KR20160125810A - Draw solution for forward osmosis using salt of polyvalent carboxylic acid and use thereof - Google Patents

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KR20160125810A
KR20160125810A KR1020150056799A KR20150056799A KR20160125810A KR 20160125810 A KR20160125810 A KR 20160125810A KR 1020150056799 A KR1020150056799 A KR 1020150056799A KR 20150056799 A KR20150056799 A KR 20150056799A KR 20160125810 A KR20160125810 A KR 20160125810A
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최진일
제갈종건
송봉근
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한국화학연구원
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    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
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    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination

Abstract

According to the present invention, provided are: a forward osmosis draw solution containing, as a forward osmosis draw solute, a polyvalent carboxylate which has a number average molecular weight of 2,000 or smaller and has at least three carboxylic groups, preferably at least four carboxylic groups; a method for manufacturing a refined fluid by using the forward osmosis draw solution; and a refinement apparatus. According to the present invention, the forward osmosis draw solution uses, as a draw solute, a polyvalent carboxylate which has at least three carboxylic groups, preferably at least four carboxylic groups. Accordingly, excellent forward osmosis efficiency is secured, and the draw solute can be easily recovered. Therefore, a water treatment apparatus and a method therefor using the forward osmosis draw solution can reduce energy consumption in the separation and recovery of a draw solute, and have an excellent water treatment effect.

Description

다가 카르복시산 염을 이용한 정삼투용 유도용액 및 이의 용도{Draw solution for forward osmosis using salt of polyvalent carboxylic acid and use thereof}[0001] The present invention relates to an induction solution for polyunsaturated carboxylic acid,

본 발명은 다가 카르복시산 염을 이용한 정삼투용 유도용액 및 이의 용도에 관한 것이다.
The present invention relates to an induction solution for positive osmosis using a polyvalent carboxylic acid salt and its use.

해수담수화를 위한 증류법은 과도한 에너지 소비로 인하여 역삼투 분리막 공정이 이러한 증류법을 대체하여 사용되고 있다. 그러나, 역삼투 분리막 공정도 높은 압력으로 인하여 에너지 소비가 많으며 이를 해결하기 위하여 정삼투 막공정이 연구되고 있다. 역삼투 분리막 공정은 해수가 갖고 있는 삼투압 이상의 압력으로 운전하지만 정삼투 분리막 공정은 압력을 가하지 않고도 삼투압 차이에 의해서 반투막을 통하여 염이 제거된다.
Due to excessive energy consumption, the reverse osmosis membrane process is being used as a distillation method for seawater desalination. However, the reverse osmosis membrane process also has high energy consumption due to the high pressure, and the osmosis membrane process has been studied to solve this problem. The reverse osmosis membrane process operates at a pressure higher than osmotic pressure of seawater, but the osmosis membrane process removes salts through semipermeable membrane due to osmotic pressure difference without applying pressure.

현재 정삼투 분리막은 상용화되어 이용되고 있으나 정삼투 분리막 공정이 크게 활성화되지 않는 이유는 삼투압을 유발시킬 수 있는 유도용질이 개발되지 않기 때문이다. 유도용질은 삼투압을 높게 유발시킬 수 있을 뿐만 아니라 회수가 용이해야 하고 물에 대한 용해도가 높으며 인체에 무해해야 한다.
Currently, the purified osmosis membrane is used in commercial use, but the reason why the osmosis membrane process is not activated is that induction solute that can induce osmotic pressure is not developed. Induced solute should not only be able to induce high osmotic pressure, but should be easy to recover, have high solubility in water and be harmless to human body.

현재까지 연구되고 있는 다양한 유도용질은 삼투압을 높게 발생시킬 경우에 대부분 회수에 문제가 생기거나 인체에 유해한 문제점이 있다. 삼투압 유도용액에 사용하는 용질로는 탄산수소암모늄, 황산알루미늄, 이산화황, 지방족알코올, 글루코스, 나노 철 화합물, 다가 유기산 등이 있다. 그러나 아직까지 회수에 대한 문제점을 극복하지 못하고 있다.
The various inducing solutes that have been studied so far have problems in that most of the recovered solutes are harmful to the human body when the osmotic pressure is high. The solutes used in the osmotic pressure induction solution include ammonium hydrogencarbonate, aluminum sulfate, sulfur dioxide, aliphatic alcohol, glucose, nano iron compounds, and polyvalent organic acids. However, it has not yet overcome the problem of recall.

본 발명의 목적은 유도용액의 회수 및 재사용의 곤란성과 역확산과 같은 종래 정삼투 공정에서의 문제점을 해결하면서 삼투압이 우수한 정삼투용 유도용액, 이의 삼투압에 의해 정제된 유체를 제조하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide an induction solution for cleansing osmosis which is superior in osmotic pressure while solving the problems in the conventional osmosis process such as difficulty in recovery and reuse of induction solution and reverse osmosis process, .

본 발명의 제1양태는 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염을 함유하는 정삼투용 유도용질을 제공한다.A first aspect of the present invention provides a derivatized solute for osmosis containing a polyvalent carboxylic acid salt represented by the following general formula (1), (2) or (3).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3](3)

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

본 발명의 제2양태는 상기 제1양태에 따른 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액을 제공한다.
A second aspect of the present invention provides an induction solution for positive osmosis containing the induction solute for positive osmosis according to the first aspect of the present invention.

본 발명의 제3양태는 디에틸 말로네이트(diethyl malonate)를 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 반응시켜 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 제1단계; 및 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2단계를 포함하는 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공한다.A third aspect of the present invention is a method for preparing a compound represented by the formula (5), comprising: a first step of reacting diethyl malonate with a compound represented by the following formula (4) And a second step of hydrolyzing the compound represented by the formula (5) with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to produce a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

R은 비닐 또는 X-(CH2)m-이고,R is vinyl or X- (CH 2) m -, and

X는 이탈기(leaving group)이며,X is a leaving group,

R'는 C1 -5 알킬이고,R < 1 > is C1-5 alkyl,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

본 발명의 제4양태는 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해, 정제된 유체(fluid)를 제조하는 방법에 있어서, 제1 멤브레인을 통해 원액(fluid source) 중 유체를 삼투압에 의해 정삼투용 유도용액 쪽으로 투과시키는 제1단계; 및 선택적으로, 정삼투용 유도용질이 통과되지 않는 제2 멤브레인을 통해, 제1 멤브레인을 투과한 유체를 투과시키는 제2단계를 포함하고, 상기 정삼투용 유도용액은 상기 제2양태에 따른 정삼투용 유도용액인 것이 특징인 제조방법을 제공한다.
A fourth aspect of the present invention is a method for producing a purified fluid by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing an induction solute for positive osmosis comprising the steps of: Permeable to the induction solution for normal osmosis by osmotic pressure; And optionally a second step of permeating the fluid permeated through the first membrane through a second membrane through which the induction solute for osmosis is not passed, Which is an osmotic solution for osmosis.

본 발명의 제5양태는 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해 원액으로부터 유체를 정제하는 장치에 있어서, 상기 제2양태에 따른 정삼투용 유도용액; 및 상기 원액과 정삼투용 유도용액을 구분하기 위한 제1 멤브레인을 포함하는 것이 특징인 정제 장치를 제공한다.
In a fifth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for purifying a fluid from a stock solution by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing an induction solute for positive osmosis, comprising: an induction solution for positive osmosis according to the second aspect; And a first membrane for separating the stock solution from the induction solution for positive osmosis.

이하, 본 발명을 자세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

삼투압(osmotic pressure)이란 용매는 통과시키나 용질은 통과시키지 않는 반투막을 고정시키고, 그 양쪽에 용액과 순용매를 따로 넣으면, 용매의 일정량이 용액 속으로 침투하여 평형에 이르는데, 이때 반투막의 양쪽에서 온도가 같지만, 압력에 차이가 생기는 압력차이다. 이와 같이 삼투압을 유발하는 물질을 유도용질(draw solute)이라고 한다.
Osmotic pressure means that a semi-permeable membrane that does not allow the passage of solute through the solvent is fixed, and a solution and a pure solvent are separately placed on both sides of the semi-permeable membrane, a certain amount of solvent penetrates into the solution to reach equilibrium. At this time, It is a pressure difference that has the same temperature but a difference in pressure. Such a substance that causes osmotic pressure is called a draw solute.

본 발명에서 수평균 분자량이란, 분자량 분포를 갖는 일반 화합물 내지 고분자 화합물의 성분 분자종의 분자량을 수 분율(數分率) 혹은 몰 분율로 평균하여 얻게 되는 평균 분자량으로, 보통 막 삼투압법으로 구할 수 있다.
In the present invention, the number average molecular weight refers to an average molecular weight obtained by averaging the molecular weights of component molecular species of a general compound or a polymer compound having a molecular weight distribution by several fractions or mole fractions, have.

본 발명은, 바람직하게는 수평균 분자량이 2,000 이하인, 하기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염을 정삼투용 유도용질로 사용하는 것이 특징이다.The present invention is characterized in that a polyvalent carboxylic acid salt represented by the following formula (1), (2) or (3) is used as an induction solute for osmosis, preferably having a number average molecular weight of 2,000 or less.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 2](2)

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 3](3)

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

상기 유도용질인 다가 카르복시산염은 종래 무기염에 비해 분자량이 큰 화합물 내지 고분자이고, 나아가 한 분자 내에서 3개 이상, 바람직하기로 4개 이상의 염 형태(즉, -COO-M+)를 형성하여 높은 음전하를 나타내므로, 삼투 효율이 우수함과 동시에 간단한 막 여과 또는 원심분리로도 회수가 용이하다.
The polyvalent carboxylic acid salt as the inducing solute is a compound or polymer having a larger molecular weight than conventional inorganic salts and furthermore, it forms three or more, preferably four or more salt forms (i.e., -COO - M + ) in one molecule Since it exhibits a high negative charge, the osmosis efficiency is excellent, and it is easy to recover even by simple membrane filtration or centrifugation.

바람직하기로, 상기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3에서 M은 1가 알칼리 금속 이온일 수 있으며, 더욱 바람직하기로 상기 M은 Li+, Na+ 또는 K+일 수 있다.
Preferably, in Formula 1, Formula 2 or Formula 3, M may be a monovalent alkali metal ion, and more preferably, M may be Li + , Na +, or K + .

바람직하기로, 상기 화학식 1 및 화학식 2에서 p는 0 내지 2의 정수일 수 있다.
Preferably, p in the general formulas (1) and (2) may be an integer of 0 to 2.

바람직하기로, 상기 화학식 3에서 p는 2 내지 5의 정수일 수 있다.
Preferably, in Formula 3, p may be an integer of 2 to 5.

본 발명에서, 상기 정삼투용 유도용질로서 사용되는 다가 카르복시산염은 하기 화학식 6 또는 화학식 7로 표시되는 화합물일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the polyvalent carboxylic acid salt used as the induction solute for positive osmosis may be a compound represented by the following formula (6) or (7), but is not limited thereto.

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 7](7)

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이다.
And M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion.

바람직하기로, 상기 화학식 6 또는 화학식 7에서 M은 1가 알칼리 금속 이온일 수 있으며, 더욱 바람직하기로 상기 M은 Li+, Na+ 또는 K+일 수 있다.
Preferably, in Formula 6 or Formula 7, M may be a monovalent alkali metal ion, and more preferably, M may be Li + , Na +, or K + .

유기산의 한 분자 내 유기산 기(본 발명의 경우, 카르복시기)가 많을수록, 이에 따라 한 분자 내 한 개 이상의 유기산 염이 생성될 수 있으며, 이로써 동일한 조건에서 삼투압이 더 증가할 수 있다. 본 발명의 정삼투용 유도용질은 3개 이상, 바람직하기로 4개 이상의 카르복시산기를 가져 우수한 삼투압을 발휘할 수 있는 장점을 갖는다.
The more organic acid groups (carboxyl groups in the present invention) in one molecule of the organic acid, the more the one or more organic acid salts in a molecule can be produced, and the osmotic pressure can be further increased under the same conditions. The induction solute for cleansing osmosis of the present invention has three or more, preferably four or more carboxylic acid groups, and has an advantage of exerting excellent osmotic pressure.

또한, 이러한 3개, 바람직하기로 4개의 카르복시기를 갖는 유기산 염을 정삼투 공정에 적용하면, 우수한 삼투압을 제공함과 동시에 유도용질 및 용액의 회수가 용이하고, 이의 재사용이 가능하다.
Further, when such organic acid salts having three, preferably four, carboxyl groups are applied to the positive osmosis process, excellent osmotic pressure can be provided, and recovery of the inducing solute and solution can be easily performed, and reuse thereof is possible.

통상 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해 원액(fluid source)으로부터 물과 같은 유체(fluid)를 정제할 때, 유도용질의 분자량이 클수록 상대적으로 삼투압은 작다. 그러나, 본 발명에서는 동일 농도(중량%)의 유도용질로, 분자량이 큰 유기산 염인 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염과 분자량이 작은 NaCl을 비교한 결과, 분자량이 큰 본 발명의 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염이 분자량이 작은 NaCl에 버금가는 투과유량을 나타낼 수 있으며, NaCl과 달리 용질의 역확산(back diffusion)이 현저히 감소되는 것을 확인하였다(표 1).
When the fluid such as water is purified from the fluid source by the osmotic pressure of the induction solution for normal osmosis containing the induction solute for normal osmosis, the larger the molecular weight of the inducing solute, the smaller the osmotic pressure is. However, in the present invention, the polyhydric carboxylate represented by the formula (1), (2) or (3), which is an organic acid salt having a large molecular weight as the induction solute of the same concentration (% by weight), is compared with NaCl having a small molecular weight. As a result, The polyvalent carboxylic acid salt represented by the general formula (1), (2) or (3) can show a permeation flow rate comparable to NaCl having a small molecular weight, and it is confirmed that the back diffusion of the solute is remarkably reduced unlike NaCl One).

더 나아가, 본 발명에서는 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염, 즉 본 발명의 정삼투용 유도용질이 3개의 카르복시기를 갖는 트라이소듐 시트레이트에 비해 삼투압 유발 능력이 더욱 우수하여 투과유량이 높고 유도용질의 회수율이 더욱 우수한 것을 확인하였다(표 2 및 표 3).
Furthermore, in the present invention, the polyvalent carboxylic acid salt represented by the general formula (1), (2) or (3), that is, the purified osmotic solute of the present invention is more excellent in the osmotic pressure inducing ability than the triosodium citrate having three carboxyl groups, It was confirmed that the flow rate was high and the recovery rate of the induced solute was even better (Table 2 and Table 3).

본 발명에서, 유도용질로서 상기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염의 유도용액 내 함유량은 3 내지 30 중량%일 수 있다.
In the present invention, the content of the polyvalent carboxylic acid salt represented by the above formula (1), (2) or (3) as an induction solute in the induction solution may be 3 to 30% by weight.

본 발명은 상기 본 발명의 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.
The present invention can provide a method for producing the induction solute for cleansing osmosis according to the present invention.

바람직한 일 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 1과 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As a preferred embodiment, the present invention can provide a process for producing an induction solute for positive osmosis as shown in the following reaction formula (1).

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00012

Figure pat00012

바람직하기로, 본 발명의 정삼투용 유도용질의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:Preferably, the process for preparing the purified osmosis solute of the present invention may comprise the following steps:

디에틸 말로네이트(diethyl malonate)를 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 반응시켜 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 제1단계; 및 A first step of reacting diethyl malonate with a compound represented by the following formula (4) to prepare a compound represented by the following formula (5); And

상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2단계.A step of hydrolyzing a compound represented by the formula (5) with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to prepare a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

R은 비닐 또는 X-(CH2)m-이고,R is vinyl or X- (CH 2) m -, and

X는 이탈기(leaving group)이며,X is a leaving group,

R'는 C1 -5 알킬이고,R < 1 > is C1-5 alkyl,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

바람직하기로, 상기 X는 이탈기로서, 할로겐, 예를 들어 Cl, Br 또는 I이거나, 또는 토실기(tosyl group) 또는 메실기(mesyl group) 등일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
Preferably, X is a leaving group, such as, but not limited to, a halogen such as Cl, Br, or I, or a tosyl group or a mesyl group.

상기 제1단계는, 디에틸 말로네이트(diethyl malonate)를 상기 화학식 4로 표시되는 화합물과 반응시켜 4개 이상의 카르복실레이트 기를 갖는 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.
The first step is a step of reacting diethyl malonate with the compound represented by Formula 4 to prepare the compound represented by Formula 5 having at least four carboxylate groups.

본 발명에서, 상기 화학식 4로 표시되는 화합물은 구체적으로 에틸 아크릴레이트, 에틸 클로로포메이트(ethyl chloroformate) 또는 에틸 클로로아세테이트일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, the compound represented by Formula 4 may be ethyl acrylate, ethyl chloroformate or ethyl chloroacetate, but is not limited thereto.

본 발명에서, 상기 제1단계는 루이스산과 유기 염기의 존재 하에 수행될 수 있다. 바람직하기로, 상기 제1단계는 루이스산으로서 리튬 퍼클로레이트와 유기 염기로서 트리에틸아민의 존재 하에 수행될 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, the first step can be carried out in the presence of a Lewis acid and an organic base. Preferably, the first step can be carried out in the presence of lithium perchlorate as a Lewis acid and triethylamine as an organic base, but is not limited thereto.

본 발명에서, 상기 제1단계의 반응온도는 상온, 바람직하기로 10 내지 50℃일 수 있다. 만일 상기 반응온도가 10℃보다 낮으면 반응속도가 느려져 반응시간이 길어질 수 있는 단점이 있고, 50℃보다 높으면 불순물이 생성되고 그로 인해 수율이 저하될 수 있는 단점이 있다.
In the present invention, the reaction temperature in the first step may be room temperature, preferably 10 to 50 ° C. If the reaction temperature is lower than 10 ° C, the reaction rate becomes slow and the reaction time may become longer. If the reaction temperature is higher than 50 ° C, impurities may be generated and the yield may be lowered.

본 발명에서, 상기 제1단계의 반응시간은 바람직하기로 12 내지 24 시간일 수 있다. 만일 상기 반응시간이 12 시간보다 짧으면 반응이 완결되지 않아 출발물질이 잔류하게 될 수 있는 단점이 있고, 통상적으로 반응시간은 24 시간 이내에 완결되기 때문에 24 시간 초과의 반응시간이 필요하지 않다.
In the present invention, the reaction time of the first step may preferably be 12 to 24 hours. If the reaction time is shorter than 12 hours, the reaction may not be completed and the starting material may remain. Normally, the reaction time is completed within 24 hours, so that a reaction time of more than 24 hours is not necessary.

상기 제2단계는, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 화학식 5로 표시되는 화합물 내에 존재하는 카르복실레이트 에스테르기를 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 카르복시산 염으로 전환시키는 단계이다.
In the second step, the compound represented by Chemical Formula 5 is hydrolyzed with an alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide to convert the carboxylate ester group present in the compound represented by Chemical Formula 5 into a carboxylic acid salt of an alkali metal or alkaline earth metal .

본 발명에서 사용하는 용어, "알칼리 금속(alkali metal)"은 주기율표의 1족 가운데 수소를 제외한 나머지 화학 원소이며, 리튬(Li), 나트륨(Na), 칼륨(K), 루비듐(Rb), 세슘(Cs), 프랑슘(Fr)이 이에 속한다. 또한, 본 발명에서 사용하는 용어, "알칼리 토금속(alkaline earth metal)"은 주기율표의 2족 화학 원소이며, 베릴륨(Be), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 스트론튬(Sr), 바륨(Ba), 라듐(Ra)이 이에 해당한다.
The term "alkali metal" used in the present invention is a chemical element other than hydrogen among the group 1 of the periodic table, and includes lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Cs), and francium (Fr). The term "alkaline earth metal" used in the present invention is a Group II chemical element of the periodic table and includes beryllium (Be), magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr) ), And radium (Ra).

본 발명에서 사용하는 용어, "알칼리 금속 수산화물(alkali metal hydroxide)"은 알칼리 금속 양이온과 수산 음이온(OH-)이 이온결합하여 형성한 화합물을 의미할 수 있으며, "알칼리 토금속 수산화물(alkali metal hydroxide)"은 알칼리 토금속 양이온과 수산 음이온(OH-)이 이온결합하여 형성한 화합물을 의미할 수 있다.
The term "alkali metal hydroxide " used in the present invention may mean a compound formed by ionic bonding of an alkali metal cation and an anhydrous anion (OH - )." Alkali metal hydroxide ""May mean a compound formed by ionic bonding of an alkaline earth metal cation and an anion (OH - ).

본 발명에서, 상기 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물은 바람직하기로 LiOH, NaOH, KOH, Ca(OH)2, Mg(OH)2, Ba(OH)2 또는 이의 혼합물일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
In the present invention, but are the alkali metal hydroxide or alkaline earth metal hydroxide may be made to preferably LiOH, NaOH, KOH, Ca ( OH) 2, Mg (OH) 2, Ba (OH) 2 or mixtures thereof, limited to no.

본 발명에서, 상기 제2단계는 물, C1 -6 알코올 또는 이의 혼합물 중에서 수행될 수 있다.
In the present invention, the second step may be carried out in water, C 1 -6 alcohol or mixtures thereof.

본 발명에서, 상기 제2단계는 5 내지 40℃, 바람직하기로 5 내지 25℃에서 수행할 수 있다.
In the present invention, the second step may be carried out at 5 to 40 占 폚, preferably at 5 to 25 占 폚.

본 발명에서, 상기 제2단계는 12 내지 48시간, 바람직하기로 20 내지 28 시간 동안 수행할 수 있다.
In the present invention, the second step may be performed for 12 to 48 hours, preferably 20 to 28 hours.

구체적인 실시 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 1-1과 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As a specific embodiment, the present invention can provide a method for producing an induction solute for positive osmosis as shown in the following Reaction Scheme 1-1.

[반응식 1-1][Reaction Scheme 1-1]

Figure pat00016
Figure pat00016

즉, 상기 반응식 1-1과 같이 R이 비닐기인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 아크릴레이트를 1당량씩 2번 반응시킨 다음 KOH로 가수분해시켜 유도용질로서 p=1, m=n=2인 포타슘 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트를 제조할 수 있다.
That is, as shown in Reaction Scheme 1-1, ethyl acrylate is reacted twice with 1 equivalent of ethyl acetate as a compound represented by Chemical Formula 4 in which R is a vinyl group, and then hydrolyzed with KOH to give p = 1 and m = n = 2 Potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate can be prepared.

또한, 구체적인 다른 실시 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 1-2와 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As another specific embodiment, the present invention can provide a method for producing an induction solute for positive osmosis as shown in the following reaction formulas 1-2.

[반응식 1-2][Reaction Scheme 1-2]

Figure pat00017
Figure pat00017

즉, 상기 반응식 1-2와 같이 R이 Cl-CH2-인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 클로로아세테이트와, R이 비닐기인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 아크릴레이트를 각각 1당량씩 순서에 관계없이 순차적으로 반응시킨 다음 KOH로 가수분해시켜 유도용질로서 p=m=1, n=2인 포타슘 부탄-1,2,2,4-테트라카르복실레이트를 제조할 수 있다.
That is, ethyl chloroacetate as a compound represented by the general formula (4) wherein R is Cl-CH 2 - and ethyl acrylate as a compound represented by the general formula (4) in which R is a vinyl group, And subsequently hydrolyzed with KOH to prepare potassium butane-1,2,2,4-tetracarboxylate having p = m = 1 and n = 2 as an inducing solute.

또한, 구체적인 다른 실시 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 1-3과 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As another specific embodiment, the present invention can provide a method for producing an induction solute for positive osmosis as shown in the following reaction formulas 1-3.

[반응식 1-3][Reaction 1 - 3]

Figure pat00018

Figure pat00018

즉, 상기 반응식 1-3과 같이 디에틸 말로네이트를 먼저 모노-할로겐화시킨 다음 디에틸 말로네이트와 반응시켜 디에틸 말로네이트가 2개 결합된 형태의 화합물인 테트라에틸 에탄-1,1,2,2-테트라카르복실레이트를 제조한 뒤, R이 비닐기인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 아크릴레이트를 2당량의 양으로 반응시킨 다음 KOH로 가수분해시켜 유도용질로서 p=m=n=2인 포타슘 헥산-1,3,3,4,4,6-헥사카르복실레이트를 제조할 수 있다. 또한, 상기에서 얻은 디에틸 말로네이트가 2개 결합된 형태의 화합물인 테트라에틸 에탄-1,1,2,2-테트라카르복실레이트를 다시 할로겐화시킨 다음 디에틸 말로네이트와 반응시켜 디에틸 말로네이트가 3개 결합된 형태의 화합물인 헥사에틸 프로판-1,1,2,2,3,3-헥사카르복실레이트를 제조한 뒤, R이 Cl-CH2-인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 클로로아세테이트와 반응시킨 다음 KOH로 가수분해시켜 유도용질로서 p=3, m=n=1인 포타슘 펜탄-1,2,2,3,3,4,4,5-옥타카르복실레이트를 제조할 수 있다.
That is, as shown in Scheme 1-3, diethyl malonate is first mono-halogenated and then reacted with diethyl malonate to obtain tetraethyl ethane-1, 1, 2, After 2-tetracarboxylate was prepared, ethyl acrylate was reacted as a compound represented by the formula (4) in which R was a vinyl group in an amount of 2 equivalents and then hydrolyzed with KOH to obtain p = m = n = 2 Potassium hexane-1,3,3,4,4,6-hexacarboxylate can be prepared. Further, the above obtained tetraethyl ethane-1,1,2,2-tetracarboxylate, which is a compound in which two diethyl malonates are bonded, is re-halogenated and then reacted with diethyl malonate to obtain diethyl malonate after the manufacture the three-bonded forms of the compounds of ethyl hexahydro -1,1,2,2,3,3- hexafluoro propane carboxylate, R is Cl-CH 2 - ethyl of the compound represented by the formula (4) Reacted with chloroacetate and then hydrolyzed with KOH to prepare potassium pentane-1,2,2,3,3,4,4,5-octacarboxylate with p = 3, m = n = 1 as the derivatized solute .

상기와 같이 할로겐화 반응을 이용함으로써 디에틸 말로네이트 단위체를 증가시켜 원하는 다수의 카르복실산염을 갖는 유도용질의 제조가 가능하며, 단위체 증가 반응은 oxidative coupling 및 이외 알려진 다수의 방법으로도 가능하다. 이때 상기 할로겐화 반응은 클로로화, 브롬화 또는 아이오도화 등일 수 있다.
By using the halogenation reaction as described above, it is possible to prepare an inducible solute having a large number of carboxylate salts by increasing the diethyl malonate unit, and the unit increase reaction can also be achieved by oxidative coupling and a number of other known methods. The halogenation reaction may be chlorination, bromination or iodination.

또한, 구체적인 다른 실시 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 1-4와 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As another specific embodiment, the present invention can provide a process for producing an induction solute for positive osmosis as shown in the following reaction formula (1-4).

[반응식 1-4][Reaction Scheme 1-4]

Figure pat00019
Figure pat00019

즉, 상기 반응식 1-4와 같이 R이 Cl-인 화학식 4로 표시되는 화합물로서 에틸 클로로포메이트(ethyl chloroformate)를 반응시킨 다음, R이 Cl-(CH2)m-인 화학식 4로 표시되는 화합물을 순차적으로 반응시킨 다음 KOH로 가수분해시켜 유도용질로서 p=1, n=0, m=0 내지 5인 화학식 1의 화합물을 제조할 수 있다.
That is, a compound which is represented by R Cl- the formula (4) as shown in Reaction Scheme 1 to 4 is reacted with ethyl chloroformate (ethyl chloroformate), and then, R is Cl- (CH 2) m - is of the formula (4) Compounds are successively reacted and then hydrolyzed with KOH to prepare a compound of formula (1) wherein p = 1, n = 0, and m = 0 to 5 as an induced solute.

바람직한 다른 일 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 2와 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As another preferred embodiment, the present invention can provide a process for producing an induction solute for positive osmosis as shown in Reaction Scheme 2 below.

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure pat00020

Figure pat00020

바람직하기로, 본 발명의 정삼투용 유도용질의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:Preferably, the process for preparing the purified osmosis solute of the present invention may comprise the following steps:

하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 제조하는 제2-1단계.A step 2-1 of producing a compound represented by the following formula (2) by hydrolyzing a compound represented by the following formula (8) with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide.

[화학식 2](2)

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 8][Chemical Formula 8]

Figure pat00022
Figure pat00022

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

R'는 C1 -5 알킬이고,R < 1 > is C1-5 alkyl,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

상기 제2-1단계는, 상기 화학식 8로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 화학식 8로 표시되는 화합물 내에 존재하는 카르복실레이트 에스테르기를 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 카르복시산 염으로 전환시키는 단계이다.
In the step 2-1, the compound represented by the formula (8) is hydrolyzed with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to convert the carboxylate ester group present in the compound represented by the formula (8) into a carboxylic acid salt of an alkali metal or an alkaline earth metal .

상기 제2-1단계에서, 상기 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물 및 수행 조건은 상기 제2단계에서 설명한 바와 동일하다.
In step 2-1, the alkali metal hydroxide, the alkaline earth metal hydroxide, and the operating conditions are the same as those described in the second step.

바람직한 또 다른 일 양태로서, 본 발명은 하기 반응식 3과 같은 정삼투용 유도용질의 제조방법을 제공할 수 있다.As another preferred embodiment of the present invention, the present invention can provide a method for producing an induction solute for positive osmosis as shown in Reaction Scheme 3 below.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure pat00023

Figure pat00023

바람직하기로, 본 발명의 정삼투용 유도용질의 제조방법은 하기 단계를 포함할 수 있다:Preferably, the process for preparing the purified osmosis solute of the present invention may comprise the following steps:

하기 화학식 9로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 반응시켜 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물을 제조하는 제2-2단계.A step 2-2 of reacting a compound represented by the following formula (9) with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to prepare a compound represented by the following formula (3).

[화학식 3](3)

Figure pat00024
Figure pat00024

[화학식 9][Chemical Formula 9]

Figure pat00025
Figure pat00025

상기 식에서, In this formula,

M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,

p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;

상기 제2-2단계는, 상기 화학식 9로 표시되는 카르복시산 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 중화 반응시켜 화학식 9로 표시되는 화합물 내에 존재하는 카르복시기를 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 카르복시산 염으로 전환시키는 단계이다.
In the step 2-2, the carboxylic acid compound represented by the formula (9) is neutralized with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to convert a carboxyl group present in the compound represented by the formula (9) into a carboxylic acid salt of an alkali metal or an alkaline earth metal .

상기 화학식 9로 표시되는 화합물은 시판 제품을 입수하여 사용하거나 공지의 제법으로 직접 제조하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 벤조일 퍼옥사이드 (BPO)를 중합 개시제로 하여 말레익 언하이드라이드 (MA)를 라디칼 중합반응 시키면 말레익언하이드라이드 올리고머를 제조할 수 있고, 이를 가수분해 하면 화학식 9의 화합물을 손쉽게 얻을 수 있다(Molecules, 2011, 16, 1981-1986).
The compound represented by the above formula (9) is commercially available or can be directly prepared by a known method. For example, a maleic anhydride oligomer can be prepared by radical polymerization of maleic anhydride (MA) using benzoyl peroxide (BPO) as a polymerization initiator. Hydrolysis of the maleic anhydride oligomer can easily yield the compound of formula (9) ( Molecules , 2011, 16, 1981-1986).

구체적으로, 상기 화학식 9로 표시되는 화합물로는 1,2,3,4-부탄 테트라카르복실산 등을 예로 들 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
Specifically, examples of the compound represented by the above formula (9) include 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid and the like, but are not limited thereto.

상기 제2-2단계에서, 상기 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물 및 수행 조건은 상기 제2단계에서 설명한바와 동일하다.
In the step 2-2, the alkali metal hydroxide, the alkaline earth metal hydroxide, and the operating conditions are the same as those described in the second step.

본 발명의 제4양태에 따라 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해, 정제된 유체를 제조하는 방법은 제1 멤브레인을 통해 원액 중 유체를 삼투압에 의해 정삼투용 유도용액쪽으로 투과시키는 제1단계; 및 선택적으로, 정삼투용 유도용질이 통과되지 않는 제2 멤브레인을 통해, 제1 멤브레인을 투과한 유체를 투과시키는 제2단계를 포함하며, 상기 제1양태에 따른 정삼투용 유도용액을 사용하는 것이 특징이다. 이때 상기 제2단계는 생략될 수 있다.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a purified fluid by osmotic pressure of a solution for induction of osmosis according to the fourth aspect of the present invention comprises the steps of: passing fluid in a stock solution through a first membrane to an induction solution for osmosis through osmotic pressure; And optionally a second step of permeating the fluid permeated through the first membrane through a second membrane through which the induction solute for osmosis is not passed, using the induction solution for positive osmosis according to the first aspect . At this time, the second step may be omitted.

한편, 본 발명의 제5양태에 따른 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해 원액으로부터 유체를 정제하는 장치는 상기 제1양태에 따른 정삼투용 유도용액; 및 상기 원액과 정삼투용 유도용액을 구분하기 위한 제1 멤브레인을 구비한다.
On the other hand, an apparatus for purifying a fluid from an undiluted solution by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing the induction solute for positive osmosis according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that the induction solution for positive osmosis according to the first aspect; And a first membrane for separating the undiluted solution from the induction solution for positive osmosis.

상기 유체는 물 또는 음용수일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
The fluid may be water or potable water, but is not limited thereto.

상기 정삼투용 유도용액은 원하는 정삼투 투과유량을 구현하기 위해, 적합한 다가 카르복시산염의 분자량 및 농도 등을 조절할 수 있다.
The induction solution for normal osmosis can control the molecular weight and the concentration of a suitable polyvalent carboxylic acid salt in order to realize a desired net osmosis permeation flow rate.

상기 제1 멤브레인은 투과시키고자 하는 유체를 제외한 물질에 대하여 비투과성인 반투과성(semi-permeable) 정삼투용 분리막인 것이 바람직하며, 유체가 물인 경우 수투과성인 반투과막인 것이 바람직하다.
Preferably, the first membrane is a semi-permeable membrane for impermeability that is impermeable to a substance other than a fluid to be permeated, and is preferably a semipermeable membrane that is water permeable when the fluid is water.

또한, 상기 제2 멤브레인은, 주로 제1 멤브레인을 투과한 유체를 투과시키면서 정삼투용 유도용질은 통과되지 않도록 하는 것이다. 상기 제2 멤브레인의 비제한적인 예로는 한외여과막(UF: ultrafiltration memebrane), 나노여과막(NF: nano filtration membrane) 또는 역삼투막(RO: reverse osmotic membrane) 등이 있으며, 바람직하기로 나노여과막(NF: nano filtration membrane)이 있다. 나아가 상기 제2 멤브레인은 분획분자량이 200 내지 2000인 나노여과막일 수 있다. 만약, 분획분자량이 200에 미치지 못한다면 유도용질을 회수가 용이하지 못하고, 분획분자량이 2000을 초과한다면 유도용질의 회수율이 상당히 떨어질 수 있다.
In addition, the second membrane is made such that the fluid that has permeated through the first membrane is permeated, while the induction solute for osmosis is not passed. Non-limiting examples of the second membrane include an ultrafiltration membrane (UF), a nano filtration membrane (NF), and a reverse osmotic membrane (RO). Preferably, the membrane includes a nanofiltration membrane filtration membrane. Furthermore, the second membrane may be a nanofiltration membrane having a molecular weight cutoff of 200 to 2000. If the fraction molecular weight is less than 200, the derivatized solute can not be easily recovered, and if the fraction molecular weight exceeds 2000, the recovery rate of the induced solute may be significantly lowered.

카르복시산 염은 (-)전하를 띠므로, 정전기력에 의해 카르복시산 염이 제2 멤브레인을 통과되지 않도록, 제2 멤브레인은 (-) 전하를 띠는 것이 바람직하다.
Since the carboxylic acid salt has a negative charge, it is preferable that the second membrane carries a negative charge so that the carboxylic acid salt does not pass through the second membrane due to the electrostatic force.

본 발명에서, 상기 제2단계는 정삼투용 유도용액으로부터 정삼투용 유도용질을 제2 멤브레인을 통해 막 여과로 분리 및 회수하는 단계일 수 있다. 이때 회수된 정삼투용 유도용질을 정삼투용 유도용액에 재투입하여 사용할 수 있다.
In the present invention, the second step may be a step of separating and recovering the induction solute for osmosis from the induction solution for positive osmosis through membrane filtration through the second membrane. At this time, the collected induction solute for osmosis can be used by reintroducing into the induction solution for osmosis.

정삼투용 유도용액으로부터 정삼투용 유도용질 회수는, 한외여과막, 나노여과막 또는 역삼투막과 같은 멤브레인을 사용할 수도 있으나, 원심분리기를 통해서도 가능할 수 있다.
Membranes such as an ultrafiltration membrane, a nanofiltration membrane or a reverse osmosis membrane may be used for recovery of the induced solute for the osmosis from the induction solution for positive osmosis, but it may also be possible through a centrifugal separator.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따라 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해 수처리하는 정제 장치를 도시한 것이고, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구체예를 설명한다.FIG. 1 shows a purification apparatus for water treatment by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing an induction solute for positive osmosis according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, one embodiment of the present invention is explained do.

정삼투 정제 장치의 작동 메커니즘은, 정삼투 시스템(1)에서 처리 대상인 원액 중의 물을 삼투압을 이용하여 농도가 높은 정삼투용 유도용액으로 제1 멤브레인(11)을 통과하여 이동시키고, 상기 원액 중의 물이 포함된 정삼투용 유도용액을 회수 시스템(2)으로 이동시켜 유도용질을 분리하여 제거한 나머지를 정제된 유체로서 배출하여 얻을 수 있다. 상기 분리된 유도용질은 처리 대상인 원액과 제1 멤브레인(11)을 사이에 두고 접한 정삼투용 유도용액으로 재투입하여 재사용할 수 있다.The operation mechanism of the reflux osmotic purification apparatus moves the water in the stock solution to be treated in the forward osmosis system 1 through the first membrane 11 with an induction solution for high osmosis using a high osmotic pressure, The induction solution for pure osmosis containing water is transferred to the recovery system 2 to separate the induced solute, and the remainder is discharged as a purified fluid. The separated induction solute can be reused by reintroducing the undiluted solution to be treated into the induction solution for normal osmosis contacted with the first membrane (11) therebetween.

상기 회수 시스템(2)에서의 정삼투용 유도용질의 분리 및 회수는 전술한 바와 같이 상기 유도용질인 본 발명의 다가 카르복시산 염이 큰 분자량을 갖고 분자 내에 3개 이상, 바람직하기로 4개 이상의 염 형태를 포함한다는 특징을 이용할 수 있다. 즉, 큰 입자크기와 전하를 갖기 때문에 이를 제2 멤브레인(21)을 통해 여과하여 용이하게 정제된 유체와 분리할 수 있다. 예를 들면, 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산 염에 대하여 분획분자량 200 내지 2000인 나노여과막으로 여과하여 분리할 수 있기 때문에, 이러한 회수 시스템(2)은 작동 에너지를 크게 절감시킴과 동시에 용이한 여과가 가능하다. 나아가 유기산 염은 (-)전하를 띠므로, 정전기력에 의해 유기산 염이 제2 멤브레인(21)을 통과하지 않도록 제2 멤브레인(21)은 동일하게 (-) 전하를 띠는 것이 바람직할 수 있다.As described above, the polyvalent carboxylic acid salt of the present invention, which is the inducing solute, has a large molecular weight and has three or more, preferably four or more, salts And the like. That is, since it has a large particle size and charge, it can be separated from the easily purified fluid by filtration through the second membrane 21. For example, since the polyvalent carboxylic acid salt represented by the formula (1), (2) or (3) can be separated and separated by filtration through a nanofiltration membrane having a cutoff molecular weight of 200 to 2000, the recovery system (2) And at the same time, easy filtration is possible. Furthermore, since the organic acid salt has a negative charge, it may be preferable that the second membrane 21 has the same negative charge so that the organic acid salt does not pass through the second membrane 21 due to the electrostatic force.

상기 분리 및 회수된 유도용질인 유기산 염을 다시 원액과 접하는 삼투 유도용액에 첨가하여 재사용하는 것은 연결 수단(3)을 통해 달성할 수 있다.The organic acid salt, which is the separated and recovered derivatized solute, can be added to the osmotic induction solution, which is in contact with the undiluted solution, and reused by the connection means (3).

상기 연결 수단(3)은 정삼투용 유도용액의 일정 농도를 유지시키기 위해, 상기 분리 및 회수된 유도용질이 흐를 수 있는 배관, 상기 배관상의 전기 전도도계 및 유량계 등이 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전기 전도도계 및 유량계를 통하여 분리 및 회수된 유도용질의 기준치 농도 만족 여부 및 유량 등을 모니터링 할 수 있다.The connection means 3 may include a conduit through which the separated and recovered induced solute can flow, an electrical conductivity meter on the conduit, a flow meter, and the like in order to maintain a constant concentration of the induction solution for positive osmosis, no. It is possible to monitor the satisfaction of the reference value concentration and the flow rate of the induced solute separated and recovered through the electric conductivity meter and the flow meter.

상기 회수 시스템에 의해 유도용질을 분리한 나머지를 정제된 유체로서 배출하는 수단(4)은 정제된 유체가 배출될 수 있는 배관, 상기 배관 상에 설치된 전기 전도도계 및 유량계 등이 포함될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 전기 전도도계 및 유량계를 통하여 목적하는 바에 따라 불순물의 기준치 초과 여부 및 유량 등을 모니터링 할 수 있다.The means (4) for discharging the remainder of the induction solute separated by the recovery system as a purified fluid may include a pipe through which the purified fluid can be discharged, an electric conductivity meter installed on the pipe, and a flow meter. It is not. Through the electric conductivity meter and the flow meter, it is possible to monitor whether or not the impurity exceeds the reference value and the flow rate according to the purpose.

상기 원액은 해수(sea water), 기수(brackish water), 지하수(ground water), 폐수 (waste water)등 일 수 있다. 예를 들면, 상기 정삼투 정제 장치를 사용하여 해수를 정수하여 정제된 유체인 음용수를 얻을 수 있다.The undiluted solution may be sea water, brackish water, ground water, waste water, and the like. For example, the purified osmosis purification apparatus may be used to purify seawater to obtain a purified water as drinking water.

또한, 상기 정삼투 시스템(1)은 원액의 용매인 유체가 제1 멤브레인(11)을 통과하여 정삼투용 유도용액으로 이동하게 되어, 원액으로부터 용매를 제거할 수 있으므로, 이를 통해 원액을 농축시킬 수도 있다.
In addition, since the fluid, which is the solvent of the undiluted solution, passes through the first membrane 11 and moves to the induction solution for positive osmosis, the solvent can be removed from the undiluted solution, thereby concentrating the undiluted solution It is possible.

본 발명의 정삼투용 유도용액은 3개 이상, 바람직하기로 4개 이상의 카르복시산기를 갖는 다가 카르복시산염을 유도용질로 이용함으로써 우수한 삼투압을 제공하고 유도용질을 용이하게 회수할 수 있다. 따라서 이를 이용한 수처리 장치 및 수처리 방법은 유도용질의 분리 및 회수에 에너지가 절감될 수 있고, 수처리 효과가 우수하다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY The induction solution for cleansing osmosis of the present invention can provide an excellent osmotic pressure and can easily recover an inducing solute by using a polyvalent carboxylic acid salt having three or more, preferably four or more, carboxylic acid groups as an induction solute. Therefore, the water treatment apparatus and the water treatment method using the same can reduce the energy for the separation and recovery of the induction solute, and the water treatment effect is excellent.

도 1은 본 발명의 일 구체예에 따른 정삼투 정제 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a purified osmosis purification apparatus according to one embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1:  One: 유도용질의Induced solute 제조 Produce

하기 반응식에 따라 본 발명의 유도용질로서, 포타슘 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트를 합성하였다.According to the following reaction formula, potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate was synthesized as the derivatized solute of the present invention.

Figure pat00026

Figure pat00026

디에틸말로네이트 (100.0 g), 리튬퍼클로레이트 (3.0 g) 및 트리에틸아민 (1.0ml)의 혼합용액에 에틸 아크릴레이트 (150 ml)를 상온에서 2시간 동안 적가한 다음 상온에서 20시간 동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 디클로로메탄 (500 ml)에 녹인 다음, 물 (50 ml x 2회), 포화 소금물 (50 ml)로 씻고 소듐 설페이트를 이용하여 건조시킨 뒤 감압 농축하여 노란색 액체(608 g)를 얻었다. 얻은 화합물을 진공증류로 정제하여 무색투명한 액체로서, 테트라에틸 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트 (223 g)를 얻었다(수율: 87.7%).Ethyl acrylate (150 ml) was added dropwise at room temperature for 2 hours to a mixed solution of diethyl malonate (100.0 g), lithium perchlorate (3.0 g) and triethylamine (1.0 ml), and the mixture was stirred at room temperature for 20 hours . The reaction mixture was dissolved in dichloromethane (500 ml), washed with water (50 ml x 2 times) and saturated brine (50 ml), dried over sodium sulfate, and concentrated under reduced pressure to obtain a yellow liquid (608 g) . The obtained compound was purified by vacuum distillation to obtain tetraethylpentane-1,3,3,5-tetracarboxylate (223 g) as a colorless transparent liquid (yield: 87.7%).

끓는점: 174-175℃/670 mTorr; 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 1.26 (m, 12H, 4CH3), 2.21 (m, 4H, 2CH2), 2.31 (m, 4H, 2CH2), 4.13 (q, J = 7.1 Hz, 4H, 2OCH2), 4.18 (q, J = 7.1 Hz, 4H, 2OCH2).Boiling point: 174-175 DEG C / 670 mTorr; 1 H NMR (500 MHz, CDCl 3) δ 1.26 (m, 12H, 4CH 3), 2.21 (m, 4H, 2CH 2), 2.31 (m, 4H, 2CH 2), 4.13 (q, J = 7.1 Hz, 4H, 2OCH 2), 4.18 ( q, J = 7.1 Hz, 4H, 2OCH 2).

상기에서 얻은 테트라에틸 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트 (180 g) 및 에탄올 (100 ml)의 혼합물에 25% KOH (520 g)를 넣은 뒤, 얼음물을 이용하여 5℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압농축한 뒤 메탄올 (500 ml, 200 ml)로 씻은 뒤, 건조시켜 흰색 고체로서, 포타슘 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트 (188.1 g)를 얻었다(수율: 94 %).25% KOH (520 g) was added to a mixture of tetraethylpentane-1,3,3,5-tetracarboxylate (180 g) obtained above and ethanol (100 ml) Stir for 24 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, washed with methanol (500 ml, 200 ml) and dried to give potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate (188.1 g) as a white solid (Yield: 94 %).

1H NMR (500 MHz, D2O) δ 1.84 (m, 4H, 2CH2), 1.91 (m, 4H, 2CH2); 13C NMR (125 MHz, D2O) δ 29.7, 33.6, 61.0, 181.2, 183.6.
1 H NMR (500 MHz, D 2 O)? 1.84 (m, 4H, 2CH 2 ), 1.91 (m, 4H, 2CH 2 ); 13 C NMR (125 MHz, D 2 O) δ 29.7, 33.6, 61.0, 181.2, 183.6.

실시예Example 2:  2: 유도용질의Induced solute 제조 Produce

하기 반응식에 따라 본 발명의 유도용질로서, 소듐 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트를 합성하였다.According to the following reaction formula, sodium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate was synthesized as the derivatized solute of the present invention.

Figure pat00027

Figure pat00027

1,2,3,4-부탄테트라카르복실산(BTCA, TCI, 98%) 120 g을 15% NaOH 수용액 567 g에 30분 동안 천천히 넣은 다음 상온에서 20시간 동안 교반시켰다. 반응 혼합물을 감압농축 시킨 다음 메탄올 (500 ml, 200 ml)로 씻은 뒤, 건조시켜 흰색 고체로서 소듐 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트 159 g을 얻었다 (수율 98 %).120 g of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA, TCI, 98%) was slowly added to 567 g of 15% aqueous NaOH solution for 30 minutes and then stirred at room temperature for 20 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, washed with methanol (500 ml, 200 ml) and dried to obtain 159 g of sodium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate as a white solid (yield: 98%).

1H NMR (500 MHz, D2O) δ 2.17 (dd, J = 15.0, 5.0 Hz, 2H, 2CHH), 2.35 (m, 2H, 2CHH), 2.45 (m, 2H, 2CH)
1 H NMR (500 MHz, D 2 O) δ 2.17 (dd, J = 15.0, 5.0 Hz, 2H, 2C H H), 2.35 (m, 2H, 2CH H), 2.45 (m, 2H, 2CH)

실시예Example 3:  3: 유도용질의Induced solute 제조 Produce

하기 반응식에 따라 본 발명의 유도용질로서, 포타슘 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트를 합성하였다.According to the following reaction formula, potassium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate was synthesized as the derivatized solute of the present invention.

Figure pat00028

Figure pat00028

1,2,3,4-부탄테트라카르복실산(BTCA, TCI, 98%) 120 g을 20% KOH 수용액 610 g에 30분 동안 천천히 넣은 다음 상온에서 20시간 동안 교반시켰다. 반응 혼합물을 감압농축 시킨 다음 메탄올 (300 ml, 200 ml)로 씻은 뒤, 건조시켜 흰색 고체로서 포타슘 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트 185 g을 얻었다 (수율 97 %).120 g of 1,2,3,4-butanetetracarboxylic acid (BTCA, TCI, 98%) was slowly added to 610 g of 20% KOH aqueous solution for 30 minutes and then stirred at room temperature for 20 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, washed with methanol (300 ml, 200 ml) and dried to obtain 185 g of potassium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate as a white solid (yield: 97%).

1H NMR (500 MHz, D2O) δ 2.17 (dd, J = 15.0, 5.0 Hz, 2H, 2CHH), 2.35 (m, 2H, 2CHH), 2.47 (m, 2H, 2CH)
1 H NMR (500 MHz, D 2 O) δ 2.17 (dd, J = 15.0, 5.0 Hz, 2H, 2C H H), 2.35 (m, 2H, 2CH H), 2.47 (m, 2H, 2CH)

비교예Comparative Example 1:  One: 유도용질로서As an induction solute 트리포타슘Tri-potassium 시트레이트의Citrate 제조 Produce

하기 반응식에 따라 비교예 유도용질로서, 트리포타슘 시트레이트를 합성하였다.According to the following reaction formula, trivalent citrate was synthesized as a comparative inductive solute.

Figure pat00029

Figure pat00029

시트르산(citric acid) 180 g을 25% KOH 수용액 680 g에 1시간 동안 천천히 넣은 뒤, 상온에서 20시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 감압농축한 뒤 메탄올 (500 ml, 200 ml)로 씻은 뒤, 건조시켜 트리포타슘 시트레이트 296 g을 얻었다 (수율: 98 %).180 g of citric acid was slowly added to 680 g of 25% aqueous KOH solution for 1 hour and then stirred at room temperature for 20 hours. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure, washed with methanol (500 ml, 200 ml) and dried to obtain 296 g of triptassium citrate (yield: 98%).

1H NMR (500 MHz, D2O) δ 2.44 (d, J = 15.0, 2H, 2CHH), 2.56 (d, J = 15.1, 2H, 2CHH)
1 H NMR (500 MHz, D 2 O) δ 2.44 (d, J = 15.0, 2H, 2C H H), 2.56 (d, J = 15.1, 2H, 2CH H)

실시예Example 4: 유도용액의 제조 및 특성 4: Preparation and Characterization of Induction Solution

상기 실시예 1에서 제조한 포타슘 펜탄-1,3,3,5-테트라카르복실레이트를 5중량% 수용액으로 제조하여 유도용액으로 사용하였다. 정삼투막으로는 HTI 사(미국)의 정삼투막을 사용하여 투과도 및 역확산을 평가하였다. 피드 용액으로 순수를 사용하였다.The potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate prepared in Example 1 was used as an induction solution in an aqueous 5 wt% solution. As a positive osmosis membrane, permeability and despreading were evaluated by using a positive osmosis membrane of HTI (USA). Pure water was used as the feed solution.

셀 내의 정삼투막을 사이에 두고 순수(전도도 6 ~ 7μS/cm)와 유도용액을 접촉시키고 피드와 유도용액을 순환시키면서 유도용액의 중량 변화를 측정하여 투과유량으로 측정하고 1시간 후 유도용액의 유도물질이 순수 쪽으로 넘어오는 역확산량을 전도도계를 이용하여 측정하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The conductivity of the induction solution was contacted with the pure water (conductivity 6-7 μS / cm) in the cell, and the weight change of the induction solution was measured by circulating the feed and the inducing solution. The amount of back diffusion of the material to pure water was measured using a conductivity meter. The results are shown in Table 1 below.

유도용질Induced solute 실시예 1Example 1 NaClNaCl 투과유량 (L/m2hr)Transmission flow rate (L / m 2 hr) 88 1212 역확산 (uS/cm)Despreading (uS / cm) 66 3232

상기 표 1을 통해, NaCl과 비교했을 때 본 발명의 유도용질은 투과유량이 다소 떨어지지만 역확산량은 현저하게 작은 것을 확인하였다.
From the above Table 1, it was confirmed that the induced solute of the present invention had a slightly lower permeate flow rate but a significantly smaller reverse diffusion amount as compared with NaCl.

실시예Example 5: 유도용액의 제조 및 특성 5: Preparation and characterization of induction solution

유도용질로서 실시예 1의 유도용질 대신 실시예 2에서 제조한 소듐 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트를 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일하게 유도용액을 제조하고 투과도와 역확산을 평가하였다.An induction solution was prepared in the same manner as in Example 4, except that sodium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate prepared in Example 2 was used instead of the induction solute of Example 1 as the induction solute The permeability and despreading were evaluated.

그 결과, 투과유량은 2.5L/m2hr이고 역확산은 5.5 uS/cm인 것을 확인하였다. 투과유량이 실시예 2와 비교하여 매우 낮았으나 역확산은 비슷하였다.
As a result, it was confirmed that the permeate flow rate was 2.5 L / m 2 hr and the despreading was 5.5 uS / cm. The permeate flow rate was very low as compared with Example 2, but the despreading was similar.

실시예Example 6: 유도용액의 제조 및 특성 6: Preparation and properties of induction solutions

유도용질로서 실시예 1의 유도용질 대신 실시예 3에서 제조한 포타슘 부탄-1,2,3,4-테트라카르복실레이트를 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일하게 유도용액을 제조하고 투과도와 역확산을 평가하였다.An induction solution was prepared in the same manner as in Example 4 except that potassium butane-1,2,3,4-tetracarboxylate prepared in Example 3 was used instead of the induction solute of Example 1 as the induction solute The permeability and despreading were evaluated.

그 결과, 투과유량은 1.8L/m2hr이고 역확산은 6.3 uS/cm인 것을 확인하였다. 투과유량이 실시예 4와 비교하여 매우 낮았으나 역확산은 비슷하였다.
As a result, it was confirmed that the permeate flow rate was 1.8 L / m 2 hr and the despreading was 6.3 uS / cm. The permeate flow rate was very low as compared with Example 4, but the despreading was similar.

비교예Comparative Example 2:  2: 트리소듐Tree sodium 시트레이트를Citrate 유도용질로With induction solute 사용한 유도용액의 제조 및 특성 Preparation and Characterization of Induction Solution Used

유도용질로서 트리소듐 시트레이트(trisodium citrate)를 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일하게 유도용액을 제조하고 투과도와 역확산을 평가하였다.An induction solution was prepared in the same manner as in Example 2 except that trisodium citrate was used as the induction solute, and the permeability and the despreading were evaluated.

그 결과, 투과유량은 2.9L/m2hr이고 역확산은 5.9 uS/cm인 것을 확인하였다. 투과유량이 실시예 2와 비교하여 매우 낮았으나 역확산은 비슷하였다.
As a result, it was confirmed that the permeate flow rate was 2.9 L / m 2 hr and the despreading was 5.9 uS / cm. The permeate flow rate was very low as compared with Example 2, but the despreading was similar.

비교예Comparative Example 3:  3: 트리포타슘Tri-potassium 시트레이트를Citrate 유도용질로With induction solute 사용한 유도용액의 제조 및 특성 Preparation and Characterization of Induction Solution Used

유도용질로서 실시예 1의 유도용질 대신 비교예 1에서 제조한 트리포타슘 시트레이트를 사용하는 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일하게 유도용액을 제조하고 투과도와 역확산을 평가하였다.An induction solution was prepared in the same manner as in Example 4 except that the inducible solute used in Example 1 was replaced by the trivalent citrate prepared in Comparative Example 1, and the permeability and despreading were evaluated.

그 결과, 투과유량은 4.3L/m2hr이고 역확산은 6.1 uS/cm인 것을 확인하였다. 투과유량이 실시예 2와 비교하여 낮았으며 역확산은 비슷하였다.
As a result, it was confirmed that the permeate flow rate was 4.3 L / m 2 hr and the despreading was 6.1 uS / cm. The permeate flow rate was lower than that of Example 2 and the despreading was similar.

실시예Example 7: 나노여과를 이용한  7: Using nanofiltration 유도용질의Induced solute 회수 collection

실시예 4 내지 6 및 비교예 2 내지 3에서 사용된 유도용액을 사용하여 웅진케미칼에서 제조된 나노여과막 (NE-90)을 이용하여 압력을 5kgf/cm2로 고정하고 투과유량 및 제거율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.Using the inductive solution used in Examples 4 to 6 and Comparative Examples 2 to 3, the pressure was fixed to 5 kgf / cm 2 using a nanofiltration membrane (NE-90) manufactured by Woongjin Chemical and permeation flow rate and removal rate were measured . The results are shown in Table 2 below.

실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 투과유량 (L/m²h)Permeate flow (L / m²h) 2727 5.85.8 6.96.9 11.311.3 1818 제거율 (%)Removal rate (%) 99.699.6 99.699.6 99.199.1 99.399.3 99.599.5

상기 표 2를 통해, 본 발명의 유도용액을 사용한 경우, 비교예 2 내지 3의 유도용액과 비슷한 수준의 제거율을 보이면서 투과유량도 우수한 수준을 나타내는 것을 알 수 있다.
From the above Table 2, it can be seen that when the induction solution of the present invention is used, the permeation flow rate is also excellent with a removal rate similar to that of the induction solutions of Comparative Examples 2 to 3.

실시예Example 8: 나노여과를 이용한  8: Using nanofiltration 유도용질의Induced solute 회수 collection

나노여과막으로서 NE-90 대신 NE-40을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 7과 동일한 방법으로 투과유량 및 제거율을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The permeate flow rate and the removal rate were measured in the same manner as in Example 7, except that NE-40 was used instead of NE-90 as the nanofiltration membrane. The results are shown in Table 3 below.

실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 투과유량 (L/m²h)Permeate flow (L / m²h) 3636 9.19.1 10.310.3 15.015.0 29.329.3 제거율 (%)Removal rate (%) 99.199.1 98.998.9 97.697.6 97.597.5 98.598.5

상기 표 3을 통해, 본 발명의 유도용액을 사용한 경우, 비교예 2 내지 3의 유도용액과 비슷한 수준의 제거율을 보이면서 투과유량도 우수한 수준을 나타내는 것을 알 수 있다.
From the above Table 3, it can be seen that when the induction solution of the present invention is used, the permeate flow rate is also excellent with a removal rate similar to that of the induction solutions of Comparative Examples 2 and 3.

도면의 주요 부분에 대한 설명
1: 정삼투 시스템
2: 회수 시스템
3: 유도용질 재투입 연결 수단
4: 정제된 유체 배출 수단
11: 제1 멤브레인
21: 제2 멤브레인
Description of the main parts of the drawings
1: Positive Osmosis System
2: Recovery system
3: Induction solute input connection means
4: Purified fluid discharge means
11: first membrane
21: Second membrane

Claims (17)

하기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염을 함유하는 정삼투용 유도용질:
[화학식 1]
Figure pat00030

[화학식 2]
Figure pat00031

[화학식 3]
Figure pat00032

상기 식에서,
M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,
p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
A purified osmotic solute containing a polyvalent carboxylic acid salt represented by the following general formula (1), (2) or (3)
[Chemical Formula 1]
Figure pat00030

(2)
Figure pat00031

(3)
Figure pat00032

In this formula,
M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;
제1항에 있어서, 상기 화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3으로 표시되는 다가 카르복시산염은 수평균 분자량이 2,000 이하인 것이 특징인 정삼투용 유도용질.
The induction solute according to claim 1, wherein the polyvalent carboxylic acid salt represented by Formula 1, Formula 2 or Formula 3 has a number average molecular weight of 2,000 or less.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액.
An induction solution for normal osmosis containing the induction solute for clearing osmosis according to any one of claims 1 to 2.
제3항에 있어서, 상기 정삼투용 유도용질의 유도용액 내 함유량은 3 내지 30 중량%인 것이 특징인 정삼투용 유도용액.
4. The induction solution for normal osmosis as claimed in claim 3, wherein the content of the induction solute in the induction solution is 3 to 30% by weight.
하기 단계를 포함하는 정삼투용 유도용질의 제조방법:
디에틸 말로네이트(diethyl malonate)를 하기 화학식 4로 표시되는 화합물과 반응시켜 하기 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 제1단계; 및
상기 화학식 5로 표시되는 화합물을 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물과 가수분해 반응시켜 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 제2단계.
[화학식 1]
Figure pat00033

[화학식 4]
Figure pat00034

[화학식 5]
Figure pat00035

상기 식에서,
M은 1가 또는 2가의 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,
R은 비닐 또는 X-(CH2)m-이고,
X는 이탈기(leaving group)이며,
R'는 C1 -5 알킬이고,
p, m 및 n은 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.
A method for producing an induction solute for normal osmosis comprising the steps of:
A first step of reacting diethyl malonate with a compound represented by the following formula (4) to prepare a compound represented by the following formula (5); And
A step of hydrolyzing a compound represented by the formula (5) with an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide to prepare a compound represented by the following formula (1).
[Chemical Formula 1]
Figure pat00033

[Chemical Formula 4]
Figure pat00034

[Chemical Formula 5]
Figure pat00035

In this formula,
M is a monovalent or divalent alkali metal ion or alkaline earth metal ion,
R is vinyl or X- (CH 2) m -, and
X is a leaving group,
R < 1 > is C1-5 alkyl,
p, m and n are each independently an integer of 0 to 5;
정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해, 정제된 유체(fluid)를 제조하는 방법에 있어서,
제1 멤브레인을 통해 원액(fluid source) 중 유체를 삼투압에 의해 정삼투용 유도용액 쪽으로 투과시키는 제1단계; 및
선택적으로, 정삼투용 유도용질이 통과되지 않는 제2 멤브레인을 통해, 제1 멤브레인을 투과한 유체를 투과시키는 제2단계를 포함하고,
상기 정삼투용 유도용액은 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 정삼투용 유도용액인 것이 특징인 제조방법.
1. A method for producing a purified fluid by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing an induction solute for positive osmosis,
Permeating the fluid in the fluid source through the first membrane to the induction solution for osmosis by osmotic pressure; And
Optionally, a second step of permeating the fluid permeated through the first membrane through a second membrane through which the induction solute for osmosis is not passed,
Wherein the induction solution for normal osmosis is the induction solution for cleansing osmosis according to any one of claims 3 to 4.
제6항에 있어서, 상기 제2단계는 정삼투용 유도용액으로부터 정삼투용 유도용질을 제2 멤브레인을 통해 막 여과로 분리 및 회수하는 단계를 포함하는 것이 특징인 제조방법.
[7] The method of claim 6, wherein the second step comprises separating and recovering the induction solute for osmosis from the induction solution for osmosis by membrane filtration through the second membrane.
제7항에 있어서, 상기 제2단계에서 회수된 정삼투용 유도용질을 정삼투용 유도용액에 재투입하는 단계를 더 포함하는 것이 특징인 제조방법.
8. The method of claim 7, further comprising the step of reintroducing the purified osmosis solute recovered in the second step into the induction solution for osmosis.
제6항에 있어서, 상기 제2 멤브레인은 (-) 전하를 띠는 것이 특징인 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the second membrane carries a negative charge.
제6항에 있어서, 상기 제2 멤브레인은 나노여과막(NF: nano filtration membrane)인 것이 특징인 제조방법.
The method of claim 6, wherein the second membrane is a nano filtration membrane (NF).
제6항에 있어서, 상기 제2 멤브레인은 분획 분자량이 200 내지 2000인 나노여과막인 것이 특징인 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the second membrane is a nanofiltration membrane having a molecular weight cutoff of 200 to 2000.
제6항에 있어서, 상기 유체는 물 또는 음용수인 것이 특징인 제조방법.
7. The method according to claim 6, wherein the fluid is water or drinking water.
정삼투용 유도용질을 함유하는 정삼투용 유도용액의 삼투압에 의해 원액으로부터 유체를 정제하는 장치에 있어서,
제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 정삼투용 유도용액; 및
상기 원액과 정삼투용 유도용액을 구분하기 위한 제1 멤브레인을 포함하는 것이 특징인 정제 장치.
An apparatus for purifying a fluid from an undiluted solution by osmotic pressure of an induction solution for positive osmosis containing an induction solute for positive osmosis,
An induction solution for cleansing osmosis according to any one of claims 3 to 4; And
And a first membrane for separating the stock solution from the induction solution for positive osmosis.
제13항에 있어서, 주로 정삼투용 유도용질은 통과시키지 않으면서 유체는 통과시키는 제2 멤브레인을 더 포함하는 것이 특징인 정제 장치.
14. The purification device according to claim 13, further comprising a second membrane for passing the fluid mainly without passing the induction solute for positive osmosis.
제14항에 있어서, 상기 제2 멤브레인을 통해 정삼투용 유도용액으로부터 분리 및 회수되는 정삼투용 유도용질을 정삼투용 유도용액에 재투입시키는 수단을 더 포함하는 것이 특징인 정제 장치.
15. The purification apparatus according to claim 14, further comprising means for reintroducing the induction solute for clearing osmosis, which is separated and recovered from the induction solution for normal osmosis through the second membrane, into the induction solution for cleansing osmosis.
제14항에 있어서, 상기 제2 멤브레인은 (-) 전하를 띠는 것이 특징인 정제 장치.
15. The purification apparatus of claim 14, wherein the second membrane carries (-) charge.
제14항에 있어서, 상기 제2 멤브레인은 나노여과막인 것이 특징인 정제 장치.15. The purification apparatus of claim 14, wherein the second membrane is a nanofiltration membrane.
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