KR20190136289A - Pressure retarded osmosis membrane having excellent water permeability and anti-fouling and pressure retarded osmosis module comprising the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수투과성 및 내오염성이 우수한 압력지연 삼투막 및 이를 포함하는 압력지연 삼투막 및 이를 포함하는 압력지연 삼투모듈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 SWRO-PRO 조합공정과 같은 고압 운전 조건에서 유기 파울링에 의한 전력밀도 저하를 최소화시킬 수 있고, 분리막 및 모듈의 교체 주기, CIP 세정 비용을 절감시킬 수 있는 압력지연 삼투막 및 이를 포함하는 압력지연 삼투 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure delayed osmosis membrane having excellent water permeability and fouling resistance, a pressure delayed osmosis membrane including the same, and a pressure delayed osmosis module including the same, and more particularly, to organic materials under high pressure operating conditions such as a SWRO-PRO combination process. The present invention relates to a pressure delayed osmosis module including a same and a pressure delayed osmosis membrane capable of minimizing a decrease in power density due to fouling, a replacement cycle of a separator and a module, and a CIP cleaning cost.
압력지연삼투(Pressure retarded osmosis, PRO)는 반투과성 분리막을 통하여 서로 다른 염도 구배(Salt gradient)를 갖는 고염도 및 저염도 수용액 간의 삼투현상에 의해 물이 이동하는 현상이다. 자세하게는 염도차가 다른 용액에서 분리막을 통해 발생된 삼투현상의 반대방향으로 삼투압보다 낮은 압력을 가하여 삼투방향의 물 흐름을 지연시킴으로써, 분리막을 투과된 물이 터빈을 돌려 전기를 생산하는 시스템이다.Pressure retarded osmosis (PRO) is a phenomenon in which water moves through osmosis between high and low salt solutions with different salt gradients through semipermeable membranes. In detail, the salinity difference delays the osmotic water flow by applying a pressure lower than the osmotic pressure in the opposite direction of the osmotic phenomenon generated through the membrane in another solution, so that the water transmitted through the membrane rotates the turbine to produce electricity.
이러한 삼투발전기술은 해수와 담수가 만나는 접경 지역이라면 적용할 수 있는 신재생 에너지 분야이고 특히 삼투압 발전소는 바람, 파도, 태양 에너지와 달리 어떠한 기상조건하에서도 지속적인 전기 공급원을 제공할 수 있다는 점에서 활용가치가 무궁무진하다. This osmosis power generation technology is a renewable energy field that can be applied to the border area where seawater and freshwater meet. Especially, the osmotic power plant can provide a continuous source of electricity under any weather conditions unlike wind, wave and solar energy. The value is endless.
삼투 발전의 에너지 효율 향상을 위한 SWRO-PRO(Sea Water Retarded Osmosis -Pressure Retarded Osmosis)조합공정은 유도용액(draw solution)으로 고농도의 SWRO 농축수와 공급용액(feed solution)으로 저농도의 하수 방류수를 활용할 수 있다. 즉, 염도 구배가 클수록 삼투압이 커지고 이에 따르는 고효율 에너지 생산이 가능하다. 그러나, 종래 기술은 압력지연삼투를 이용한 설비 장치 및 유지 보수에 관한 보고일 뿐, 압력 지연 삼투발전의 적합한 전용 막에 대한 연구 보고는 미흡한 실정이다.SWRO-PRO (Sea Water Retarded Osmosis -Pressure Retarded Osmosis) combination process to improve the energy efficiency of osmotic power generation uses high concentration of SWRO concentrated water as draw solution and low concentration sewage effluent as feed solution. Can be. In other words, the greater the salinity gradient, the greater the osmotic pressure and high efficiency of energy production. However, the prior art is only a report on the equipment and maintenance using pressure delay osmosis, the research report on a suitable dedicated membrane of the pressure delay osmosis power generation is insufficient.
따라서, SWRO-PRO 조합공정에서는 삼투압이 커지기 때문에 고압 운전 조건에서 적합한 내압형 및 고효율 PRO 분리막 및 모듈 개발이 필요하다.Therefore, the osmotic pressure is increased in the SWRO-PRO combination process, it is necessary to develop a pressure-resistant and high-efficiency PRO membrane and module suitable for high pressure operating conditions.
또한, 공급용액으로 하수방류수 적용할 경우 분리막 이면에 파울링(fourling) 현상이 발생하기 때문에 이를 방지할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.In addition, when the sewage effluent is applied as a feed solution, a fouling (fourling) phenomenon occurs on the back side of the separator, and thus a method for preventing the situation is required.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, SWRO-PRO 조합공정과 같은 고압 운전 조건에서 유기 파울링에 의한 전력밀도 저하를 최소화시킬 수 있고, 분리막 및 모듈의 교체 주기, CIP 세정 비용을 절감시킬 수 있는 수투과성 및 내오염성이 우수한 압력지연 삼투막 및 이를 포함하는 압력지연 삼투막 모듈을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above, it is possible to minimize the power density degradation due to organic fouling under high pressure operating conditions, such as SWRO-PRO combination process, replacement cycle of membrane and module, CIP cleaning cost An object of the present invention is to provide a pressure delayed osmosis membrane module having excellent water permeability and pollution resistance and a pressure delayed osmosis membrane module including the same.
상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 (1) 음이온성 화합물, 고분자 및 용매를 혼합하여 고분자 용액을 제조하는 단계, (2) 상기 고분자 용액이 다공성 지지체층의 기공 내로 침투하도록 상기 다공성 지지체층 상에 상기 고분자 용액을 처리한 후 상기 고분자 용액을 상전이 시켜 상기 다공성 지지체층 상에 고분자 지지층을 형성하는 단계 및 (3) 상기 고분자 지지층 상에 친수성 선택층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 음이온성 화합물 및 고분자는 1:18 내지 15:4의 중량비율로 혼합되는 압력지연 삼투막의 제조 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention comprises the steps of (1) preparing a polymer solution by mixing an anionic compound, a polymer and a solvent, (2) on the porous support layer to penetrate into the pores of the porous support layer Forming a polymer support layer on the porous support layer by phase-transferring the polymer solution after treating the polymer solution, and (3) forming a hydrophilic selective layer on the polymer support layer, wherein the anionic compound And the polymer provides a method for producing a pressure delayed osmosis membrane is mixed in a weight ratio of 1:18 to 15: 4.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고분자 용액은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the polymer solution may satisfy the following Equation 1.
[관계식 1][Relationship 1]
상기 관계식 1에서 A는 상기 고분자 용액 내 음이온성 화합물의 함량(중량%)이고, B는 상기 고분자 용액의 점도(cps)이다.In Formula 1, A is the content of the anionic compound in the polymer solution (% by weight), and B is the viscosity (cps) of the polymer solution.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 음이온성 화합물은 폴리아크릴산계, 폴리스타이렌계, 설폰화 폴리설폰계 및 셀룰로오스계 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the anionic compound may be at least one selected from polyacrylic acid, polystyrene, sulfonated polysulfone, and cellulose.
또한, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 음이온성 화합물은 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리스타이렌설폰산염(polystyrene sulfonate), 설폰화폴리설폰(surfonated polysulfone), 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 및 셀룰로오스 황산염(cellulose sulfate) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the anionic compound is polyacrylic acid, polystyrene sulfonate, sulfonated polysulfone, carboxymethyl cellulose and cellulose It may be at least one selected from cellulose sulfate.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 고분자는 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리벤조이미다졸계, 폴리비닐리덴디플로라이드계 및 폴리아크릴계 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the polymer is a polysulfone-based, polyamide-based, polyimide-based, polyester-based, polypropylene-based, polyethylene-based, polybenzoimidazole-based, polyvinylidenedifluoride-based And it may be at least any one selected from polyacrylic.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다공성 지지체층은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 섬유로 구성될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the porous support layer may be composed of at least one fiber selected from polyester, polypropylene, nylon, polyethylene, acrylic, rayon, acetate and cellulose.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 친수성 선택층은 폴리아미드계, 폴리피페라진계, 폴리페닐렌디아민계, 폴리클로로페닐렌디아민계 및 폴리벤지딘계 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the hydrophilic selection layer may include any one or more selected from polyamide-based, polypiperazine-based, polyphenylenediamine-based, polychlorophenylenediamine-based and polybenzidine-based have.
또한, 본 발명은 다공성 지지체층, 상기 다공성 지지체층 상에 형성되고, 음이온성 화합물 및 고분자를 1:18 내지 15:4의 중량비율로 포함하는 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층 상에 형성된 친수성 선택층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제공한다.In addition, the present invention provides a porous support layer, a polymer support layer formed on the porous support layer, containing an anionic compound and a polymer in a weight ratio of 1:18 to 15: 4 and a hydrophilic selective layer formed on the polymer support layer It provides a pressure delay osmosis membrane comprising.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 음이온성 화합물 및 고분자는 2:17 내지 10:9의 중량비율로 포함될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the anionic compound and the polymer may be included in a weight ratio of 2:17 to 10: 9.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 압력지연 삼투막의 이면은 pH5~10에서 제타포텐셜전위값이-25~-70mV일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the rear surface of the pressure delayed osmosis membrane may have a zeta potential potential of 25 to −70 mV at a pH of 5 to 10.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 압력지연 삼투막의 이면은 pH8~10에서 제타포텐셜전위값이-35~-70mV일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the rear surface of the pressure delayed osmosis membrane may have a zeta potential potential of −35 to −70 mV at a pH of 8 to 10.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 압력지연 삼투막은 유도용액으로서 70000 ppm의 염화나트륨 수용액 및 공급용액으로서 100 ppm 알긴산 나트륨에 대해 25℃, 20 bar의 압력, 0.5 LPM의유속 및 pH 6 조건에서 하기 계산식 2로 표기되는 PRO 감소율이 25% 이하일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the pressure delayed osmosis membrane has a pressure of 25 ° C., 20 bar, a flow rate of 0.5 LPM, and a pH 6 condition of 70000 ppm sodium chloride aqueous solution as an induction solution and 100 ppm sodium alginate as a feed solution. The PRO reduction rate represented by the following Equation 2 may be 25% or less.
[계산식 2][Calculation 2]
상기 계산식 2에서, W1은 초기 압력지연 삼투막의 전력밀도이고, W2는 2시간 동안 운전한 후 압력지연 삼투막의 전력밀도이다.In Formula 2, W 1 is the power density of the initial pressure delayed osmosis membrane, W 2 is the power density of the pressure delayed osmosis membrane after operating for 2 hours.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 압력지연 삼투막을 구비하는 압력지연 삼투모듈을 제공한다.In addition, the present invention provides a pressure delay osmosis module having a pressure delay osmosis membrane according to the present invention.
본 발명에 따른 압력지연삼투막은 수투과성 및 내오염성이 우수하여 고압 운전 조건에서 유기 파울링에 의한 전력밀도 저하를 최소화시킬 수 있으며, 압력지연 삼투 모듈에 포함되어 SWRO-PRO 조합공정에 널리 활용되어 분리막 및 모듈의 교체 주기, CIP 세정 비용을 절감시킬 수 있다.The pressure delayed osmosis membrane according to the present invention has excellent water permeability and pollution resistance, thereby minimizing power density degradation due to organic fouling under high pressure operating conditions, and is widely used in the SWRO-PRO combination process by being included in the pressure delayed osmosis module. Reduce cycles for membrane and module replacement and CIP cleaning.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력지연 삼투막의 단면도이다.
도 2는 RO 및 PRO 공정에 사용되는 분리막 단면도 및 이의 파울링 현상을 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압력지연 삼투막 모듈의 모식도이다.1 is a cross-sectional view of a pressure delayed osmosis membrane according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic diagram showing the cross-sectional view of the membrane used in the RO and PRO process and fouling phenomenon.
Figure 3 is a schematic diagram of the pressure delay osmosis membrane module according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이 PRO 공정은 RO(Reverse Osmosis) 및 FO(Forward Osmosis)공정과 달리 삼투 구배에 따라 플럭스(flux)의 이동 방향이 분리막의 이면(backing layer)에서 활성층(active layer) 또는 선택층으로 이동하게 되며, 이에 따라 분리막의 이면 측으로 파울링 현상이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 파울링은 분리막의 성능 저하를 야기하고 막모듈 교체 및 CIP 세정 주기를 단축시켜 공정의 유지 보수 비용이 증가하는 문제점이 있다.As shown in FIG. 2, unlike the reverse osmosis (RO) and forward osmosis (FO) processes, the PRO process has an active layer or an active layer at the backing layer of the membrane depending on the osmotic gradient. There is a problem that the fouling phenomenon occurs to the back side of the separation membrane to move to the selection layer. Such fouling causes a deterioration of the membrane and shortens the membrane module replacement and CIP cleaning cycle, thereby increasing the maintenance cost of the process.
상술한 문제점을 방지하기 위하여 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 압력지연 삼투막(10)은 고분자 지지층(12)에 음이온성 화합물을 포함시켜 분리막의 이면(14)에 음전하를 부여하여 파울링 현상을 방지 또는 최소화 할 수 있다.In order to prevent the above-described problems, as shown in FIG. 1, the pressure-
이하 본 발명에 따른 압력지연 삼투막의 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a pressure delayed osmotic membrane according to the present invention will be described.
먼저, (1)단계로서, 음이온성 화합물, 고분자 및 용매를 혼합하여 고분자 용액을 제조한다.First, as step (1), an anionic compound, a polymer, and a solvent are mixed to prepare a polymer solution.
상기 음이온성 화합물은 압력지연 삼투막의 수투과도를 향상시킬 수 있는 친수성 소재일 수 있으며, 바람직하게는 폴리아크릴산계, 폴리스타이렌계, 설폰화 폴리설폰계 및 셀룰로오스계 중에서 선택된 적어도 어느 하나, 더욱 바람직하게는 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리스타이렌설폰산염(polystyrene sulfonate), 술폰화 폴리설폰(sulfonated poysulfone), 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 및 셀룰로오스 황산염(cellulose sulfate) 중에서 선택된 적어도 어느 하나일 수 있다.The anionic compound may be a hydrophilic material capable of improving the water permeability of the pressure-delayed osmotic membrane, preferably at least one selected from polyacrylic acid, polystyrene, sulfonated polysulfone, and cellulose, and more preferably. It may be at least one selected from polyacrylic acid, polystyrene sulfonate, sulfonated poysulfone, carboxymethyl cellulose, and cellulose sulfate.
본 발명에서의 '폴리아크릴산계'란 반복 단위로서 아크릴산 또는 이의 염을 주성분으로 포함하는 중합체를 의미한다. 본 발명에서의 '폴리스타이렌계'란 반복 단위로서 스타이렌 또는 이의 염을 주성분으로 포함하는 중합체를 의미한다. 본 발명에서의 '설폰화 폴리설폰계'란 반복 단위로서 설폰화 폴리설폰 또는 이의 염을 주성분으로 포함하는 중합체를 의미한다. 본 발명에서의 '셀룰로오스계'란 반복 단위로서 셀룰로오스 또는 이의 염을 주성분으로 포함하는 중합체를 의미한다.The term "polyacrylic acid type" in the present invention means a polymer containing acrylic acid or a salt thereof as a main component as a repeating unit. The term "polystyrene-based" in the present invention means a polymer containing styrene or a salt thereof as a main component as a repeating unit. The term "sulfonated polysulfone system" in the present invention means a polymer containing sulfonated polysulfone or a salt thereof as a main component as a repeating unit. "Cellulose-based" in the present invention means a polymer containing cellulose or a salt thereof as a main component as a repeating unit.
상기 고분자는 압력지연 삼투막의 고분자 지지층으로 사용되며 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리벤조이미다졸계, 폴리비닐리덴디플로라이드계 및 폴리아크릴계 중에서 선택된 어느 하나의 고분자를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리벤조이미다졸, 폴리비닐리덴디플로라이드 및 폴리아크릴로니트릴 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The polymer is used as a polymer support layer of the pressure-delayed osmotic membrane, polysulfone, polyamide, polyimide, polyester, polypropylene, polyethylene, polybenzoimidazole, polyvinylidenedifluoride and poly At least any one selected from the group consisting of acryl-based polymers, preferably polysulfone, polyethersulfone, polypropylene, polyethylene, polybenzoimidazole, polyvinylidene difluoride, and polyacrylonitrile It may include.
상기 용매는 당업계에서 공지된 고분자 지지층으로 사용되는 소재를 용해시킬 수 있는 통상적인 유기 용매라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로, 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다.The solvent may be used without limitation as long as it is a conventional organic solvent capable of dissolving a material used as a polymer support layer known in the art. For example, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and N- It may be any one selected from methyl-2-pyrrolidone (NMP) or a combination thereof.
상기 음이온성 화합물 및 고분자는 1:18 내지 15:4의 중량비율로 혼합될 수 있으며, 만일 상기 중량비율이 1:18 미만일 경우, 압력지연 삼투막(10)의 이면(14)에 부여되는 음전하가 목적하는 수준으로 구현되지 않아, 하수 방류수와 같은 공급용액 사용 시 압력지연 삼투막(10)의 이면(14)에 유기 파울링이 발생하여 분리막의 수투과도 및 전력밀도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 중량비율이 15:4를 초과할 경우, 고분자 용액의 점도가 낮아져 이면 빠짐성이 증가하고, 고분자 지지층 두께가 균일하게 형성되지 않아 제막성이 저하되는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.The anionic compound and the polymer may be mixed in a weight ratio of 1:18 to 15: 4, and if the weight ratio is less than 1:18, the negative charge imparted to the
바람직하게는 상기 음이온성 화합물 및 고분자는 2:17 내지 10:9, 더욱 바람직하게는 3:16 내지 7:12의 중량비율로 혼합될 수 있으며, 상기 음이온성 화합물 및 고분자가 상기 2:17 내지 10:9의 중량비율로 혼합될 경우, 제조되는 압력지연 삼투막의 내압성이 우수하여 PRO 감소율이 낮아질 수 있고, 상기 음이온성 화합물 및 고분자가 상기 3:17 내지 7:9의 중량비율로 혼합될 경우 제조되는 압력지연 삼투막은 우수한 내오염성 및 고수투과도를 동시에 가질 수 있다.Preferably, the anionic compound and the polymer may be mixed in a weight ratio of 2:17 to 10: 9, more preferably 3:16 to 7:12, and the anionic compound and the polymer may be 2:17 to When mixed at a weight ratio of 10: 9, the pressure reduction rate of the prepared pressure delayed osmosis membrane may be excellent, and thus the PRO reduction rate may be lowered. When the anionic compound and the polymer are mixed at the weight ratio of 3:17 to 7: 9, The pressure delayed osmotic membrane to be prepared may have excellent stain resistance and high water permeability at the same time.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 용액은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the polymer solution may satisfy the following Equation 1.
[관계식 1][Relationship 1]
상기 관계식 1에서 A는 상기 고분자 용액 내 음이온성 화합물의 함량(중량%)이고, B는 상기 고분자 용액의 점도(cps)이다.In Formula 1, A is the content of the anionic compound in the polymer solution (% by weight), and B is the viscosity (cps) of the polymer solution.
고분자 용액의 점도는 분리막의 제막성에 영향을 미치며, 우수한 수투과도, 내오염성 및 제막성을 구현하기 위해서는 상기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.The viscosity of the polymer solution affects the film forming property of the separator, and in order to realize excellent water permeability, fouling resistance and film forming property, it is preferable to satisfy the above Equation 1.
상기 B/A 값이 10 미만일 경우, 고분자 용액의 점도가 낮아져 후술되는 (2)단계에서 고분자 용액의 이면 빠짐성이 증가하여 고분자 지지층 두께를 균일하게 형성할 수 없고, 제막성이 저하되어 수투과도 및 전력밀도가 저하되는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.When the B / A value is less than 10, the viscosity of the polymer solution is lowered, so that the back side detachment property of the polymer solution is increased in step (2), which will be described later. And it may be difficult to achieve the object of the present invention, such as lowering the power density.
또한, 상기 B/A 값이 3000을 초과할 경우, 압력지연 삼투막(10)의 이면(14)에 부여되는 음전하가 목적하는 수준으로 구현되지 않을 수 있고, 고분자 용액의 응고를 위한 상전이 과정에서 고분자 지지층이 다공성 지지체층으로부터 탈리되는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다.In addition, when the B / A value exceeds 3000, the negative charge imparted to the
바람직하게는 상기 B/A 값은 20 내지 1500, 더욱 바람직하게는 28 내지 1000일 수 있으며, 상기 B/A 값이 20 내지 1500일 경우, 제조되는 압력지연 삼투막의 내압성이 우수하여 PRO 감소율이 낮아질 수 있고, 상기 B/A 값이 28 내지 1000일 경우 제조되는 압력지연 삼투막은 우수한 내오염성 및 고수투과도를 동시에 가질 수 있다.Preferably, the B / A value may be 20 to 1500, more preferably 28 to 1000, and when the B / A value is 20 to 1500, the pressure reduction rate of the pressure delayed osmosis membrane to be prepared may be lowered. When the B / A value is 28 to 1000, the pressure delayed osmosis membrane may be prepared at the same time having excellent stain resistance and high water permeability.
상기 음이온성 화합물, 고분자 및 용매는 당업계에서 공지된 혼합 방법에 의하여 혼합되어 고분자 용액을 형성할 수 있으며, 일예로 교반법 또는 초음파 처리법을 사용할 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The anionic compound, the polymer, and the solvent may be mixed by a mixing method known in the art to form a polymer solution, for example, a stirring method or an ultrasonic treatment method may be used, but is not limited thereto.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 고분자 지지층(12)의 두께는 30~250 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 만일 두께가 30 ㎛ 미만일 경우, 전체 막의 내압성 및/또는 내오염성이 저하될 수 있고, 250 ㎛를 초과할 경우, 수투과도가 저하될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the thickness of the
다음으로, (2)단계로서, (1)단계에서 제조된 고분자 용액을 다공성 지지체층의 기공 내로 침투하도록 상기 다공성 지지체층 상에 상기 고분자 용액을 처리한 후 상기 고분자 용액을 상전이 시켜 상기 다공성 지지체층 상에 고분자 지지층을 형성한다.Next, in step (2), the polymer solution is treated on the porous support layer to infiltrate the pores of the porous support layer into the pores of the porous support layer, and then the phase of the polymer solution is transferred to the porous support layer. A polymeric support layer is formed on it.
상기 고분자 용액은 상기 다공성 지지체층의 기공 내로 침투하여 제조되는 압력지연 삼투막의 이면에 음전하를 부여할 수 있고, 고분자 용액을 상전이하여 고분자 지지층을 형성할 때, 상기 고분자 지지층 및 다공성 지지체층 간의 결합력을 강화하여 상기 고분자 지지층이 다공성 지지체층으로부터 탈리되지 않도록 도움을 준다.The polymer solution may impart a negative charge to the back surface of the pressure delayed osmosis membrane prepared by penetrating into the pores of the porous support layer, and when the polymer solution is phase-transferred to form a polymer support layer, bond strength between the polymer support layer and the porous support layer Reinforcement helps to prevent the polymer support layer from detaching from the porous support layer.
고압 조건에서 운전되는 SWRO-PRO 조합공정에 사용되기 위해서 상기 다공성 지지체층은 내압성, 친수성 및 우수한 기공율을 가지는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.In order to be used in the SWRO-PRO combination process operating under high pressure conditions, the porous support layer is preferably made of a material having pressure resistance, hydrophilicity and excellent porosity.
상기 다공성 지지체층(11)은 당업계에서 압력지연 삼투막에 사용될 수 있는 공지된 소재일 수 있으며, 바람직하게는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 섬유로 구성되는 소재일 수 있다. The
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 상기 다공성 지지체층(11)은 위사와 경사를 포함하고, 하기 조건을 만족할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the
(ㄱ) 1 in2면적 내 위사와 경사의 교차점의 개수(목수)가 250~400개(A) 250-400 number of intersections (carpenters) of weft and warp in 1 in 2 area
(ㄴ) 100~650 cc/cm2·sec의 공기투과도(B) 100 ~ 650 cc / cm 2 · sec of the air permeability
상기 목수가 250개 미만일 경우, 다공성 지지체층(11)의 인장강도가 현저히 낮아져, 고압의 운전 조건에서 압력지연 삼투막 자체가 손상되는 등의 문제가 발생할 수 있고, 400개를 초과할 경우, 기계적 강도는 우수할 수 있으나 분리막의 수투과도 및 전력밀도가 현저히 저하될 수 있다. 따라서, 상기 조건들을 만족할 경우, SWRO-PRO 혼합 공정과 같은 고압의 운전 조건에서도 우수한 기계적 안정성 및 수투과도를 동시에 가질 수 있는 장점이 있다.When the carpenter is less than 250, the tensile strength of the
상기 위사 및 경사는 각각 압력지연 삼투막의 직물의 재질에 사용될 수 있는 것이면 제한 없이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴 및 셀룰로오스로 구성되는 군으로부터 선택된 1종이상의 섬유를 포함할 수 있고, 상기 셀룰로오스는 일예로 레이온 및/또는 아세테이트 등 일 수 있다.The weft and warp yarns can be used without limitation as long as they can be used in the material of the pressure-delay osmotic membrane, respectively, preferably at least one fiber selected from the group consisting of nylon, polyester, polypropylene, polyethylene, acrylic and cellulose It may include, the cellulose may be, for example, rayon and / or acetate and the like.
상기 다공성 지지체층(11)의 두께는 직물의 목수 및 섬도와 함께 직물과 이를 포함하는 압력지연 삼투막의 기계적 강도에 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 다공성 지지체층의 두께는 40 ~ 100㎛일 수 있고, 보다 우수한 기계적 강도, 유량, 전력밀도를 수득하기 위해 바람직하게는 45 ~ 80㎛일수있다. 만일, 상기 두께가 40㎛미만인 경우에는 지지체층의 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. The thickness of the
또한, 상기 두께가 100㎛을초과하는 경우에는 기계적 강도가 향상될 수는 있으나 유량 및 전력 밀도가 현저히 저하되고, 이를 포함하는 압력지연 삼투막 자체의 두께를 증가시켜 한정된 부피에 포함되는 압력 지연 삼투막의 함량, 구체적으로 삼투구배를 형성시킬 수 있어 유효면적을 감소시켜 수득되는 유량 및 전력 밀도를 더욱 저하시키는 문제점이 있을 수 있다.In addition, if the thickness exceeds 100㎛ mechanical strength can be improved, but the flow rate and power density is significantly reduced, the pressure delay osmosis contained in the limited volume by increasing the thickness of the pressure delay osmosis membrane itself including the same There may be a problem in that the content of the membrane, specifically the osmotic gradient, can be formed to further reduce the flow rate and power density obtained by reducing the effective area.
상기 고분자 용액의 처리 방법은 당업계에서 통상적으로 사용될 수 있는 고분자 용액의 처리 방법을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일예로 디핑(dipping), 스프레이(spraying), 드롭캐스팅(drop casting), 자기조립, 스핀코팅(spin coating), 닥터플레이드(doctor blade), 바코팅(bar coating), 슬롯다이코팅(slot die coating), 마이크로그라비아코팅(microgravure coating), 코마코팅(coma coating) 및 프린팅(printing), 캐스팅법(casting method) 중에서 선택된 어느 하나의 방법, 바람직하게는 캐스팅법일 수 있다.The treatment method of the polymer solution may be used without limitation the treatment method of the polymer solution that can be commonly used in the art, for example, dipping (spraying), drop casting (drop casting), self-assembly, spin Spin coating, doctor blade, bar coating, slot die coating, microgravure coating, coma coating and printing, It may be any one method selected from a casting method, preferably a casting method.
상기 상전이 시키는 방법으로는 당업계에서 통상적으로 사용하는 공지된 상전이법을 사용할 수 있으며, 일예로 고분자 용액이 처리된 지지체층을 비용매를 포함하는 응고조에 침지하여 상기 지지체층 상에 고분자 지지층을 형성시킬 수 있다.As the method for phase transition, a known phase transition method commonly used in the art may be used. For example, a support layer on which a polymer solution is treated is immersed in a coagulation bath including a non-solvent to form a polymer support layer on the support layer. You can.
상기 비용매는 상기 고분자 용액의 용매와 상전이 교환되기 위한 것으로서, 당업계에서 상전이 공정에 사용되는 비용매라면 제한 없이 사용될 수 있으며, 일예로 물, 디메틸포름아미드, 에탄올 또는 이들의 조합일 수 있다.The non-solvent is intended to exchange the phase change with the solvent of the polymer solution, as long as it is a non-solvent used in the phase transition process in the art, it may be used without limitation, for example, water, dimethylformamide, ethanol or a combination thereof.
상기 응고조의 온도는 당업계에서 통상적으로 상전이 공정에 사용되는 온도라면 제한이 없으나, 바람직하게는 10~30℃일 수 있다.The temperature of the coagulation bath is not particularly limited as long as it is a temperature normally used in a phase change process in the art, preferably 10 to 30 ° C.
다음으로, (3)단계로서 상기 고분자 지지층 상에 친수성 선택층(13)을 형성시킨다. Next, as a step (3), a hydrophilic
상기 친수성 선택층(13)은 당업계에서 공지된 압력지연 삼투막의 활성층 제조 방법을 이용하여 제조할 수 있으며, 일예로 계면 중합법일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The hydrophilic
상기 친수성 선택층(13)은 조밀한 표면 층으로 형성되어 고압 조건에서 기계적 안정성이 우수한 구조를 형성함과 동시에 박막형 친수성 선택층이 균일한 크기의 기공을 유지하여 우수한 수투과도를 구현할 수 있다.The hydrophilic
상기 친수성 선택층(13)의 소재는 당업계에서 압력지연 삼투막의 활성층으로 사용되는 소재를 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리아미드계 고분자, 폴리피페라진계 고분자, 폴리페닐렌디아민계 고분자, 폴리클로로페닐렌디아민계 고분자 및 폴리벤지딘계 고분자 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 고분자를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 폴리아미드계 고분자를 포함할 수 있다.The material of the hydrophilic
상기 친수성 선택층(13)이 폴리아미드계 고분자로 이루어진 층일 경우 폴리아미드층의 형성은 메타페닐디아민, 파라페닐디아민, 오르소페닐디아민, 피페라진또는 알킬화된 페페리딘 중에서 선택되는 다관능성 아민과 알킬화된 지방족 아민을함유하는 수용액에, 다관능성 아실할라이드, 다관능성 술포닐할라이드 또는 다관능성 이소시아네이트 중에서 선택되는 다관능성산할로겐화합물 함유 유기용액을 접촉시켜, 상기 화합물 간의 계면중합에 의해 이루어질 수 있다. 상기 다관능성 아민함유 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.When the hydrophilic
상기 하이드록시기를 가지는 친수성 화합물은 1,3-디아미노-2-프로판올, 에탄올아민, 디에탄올아민, 3-아미노-1-프로판올, 4-아미노-1-부탄올 및 2-아미노-1-부탄올 중에서 선택될 수 있다.The hydrophilic compound having the hydroxy group is selected from 1,3-diamino-2-propanol, ethanolamine, diethanolamine, 3-amino-1-propanol, 4-amino-1-butanol and 2-amino-1-butanol Can be selected.
카르보닐기를 가지는 친수성 화합물은 아미노아세트알데히드디메틸아세탈, α-아미노부틸로락톤, 3-아미노벤즈아미드, 4-아미노벤즈아미드및 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, α-aminobutylolactone, 3-aminobenzamide, 4-aminobenzamide and N- (3-aminopropyl) -2-pyrrolidinone Can be.
또한, 트리알콕시실란기를 함유한 친수성 화합물은 (3-아미노프로필)트리에톡시실란 또는 (3-아미노프로필)트리메톡시실란이 선택될 수 있다.In addition, the hydrophilic compound containing a trialkoxysilane group may be selected from (3-aminopropyl) triethoxysilane or (3-aminopropyl) trimethoxysilane.
상기 음이온기를 가지는 친수성 화합물로는 글리신, 타우린, 3-아미노-1-프로펜설포닉엑시드, 4-아미노-1-부텐설포닉엑시드, 2-아미노에틸하이드로젠설페이트, 3-아미노벤젠설포닉엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤젠설포닉엑시드, 4-아미노벤젠설포닉엑시드, 3-아미노프로필포스포닉엑시드, 3-아미노-4-하이드록시벤조익엑시드, 4-아미노-3-하이드록시벤조익엑시드, 6-아미노헥센오익엑시드, 3-아미노부탄오익엑시드, 4-아미노-2-하이드록시부티릭엑시드, 4-아미노부티릭엑시드및글루타믹엑시드로이루어진군에서선택될수있다.Examples of the hydrophilic compound having an anion group include glycine, taurine, 3-amino-1-propenesulphonic acid, 4-amino-1-butenesulphonic acid, 2-aminoethylhydrogensulfate, 3-aminobenzenesulfonic acid, 3-amino-4-hydroxybenzenesulphonic acid, 4-aminobenzenesulphonic acid, 3-aminopropylphosphonic acid, 3-amino-4-hydroxybenzoic acid, 4-amino-3-hydroxybenzoic acid It can be selected from the group consisting of Ixex, 6-aminohexene oixex, 3-aminobutan ooxyex, 4-amino-2-hydroxybutyric acid, 4-aminobutyric acid and glutamic acid.
또한, 하나 또는 그 이상의 3급아미노기를가지는친수성화합물로는 3-(디메틸아미노)프로필아민, 3-(디에틸아미노)프로필아민, 4-(2-아미노에틸)모폴린, 1-(2-아미노에틸)피페라진, 3,3'-디아미노-N-메틸디프로필아민및1-(3-아미노프로필)이미다졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In addition, hydrophilic compounds having one or more tertiary amino groups include 3- (dimethylamino) propylamine, 3- (diethylamino) propylamine, 4- (2-aminoethyl) morpholine, 1- (2- Aminoethyl) piperazine, 3,3'-diamino-N-methyldipropylamine and 1- (3-aminopropyl) imidazole.
다음으로, 본 발명에 따른 압력지연 삼투막(10)에 대하여 설명한다.Next, the pressure delayed
상기 압력지연 삼투막은 지지체층(11), 상기 지지체층(11) 상에 형성된 고분자 지지층(12) 및 상기 고분자 지지층(12) 상에 형성된 친수성 선택층(13)을 포함한다. The pressure delayed osmosis membrane includes a
상기 압력지연 삼투막(10)의 이면(14)은 pH 5~10에서 제타포텐셜 전위 값이-25~-70 mV일 수 있다. 만일, 상기 이면(14)의 제타포텐셜 전위 값이 -25 mV를 초과할 경우, 고분자 지지층의 이면에 부여되는 음전하가 목적하는 수준으로 발현되지 않아 압력지연 삼투막의 내오염성이 저하될 수 있고, 이에 따라 PRO 감소율이 증가하는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다. 또한 상기 제타포텐셜 전위 값을 -70 mV 미만으로 달성하기 위해서는 과도한 양의 음이온성 화합물이 고분자 지지층에 포함되어야 하며, 이에 따라 고분자 지지층 제조시 고분자 용액의 점도가 낮아져 이면 빠짐성이 증가하고, 고분자 지지층 두께가 균일하게 형성되지 않아 제막성이 저하되어 분리막 자체를 제조하기 어려울 수 있다.The
또한, 본 발명에 따른 압력지연 삼투막(10)의 이면(14)은 pH 8~10에서 제타포텐셜 전위 값이-35~-70 mV일 수 있으며, 이에 따라 염기성 조건에서도 우수한 내오염성을 가질 수 있다.In addition, the
만일, 상기 이면(14)의 제타포텐셜 전위 값이 -35 mV를 초과할 경우, 고분자 지지층의 이면에 부여되는 음전하가 목적하는 수준으로 발현되지 않아 염기성 조건에서 압력지연 삼투막의 내오염성이 저하될 수 있고, 이에 따라 PRO 감소율이 증가하는 등 본 발명의 목적을 달성하기에 어려울 수 있다. 또한 상기 제타포텐셜 전위 값을 -70 mV 미만으로 달성하기 위해서는 과도한 양의 음이온성 화합물이 고분자 지지층에 포함되어야 하며, 이에 따라 고분자 지지층 제조시 고분자 용액의 점도가 낮아져 이면 빠짐성이 증가하고, 고분자 지지층 두께가 균일하게 형성되지 않아 제막성이 저하되어 분리막 자체를 제조하기 어려울 수 있다.If the zeta potential potential value of the
상술한 바와 같이 본 발명의 압력지연 삼투막은 우수한 친수성과 내압성을 갖고, 유기 파울링 억제 효과가 우수하기 때문에 후술되는 조건에서 우수한 수투과도, 전력밀도 및 내오염성을 가질 수 있다.As described above, the pressure-delayed osmotic membrane of the present invention has excellent hydrophilicity and pressure resistance and excellent organic fouling inhibiting effect, and thus may have excellent water permeability, power density, and fouling resistance under the conditions described below.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 압력지연 삼투막은 고압 운전 조건에서 우수한 내오염성을 가질 수 있으며, 구체적으로 유도용액으로서 70000 ppm의 염화나트륨 수용액 및 공급용액으로서 100 ppm 알긴산 나트륨에 대해 25℃, 20 bar의 압력, 0.5 LPM의유속 및 pH 6 조건에서 하기 계산식 2로 표기되는 PRO 감소율이 25% 이하일 수 있다. In addition, the pressure-delayed osmotic membrane according to an embodiment of the present invention may have excellent stain resistance at high pressure operating conditions, specifically, 25 ° C for 70000 ppm sodium chloride aqueous solution as an induction solution and 100 ppm sodium alginate as a feed solution, Under a pressure of 20 bar, a flow rate of 0.5 LPM, and pH 6 conditions, the PRO reduction rate represented by the following Equation 2 may be 25% or less.
[계산식 2][Calculation 2]
상기 계산식 2에서, W1은 초기 압력지연 삼투막의 전력밀도이고, W2는 2시간 동안 운전한 후 압력지연 삼투막의 전력밀도이다.In Formula 2, W 1 is the power density of the initial pressure delayed osmosis membrane, W 2 is the power density of the pressure delayed osmosis membrane after operating for 2 hours.
한편, 본 발명은 본 발명의 압력지연 삼투막을 포함하는 압력지연 삼투 모듈을 제공한다.On the other hand, the present invention provides a pressure delay osmosis module comprising the pressure delay osmosis membrane of the present invention.
구체적으로, 본 발명의 부직포 또는 상기 부직포를 포함하는 본 발명의 압력지연 삼투막은 바람직하게는 다공성 투과수 유출관에 나권형으로 권취되어 모듈에포함될 수 있으며, 나권형으로 권취되는데 나권형으로 권취됨으로써 상기 모듈 단위 부피당 포함되는 압력지연 삼투막의 표면적을 더 넓게 할 수 있으며 이에 따라 삼투 작용이 가능한 유효 면적이 증가되어 삼투압 구배가 잘 형성되는 이점이 있다.Specifically, the non-woven fabric of the present invention or the pressure-delayed osmotic membrane of the present invention comprising the nonwoven fabric is preferably wound in a spiral wound in a porous permeate outflow pipe and included in the module, and wound in a spiral wound type by being wound in a spiral wound type. The surface area of the pressure-delayed osmotic membrane included per unit volume of the module can be made wider, and thus an effective area capable of osmotic action is increased, so that an osmotic pressure gradient is well formed.
더욱 구체적으로, 도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예가 나권형으로 권취되어 포함된 압력케이스의 분해 사시도이며, 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 압력 지연 삼투 모듈에서 복수개의 압력지연 삼투막 집합체가 복수개의 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 and wound in a spiral wound type, and a plurality of pressure delayed osmosis membrane assemblies in a pressure delay osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention. The porous
상기 압력케이스(30)는 내부에 위치한 압력지연 삼투모듈을 수용 가능하도록크기와 형상을 정할 수 있으며, 바람직하게는 복수개의 압력지연 삼투막이나 권형으로 권취되는 바 그 형상은 원기둥일 수 있다. 다만, 상기 기재에 한정되는 것은 아니다. 상기 케이스의 재질의 경우 통상적으로 압력 지연 삼투 방식에 사용되는 압력케이스 재질인 경우 제한 없이 사용 될 수 있다.The
(실시예1)Example 1
지지체층으로서 폴리에스테르 재질의 위사 및 경사를 가로(2.54cm) × 세로(2.54cm) 면적범위 내에 목수가 250~400개 범위의 평직으로 재직된 직물을 준비한다. 상기 직물은 공기투과도가 100~650 cc/cm2·sec 범위를 만족하며, 두께는 70±5 ㎛이다.As a support layer, a carpenter prepares a woven fabric of 250 to 400 plain weaves in the area of width (2.54 cm) x length (2.54 cm) of polyester weft and warp yarns. The fabric has an air permeability within the range of 100 to 650 cc / cm 2 · sec, with a thickness of 70 ± 5 μm.
폴리아크릴산과 폴리설폰을 1.2:17.8의 중량비율로 디메틸포름아미드와 N-메틸-2-피롤리돈이 혼합된 용매에 첨가하여 19중량%의 고분자를 포함하는 고분자 용액을 제조하였다. 제조된 고분자 용액의 점도는 1000cps이었다.Polyacrylic acid and polysulfone were added to a solvent in which dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone were mixed at a weight ratio of 1.2: 17.8 to prepare a polymer solution including 19 wt% of a polymer. The viscosity of the prepared polymer solution was 1000 cps.
상기 고분자 용액을 상기 직물의 일면 상에 50㎛의 두께로 도포하고, 비용매인 물에 디메틸포름아미드(DMF) 용매 1중량%가 함유된 응고조에 침지하여 상전이를 통해 고분자 지지층을 형성하였다. 이때, 응고조 용액의 온도는 20℃로 유지하였다.The polymer solution was applied to one side of the fabric with a thickness of 50 μm, and immersed in a coagulation bath containing 1 wt% of dimethylformamide (DMF) in non-solvent water to form a polymer support layer through phase transition. At this time, the temperature of the coagulation bath solution was maintained at 20 ℃.
다공성 지지체층 상에 고분자 지지층이 형성된 샘플은 제타 포텐셜 측정에 사용되었으며, 이 때 분리막 이면과 표면의 제타포텐셜 전위 값의 차이는 10%이하였다.The sample in which the polymer support layer was formed on the porous support layer was used for the zeta potential measurement, and the difference in the zeta potential potential values on the back surface and the surface of the separator was 10% or less.
상기 고분자 지지층을 3.5 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 폴리아미드로 구성된 친수성선택층을 형성하였다. 이후, 미반응 잔여물들을 제거하기 위해 0.2중량% 소듐카보네이트 용액에 2시간 동안 침지하여 총 두께가 110±10㎛인 압력지연 삼투막을 제조하였다.The polymer support layer was immersed in an aqueous solution containing 3.5% by weight of metaphenylenediamine (MPD) for 1 minute, and then the water layer on the surface was removed by a compression method. Subsequently, the mixture was immersed in an organic solution containing 0.1% by weight of trimezoyl chloride (TMC) in an ISOPAR solvent (Exxon Corp.) for 1 minute, followed by interfacial polymerization, followed by natural drying at room temperature (25 ° C) for 1 minute and 30 seconds to form polyamide. The constructed hydrophilic selective layer was formed. Thereafter, to remove unreacted residues, a pressure-delayed osmotic membrane having a total thickness of 110 ± 10 μm was prepared by immersion in 0.2 wt% sodium carbonate solution for 2 hours.
(실시예2~7)(Examples 2-7)
실시예1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 도시된 바와 같이 폴리아크릴산과 폴리설폰의 중량 비율을 달리하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.The same procedure as in Example 1 was performed, but as shown in Table 1, a pressure delayed osmotic membrane including a polymer support layer formed by varying the weight ratio of polyacrylic acid and polysulfone was prepared.
(실시예8)Example 8
실시예1과 동일하게 실시하되, 고분자 용액은 설폰화 폴리설폰과 폴리설폰을 1.2:17.8의 중량비율로 디메틸포름아미드와 N-메틸-2-피롤리돈이 혼합된 용매에 첨가하여 제조하였다.In the same manner as in Example 1, the polymer solution was prepared by adding sulfonated polysulfone and polysulfone to a solvent in which dimethylformamide and N-methyl-2-pyrrolidone were mixed in a weight ratio of 1.2: 17.8.
(실시예9~11)(Examples 9-11)
실시예1과 동일하게 실시하되, 하기 표 1에 도시된 바와 같이 설폰화 폴리설폰과 폴리설폰의 중량 비율을 달리하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.As in Example 1, but as shown in Table 1 to prepare a pressure-delayed osmotic membrane comprising a polymer support layer formed by varying the weight ratio of sulfonated polysulfone and polysulfone.
(비교예1)(Comparative Example 1)
실시예1과 동일하게 실시하되 폴리설폰만을 포함하는 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.A pressure delayed osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 but including a polymer support layer formed using a polymer solution containing only polysulfone.
(비교예2)(Comparative Example 2)
실시예1과 동일하게 실시하되, 폴리아크릴산과 폴리설폰이 0.7:18.3의 중량비율로 포함된 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a pressure-delayed osmotic membrane including a polymer support layer was formed using a polymer solution containing polyacrylic acid and polysulfone in a weight ratio of 0.7: 18.3.
(비교예3)(Comparative Example 3)
실시예1과 동일하게 실시하되, 폴리아크릴산과 폴리설폰이 16:3의 중량비율로 포함된 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a pressure-delayed osmotic membrane including a polymer support layer formed using a polymer solution containing polyacrylic acid and polysulfone in a weight ratio of 16: 3 was prepared.
(비교예4)(Comparative Example 4)
실시예8과 동일하게 실시하되, 설폰화 폴리설폰과 폴리설폰이 0.7:18.3의 중량비율로 포함된 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.In the same manner as in Example 8, a pressure-delayed osmotic membrane including a polymer support layer formed by using a polymer solution containing sulfonated polysulfone and polysulfone at a weight ratio of 0.7: 18.3 was prepared.
(비교예5)(Comparative Example 5)
실시예8과 동일하게 실시하되, 설폰화 폴리설폰과 폴리설폰이 16:3의 중량비율로 포함된 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.In the same manner as in Example 8, a pressure-delayed osmotic membrane including a polymer support layer formed using a polymer solution containing sulfonated polysulfone and polysulfone in a weight ratio of 16: 3 was prepared.
(비교예6)(Comparative Example 6)
실시예1과 동일하게 실시하되, 폴리비닐피롤리돈계 중합체와 폴리설폰이 3:16의 중량비율로 포함된 고분자 용액을 이용하여 형성된 고분자 지지층을 포함하는 압력지연 삼투막을 제조하였다.In the same manner as in Example 1, a pressure-delayed osmotic membrane including a polymer support layer formed using a polymer solution containing polyvinylpyrrolidone-based polymer and polysulfone in a weight ratio of 3:16 was prepared.
(실험예1)제타포텐셜 측정Experimental Example 1 Zeta Potential Measurement
제타포텐셜 측정 장비(Surpass Electrokinetic Analyzer, Anton-Paar)를 이용하여 실시예1~7 및 비교예1~4에서 제조된 고분자 용액을 다공성 지지체층에 처리 및 상전이하여 다공성 지지체층 상에 형성된 고분자 지지층의 이면에 대한 제타포텐셜 전위를 pH 6의 조건에서 측정하였다.The polymer solution prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4 was treated with a zeta potential measuring device (Surpass Electrokinetic Analyzer, Anton-Paar) and transferred to the porous support layer to prepare a polymer support layer formed on the porous support layer. Zeta potential potential on the back side was measured under the condition of pH 6.
(실험예2)수투과도 측정Experimental Example 2 Water Permeability Measurement
실시예1~7 및 비교예1~4에서 제조된 압력지연삼투막의친수성선택층이유도용액(염화나트륨수용액)을향하는방향(압력에맞닿는방향)으로장착하고, 20bar의 가압조건에서유도용액으로 70,000 ppm의염화나트륨수용액과 공급용액으로 증류수를이용하여압력지연 삼투막의수투과도[gfd](gallon/feet2·day)를측정하였다. 하기 표1은 수투과도 측정결과이다.The hydrophilic selective layer of the pressure delayed osmosis membranes prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4 was mounted in the direction facing the induction solution (sodium chloride solution) and 70,000 as the induction solution at a pressure of 20 bar. The water permeability [gfd] (gallon / feet 2 · day) of the pressure delayed osmosis membrane was measured using distilled water as the aqueous solution of ppm sodium chloride and feed solution. Table 1 shows the results of water permeability measurement.
(실험예3) 전력밀도 및 PRO 감소율 계산(Example 3) Calculation of power density and PRO reduction rate
유기 파울링 억제 효과를 확인하기 위하여 실시예1~7 및 비교예1~4에서 제조된 압력지연삼투막을 20bar의 가압조건에서유도용액으로 70,000 ppm의염화나트륨수용액과 공급용액으로 100ppm의 알긴산 나트륨(sodium alginate)를이용하였으며, 25℃, pH 6조건에서 2시간 동안 운전한 후 압력지연 삼투막의수투과도 및 초기 수투과도를 측정하여, 하기 계산식 1로 전력밀도를 계산하였다.In order to confirm the effect of inhibiting organic fouling, the pressure-delayed osmosis membranes prepared in Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 4 were subjected to 70,000 ppm aqueous sodium chloride solution and 100 ppm sodium alginate (sodium) as a feed solution under a pressurized condition of 20 bar. alginate) was used for 2 hours at 25 ° C. and pH 6, and the water permeability and initial water permeability of the pressure delayed osmosis membrane were measured, and the power density was calculated by the following Equation 1.
[계산식 1][Calculation 1]
상기 계산식 1에서, W는 전력밀도, JW는 유량, △P는 압력이다.In Formula 1, W is power density, JW is flow rate, and ΔP is pressure.
또한, 하기 계산식 2를 통해 운전 후의 전력밀도(W2)와 초기 전력밀도(W1)로부터 PRO 감소율을 계산하였다. In addition, the PRO reduction rate was calculated from the power density (W2) and the initial power density (W1) after the operation through the following equation (2).
[계산식 2][Calculation 2]
상기 계산식 2에서, W1은 초기 압력지연 삼투막의 전력밀도이고, W2는 2시간 동안 운전한 후 압력지연 삼투막의 전력밀도이다.In Formula 2, W 1 is the power density of the initial pressure delayed osmosis membrane, W 2 is the power density of the pressure delayed osmosis membrane after operating for 2 hours.
계산된 압력지연 삼투막의 전력밀도 및 PRO 감소율을 하기 표 1에 나타내었다.Calculated power density and PRO reduction rate of the pressure delayed osmosis membrane are shown in Table 1 below.
전위값 (mV)Zeta Potential Behind Polymer Support Layer
Potential value (mV)
삼투막의 물성Initial pressure delay
Osmosis Membrane Properties
감소율
(%)PRO power density
Reduction
(%)
(GFD)Water permeability
(GFD)
(W1)Power density
(W1)
(GFD)Water permeability
(GFD)
밀도
(W2)power
density
(W2)
10Example
10
11Example
11
상기 표 1을 구체적으로 설명하도록 한다.Table 1 will be described in detail.
비교예 1은 고분자 지지층이 폴리설폰으로만 구성된 압력지연 삼투막이다. 비교예 1의 고분자 지지층의 제타포센셜 전위 값은 1.91 mV로 양수값을 나타내며, 음전하를 띄는 유기 파울링을 억제할 수 없을 것으로 예상할 수 있다. 또한, 비교예 1은 친수성을 나타내는 음이온성 화합물을 포함하지 않기 때문에 수투과도 및 전력밀도가 음이온성 화합물을 포함하는 실시예1~7보다 상대적으로 현저히 낮고 PRO 감소율 또한 45.2%로 유기 파울링이 심하게 발생한 것을 알 수 있다.Comparative Example 1 is a pressure delayed osmosis membrane in which the polymer support layer is composed of only polysulfone. Zeta potential potential value of the polymer support layer of Comparative Example 1 is a positive value of 1.91 mV, it can be expected that the organic fouling with a negative charge cannot be suppressed. In addition, Comparative Example 1 does not include an anionic compound exhibiting hydrophilicity, so the water permeability and power density are significantly lower than those of Examples 1 to 7 including an anionic compound, and the PRO reduction rate is 45.2%. It can be seen that it occurred.
비교예6은 폴리비닐피롤리돈계 중합체를 고분자 지지층에 포함하는 압력지연 삼투막으로서, 비교예6의 고분자 지지층은 실시예9의 SPsf와 동일한 중량비율(3:19)로 비이온성의 PVP를 포함하고 있으나, 제타포텐셜 전위 값이 SPsf를 포함하는 실시예9보다 현저히 높기 때문에, 즉 음이온성이 낮기 때문에 유기 파울링 억제 효과를 목적하는 수치만큼 기대할 수 없을 것으로 판단된다. Comparative Example 6 is a pressure-delayed osmotic membrane comprising a polyvinylpyrrolidone-based polymer in the polymer support layer, wherein the polymer support layer of Comparative Example 6 contains nonionic PVP in the same weight ratio (3:19) as SPsf of Example 9 However, since the zeta potential potential value is significantly higher than that of Example 9 including SPsf, that is, the anionicity is low, it is judged that the expected value of the organic fouling inhibitory effect cannot be expected.
다음으로, 음이온성 화합물(PA)을 포함하는 비교예2는 음이온성 화합물을 포함하지 않는 비교예1보다 제타포텐셜 전위 값이 낮고, 수투과도 및 전력밀도가 약간 증가하였으나, PRO 감소율이 32.0%로 내오염성이 실시예1~7보다 상대적으로 떨어지는 것을 확인할 수 있다.Next, Comparative Example 2 containing an anionic compound (PA) has a lower zeta potential potential value and slightly increased water permeability and power density than Comparative Example 1 containing no anionic compound, but the PRO reduction rate was 32.0%. It can be seen that the pollution resistance is relatively lower than Examples 1 to 7.
실시예1의 경우, 비교예1을 기준으로 PA함량이 약간 증가하였음에도 불구하고 PRO 감소율이 24.2%로 비교예1보다 현저히 감소하였으며, 이는 고분자 지지층 이면의 제타포텐셜 전위 값이 -25mV 이하일 때, 유기 파울링 억제 효과가 현저히 높아지는 것으로 판단된다.In the case of Example 1, although the PA content was slightly increased based on Comparative Example 1, the PRO reduction rate was 24.2%, which was significantly lower than that of Comparative Example 1, when the zeta potential potential on the back side of the polymer support layer was -25 mV or less. The fouling inhibitory effect is considered to be significantly higher.
PA의 함량을 점차 증가시킬 경우, 고분자 지지층 이면의 제타포텐셜 전위 값이 점차 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 실시예2~6은 25% 이하의 낮은 PRO 감소율을 나타낸다. 특히, 실시예4~6은 PRO 감소율이 15%이하의 값을 나타내었으며, 음이온성 화합물(PA) 및 고분자(PS)의 중량 비율이 6:9인 실시예5의 PRO 감소율이 가장 낮음을 확인하였다. PA의 함량을 증가시킬 경우, 고분자 지지층 이면의 제타포텐셜 전위 값은 감소시킬 수 있으나, 음이온성 화합물(PA) 및 고분자(PS)의 중량 비율이 14.5:4.5(실시예7)인 경우, 음이온성 화합물(PA) 및 고분자(PS)의 중량 비율이 8:6(실시예6)인 압력지연 투과막보다 PRO 감소율이 높았다. 즉, 음이온성 화합물의 함량이 과도하게 증가할 경우 PRO 감소율이 증가할 수 있다.When the content of PA is gradually increased, it can be seen that the zeta potential potential value gradually decreases on the back surface of the polymer support layer. Examples 2 to 6 show a low PRO reduction rate of 25% or less. In particular, Examples 4 to 6 showed a PRO reduction rate of 15% or less, and the lowest PRO reduction rate of Example 5 in which the weight ratio of the anionic compound (PA) and the polymer (PS) was 6: 9 was confirmed to be the lowest. It was. When the content of PA is increased, the zeta potential potential value on the back side of the polymer support layer may be reduced, but when the weight ratio of the anionic compound (PA) and the polymer (PS) is 14.5: 4.5 (Example 7), anionic The PRO reduction rate was higher than that of the pressure delayed permeable membrane in which the weight ratio of the compound (PA) and the polymer (PS) was 8: 6 (Example 6). That is, when the content of the anionic compound is excessively increased, the PRO reduction rate may increase.
또한, 고분자 지지층에 포함되는 음이온성 화합물로 설폰화 폴리설폰(SPsf)을 사용할 경우, SPsf:PS의 중량 비율이 0.7:18.3인 비교예4보다 SPsf:PS의 중량 비율이 0.7:18.3인 실시예8의 PRO 감소율이 현저히 낮은 것을 확인할 수 있다.In addition, when using sulfonated polysulfone (SPsf) as an anionic compound included in the polymer support layer, the weight ratio of SPsf: PS is 0.7: 18.3 than the comparative example 4 of the SPsf: PS weight ratio of 0.7: 18.3 It can be seen that the PRO reduction rate of 8 is significantly low.
SPsf:PS의 중량 비율이 16:3인 비교예5는 SPsf:PS의 중량 비율이 14.5:4.5인 실시예11보다 PRO 감소율이 높은 것을 확인할 수 있다. 즉, 음이온성 화합물의 함량이 과도하게 증가할 경우 PRO 감소율이 증가할 수 있다. 실시예9 및 실시예10은 PRO 감소율이 15%이하의 값을 나타내었으며 특히 실시예10의 PRO 감소율은 11.5%로 가장 낮았다.Comparative Example 5 in which the weight ratio of SPsf: PS is 16: 3 can be confirmed that the PRO reduction ratio is higher than that in Example 11 in which the weight ratio of SPsf: PS is 14.5: 4.5. That is, when the content of the anionic compound is excessively increased, the PRO reduction rate may increase. In Example 9 and Example 10, the PRO reduction rate was 15% or less, and the PRO reduction rate of Example 10 was 11.5%, which was the lowest.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments set forth herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention, within the scope of the same idea, the addition of components Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, and the like, but this will also fall within the spirit of the present invention.
10: 압력지연 삼투막
11: 지지체층
12: 고분자지지층
13: 친수성선택층
14: 이면
20: 다공성투과수유출관
21: 홀
22: 압력지연 삼투막
30: 압력케이스10: pressure delay osmosis membrane
11: support layer
12: polymer support layer
13: hydrophilic selection layer
14: back side
20: porous permeate outflow pipe
21: Hall
22: pressure delay osmosis membrane
30: pressure case
Claims (13)
(2) 상기 고분자 용액이 다공성 지지체층의 기공 내로 침투하도록 상기 다공성 지지체층 상에 상기 고분자 용액을 처리한 후 상기 고분자 용액을 상전이 시켜 상기 다공성 지지체층 상에 고분자 지지층을 형성하는 단계; 및
(3) 상기 고분자 지지층 상에 친수성 선택층을 형성하는 단계:
를 포함하고,
상기 음이온성 화합물 및 고분자는 1:18 내지 15:4의 중량비율로 혼합되는 압력지연 삼투막의 제조 방법.
(1) mixing an anionic compound, a polymer, and a solvent to prepare a polymer solution;
(2) treating the polymer solution on the porous support layer so that the polymer solution penetrates into pores of the porous support layer and then phase shifts the polymer solution to form a polymer support layer on the porous support layer; And
(3) forming a hydrophilic selective layer on the polymer support layer:
Including,
The anionic compound and the polymer is a method of producing a pressure delayed osmosis membrane is mixed in a weight ratio of 1:18 to 15: 4.
상기 고분자 용액은 하기 관계식 1을 만족하는 압력지연 삼투막의 제조 방법:
[관계식 1]
상기 관계식 1에서 A는 상기 고분자 용액 내 음이온성 화합물의 함량(중량%)이고, B는 상기 고분자 용액의 점도(cps)이다.The method of claim 1,
The polymer solution is a method of producing a pressure delayed osmosis membrane that satisfies the following relation:
[Relationship 1]
In Formula 1, A is the content of the anionic compound in the polymer solution (% by weight), and B is the viscosity (cps) of the polymer solution.
상기 음이온성 화합물은 폴리아크릴산계, 폴리스타이렌계, 설폰화 폴리설폰계 및 셀룰로오스계 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 압력지연 삼투막의 제조 방법.
The method of claim 1,
The anionic compound is at least any one selected from polyacrylic acid, polystyrene, sulfonated polysulfone, and cellulose.
상기 음이온성 화합물은 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리스타이렌설폰산염(polystyrene sulfonate), 설폰화폴리설폰(surfonated polysulfone), 카복시메틸셀룰로오스(carboxymethyl cellulose) 및 셀룰로오스 황산염(cellulose sulfate) 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 압력지연 삼투막의 제조 방법.
The method of claim 1,
The anionic compound is at least one selected from polyacrylic acid, polystyrene sulfonate, sulfonated polysulfone, carboxymethyl cellulose, and cellulose sulfate. Method for producing a delayed osmosis membrane.
상기 고분자는 폴리술폰계, 폴리아미드계, 폴리이미드계, 폴리에스테르계, 폴리프로필렌계, 폴리에틸렌계, 폴리벤조이미다졸계, 폴리비닐리덴디플로라이드계 및 폴리아크릴계 중에서 선택된 적어도 어느 하나인 압력지연 삼투막의 제조 방법.
The method of claim 1,
The polymer is at least one selected from polysulfone, polyamide, polyimide, polyester, polypropylene, polyethylene, polybenzoimidazole, polyvinylidene difluoride and polyacryl. Method for producing an osmosis membrane.
상기 다공성 지지체층은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 아크릴, 레이온, 아세테이트 및 셀룰로오스 중에서 선택된 적어도 어느 하나의 섬유로 구성되는 압력지연 삼투막의 제조 방법.
The method of claim 1,
The porous support layer is a method for producing a pressure-delayed osmotic membrane consisting of at least one fiber selected from polyester, polypropylene, nylon, polyethylene, acrylic, rayon, acetate and cellulose.
상기 친수성 선택층은 폴리아미드계, 폴리피페라진계, 폴리페닐렌디아민계, 폴리클로로페닐렌디아민계 및 폴리벤지딘계 중에서 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 압력지연 삼투막의 제조 방법.
The method of claim 1,
The hydrophilic selective layer is a method for producing a pressure-delayed osmotic membrane comprising at least one selected from polyamide, polypiperazine, polyphenylenediamine, polychlorophenylenediamine and polybenzidine.
상기 다공성 지지체층 상에 형성되고, 음이온성 화합물 및 고분자를 1:18 내지 15:4의 중량비율로 포함하는 고분자 지지층; 및
상기 고분자 지지층 상에 형성된 친수성 선택층;
을 포함하는 압력지연 삼투막.A porous support layer;
A polymer support layer formed on the porous support layer and including an anionic compound and a polymer in a weight ratio of 1:18 to 15: 4; And
A hydrophilic selective layer formed on the polymer support layer;
Pressure delayed osmosis membrane comprising a.
상기 음이온성 화합물 및 고분자는 2:17 내지 10:9의 중량비율로 포함되는 압력지연 삼투막.
The method of claim 8,
The anionic compound and the polymer is a pressure delayed osmosis membrane is included in a weight ratio of 2:17 to 10: 9.
상기 압력지연 삼투막의 이면은 pH5~10에서 제타포텐셜전위값이-25~-70mV인 압력지연 삼투막.
The method of claim 8,
The back of the pressure delayed osmosis membrane is a pressure delayed osmosis membrane having a zeta potential potential of 25 to -70 mV at a pH of 5 to 10.
상기 압력지연 삼투막의 이면은 pH8~10에서 제타포텐셜전위값이-35~-70mV인 압력지연 삼투막.
The method of claim 8,
The reverse side of the pressure delayed osmosis membrane is a pressure delayed osmosis membrane having a zeta potential of -35 to 70 mV at a pH of 8 to 10.
상기 압력지연 삼투막은 유도용액으로서 70000 ppm의 염화나트륨 수용액 및 공급용액으로서 100 ppm 알긴산 나트륨에 대해 25℃, 20 bar의 압력, 0.5 LPM의유속 및 pH 6 조건에서 하기 계산식 2로 표기되는 PRO 감소율이 25% 이하인 압력지연 삼투막:
[계산식 2]
상기 계산식 2에서, W1은 초기 압력지연 삼투막의 전력밀도이고, W2는 2시간 동안 운전한 후 압력지연 삼투막의 전력밀도이다.
The method of claim 8,
The pressure delayed osmosis membrane has a PRO reduction ratio of 25 ° C., a pressure of 20 bar, a flow rate of 0.5 LPM, and a pH of 6 with respect to 100 ppm sodium alginate as an induction solution and a sodium chloride solution of 70000 ppm as a feed solution. Pressure-Delayed Osmotic Membrane Less Than%:
[Calculation 2]
In Formula 2, W 1 is the power density of the initial pressure delayed osmosis membrane, W 2 is the power density of the pressure delayed osmosis membrane after operating for 2 hours.
A pressure delayed osmosis module having a pressure delayed osmosis membrane according to any one of claims 8 to 12.
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KR20110056672A (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-31 | 한국화학연구원 | High chlorine resistant and hydrophilic reverse osmosis membrane and method of preparing the same |
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KR20140073011A (en) * | 2012-12-05 | 2014-06-16 | 도레이케미칼 주식회사 | Pressure Retarded osmosis membrane with enhanced power density and Manufacturing method |
KR101487575B1 (en) * | 2011-10-06 | 2015-01-30 | 주식회사 엘지화학 | Reverse osmosis membrane having a high fouling resistance and manufacturing method thereof |
KR20170112595A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 도레이케미칼 주식회사 | Pressure retarded osmosis membrane aggregates and pressure retarded osmosis module comprising the same |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20110056672A (en) * | 2009-11-23 | 2011-05-31 | 한국화학연구원 | High chlorine resistant and hydrophilic reverse osmosis membrane and method of preparing the same |
KR101268936B1 (en) | 2010-12-24 | 2013-05-30 | 한국건설기술연구원 | Membrane Module Holder and Loading Device and Method for Desalination and Water Treatment |
KR101487575B1 (en) * | 2011-10-06 | 2015-01-30 | 주식회사 엘지화학 | Reverse osmosis membrane having a high fouling resistance and manufacturing method thereof |
KR20140073011A (en) * | 2012-12-05 | 2014-06-16 | 도레이케미칼 주식회사 | Pressure Retarded osmosis membrane with enhanced power density and Manufacturing method |
KR20170112595A (en) * | 2016-03-31 | 2017-10-12 | 도레이케미칼 주식회사 | Pressure retarded osmosis membrane aggregates and pressure retarded osmosis module comprising the same |
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