applying a pressure of 10 bar or more under the condition of 1,000 ppm of the induction solution (sodium chloride aqueous solution).
염제거율의 성능은 Rejection(%)으로 나타내며, 역삼투막의 염제거율 성능 평가에서 얻어진 유량(gfd)과 압력을 적용하여 하기 수학식 2에 의해 산출하였다.The performance of the salt removal rate is expressed by Rejection (%), and the flow rate (gfd) and the pressure obtained in the performance evaluation of the salt removal rate of the reverse osmosis membrane are calculated and calculated by the following equation (2).
[수학식 2]&Quot; (2) "
Rejection(%) = (Cf - Cp / Cf) × 100Rejection (%) = (C f - C p / C f ) × 100
(Cf : salt concentration in feed water, Cp : salt concentration in permeate water)
(C f : salt concentration in feed water, C p : salt concentration in permeate water)
1Example
One
2Example
2
3Example
3
4Example
4
(cc/cm2·sec)Air permeability
(cc / cm 2 · sec)
1Comparative Example
One
2Comparative Example
2
3Comparative Example
3
PET 재질의 부직포
Nonwoven fabric made of PET
(cc/cm2·sec)Air permeability
(cc / cm 2 · sec)
상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 실시예 1 ~ 4에서 제조된 압력지연 삼투막은 비교예 1에서 제조된 압력지연 삼투막보다 수투과도, 전력밀도 및 염제거율이 우수함을 확인할 수 있었다.As shown in Table 1, it was confirmed that the pressure-retarded osmotic membrane prepared in Examples 1 to 4 had better water permeability, power density and salt removal rate than the pressure-retarded osmotic membrane prepared in Comparative Example 1. [
또한, 실시예 1 ~ 4에서 제조된 압력지연 삼투막은 비교예 2 및 비교예 3에서 제조된 압력지연 삼투막과 염제거율을 유사하지만 수투과도 및 전력밀도가 우수함을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the pressure-retarded osmotic membranes prepared in Examples 1 to 4 were similar in salt removal rate to the pressure-retarded osmotic membrane prepared in Comparative Example 2 and Comparative Example 3, but had excellent water permeability and power density.
나아가, 실시예 및 비교예에서 제조된 압력지연 삼투막 중 실시예 3에서 제조된 압력지연 삼투막이 염제거율이 가장 우수함을 확인할 수 있었고, 실시예 4에서 제조된 압력지연 삼투막이 수투과도 및 전력밀도가 가장 우수함을 확인할 수 있었다.
Further, it was confirmed that the pressure-retarded osmosis membrane prepared in Example 3 and Comparative Example had the highest salt removal rate, and the pressure-retarded osmosis membrane prepared in Example 4 had the water permeability and power density Was the most excellent.
1 : 지지체 2 : 고분자 지지층
3 : 폴리아미드층 10, 11, 12 : 분리막
20 : 다공성 투과수 유출관 21 : 홀
30 : 압력케이스 50 : 압력지연삼투막
51, 52, 53 : 스페이서 100 : 위사
110 : 경사 120 : 교차점
130 : 격자공간1: Support 2: Polymer support layer
3:
20: porous permeated water outlet tube 21: hole
30: pressure case 50: pressure delay osmosis membrane
51, 52, 53: Spacer 100: Weft
110: slope 120: intersection
130: Grid space
Claims (15)
(1) 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 범위내에 위사와 경사의 교차점의 개수(목수) : 200개 ~ 350개
(2) 섬도 : 10 데니아(denier) ~ 25 데니아(denier)
Characterized in that it comprises both weft and warp and simultaneously satisfies the following conditions (1) and (2).
(1) Number of intersections of weft and warp in the range of (2.54cm) × (2.54cm) (carpenter): 200 to 350
(2) Fineness: 10 denier to 25 denier
상기 위사 및 경사는 각각 독립적으로 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물.
The method according to claim 1,
Wherein the weft yarns and the warp yarns each independently comprise at least one fiber selected from the group consisting of nylon, polyester, polypropylene, nylon, polyethylene, acrylic, rayon, acetate and cellulose. textile.
상기 직물의 두께는 45㎛ ~ 95㎛ 인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the thickness of the fabric is from 45 mu m to 95 mu m.
상기 위사와 경사 사이의 격자공간의 면적은 20㎛ ~ 90㎛ 인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물.
The method according to claim 1,
Characterized in that the area of the lattice space between the weft and the warp is 20 to 90 m.
상기 직물은 하기의 조건 (3) ~ (4)를 더 만족하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막 지지체용 직물.
(3) 공기투과도 : 60 cc/cm2·sec ~ 650 cc/cm2·sec
(4) opening ratio : 8 % ~ 45 %
The method according to claim 1,
Characterized in that the fabric further satisfies the following conditions (3) - (4).
(3) Air permeability: 60 cc / cm 2 sec to 650 cc / cm 2 sec
(4) opening ratio: 8% ~ 45%
6. A pressure-retarded osmosis membrane comprising a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support as claimed in any one of claims 1 to 5.
상기 압력지연 삼투막 지지체용 직물을 포함하는 지지체;
상기 지지체상 적어도 일면에 형성된 고분자 지지층; 및
상기 고분자 지지층 상에 형성된 친수성 선택층; 을 포함하는 압력지연 삼투막.
The method according to claim 6,
A support comprising a fabric for the pressure-retarded osmosis membrane support;
A polymeric support layer formed on at least one side of the support; And
A hydrophilic selective layer formed on the polymer support layer; The pressure-relief osmosis membrane comprising:
상기 압력지연 삼투막은 35,000ppm의 암화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 전력밀도가 4 W/m2 이상인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막.
8. The method of claim 7,
Wherein the pressure-delayed osmotic membrane has a power density of at least 4 W / m < 2 > at 25 DEG C, a pressure of 10 bar and a flow rate of 0.5 LPM for a 35,000 ppm aqueous solution of sodium chloride.
상기 압력지연 삼투막은 막에 대해 종방향 및 횡방향으로 각각 측정한 인장강도의 합이 90 N/㎟ ~ 180 N/㎟인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막.
8. The method of claim 7,
Wherein the pressure-sensitive osmotic membrane has a tensile strength of 90 N / mm < 2 > to 180 N / mm < 2 > respectively measured in the longitudinal direction and the transverse direction with respect to the membrane.
상기 압력지연 삼투막은 35,000 ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 10 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 수투과도가 10.0 gfd 이상인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막.
8. The method of claim 7,
Wherein the pressure-delayed osmotic membrane has a water permeability of 10.0 gfd or more at a pressure of 10 bar and a flow rate of 0.5 LPM at 25 DEG C for a 35,000 ppm sodium chloride aqueous solution.
상기 압력지연 삼투막은 1,000ppm의 염화나트륨 수용액에 대해 25℃, 5bar ~ 30 bar의 압력 및 0.5 LPM의 유속의 조건에서 염제거율이 90% 이상인 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막.
8. The method of claim 7,
Wherein the pressure-delayed osmotic membrane has a salt removal rate of at least 90% at a pressure of 5 bar to 30 bar and a flow rate of 0.5 LPM at 25 DEG C for an aqueous solution of 1000 ppm sodium chloride.
상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막.
8. The method of claim 7,
Wherein the polymer support layer comprises a polysulfone-based polymer.
상기 고분자 지지층은 하기 화학식 1로 표시되는 술폰화된 폴리술폰계 중합체를 0.1 중량% ~ 10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력지연 삼투막;
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서, m/(n+m)은 0.2 ~ 0.7이고, x는 50 ~ 2,300 이다.
13. The method of claim 12,
Wherein the polymer support layer comprises 0.1 wt% to 10 wt% of a sulfonated polysulfone-based polymer represented by the following formula (1): < EMI ID = 1.0 >
[Chemical Formula 1]
In the above formula (1), m / (n + m) is 0.2 to 0.7 and x is 50 to 2,300.
A pressure-delayed osmotic module comprising a fabric for a pressure-retarded osmosis membrane support as claimed in any one of claims 1 to 5.
A pressure-delayed osmosis module comprising the pressure-delayed osmosis membrane of claim 7.
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| WO2020189898A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | 도레이첨단소재 주식회사 | Pressure retarded osmosis seperation membrane and method for manufacturing same |
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2014
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