KR20180113350A - 고유량 폴리아미드 복합 멤브레인 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리아크릴산을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는, 높은 염배제율 및 수투과량을 갖는, 폴리아미드 복합 멤브레인; 상기 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법; 상기 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하는 분리막; 및 상기 분리막을 구비한 수처리 장치에 관한 것이다.

Description

고유량 폴리아미드 복합 멤브레인 제조방법{Method for preparation of high flux polyamide composite membrane}
본 발명은 폴리아크릴산을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는, 높은 염배제율 및 수투과량을 갖는, 폴리아미드 복합 멤브레인; 상기 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법; 상기 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하는 분리막; 및 상기 분리막을 구비한 수처리 장치에 관한 것이다.
폴리아미드 복합 멤브레인은 크게 거의 대부분의 이온을 제거할 수 있는 역삼투막과 일부의 염이 투과할 수 있는 나노여과막으로 나눌 수 있다. 따라서, 높은 염배제율을 유지하면서 투과유량을 증가시킬 수 있는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법을 발굴하는 것이 중요하다.
역삼투막은 이온을 거의 완벽하게 제거할 수 있으므로 해수담수와 및 물의 재이용에 주로 사용된다. 한편, 나노여과막을 이용하면, 물에 용해되어 있는 저분자량의 유기물은 물론 2가 이상의 금속염 등을 효과적으로 제거할 수 있다. 이러한 나노여과막은 역삼투막으로부터 파생된 것으로, 200 내지 1000의 저분자량 유기물 및 2가 이상의 금속염을 제거할 수 있고, 투수량이 역삼투막에 비해 5 내지 10배 정도 크기 때문에 이를 이용하면 수처리 비용 및 설비비를 크게 절감할 수 있는 등 경제적인 면에서 이점이 있다. 나노여과막이 주로 사용되는 분야로는 정수 시스템, 염색 폐수 속에 함유된 염료의 재활용, 경수(硬水)의 연수화(軟水化), 공업용수의 제조 등이 있다.
나노여과막의 적용 분야를 확장하기 위해서는 다음의 조건들을 만족시킬 수 있어야 한다. 예컨대, 투수성, 내구성 및 내압축성이 뛰어나야 하며, pH와 온도 및 세균의 공격이나 염소와 같은 산화성 물질에 대한 내구성이 뛰어나야 한다. 대부분의 상업적 용도로 사용되는 막들은 이상의 조건을 만족시키지만, 역삼투막이나 나노여과막의 기본적인 조건인 높은 염배제율을 달성하기 위하여 막을 수식하는 경우 투수성이 낮아지는 문제점이 있어, 가장 개선해야할 여지가 있는 성질은 염배제율을 높게 유지하면서도 투수성을 향상시키는 것이다. 투수성의 향상은 공정의 설비비 및 운전비용 등의 절감과 직결되는 특성이므로 이를 해결하는 경우 산업상 이용 가능성이 현저히 증대될 수 있다.
일반적으로 폴리아미드 복합 멤브레인을 제조하는 방법에는 여러 가지가 있는데, 보통 피페라진이나 m-페닐렌디아민과 같은 2 이상의 아민기를 갖는 다관능성 아민을 아민 모노머로 사용하는 경우가 많다. 상기 2종의 아민은 모두 첨가제 없이 단독으로 사용할 경우 원하는 수준의 염배제율을 달성할 수 있으나, 투수량이 매우 낮은 단점이 있다.
이에 본 발명자들은 통상적으로 널리 사용되는 피페라진이나 m-페닐렌디아민 등의 다관능성 아민을 아민 모노머로 사용하되 높은 염배제율을 유지하면서 높은 투수과율을 나타낼 수 있는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법을 발굴하기 위하여 예의 연구 노력한 결과, 다관능성 아민을 포함하는 수용액과 다관능성 아실 클로라이드를 포함하는 유기용액의 계면 중합에 의해 다공성 지지체 상에 폴리아미드 활성층을 형성하되, 상기 수용액에 친수성 고분자 특히, 폴리아크릴산을 첨가하여 제조하는 경우, 염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인을 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체 표면 상에, 수용액에 포함된 폴리아크릴산 및 다관능성 아민과 유기용액에 포함된 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 형성된 폴리아미드 활성층을 포함하는, 염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다공성 지지체를 폴리아크릴산 및 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지하는 제1단계; 상기 수용액으로부터 회수한 다공성 지지체를 다관능성 아실 할라이드를 포함하는 유기용액에 침지하여 계면 중합을 통해 다공성 지지체의 표면 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 제2단계를 포함하는, 염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하는 분리막을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 분리막을 구비한 수처리 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 다공성 지지체; 및 상기 다공성 지지체 표면 상에, 수용액에 포함된 폴리아크릴산 및 다관능성 아민과 유기용액에 포함된 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 형성된 폴리아미드 활성층을 포함하는, 염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인을 제공한다.
본 발명은 다공성 지지체 상에 수용액 상의 다관능성 아민과 유기용액 상의 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 폴리아미드 활성층을 형성하여 폴리아미드 복합 멤브레인을 제조할 때, 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 친수성 고분자 특히, 폴리아크릴산을 첨가하는 경우, 염배제율은 높은 수준으로 유지하면서 일정 수준 이상의 수투과율을 갖는 멤브레인을 제공할 수 있음을 발견한 것에 기초한다.
종래 폴리아미드 복합 멤브레인의 특성을 개선하기 위하여 수용액이나 유기용액에 첨가제를 넣거나 폴리이미드 활성층 상에 추가적인 고분자 코팅층을 도입하는 등의 다양한 방법으로 막을 수식하고자 하는 시도가 있었으나, 대부분의 경우에는 오히려 수투과율이 감소하여 수처리막으로 사용하기에는 효율이 떨어지는 경우가 많았으며, 나노여과막이나 역삼투막에서 요구되는 높은 염배제율을 유지하면서 높은 수투과율을 갖는 폴리아미드 복합 멤브레인을 얻기 어려웠다.
그러나, 본 발명의 폴리아미드 복합 멤브레인은, 이의 제조시 수용액 상에 폴리아크릴산을 첨가하는 간단한 방법으로 높은 염배제율을 유지하면서도 향상된 수투과율을 갖는 멤브레인을 제공할 수 있다. 상기 본 발명의 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조에 사용되는 폴리아크릴산은 다가산의 일종으로 다관능성 아민 수용액에 첨가시 다관능성 아민과 수소 결합을 형성할 수 있고, 따라서 이를 다관능성 아실 클로라이드를 포함하는 유기용액과 혼합하여 계면 중합시키는 경우, 다관능성 아실 클로라이드와 반응할 수 있는 자리를 일부 제한하여 폴리아미드 사슬의 형성을 조절할 수 있다. 이에 본 발명자들은, 다만, 첨가된 폴리아크릴산은 다관능성 아민의 반응성만을 제한할 뿐 직접 반응에는 관여하지 않으므로, 형성된 폴리아미드 사슬의 중간에 삽입된 형태로 존재하며, 이후 증류수로 세척하는 과정에서 제거되어 나가면서 이들이 채워져 있던 자리에 추가적인 기공이 형성될 수 있고, 상기 추가적인 기공의 존재로 인해 수투과량을 증가시키는 결과를 가져올 수 있다.
상기 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 소재로 된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며, 당업계에 공지된 나노여과막이나 역삼투막에 사용되는 소재를 제한없이 사용할 수 있다.
상기 다공성 지지체의 평균 기공 크기는 0.1 μm 이하일 수 있다. 구체적으로, 0.001 내지 0.1 μm일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 다공성 지지체의 평균 기공 크기가 0.001 μm 미만이면, 상기 지지체 상의 폴리아미드 활성층으로부터 수투과가 낮은 단점이 있고, 0.1 μm 초과이면, 상기 지지체의 기공이 너무 커서 상기 지지체 상에서 폴리아미드 활성층의 형성이 제대로 이루어지기 어려울 수 있다.
상기 다공성 지지체는 당업계에 공지된 상업화된 다공성 지지체를 구입하여 사용하거나, 당업계에 공지된 다공성 지지체의 제조방법을 제한없이 이용하여 제조함으로써 준비할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 지지체는 증기 유도 상분리법, 비용매 유도 상분리법, 열 유도 상분리법 또는 이들을 조합하여 제조한 것으로 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 다공성 지지체 상에 형성되는 폴리아미드 활성층은 다관능성 아민과 다관능성 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 형성된 것일 수 있다.
이때, 상기 다관능성 아민은 단일 분자 내에 반응성의 일차 또는 이차 아민기를 2 이상 포함하는 분자일 수 있다. 구체적으로 상기 다관능성 아민으로는 피페라진(piperazine; PIP), 메타페닐렌디아민(m-phenylenediamine; MPD), 파라페닐렌디아민(p-phenylenediamine; PPD), 트리에탄올아민(triethanolamine; TEOA), 1,3-사이클로헥산비스(메틸아민)(1,3-cyclohexanebis(methylamine); CHMA), 4-메틸-m-페닐렌디아민(4-methyl-m-phylenediamine; MMPD), 폴리에틸렌디아민(polyethylenediamine; PEI), 피페리딘(piperidine; PIPD), 디에틸렌트리아민(diethylenetriamine; DETA) 또는 이들을 조합하여 사용할 수 있다. 구체적으로, 피페라진 또는 메타페닐렌디아민을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 상기 다관능성 아실 할라이드는 단일 분자 내에 반응성 아실 할라이드기를 2 이상 포함하는 분자로서, 예컨대, 트리메조일클로라이드(trimesoyl chloride; TMC), 테레프탈로일 클로라이드(terephthaloyl chloride; TCL), 이소프탈로일 클로라이드(isophthaloyl chloride; IPC), 5-이소시아나토-이소프탈로일 클로라이드(5-isocyanato-isophthaloyl chloride; ICIC), 사이클로헥산-1,3,5-트리카보닐 클로라이드(cyclohexane-1,3,5-tricarbonyl chloride; HTC), 5-클로로포르밀옥시-이소프탈로일 클로라이드(5-chloroformyloxy-isophthaloyl chloride; CFIC)일 수 있고, 이들 중 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 구체적으로, 트리메조일클로라이드일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 폴리아미드 복합 멤브레인에 있어서, 상기 폴리아크릴산은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 5중량% 함량으로 포함할 수 있다. 폴리아크릴산의 함량이 0.01중량% 미만이면, 계면 중합에 의해 형성된 복합막이 원하는 만큼의 향상된 투수력을 나타내지 못할 수 있고, 반면 5중량% 초과이면, 복합막을 형성하는 계면 중합을 방해하여 복합막 형성 자체가 어려울 수 있고 최종적으로 수투과량 및 염배제율이 저하되는 문제가 있다.
또한, 상기 폴리아크릴산은 500 내지 50,000의 중량평균분자량(weight-average molecular weight; Mw)을 갖는 것을 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리아크릴산은 1000 내지 5000의 분자량을 갖는 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에서는 다관능성 아민과 다관능성 아실 할라이드의 계면 중합시 수용액 층에 친수성 고분자인 폴리아크릴산을 첨가제로 사용할 경우, 복합막의 수투과율이 현저히 증가함을 확인하였으며, 특히 친수성 고분자를 불포함하거나, 다른 친수성 고분자를 포함하는 경우에 비해 폴리아크릴산을 첨가제로 사용하는 경우 수투과율이 가장 높음을 확인하였다.
다른 하나의 양태로서, 본 발명은 다공성 지지체를 폴리아크릴산 및 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지하는 제1단계; 상기 수용액으로부터 회수한 다공성 지지체를 다관능성 아실 할라이드를 포함하는 유기용액에 침지하여 계면 중합을 통해 다공성 지지체의 표면 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 제2단계를 포함하는, 염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법은 수용액 내 다관능성 아민 및 친수성 고분자로서 폴리아크릴산과 유기용액 내 다관능성 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 다공성 지지체 상에 폴리아크릴산을 포함하는 폴리아미드 활성층을 형성함으로써 수행될 수 있다.
예컨대, 상기 다관능성 아민은 수용액의 총 중량에 대해 0.1 내지 5중량% 농도로 사용할 수 있다. 구체적으로, 0.1 내지 3중량% 농도로 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 수용액 중의 다관능성 아민 농도가 0.1중량% 미만이면, 폴리아미드 활성층이 제대로 형성되기 어려운 문제점이 있으며, 5중량%를 초과하는 경우에는 제조된 복합막의 표면에 폴리아미드 활성층이 과량으로 형성되어 투수량이 감소하는 문제가 발생할 수 있다.
예컨대, 상기 다관능성 아실 할라이드는 유기용액의 총 중량에 대해 0.005 내지 3중량% 농도로 사용할 수 있다. 구체적으로, 0.01 내지 1중량% 농도로 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 다관능성 아실 할라이드의 농도가 0.005중량% 미만이면, 폴리아미드 활성층이 제대로 형성되기 어려운 문제점이 있으며, 3중량%를 초과하는 경우에는 계면 중합시 형성되는 폴리머의 중합도가 svh아져 투수량이 감소할 수 있고, 미반응 상태의 다관능성 아실 할라이드 화합물이 잔류하는 문제가 발생할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하는 분리막을 제공한다.
상기 분리막은 일정한 형태를 유지하거나 강도를 부여할 수 있도록 적절한 형태와 재질의 프레임에 상기 다공성 지지체를 고정시킨 상태로 제공될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 부직포 등의 프레임 상에 형성된 다공성 지지체에 폴리아미드 활성층을 추가로 부여한 다중층 형태의 막으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또는 사용 목적에 따라 동일 또는 상이한 성능의 멤브레인을 2종 이상 조합하여 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또는 나권형으로 모듈화하여 사용할 수 있다.
상기 분리막에 포함된 폴리아미드 복합 멤브레인은 90% 이상의 높은 염배제율을 나타내므로 나노여과막 또는 역삼투막으로 활용할 수 있으나, 그 적용 분야는 이에 제한되지 않는다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기 분리막을 구비한 수처리 장치를 제공한다.
예컨대, 상기 본 발명의 분리막은 통상의 나노여과막이나 역삼투막에 요구되는 90% 이상의 염배제율을 유지하면서, 80 gallon/ft2·day 이상의 높은 수투과율을 나타내는 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하므로, 이를 구비한 수처리 장치는 빠르고 효율적인 정수처리, 폐수처리, 해수담수화 공정의 전처리, 연수처리, 및 식품제조 공정의 정제 과정에 사용할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 폴리아미드 복합 멤브레인은 통상의 다관능성 아민 수용액과 다관능성 아실 할라이드 유기용액의 계면 중합에 의해 폴리아미드 활성층을 형성하는 제조방법을 이용하되, 상기 수용액에 친수성 고분자 특히, 폴리아크릴산을 첨가하여 제조함으로써, 나노여과막이나 역삼투막에서 요구되는 90% 이상의 염배제율을 유지하면서 80 GFD(gallon/ft2·day) 이상의 수투과율을 충족하는 멤브레인이므로, 이를 분리막으로 구비한 장치는 낮은 압력에서 구동할 수 있고, 단위시간당 처리용량이 증가시킬 수 있으므로 경제적이고, 효율적인 수처리 공정을 수행할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
실시예 1: 폴리아크릴산을 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조
부직포 상에 캐스팅된 30 nm 크기의 기공을 갖는 다공성 폴리술폰 지지체를, 친수성 고분자로서 0.5중량% 폴리아크릴산(poly(acrylic acid); PAA)을 함유하는 2중량% 피페라진 용액에 2분 동안 침지한 후 표면 상의 잔류하는 용액을 제거하고, 트리메조일클로라이드 0.1중량%(I sol-C 용매, SK-ISOL C, SK chemical) 용액에 1분 동안 침지한 후 120℃에서 10분 동안 건조하여 코팅을 완료하였다.
비교예 1: 나노필트레이션 복합 멤브레인의 제조
친수성 고분자인 폴리아크릴산을 불포함하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리아미드 복합 멤브레인을 제조하였다.
비교예 2: 메틸 셀룰로오스를 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조
친수성 고분자로서 폴리아크릴산 대신에 메틸 셀룰로오스를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 메틸 셀룰로오스를 포함하는 복합 멤브레인을 제조하였다.
비교예 3: 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조
친수성 고분자로서 폴리아크릴산 대신에 폴리비닐피롤리돈을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐피롤리돈을 포함하는 복합 멤브레인을 제조하였다.
비교예 4: 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조
친수성 고분자로서 폴리아크릴산 대신에 폴리에틸렌글리콜을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 복합 멤브레인을 제조하였다.
비교예 5: 폴리비닐알코올을 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조
친수성 고분자로서 폴리아크릴산 대신에 폴리비닐알코올을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리비닐알코올을 포함하는 복합 멤브레인을 제조하였다.
실험예 1: 친수성 고분자를 포함하는 폴리아미드 복합 멤브레인의 성능 평가
상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 5에 따라 제조한 친수성 고분자를 불포함 또는 포함하는 복합 멤브레인을 분리막으로 사용하여, 25℃ 온도 및 225 psi 압력 조선 하에서 2,000 ppm 농도의 황산마그네슘(MgSO4) 수용액을 이용하여 막의 물성을 확인하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
친수성 고분자 수투과량
(gallon/ft2·day)		 배제율(%)
종류 함량(중량%)
실시예 1 PAA 0.5 91 96.5
비교예 1 - 0 35 94.8
비교예 2 MC 0.5 52 84.5
비교예 3 PVP 0.5 76 97.9
비교예 4 PEG 0.5 16 95.3
비교예 5 PVA 0.5 2 -

Claims (9)

  1. 다공성 지지체; 및
    상기 다공성 지지체 표면 상에, 수용액에 포함된 폴리아크릴산 및 다관능성 아민과 유기용액에 포함된 아실 할라이드의 계면 중합에 의해 형성된 폴리아미드 활성층을 포함하는,
    염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 지지체는 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리에테르이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸메타크릴레이트, 및 폴리비닐리덴 플루오라이드로 이루어진 군에서 선택된 1종의 소재를 포함하는 것인 복합 멤브레인.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산은 조성물의 총 중량을 기준으로 0.01중량% 내지 5중량% 함량으로 포함하는 것인 복합 멤브레인.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리아크릴산은 500 내지 50,000의 중량평균분자량을 갖는 것인 복합 멤브레인.
  5. 다공성 지지체를 폴리아크릴산 및 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지하는 제1단계;
    상기 수용액으로부터 회수한 다공성 지지체를 다관능성 아실 할라이드를 포함하는 유기용액에 침지하여 계면 중합을 통해 다공성 지지체의 표면 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 제2단계를 포함하는,
    염배제율 90% 이상, 및 수투과량 80 gallon/ft2·day 이상의 폴리아미드 복합 멤브레인의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다관능성 아민은 수용액의 총 중량에 대해 0.1 내지 5중량% 농도로 사용하는 것인 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 다관능성 아실 할라이드는 유기용액의 총 중량에 대해 0.005 내지 3중량% 농도로 사용하는 것인 제조방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 폴리아미드 복합 멤브레인을 포함하는 분리막.
  9. 제8항의 분리막을 구비한 수처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112275140A (zh) * 2019-07-24 2021-01-29 天津工业大学 具有图案表面的聚酰胺纳滤膜及制备方法
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KR100506537B1 (ko) 1997-08-28 2005-11-08 주식회사 새 한 가교 폴리아미드계 역삼투 분리막의 제조방법
KR100823628B1 (ko) * 2006-12-04 2008-04-21 웅진케미칼 주식회사 이온수기용 폴리아미드계 나노복합막의 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112275140A (zh) * 2019-07-24 2021-01-29 天津工业大学 具有图案表面的聚酰胺纳滤膜及制备方法
CN112275140B (zh) * 2019-07-24 2022-02-18 天津工业大学 具有图案表面的聚酰胺纳滤膜及制备方法
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