KR20180016142A - 분리 성능이 우수한 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 20,000 이하의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법, 이에 따라 제조된 폴리술폰계 고분자 중공사막, 이를 포함하는 모듈 및 상기 모듈을 사용하는 장치에 관한 것이다.
Description
본 발명은 20,000 이하의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법, 이에 따라 제조된 폴리술폰계 고분자 중공사막, 이를 포함하는 모듈 및 상기 모듈을 사용하는 장치에 관한 것이다.
중공사막은 다양한 분야에서 널리 이용되고 있으며, 특히 중공사막의 경우 모듈화하여 다발로 이용하기 때문에 평막에 비해 유효 사용 면적이 작아 정수 처리 공정에서 널리 사용되며, 지금까지 많은 연구가 진행되고 있다.
중공사막은 그 형태에 따라 지지층과 코팅층이 결합된 복합막과 지지층이 없는 단일막으로 구분된다. 복합막의 경우 지지층에 의해 우수한 기계적 물성을 부여할 수 있으나, 지지층과 코팅층이 서로 다른 물질로 되어 있어 접착이 약하고, 막 오염 시 지속적인 역세공정 같은 물리적인 힘이 지속적으로 가해질 경우 지지층과 코팅층이 분리되어 막 성능이 현저히 저하될 수 있다.
나권형 복합막의 경우 제거율과 투과율이 중공사막에 비해 높고 기계적 강도가 높은 장점이 있지만 제조 시 한외여과 평막을 단량체 함유 유기용매에 침지하고 롤링과정을 거쳐 표면에 강한 힘을 가하여 압착하는 방법으로 계면을 중합시켜 복합막을 제조하게 되는 다소 까다로운 공정을 필요로 한다. 중공사막의 경우 형태적인 특성상 롤링공정이 불가능하므로, 복합막으로 제조하기 어려워 단일형 중공사막으로 제조하는게 보통이다.
중공사막을 이용하되 보다 작은 크기의 불순물까지도 제거할 수 있도록 분획분자량이 감소된 중공사막을 제조하기 위해서는 일차적으로 중공사막을 제조한 후, 추가로 고분자 코팅하여 분획분자량이 감소된 중공사막을 제공할 수 있다. 그러나, 중공사막 특유의 입체구조로 인해 추가로 도입되는 고분자층의 균일한 코팅이 어려워 원하는 수준의 일정한 분획분자량을 갖는 중공사막을 제공하는 것이 어려울 수 있을 뿐만 아니라, 코팅층 자체의 내구성이 약해 장기간 사용하는 것이 불가능할 수 있다.
이에 본 발명자들은 복잡한 공정을 필요로 하지 않으면서 향상된 분리성능을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막을 제조하기 위한 방법을 발굴하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 폴리술폰계 고분자 용액에 추가적인 용매를 첨가하고, 방사하여 중공사막으로 제조시 내부 응고액의 온도를 일정 수준으로 유지함으로써, 분획분자량 20,000 이하의 분리능을 가짐은 물론, 내화학성 및/또는 열적 안정성이 우수한 폴리술폰계 고분자 중공사막을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 폴리술폰계 고분자를 제1유기용매에 용해시켜 폴리술폰계 고분자를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 제1단계; 상기 고분자 용액에 30 내지 80℃의 끓는 점을 갖는 제2유기용매를, 폴리술폰계 중공사막이 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖도록 하는 함량으로 첨가하고 탈기하는 제2단계; 및 0 내지 15℃의 내부 응고액 및 15 내지 35℃의 외부 응고액을 사용하여 제2단계로부터 수득한 용액을 방사하는 제3단계를 포함하는, 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법으로서, 상기 폴리술폰계 고분자는 제1유기용매 및 제2유기용매의 중량에 대해 고분자 용액 중에 0.27 내지 0.45의 중량비로 포함된 것인 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 제조방법에 따라 제조된 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리술폰계 고분자 중공사막을 2가닥 이상 포함하는 모듈을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 모듈을 사용하는 장치로서, 상기 장치는 정수기, 해수 담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수 처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제용 장치인 것인 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 폴리술폰계 고분자를 제1유기용매에 용해시켜 폴리술폰계 고분자를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 제1단계; 상기 고분자 용액에 30 내지 80℃의 끓는 점을 갖는 제2유기용매를, 폴리술폰계 중공사막이 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖도록 하는 함량으로 첨가하고 탈기하는 제2단계; 및 0 내지 15℃의 내부 응고액 및 15 내지 35℃의 외부 응고액을 사용하여 제2단계로부터 수득한 용액을 방사하는 제3단계를 포함하는, 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법으로서, 상기 폴리술폰계 고분자는 제1유기용매 및 제2유기용매의 중량에 대해 고분자 용액 중에 0.27 내지 0.45의 중량비로 포함된 것인 제조방법을 제공한다.
용어 "분획분자량(molecular weight cut-off; MWCO)"은, 일반적으로 막에 의해 90% 유지되는 분자의 분자량, 또는 용질의 90%가 막에 의해 유지되는 용질의 최소 분자량으로 정의될 수 있으나, 본 발명의 중공사막에 적용하는 경우, 상기 중공사막에 의해 제거되는 최소 분자량을 나타낼 수 있다. 상기 분획분자량은 Da 단위로 표시되는 값일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명자들은 다양한 기지의 분자량을 갖는 PEG를 표준물질로 사용하여 제거율을 측정하고 제거율이 90% 이상이 되는 최소의 분자량을 분획분자량으로 결정하였다.
상기 폴리술폰계 고분자의 사용량이 제1유기용매 및 제2유기용매의 중량에 대해 고분자 용액 중에 중량비로 0.27 미만인 경우, 제2단계로부터 제공되는 용액의 점도가 낮아 중공사 방사 시 단사가 자주 일어나며, 형태가 불균일할 뿐만 아니라 기계적 강도가 현저히 낮아지는 문제가 있다. 한편, 폴리술폰계 고분자의 사용량이 제1유기용매 및 제2유기용매의 중량에 대해 고분자 용액 중에 중량비로 0.45 초과인 경우, 제2단계로부터 제공되는 용액의 점도가 높아 방사 시 고분자가 불균일하게 방사 노즐을 통과하면서 불규칙한 단면을 갖는 중공사막으로 제조되어 균일한 성능을 나타내기 어렵다.
나아가, 상기 제3단계에서 내부 응고액의 온도를 15℃ 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 내부 응고액의 온도가 15℃를 초과하는 경우 제조되는 경우, 최종 형성되는 중공사막의 분획분자량을 20,000 이하로 낮추기 어렵다.
예컨대, 상기 제3단계에 있어서, 내부 응고액 및 외부 응고액으로는 각각 독립적으로 물, 알코올, 물과 알코올의 혼합물 또는 2종 이상의 알코올의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 응고액으로 사용가능한 알코올로는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올 등의 저가알코올을 사용할 수 있다.
예컨대, 상기 폴리술폰계 고분자는 폴리술폰(polysulfone; PSF) 또는 폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES)일 수 있다.
예컨대, 상기 제2단계에서는 진공을 걸거나, 순간적으로 가압함으로써 탈기할 수 있다. 이때, 추가로 교반하면서 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
예컨대, 상기 제1단계의 고분자 용액은 용액 중의 폴리술폰계 고분자의 중량에 대해 0.1 내지 0.3 중량비의 기공형성제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 기공형성제는 파라톨루엔술폰산 또는 캠포술폰산 등의 유기술폰산, 또는 구연산 또는 숙신산 등의 유기카르복시산을 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol; PEG) 또는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrolidone; PVP)과 조합하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 유기술폰산 또는 유기카르복시산 중의 1종 이상을 PEG 또는 PVP와 조합하여 사용함으로써 기공크기의 변화 없이 기공의 개수를 늘려줌으로써 분획분자량은 낮게 유지하면서도 투과유량은 증가시키는 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 기공형성제로서, 유기산과 PEG나 PVP를 함께 사용하여 기공 크기 대비 증가된 투과유량을 갖는 중공사막을 제공할 수 있다. 예컨대, 폴리술폰계 고분자의 중량에 대해 0.05 내지 0.1 중량비의 파라-톨루엔술폰산 및 0.1 내지 0.13 중량비의 PEG를 함께 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 기공형성제로서 PEG 또는 PVP는 분자량 200 내지 10,000의 것을 사용할 수 있다. 상기 PEG 또는 PVP의 분자량이 10,000을 초과하는 경우 용해도가 감소하여 최종 고분자 용액의 안정성이 저하되어 기공이 커질 수 있는 반면, 200 미만인 경우에는 기공형성제로서의 역할을 나타내지 못할 수 있다.
예컨대, 상기 제1유기용매는 100℃ 이상의 높은 끓는 점을 갖는 유기용매일 수 있다. 나아가, 사용되는 고분자와의 용해도 상수가 비슷한 용매일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 유기용매로는 디메틸아세트아미드, 디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸술폭사이드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 제조방법에서 제1단계는 80 내지 100℃로 가열하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이는 고분자가 제1유기용매에 완전히 용해되도록 하기 위한 것으로 선택된 제1유기용매와 폴리술폰계 고분자의 종류의 조합 및 해당 고분자에 대한 제1유기용매의 용해도에 따라 가열이 불필요할 수도 있으며, 보다 높은 온도로의 가열을 필요로 할 수 있도 있다. 가열이 필요한 경우, 용매가 기화되거나, 고분자가 분해되거나 탄화하지 않는 수준의 온도로 가열할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
전술한 바와 같이, 상기 제2유기용매는 30 내지 80℃의 끓는 점을 갖는 유기용매를 선택하는 것이 바람직하다. 상기 제2용매는 제조되는 중공사막의 기공 크기를 줄이기 위하여 첨가하는 것으로, 제2유기용매가 부재하거나, 상기 범위를 초과하는 높은 끓는 점의 유기용매를 사용하는 경우 원하는 수준으로 기공 크기를 축소시키기 어려워 20,000 이하의 분획분자량을 달성하기 어렵다.
본 발명의 제조방법에서 상기 제2유기용매로는 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이때, 상기 제2유기용매는 함께 사용하는 제1유기용매의 중량에 대해 0.075 내지 0.80의 중량비로 사용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 제2유기용매가 부재하거나 제1유기용매의 중량에 대해 0.075 중량비 미만의 소량으로 첨가되는 경우 기공 크기를 원하는 수준까지 축소시킬 수 없어 20,000 이하의 분획분자량을 달성하기 어려우며, 반면 제1유기용매의 중량에 대해 0.80 중량비를 초과하는 경우에는 오히려 투과유량이 너무 낮아져 분리막으로써의 효율이 떨어질 수 있다.
본 발명의 제조방법에 있어서, 제3단계의 용액을 방사하여 중공사막으로 제조하는 단계는 당업계에 공지된 고분자 중공사막 제조방법 및/또는 장치를 제한없이 이용하여 수행할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법의 특징은 제2단계에 있어서 폴리술폰계 중공사막이 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖도록 하는 함량으로 제2유기용매를 첨가하는 것과 제3단계에서 내부 응고액의 온도를 15℃ 이하로 유지하는 것에 있으며, 이러한 조건을 유지하는 한, 이외의 중공사막의 제조방법이나 이를 위한 장치는 당업계에 공지된 것 또는 이러한 목적으로 고안된 것을 제한없이 사용할 수 있다.
상기 고분자 용액에 30 내지 80℃의 끓는 점을 갖는 제2유기용매를, 폴리술폰계 중공사막이 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖도록 하는 함량으로 첨가하고
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 제조방법에 따라 제조된 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막을 제공한다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 폴리술폰계 고분자 중공사막을 2가닥 이상 포함하는 모듈을 제공한다.
예컨대, 상기 2가닥 이상의 폴리술폰계 고분자 중공사막을 동일한 길이로 준비하고 프레임에 고정시켜 모듈로 제조할 수 있으나, 모듈의 형태 및 제조방법은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 일반적으로 수처리에 사용되는 중공사막 모듈은 U 형태, I 형태 및 버티칼 형태일 수 있다.
예컨대, 상기 모듈은 2 내지 130 L/m2·hr의 순수투과량을 나타내는 것일 수 있다. 나아가, 상기 모듈은 수처리용 분리막으로 사용할 수 있으나, 이 외의 다양한 분야에도 적용할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 모듈을 사용하는 장치로서, 상기 장치는 정수기, 해수 담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수 처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제용 장치인 것인 장치를 제공한다.
본 발명의 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법은 추가적인 단계를 필요로 하는 등의 까다로운 공정 없이, 고분자 용액에 낮은 끓는 점을 갖는 용매을 일정량 첨가하고, 방사 시 내부 응고액의 온도를 15℃ 이하로 유지하는 간단한 방법으로도 분획분자량은 20,000 이하로 감소되고 투과유량은 소정의 수준으로 유지하는 개선된 성능의 분리막을 제공할 수 있으며, 이들 분리막은 다양한 수처리 장치에 유용하게 사용할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 따라 제조된 중공사막의 단면을 확대한 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM) 사진을 나타낸 도이다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 중공사막의 단면을 확대한 SEM 사진을 나타낸 도이다.
도 3은 실시예 4에 따라 제조된 중공사막의 단면을 확대한 SEM 사진을 나타낸 도이다.
도 2는 실시예 2에 따라 제조된 중공사막의 단면을 확대한 SEM 사진을 나타낸 도이다.
도 3은 실시예 4에 따라 제조된 중공사막의 단면을 확대한 SEM 사진을 나타낸 도이다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예
1:
PES
중공사막의 제조 1
폴리에테르술폰(polyethersulfone; PES) 26중량%, 디메틸아세트아미드(dimethylacetamide; DMAc) 59중량%, 파라-톨루엔술폰산(para-toluenesulfonic acid; PTSA) 2중량% 및 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol; PEG, 분자량 200) 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 10중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 4℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
2:
PES
중공사막의 제조 2
PES 26중량%, DMAc 54중량%, PTSA 2중량% 및 PEG 200 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 15중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 4℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
3:
PES
중공사막의 제조 3
PES 26중량%, DMAc 44중량%, PTSA 2중량% 및 PEG 200 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 25중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 4℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
4:
PES
중공사막의 제조 4
PES 26중량%, DMAc 39중량%, PTSA 2중량% 및 PEG 200 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 30중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 4℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
5:
PES
중공사막의 제조 5
PES 26중량%, DMAc 64중량%, PTSA 2중량% 및 PEG 200 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 5중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 4℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
6:
PES
중공사막의 제조 6
PES 26중량%, DMAc 59중량%, PTSA 2중량% 및 PEG 200 3중량%를 혼합하여 80 내지 100℃에서 용해시켜 용액 중의 고분자를 완전히 녹인 다음, 상온으로 냉각시켰다. 아세톤 10중량%를 추가하고 상온에서 교반 후 탈기하여 고분자 용액을 준비하고, 내부 응고액으로는 15℃의 물을, 외부 응고액으로는 상온의 물을 사용하여 방사함으로써 중공사막을 제조하였다.
실시예
7:
PES
중공사막의 제조 7
아세톤 대신에 테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran; THF)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다.
비교예
1:
PES
중공사막의 제조 1
DMAc 59중량%를 사용하고 아세톤 10중량%를 추가하는 대신 DMAc를 69중량%로 증가시켜 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다.
비교예
2:
PES
중공사막의 제조 2
내부 응고액으로 4℃ 대신에 20℃의 물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조하였다.
실험예
1: 중공사막의 물성측정실험
제조된 중공사막의 형태를 확인하기 위하여, 중공사막의 단면을 주사전자현미경(scanning electron microscope; SEM)으로 관찰하고 그 결과를 도 1 내지 3에 나타내었다.
나아가, 상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 및 2에 따라 제조한 PES 중공사막의 물성을 확인하기 위하여, 투과유량 및 분획분자량을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구체적으로, 일정한 길이와 가닥수의 중공사막을 갖는 모듈을 제조하여 수조에 담긴 순수(20℃)를 Out-In 방식으로 가압펌프를 사용하여 1 kgf/cm2으로 가압하여 측정하였다. 그리고 분자량이 다른 폴리에틸렌 글리콜 1000 ppm 용액을 이용하여 액체크로마토그래피(High Performance Liquid Chromatography; HPLC)와 조합하여 PEG 분자량에 따른 제거율을 측정하고, 제거율이 90% 이상인 최소의 PEG 분자량을 분획분자량으로 결정하였다.
| 구분 | 순수투과량 (L/m2·hr) |
제거율 90% 이상의 PEG 분자량 |
| 실시예 1 | 36 | 10,000 |
| 실시예 2 | 5.4 | 6,000 |
| 실시예 3 | 7.1 | 2,000 |
| 실시예 4 | 2.5 | 2,000 |
| 실시예 5 | 95 | 20,000 |
| 실시예 6 | 124 | 20,000 |
| 실시예 7 | 30 | 10,000 |
| 비교예 1 | 320 | 100,000 |
| 비교예 2 | 153 | 35,000 |
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 및 2에 따라 제조한 중공사막에 대해 측정된 결과를 살펴보면, 아세트산의 사용량을 30중량%까지 증가시킨 실시예 4의 중공사막에서 순수투과량이 다른 실시예에 비해 낮은 반면, 저분자량의 고분자 예컨대, PEG 2,000의 제거율은 가장 높았다. 이는 아세트산의 첨가량이 제조되는 중공사막의 성능에 영향을 미침을 나타내는 것이다. 한편, 비교예 1에서 확인하였듯이, 아세톤을 전혀 첨가하지 않고 제조한 중공사막의 분획분자량은 100,000으로 본 발명에 따른 실시예의 중공사막들에 비해 현저히 확장된 기공을 가짐을 알 수 있었다.
반면, 실시예 7에 대한 결과에서 나타난 바와 같이, 아세톤을 대신하여 아세톤 보다는 높기는 하나 끓는 점이 낮은 용매 중 하나인 테트라하이드로퓨란을 사용한 경우에도 아세톤을 사용한 실시예 1에 대해서와 유사한 결과를 나타내었다.
그러나, 실시예 1과 동일한 조성의 고분자 용액을 이용하되 내부 응고액의 온도를 4℃로부터 15℃로 증가시켰을 때, 제조된 중공사막의 분획분자량은 10,000으로부터 20,000으로 증가되었다. 나아가, 내부 응고액의 온도를 더 증가시켜 20℃로 한 경우에는 분획분자량이 35,000까지 증가하는 것을 확인하였다. 따라서, 20,000 이하의 분획분자량을 갖는 중공사막을 획득하기 위해서는, 내부 응고액의 온도를 15℃ 이하로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
나아가, 고분자 용액에 첨가되는 아세톤의 함량을 중심으로 비교해 보면, 5중량% 이상 함유하는 경우 제조되는 중공사막의 분획분자량을 20,000 이하로 낮출 수 있으며, 30중량%까지 증가시키는 경우에는 2,000까지 낮출 수 있음을 확인하였다. 따라서, 20,000 이하의 분획분자량을 갖는 중공사막을 획득하기 위해서는, 첨가하는 아세톤의 함량을 5중량% 이상으로 유지하되 투과율이 너무 낮아지지 않도록 30중량% 이하에서 설정하는 것이 바람직할 수 있다.
종합적으로, 본 발명에 따른, 고분자 용액에 아세톤 등 끓는 점이 낮은 용매를 일정량 첨가하고, 내부 응고액의 온도를 15℃ 이하로 유지하는 것이 특징인, 제조방법은 분리성능이 우수한 폴리에테르술폰계 중공사막을 제공할 수 있으며, 상기 중공사막은 20,000 이하의 분획분자량을 나타내면서도 투과유량이 우수하므로, 다양한 수처리에 적용가능할 것으로 기대할 수 있다.
Claims (10)
- 폴리술폰계 고분자를 제1유기용매에 용해시켜 폴리술폰계 고분자를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 제1단계;
상기 고분자 용액에 30 내지 80℃의 끓는 점을 갖는 제2유기용매를, 폴리술폰계 중공사막이 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖도록 하는 함량으로 첨가하고 탈기하는 제2단계; 및
0 내지 15℃의 내부 응고액 및 15 내지 35℃의 외부 응고액을 사용하여 제2단계로부터 수득한 용액을 방사하는 제3단계를 포함하는,
1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막의 제조방법으로서,
상기 폴리술폰계 고분자는 제1유기용매 및 제2유기용매의 중량에 대해 고분자 용액 중에 0.27 내지 0.45의 중량비로 포함된 것인 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1단계의 고분자 용액은 용액 중의 폴리술폰계 고분자의 중량에 대해 0.1 내지 0.3 중량비의 기공형성제를 추가로 포함하는 것인 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1유기용매는 100℃ 이상의 높은 끓는 점을 갖는 것인 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제2유기용매는 아세톤, 테트라하이드로퓨란, 디클로로메탄 또는 이들의 혼합물인 것인 제조방법.
- 제4항에 있어서,
상기 제2유기용매는 함께 사용하는 제1유기용매의 중량에 대해 0.075 내지 0.80의 중량비로 사용하는 것인 제조방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따라 제조된 1,000 내지 20,000의 분획분자량을 갖는 폴리술폰계 고분자 중공사막.
- 제6항의 폴리술폰계 고분자 중공사막을 2가닥 이상 포함하는 모듈.
- 제7항에 있어서,
상기 모듈은 2 내지 130 L/m2·hr의 순수투과량을 나타내는 것인 모듈.
- 제7항에 있어서,
상기 모듈은 수처리용 분리막으로 사용가능한 것인 모듈.
- 제7항에 기재된 모듈을 사용하는 장치로서,
상기 장치는 정수기, 해수 담수화 공정의 전처리 장치, 연수기, 정수 처리 장치, 폐수 처리 장치 또는 식품 정제용 장치인 것인 장치.
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