KR20200012767A - 분리막 리프, 이를 포함하는 나권형 모듈 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 분리막 리프, 이를 포함하는 나권형 모듈 및 장치를 제공한다.
Description
본 출원은 2018년 07월 27일에 한국특허청에 제출된 한국 특허 출원 제 10-2018-0087819호의 출원일의 이익을 주장하며, 그 내용 전부는 본 명세서에 포함된다.
본 명세서는 분리막 리프, 이를 포함하는 나권형 모듈 및 장치에 관한 것이다.
분리막 제조 및 공정기술은 고순도, 고기능성 물질의 제조와 지구 환경 보호 등의 사회적 요구에 따라서 간단한 실험실적 규모로부터 산업분야의 대규모 공정에 이르기까지 광범위하게 응용되고 있다.
그 중 전 세계적으로 지구온난화에 따른 물 부족 현상이 심화되고 있는 가운데 대체 수자원 확보기술인 물 정화 기술이 주목을 받고 있다. 따라서, 해수담수화, 물의 재이용 등 대체 수자원을 활용한 차세대 수도사업의 핵심기술인 역삼투막(Reverse osmosis membrane)을 이용한 수처리 공정이 물 산업 시장을 주도할 것으로 예상되고 있다. 이러한 역삼투막에 의한 역삼투막 투과수는 순수한 물 내지 한없이 순수한 물에 가까운 물이 되어 의료용의 무균수나 인구 투석용 정제수, 혹은 전자 산업의 반도체의 제조용 물 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.
또한, 분리막은 수소, 산소를 비롯한 가스분리 분야 등에 광범위하게 확대 적용되고 있다.
Roh et al., J. Poly. Sci. 36, 1821-1830, 1998
본 명세서는 분리막 리프, 이를 포함하는 나권형 모듈 및 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태는 분리막, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 포함하는 분리막 리프에 있어서, 상기 투과측 유로재는 트리코트를 포함하고, 상기 트리코트는 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 적어도 일부는 나머지에 비하여 상기 트리코트의 저밀도부인 것인 분리막 리프로서,
상기 트리코트는 하나 이상의 웨일(Wale) 및 하나 이상의 코스(Course)를 포함하고,
상기 트리코트는 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 교차점을 포함하며,
상기 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.25배 이상인 것인 분리막 리프를 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태는 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 일 실시상태는 상기 나권형 모듈을 하나 이상 포함하는 장치를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 의한 분리막 리프를 나권형 모듈에 적용하는 경우, 상기 나권형 모듈의 안정적인 제조가 가능하다. 또한, 상기 나권형 모듈의 염 제거율 성능이 향상된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 접착부를 포함하지 않는 트리코트를 도시한 것이다.
도 5는 비교예에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막을 도시한 것이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 나권형 모듈을 도시한 것이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 샘플 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 나권형 모듈의 I-MR 관리도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 10은 트리코트 전면적에 걸쳐 밀도가 일정한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 11은 저밀도부를 포함하는 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 12는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 저밀도부 이외의 부분의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 저밀도부의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프의 사시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 접착부를 포함하지 않는 트리코트를 도시한 것이다.
도 5는 비교예에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막을 도시한 것이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 나권형 모듈을 도시한 것이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 샘플 사진을 나타낸 것이다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 나권형 모듈의 I-MR 관리도를 그래프로 나타낸 것이다.
도 10은 트리코트 전면적에 걸쳐 밀도가 일정한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 11은 저밀도부를 포함하는 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 12는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 저밀도부 이외의 부분의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 13은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트의 저밀도부의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 14는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트를 도시한 것이다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "리프"란 분리막 모듈에 사용되는 구성 요소로서, 분리막, 유로재, 트리코트, 공급통로 및 투과통로를 포함하는 구성 요소를 의미한다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서의 일 실시상태는 분리막, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 포함하는 분리막 리프에 있어서, 상기 투과측 유로재는 트리코트를 포함하고, 상기 트리코트는 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 적어도 일부는 나머지에 비하여 상기 트리코트의 저밀도부인 것인 분리막 리프로서,
상기 트리코트는 하나 이상의 웨일(Wale) 및 하나 이상의 코스(Course)를 포함하고, 상기 트리코트는 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 교차점을 포함하며, 상기 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.25배 이상인 것인 분리막 리프를 제공한다.
구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태는 분리막, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 포함하는 분리막 리프에 있어서, 상기 분리막의 일면에 공급 통로를 형성하고, 상기 분리막의 일면에 대향하는 반대면에 투과 통로를 형성하며, 상기 공급측 유로재는 상기 공급 통로에 위치하고, 상기 투과측 유로재는 상기 투과 통로에 위치하며, 상기 투과측 유로재는 트리코트를 포함하고, 상기 트리코트는 접착부를 포함하며, 상기 접착부의 적어도 일부는 나머지에 비하여 상기 트리코트의 저밀도부인 것인 분리막 리프를 제공한다.
본 명세서의 또 다른 일 실시상태는 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 제공한다.
상기 나권형 모듈을 제조할 때, 상기 공급 통로를 통해 유입되는 원수와 상기 투과 통로를 통해 유출되는 생산수의 혼입을 막기 위해, 상기 나권형 모듈에 포함되는 상기 분리막 리프의 가장자리부에 접착부가 구비될 수 있다.
상기 "접착부"는 상기 분리막 리프에 포함되는 상기 분리막과 상기 트리코트가 접착하는 부분을 일컬으며, 상기 트리코트에 포함되는 접착부와 상기 분리막의 밀봉성이 높을수록 원수와 생산수의 혼입을 효율적으로 차단할 수 있다.
상기 접착부를 형성할 때, 접착제가 상기 트리코트의 공백에 잘 채워지지 않을 수 있는데, 이는 상기 분리막 리프를 제조하는 과정에서 유입된 기포가 상기 트리코트 공백에 남거나, 상기 접착제가 다른 물질과의 반응에 의해 기체가 발생되어, 상기 트리코트 공백에 남을 수 있기 때문이다. 상기 트리코트의 공백은 트리코트를 구성하는 직물의 루프(loop) 또는 코(stitch)를 의미할 수 있다.
이에, 본 발명은 상기 트리코트의 직조 밀도를 낮춘 국부적 영역을 포함시켜, 상기 분리막 리프의 제조과정에 있어서 발생할 수 있는 기포를 상기 직조 밀도가 낮은 국부적 영역에 배치하게 하여, 상기 직조 밀도를 낮춘 국부적 영역을 제외한 부분에 접착제를 채움으로써 상기 접착부의 밀봉성을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 트리코트를 포함하는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우, 염 제거율의 성능을 향상시킬 수 있다.
즉, 본 발명은 상기 트리코트의 밀봉성을 향상시켜 상기 트리코트를 포함하는 분리막 리프 및 나권형 모듈의 염 제거율을 향상시키는 것이 해결하고자 하는 주요 과제이다. 이는 트리코트의 적어도 일부의 두께를 얇게 함으로써, 분리막 리프의 활성면적을 높여 투과 유량을 향상시키는 목적과는 상이하다.
상기 직조 밀도를 낮춘 국부적 영역이란 본 명세서에 있어서 상기 "적어도 일부"를 의미하며, 상기 트리코트의 "저밀도부"를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 분리막은 반으로 접어지고, 상기 접어진 분리막의 안쪽 면에 공급 통로를 형성하고, 상기 접어진 분리막의 바깥 면에 투과 통로를 형성하며, 상기 공급측 유로재는 상기 공급 통로에 위치하고, 상기 투과측 유로재는 상기 투과 통로에 위치하는 것인 분리막 리프를 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유로재는 상기 공급 통로를 통해 유입되는 원수 또는 상기 투과 통로를 통해 유입되는 생산수가 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어주는 유로 역할을 수행한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 공급 통로는 공급 스페이서 또는 피드 스페이서(feed spacer)로 표현될 수 있으며, 외부로부터 이물질이 포함된 물(원수)가 수용될 수 있도록 하나의 분리막과 다른 하나의 분리막의 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 역할을 수행할 수 있다.
상기 공급 통로는 상기 분리막이 효과적으로 원수에 포함된 이물질을 여과시킬 수 있도록 상기 분리막의 표면을 막는 것을 최소화하여 구성되는 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 투과 통로는 내부 스페이서 또는 투과 스페이서(permeate spacer)로 표현될 수 있으며, 상기 분리막에 의해 여과된 생산수가 수용될 수 있도록 반으로 접어진 하나의 분리막 내부의 공간 또는 통로을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트(tricot)는 상기 투과측 유로재에 포함된다. 상기 트리코트는 직물 또는 편물로 된 구조를 가지며, 생산수가 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어 줄 수 있도록 다공성 표면 구조를 갖는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착부의 적어도 일부는 상기 트리코트의 저밀도부를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트의 저밀도부는 상기 트리코트의 전체 면적을 기준으로 0.5% 내지 5%에 포함될 수 있다. 상기 트리코트가 상기 범위의 저밀도부를 포함하는 경우, 상기 접착부의 밀봉성을 충분이 향상시켜, 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우 염 제거율 성능을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트의 저밀도부는 상기 트리코트의 전체 면적의 중심을 지나는 하나의 웨일로부터, 상기 중심을 지나지 않은 다른 하나 이상의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된, 다른 웨일과의 교차점 간의 거리가 400 nm 내지 600 mm, 바람직하게는 430 nm 내지 530 mm인 곳에 위치할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 트리코트의 접착부의 밀봉성을 충분히 향상시켜, 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우 염 제거율 성능을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, “나머지”, “저밀도부 이외의 부분”은 상기 트리코트의 고밀도부일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 “나머지”는 상기 접착부의 적어도 일부를 제외한, 상기 접착부에 포함되는 면적 또는 영역을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, "밀도"란 물질의 질량을 부피로 나눈 값이란 사전적인 의미가 아닌, 상기 트리코트에 있어서, 상기 트리코트가 하나 이상의 웨일 및 하나 이상의 코스를 포함하고, 상기 트리코트는 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 교차점을 포함하며, 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점의 평균 거리가 상대적으로 가깝고 먼 정도의 차이를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부를 포함한다.
상기 "가장자리부"란 상기 트리코트의 끝 단을 의미할 수 있다.
상기 "대향"이란, 나란히 나열된 것을 의미하며, 서로 만나지 않고 평행하게 나열된 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 하나 이상의 웨일(Wale) 및 하나 이상의 코스(Course)를 포함하고, 상기 트리코트는 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 교차점을 포함하며, 상기 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.25배 이상이다.
바람직하게, 상기 평균 거리는 1.25배 이상 20배 이하일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 더욱 바람직하게, 상기 평균 거리는 1.25배 이상 2배 이하일 수 있고, 1.4배 이상 1.6배 이하일 수 있다.
상기 평균 거리가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 접착부의 밀봉성을 충분이 향상시켜, 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우 염 제거율 성능을 향상시킬 수 있다.
상기 "웨일(Wale)"이란, 상기 트리코트에 있어서, 경사 방향에 해당하는 길이 방향으로 나열된 루프(loop) 줄을 의미한다.
상기 "코스(Course)"란, 상기 트리코트에 있어서, 위사 방향에 해당하는 폭 방향으로 나열된 루프(loop) 줄을 의미한다.
상기 "교차점"이란, 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차되는 지점을 의미하며, 상기 트리코트는 다수 개의 교차점을 포함할 수 있다.
상기 "웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리"는 웨일이 나열된 방향으로 인접하여 평행하게 나열된 두 교차점의 평균 거리를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 상기 웨일이 나열된 방향으로 상기 웨일을 2개 이상 3,000개 이하로 포함할 수 있다. 구체적으로 1,100개 이상 2,800개 이하로 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트에 포함되는 웨일의 수는 상기 웨일이 나열된 방향으로의 트리코트 길이 1 인치당 30개 내지 80개일 수 있다. 바람직하게는 55개 내지 65개일 수 있다. 상기 트리코트가 상기 개수 범위의 웨일을 포함하는 경우, 고압 운전 시 분리막의 함몰을 막아주어 생산수(분리막을 통과한 유체)가 안정적으로 중심관으로 이동될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 상기 코스가 나열된 방향으로 상기 코스를 2 이상 3,000개 이하로 포함할 수 있다. 구체적으로, 600개 이상 3,000개 이하로 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트에 포함되는 코스의 수는 상기 코스가 나열된 방향으로의 트리코트 길이 1 인치당 30개 내지 65개일 수 있다. 상기 트리코트가 상기 개수 범위의 코스를 포함하는 경우, 고압 운전 시 분리막의 함몰을 막아주어 생산수(분리막을 통과한 유체)가 안정적으로 중심관으로 이동될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 상기 나권형 모듈의 규격이 직경 8 inch, 길이 40 inch인 경우를 기준으로, 0.5 m 내지 1.25 m의 길이, 1 m의 폭의 크기를 가질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 구체적으로 1 m의 길이 및 1 m의 폭을 가질 수 있다.
상기 "길이"란 본 명세서에 있어서 웨일과 평행하는 방향의 상기 트리코트 끝에서 다른 한끝까지의 거리를 의미하고, 상기 "폭"이란 본 명세서에 있어서 코스와 평행하는 방향의 상기 트리코트 끝에서 다른 한끝까지의 거리를 의미할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 "길이 방향"이란, 상기 코스가 나열된 방향을 의미할 수 있고, 상기 "폭 방향"이란, 상기 웨일이 나열된 방향을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 루프(loop)란, 본 명세서의 트리코트를 구성하는 직물에 있어서 코(stitch)들이 가질 수 있는 형태를 모두 포함하는 것을 일컫는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 두 교차점 간의 평균 거리를 측정하는 방법은, 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 어느 하나의 교차점을 기준으로, 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 교차점과의 거리를 10 내지 20번 측정하여 평균 값을 낸 것을 의미한다. 또한, 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 교차점과의 거리를 2번 또는 그 이상 측정하여 평균 값을 낸 것일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 저밀도부의 상기 두 교차점 간의 평균 거리는 537 ㎛ 내지 690 ㎛일 수 있다. 구체적으로 610 ㎛ 내지 630 ㎛일 수 있다. 저밀도부가 상기 범위를 만족함으로써, 상기 트리코트 전체 직물의 강도를 적절히 유지하면서 본 명세서에서 목적하는 상기 접착부의 밀봉성을 충분이 향상시켜, 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우 염 제거율 성능을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 두 교차점 간의 평균 거리는 413 ㎛ 내지 444 ㎛일 수 있다. 구체적으로 410 ㎛ 내지 430 ㎛일 수 있다. 상기 저밀도부 이외의 부분이 상기 범위를 만족함으로써, 트리코트 전체 직물의 강도를 적절히 유지하면서 본 명세서에서 목적하는 상기 접착부의 밀봉성을 충분이 향상시켜, 분리막 리프의 안정적인 제조가 가능하고, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 구동하는 경우 염 제거율 성능을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 트리코트의 상기 접착부의 저밀도부를 포함시키는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다.
일반적으로 트리코트를 제조하는 방법은 직물을 제조하는 과정과 열처리에 의한 고착화 과정으로 구분될 수 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 트리코트의 저밀도부를 포함시키는 방법은, 상기 트리코트의 폭 방향 기준으로 직조 밀도를 낮추고자 하는 일부 폭의 직조 상태를 상기 일부 폭을 제외한 나머지 부분과 다르게 직조 밀도가 낮은 상태로 제조한다. 상기 폭이란 전술한 설명에 의한다.
즉, 상기 트리코트를 직조할 때, 상기 트리코트에 포함되는 접착부의 적어도 일부에서의 밀도가 나머지의 밀도보다 낮도록 제조할 수 있다.
직물을 제조한 후 열처리하는 과정에서 트리코트 폭의 신장/수축이 가능하며, 열처리 이후 제조된 트리코트에 있어서, 해당 직조 밀도가 낮은 일부 폭의 부분이 상기 접착부에 포함될 수 있도록 한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 상기 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부에 평행하지 않은 가장자리부에 구비된 접착부를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트의 상기 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리에 구비되는 접착부는 제1 접착부를 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 평행하지 않은 가장자리부에 구비된 접착부는 제2 접착부를 의미할 수 있다.
상기 "평행하지 않은 가장자리부"란, 상시 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부와 수직하는 것을 의미할 수 있다. 상기 수직이란 반드시 90도의 각도를 의미하는 것은 아니며, 80도 내지 100도, 바람직하게는 85도 내지 95도의 범위일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막 리프에 포함되는 분리막은 수처리 분리막 또는 기체 분리막을 의미할 수 있다. 상기 수처리 분리막은 정밀 여과막, 한외 여과막, 나노 여과막 또는 역삼투막 등으로 사용될 수 있으며, 바람직하게는 역삼투막으로 이용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 수처리 분리막일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 역삼투막일 수 있다.
본 명세서의 또 다른 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 기체 분리막일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막은 다공성 지지체; 및 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층을 포함한다.
상기 분리막에 상기 접착부가 형성될 때, 상기 폴리아미드 활성층이 아닌 상기 다공성 지지체 상에 형성되는 것이 바람직하다.
상기 폴리아미드 활성층은 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 단계; 상기 아민 화합물을 포함하는 수용액층 상에 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 통하여 형성될 수 있다.
상기 다공성 지지체로는, 부직포 상에 고분자 재료의 코팅층이 형성된 것을 사용할 수 있다. 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 고분자 재료로서 폴리설폰을 사용할 수 있다. 상기 코팅층은 폴리설폰층일 수 있다.
상기 부직포의 재료로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 부직포의 두께는 50 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 상기 두께는 80 ㎛ 내지 120 ㎛일 수 있다. 상기 부직포의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 부직포를 포함하는 다공성 지지체를 포함하는 분리막의 내구성이 유지될 수 있다.
상기 코팅층의 두께는 20 ㎛ 내지 100 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 상기 두께는 40 ㎛ 내지 80 ㎛일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 코팅층을 포함하는 다공성 지지체를 포함하는 분리막의 내구성이 유지될 수 있다.
일 예에 따르면, 상기 코팅층은 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액으로 제조될 수 있다. 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액은, 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액 총 중량을 기준으로, 80 중량% 내지 90 중량%의 용매 디메틸포름아마이드에 10 중량% 내지 20 중량%의 폴리설폰 고형을 넣고 80 ℃ 내지 85 ℃에서 12시간 동안 녹인 후 얻은 균질(homogeneous)한 액상일 수 있으나, 상기 중량 범위가 상기 범위로 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액의 총 중량을 기준으로 상기 범위의 폴리설폰 고형이 포함되는 경우, 상기 코팅층을 포함하는 다공성 지지체를 포함하는 분리막의 내구성이 유지될 수 있다.
상기 코팅층은 캐스팅의 방법으로 형성될 수 있다. 상기 캐스팅은 용액 주조(casting) 방법을 의미하는 것으로, 구체적으로, 상기 고분자 재료를 용매에 용해시킨 후, 접착성이 없는 평활한 표면에 전개시킨 후 용매를 치환시키는 방법을 의미할 수 있다. 구체적으로, 상기 용매로 치환시키는 방법은 비용매 유도 상분리법(nonsolvent induced phase separation)을 이용할 수 있다. 상기 비용매 유도 상분리법이란, 고분자를 용매에 용해시켜 균일 용액을 만들고 이를 일정형태로 성형시킨 후 비용매에 침지시킨다. 이후 비용매와 용매의 확산에 의한 상호교환이 이루어지며 고분자 용액의 조성이 변하게 되고, 고분자의 침전이 일어나면서 용매와 비용매가 차지하던 부분을 기공으로 형성시키는 방법이다.
상기 폴리아미드 활성층은 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물의 접촉시 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면 중합에 의해 폴리아미드를 생성하고, 미세 다공성 지지체에 흡착되어 형성될 수 있다. 상기 접촉은 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 수행될 수 있다. 계면 중합 조건은 당 기술분야에 알려져 있는 것들이 제한 없이 사용될 수 있다.
상기 폴리아미드 활성층을 형성시키기 위하여, 상기 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성할 수 있다. 상기 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 상기 다공성 지지체 위에 수용액층을 형성할 수 있는 방법이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성 지지체 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 분무, 도포, 침지, 적하, 코팅 등을 들 수 있다.
이 때, 상기 수용액층은 필요에 따라 과잉의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 상기 다공성 지지체 상에 형성된 수용액층은 상기 다공성 지지체 상에 존재하는 수용액이 지나치게 많은 경우에는 불균일하게 분포할 수 있는데, 수용액이 불균일하게 분포하는 경우에는 이후의 계면 중합에 의해 불균일한 폴리아미드 활성층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 다공성 지지체 상에 수용액층을 형성한 후에 과잉의 수용액을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 과잉의 수용액 제거는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있다.
상기 아민 화합물을 포함하는 수용액에서 상기 아민 화합물은 분리막 제조에 사용되는 아민 화합물이라면 그 종류를 제한하지 않으나, 구체적인 예를 든다면, m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,3,6-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 아민 화합물을 포함하는 수용액의 용매는 물일 수 있고, 추가로 아세톤, 디메틸술폭사이드(DMSO), 1-메틸-2-피롤리디논(NMP) 또는 헥사메틸포스포아미드(hexamethylphosphoramide, HMPA)를 포함할 수 있다.
상기 아민 화합물의 함량은 상기 조성물 전체 중량 대비 1 중량% 이상 10 중량% 이하일 수 있다. 상기 함량을 만족하는 경우, 본 발명에서 목적하는 염 제거율과 유량을 확보할 수 있다.
폴리아미드 활성층은 아민 화합물을 포함하는 수용액을 상기 다공성 지지체 상에 코팅한 후, 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기 용액을 접촉시켜 계면 중합함으로써 제조될 수 있다.
상기 아실 할라이드 화합물로는 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, 구체적인 예로서 2 내지 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물로서, 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이 및 테레프탈로일클로라이드로 이루어진 화합물군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 아실 할라이드 화합물의 함량은 상기 조성물 전체 중량 대비 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 이하일 수 있다. 상기 함량을 만족하는 경우, 본 발명에서 목적하는 염 제거율과 유량을 확보할 수 있다.
상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기 용액에 포함되는 유기 용매로는 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류와 탄소수가 5 내지 12인 헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 알칸과 같은 물과 섞이지 않는 소수성 액체, 예를 들면, 탄소수가 5 내지 12인 알칸과 그 혼합물인 IsoPar(Exxon), ISOL-C(SK Chem), ISOL-G(Exxon) 등이 사용될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 용매의 함량은 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기 용액 전체 중량 대비 95 중량% 내지 99.99 중량%일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 함량을 만족하는 경우, 본 발명에서 목적하는 염 제거율과 유량을 확보할 수 있다.
상기 폴리아미드 활성층의 두께는 10 nm 내지 1000 nm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 두께는 바람직하게 300 nm 내지 500 nm일 수 있다. 상기 폴리아미드 활성층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 함량을 만족하는 경우, 본 발명에서 목적하는 염 제거율과 유량을 확보할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈은 중심관을 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 분리막 리프는 반으로 접어진 부분을 포함하는 분리막을 포함하고, 상기 반으로 접어진 부분은 접착부가 구비될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착부는 상기 반으로 접어진 분리막의 바깥 면과 상기 트리코트를 포함하는 상기 투과측 유로재가 접착되는 부분일 수 있다.
상기 반으로 접어진 분리막의 바깥 면과 상기 트리코트를 포함하는 상기 투과측 유로재가 접착되는 부분에 있어서, 상기 분리막의 바깥 면이란 폴리아미드 활성층 면이 아닌 다공성 지지체 면을 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 접착부에 적용되는 접착 재료는 특별히 한정되는 것은 아니며, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 적용할 수 있다. 예컨대, 우레탄계 접착제, 에폭시계 접착제, 아세테이트계 접착제가 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 트리코트의 두께가 7 내지 13 mili inch 인 것인 분리막 리프를 제공한다. 두께가 7 mili inch 이하면 생산수 흐름을 방해할 수 있고, 13mili inch 이상이면 나권형 모듈 안에 넣을 수 있는 분리막의 양이 줄어들 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는, 상기 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈을 제공한다.
상기 모듈의 예로서, 판형(plate & frame) 모듈, 관형(tubular) 모듈, 중공사형(Hollow & Fiber) 모듈 또는 나권형(spiral wound) 모듈 등이 포함되나, 본 명세서에 있어서 나권형 모듈이 바람직하다.
본 명세서의 상기 나권형 모듈은 전술한 분리막 리프를 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다.
일 예로서, 상기 분리막 리프는 상기 중심관에 롤(roll) 형태로 감아 막 면적을 370 ft2 내지 400 ft2으로 하여 나권형 모듈로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 나권형 모듈은 상기 분리막 리프를 하나 이상 포함할 수 있다. 구체적으로 1개 내지 100개 포함할 수 있고, 바람직하게는 1개 내지 50개 포함할 수 있다. 더 구체적으로, 상기 나권형 모듈의 규격이 직경 8 inch, 길이 40 inch인 경우, 상기 분리막 리프를 20개 내지 30개 포함할 수 있다. 상기 나권형 모듈이 상기 범위의 분리막 리프를 포함하는 경우 적절한 유효면적을 확보할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 나권형 모듈은 중심관을 포함하고, 상기 트리코트는 상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 포함하며, 상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 상기 접착부를 포함하고, 상기 중심관 외측에 상기 분리막 리프가 감겨진 것이다.
상기 중심관 외측에 상기 분리막 리프가 감겨진 것이란 권취(winding)된 것을 의미할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 트리코트는 상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부와 평행하지 않은 가장자리부에 접착부를 더 포함할 수 있다.
상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부와 평행하지 않은 가장자리부는 상기 트리코트가 상기 접어진 분리막의 접힌 부분과 닿는 영역을 의미할 수 있다.
상기 중심관은 튜브로 표현될 수 있으며, 상기 중심관은 여과된 생산수(정제수)가 유입되어 배출되는 통로 역할을 수행한다.
상기 중심관의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 나권형 모듈의 중심에 위치하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 중심관은 생산수가 배출 될 수 있도록 일 측면이 개방될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 중심관은 다수 개의 공극을 포함할 수 있으며, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 상기 나권형 모듈에 의해 수처리가 진행되면 생산수가 상기 중심관의 다수 개의 공극을 통하여 상기 중심관의 내부에 유입된 후, 유입된 생산수는 상기 중심관의 개방되어 있는 일 측면을 통하여 배출되게 된다.
상기 중심관의 소재는 특별히 한정되는 것은 아니고, 이 분야에서 공지된 일반적인 소재를 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 나권형 모듈은 상기 트리코트의 상기 중심관과 연결되는 가장자리부을 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 포함되는 접착부를, 상기 중심관 전체 길이 대비 1 내지 10의 비율(%)로 포함한다. 구체적으로 1 내지 8의 비율(%)일 수 있다.
상기 접착부가 상기 중심관 전체 길이 대비 1 내지 10의 비율(%)에 구비됨으로써, 원수와 정제수가 혼입되지 않아 나권형 모듈의 염제거율을 향상시킬 수 있다. 상기 접착부가 상기 중심관 전체 길이 대비 1의 비율(%) 미만인 경우, 접착부의 파손에 의해 정제되지 않은 원수가 유입될 수 있고, 10의 비율(%)를 초과하는 경우, 원수를 정제할 수 있는 부분(유효 면적)이 작아 원수를 효과적으로 정제할 수 없다.
본 명세서의 일 실시상태는 32,000 ppm 염화나트륨 수용액, 25℃, 800 psi 조건에서 평균 염 제거율이 99.88% 내지 99.95%인, 상기 나권형 모듈을 제공한다. 상기 평균 염제거율은 구체적으로 99.89% 내지 99.9%일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 32,000 ppm 염화나트륨 수용액을 이용하여, 25℃, 800 psi 조건에서, 직경 8 inch, 길이 40 inch 나권형 모듈을 기준으로, 평균 투과유량이 5,000 GFD 내지 20,000 GPD인 상기 나권형 모듈을 제공한다. 상기 평균 투과유량은 구체적으로 8,000 GFD 내지 8,500 GPD일 수 있다.
상기 GPD는 gallon/day를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태는 상기 나권형 모듈을 하나 이상 포함하는 장치를 제공한다.
상기 장치는 전술한 나권형 모듈을 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다. 구체적으로 상기 장치는 수처리 장치를 의미할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프를 도시한 것이다. 상기 분리막 리프는 접어진 분리막(10), 공급측 유로재(21), 투과측 유로재(31)를 포함한다. 접어진 분리막(10)의 안쪽 면에 공급 통로(20)가 형성되고, 바깥 면에 투과 통로(30)가 형성된다. 공급 통로(20)에 공급측 유로재(21)가 포함되고, 투과 통로(30)에 투과측 유로재(31)가 포함된다. 원수는 공급 통로(20)에 포함된 공급측 유로재(21)를 거쳐 분리막(10)을 통과하여 정제되며, 정제된 생산수가 투과 통로(30)를 거쳐 투과측 유로재(31)를 통해 효과적으로 중심관으로 흘러 들어가 모이게 된다.
도 2는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막 리프의 사시도를 나타낸 것이다. 분리막 리프에 포함된 투과측 유로재(31)에 포함된 트리코트는 서로 대항하는 한 쌍의 가장자리부 중 한 쪽에 구비된 접착부(1)가 도시되어 있다. 본 명세서에 있어서, 상기 트리코트에 구비된 접착부(1)의 밀봉성이 향상되어 나권형 모듈의 안정적인 구동이 가능하고, 염 제거율 및 유량 성능 향상의 효과가 있다.
도 3은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 트리코트를 도시한 것이다. 구체적으로, 트리코트(50)는 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부(1-3)에 구비된 접착부(1)를 포함한다. 트리코트(50)에 구비된 접착부(1)는 적어도 일부 (2)에서의 밀도가 나머지(3)의 밀도보다 낮은 저밀도부이다. 상기 트리코트는 상기 중심관(40)과 연결되는 가장자리부를 제외하고, 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부(1-3)와 평행하지 않은 가장자리부(1-2)에 접착부를 더 포함한다.
도 4는 본 명세서의 일 실시상태에 따른 접착부를 포함하고 있지 않은 트리코트를 도시한 것이다. 트리코트의 두께(T)는 7 mili inch 내지 13 mili inch일 수 있다. 트리코트의 길이 방향(51)으로 코스가 나열되며, 트리코트의 폭 방향(52)으로 웨일이 나열된다.
도 5는 비교예에 따른 트리코트를 도시한 것이다. 비교예로 사용한 트리코트는 전체 면적에 있어서, 밀도가 동일하다.
도 6은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 분리막을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 부직포(100) 및 코팅층(200)을 포함하는 다공성 지지체(101) 및 폴리아미드 활성층(300)이 순차적으로 구비된 분리막을 도시한 것으로서, 폴리아미드 활성층(300)으로 원수(400)가 유입되어, 생산수(500)가 부직포(100)를 통하여 배출되고, 농축수(600)는 폴리아미드 활성층(300)을 통과하지 못하고 외부로 배출된다.
도 7은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 나권형 모듈을 도시한 것이다. 구체적으로, 나권형 모듈은 중심관(40), 공급 통로(20), 분리막(10), 투과 통로(30) 등을 포함하여 구성된다. 분리막(10)은 반으로 접어진 형태이다. 나권형 모듈에 원수를 흘려 보내주면, 나권형 모듈 내 공급 통로(20)를 통해, 원수가 유입된다. 하나 이상의 분리막(10)은 중심관(40)로부터 외측 방향으로 연장되고, 중심관(40) 둘레로 권취(winding)되게 된다. 공급 통로(20)는 외부로부터 원수가 유입되는 통로를 형성하며, 하나의 분리막(10)과 다른 하나의 분리막 사이의 간격을 유지시키는 역할을 수행한다. 이를 위해, 공급 통로(20)는 하나 이상의 분리막(10)과 상측 및 하측에서 접촉하며 중심관(40) 둘레로 권취되게 된다. 상기 공급 통로(20)는 공급측 유로재(21)를 포함한다. 투과 통로(30)는 상기 접어진 분리막(10)의 사이에 위치하여, 분리막(10)으로부터 정제된 생산수의 유로를 형성하는 역할을 수행한다. 상기 투과 통로(30)는 투과측 유로재(31)를 포함한다. 그리고, 상기 상기 투과측 유로재(31)는 트리코트(50)를 포함한다. 상기 트리코트는 일반적으로 직물 형태의 구조를 가지며, 분리막(10)을 통해 정제된 물이 흘러나갈 수 있는 공간을 만들어주는 유로 역할을 수행하게 된다. 중심관(40)는 나권형 모듈의 중심에 위치하며, 정제수가 유입되어 배출되는 통로 역할을 수행한다. 이 때, 중심관(40) 외측에는 여과된 물이 유입되도록 소정 크기의 공극이 형성되는 것이 바람직하여, 하나 이상 형성되는 것이 바람직하다.
도 8에는 본 명세서에 사용되는 트리코트 샘플 사진이 나타나있으며, 트리코트 내에 루프(loop)가 상대적으로 크게 형성된 부분의 밀도가 루프(loop)가 작게 형성된 부분의 밀도보다 낮다.
도 9는 실시예 및 비교예에 따른 나권형 모듈의 I-MR 관리도를 그래프로 나타낸 것이다. 상기 I-MR 관리도란 미니탭에서 분류하는 관리도의 일종으로서, 부분군에 포함되지 않은 개별 관측치인 계량형 데이터가 있을 때 공정 평균과 변동을 모니터링하기 위해 I-MR 관리도가 사용될 수 있다. 즉, 시간이 지남에 따라 공정의 안정성을 모니터링하여 공정의 불안정성을 식별하고 수정하는 경우에 사용될 수 있다. 도 9에 있어서, Y축의 수치는 염 제거율을 의미한다. 또한, 신규 기술이란 본 발명의 일 실시상태에 따른 것이고, 종래 기술이란 비교예에 따른 값을 의미한다.
도 10은 하나 이상의 웨일 및 하나 이상의 코스를 포함하고 있으며, 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 교차점 간의 평균 거리가 일정한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다.
도 11은 저밀도부를 포함하는 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다. 상기 트리코트의 샘플 사진에서 저밀도부(L)란, 고밀도부(H) 대비, 밀도가 낮은 영역을 의미한다. 상기 저밀도부(L)란 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.25배 이상인 것을 의미한다.
도 12는 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다. 저밀도부를 제외한 부분은 고밀도부를 의미할 수 있고, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가 413 ㎛ 내지 444 ㎛이다.
도 13은 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 거리를 측정하여 기재한 트리코트의 샘플 사진을 나타낸다. 상기 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리는 537 ㎛ 내지 690 ㎛이다.
도 14는 트리코트에 포함되는 하나 이상의 웨일 및 하나 이상의 코스가 도시되어 있으며, 어느 하나의 웨일(A)과 어느 하나의 코스(B)가 교차된 교차점(C)이 도시되어 있다. 저밀도부의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리(D1)가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리(D2)의 1.25배 이상이다.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
제조예.
실시예.
(트리코트의 제조)
트리코트를 직조한 후 열처리하여, 폭 1 m, 길이 1 m인 트리코트를 제조하였다.
구체적으로 트리코트의 전체 면적의 중심을 지나는 하나의 웨일로부터, 상기 중심을 지나지 않은 다른 하나 이상의 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 다른 웨일과의 교차점 간의 거리가 480 mm 떨어져 있고, 트리코트의 전체 면적을 기준으로 1 %의 면적에, 트리코트에 포함된 웨일과 코스의 교차점 간의 평균 거리를 610 ㎛ 내지 630 ㎛이 되도록 하여, 저밀도부를 국부적으로 포함시키도록 직조하였다.
상기 트리코트의 저밀도부 이외의 부분의 웨일과 코스의 두 교차검 간의 평균 거리는 410 ㎛ 내지 430 ㎛인 것이었다.
즉, 제조한 트리코트는 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.4 배 이상 1.6 배 이하인 것이었다.
(분리막 리프의 제조)
다공성 지지체로서, 100 ㎛ 두께의 부직포(폴리에틸렌테레프탈레이트) 상에 코팅층(폴리설폰층)을 60 ㎛ 두께로 코팅하였다. 폴리설폰층의 코팅 용액은 85 중량 %의 용매 디메틸포름아마이드에 15 중량%의 폴리설폰 고형을 넣고 80℃ 내지 85℃에서 12시간 동안 교반한 균질한 액상이었다. 상기 코팅의 방법은 다이 코팅 방법을 이용하였다.
이후, 다공성 지지체 상에 m-페닐렌디아민(m-PD)과 트리메조일클로라이드(TMC)의 계면중합 반응으로 폴리아미드 활성층을 형성시켰다.
구체적으로, m-페닐렌디아민을 5 중량% 포함하는 수용액을 이용하여, 상기 다공성 지지층 상에 수용액층을 형성시켰다. 그 다음, 트리메조일클라이드(TMC) 0.2 중량%, 유기 용매인 Isopar-G을 98 중량% 포함하는 유기용액을 상기 수용액층 상에 도포하여, 계면중합 반응을 수행하여, 500 nm 두께의 폴리아미드 활성층을 제조하였다.
이로써, 다공성 지지체 및 다공성 지지체 상에 구비된 폴리아미드 활성층을 포함하는 분리막을 제조하였다.
제조된 분리을 반으로 접은 후, 접힌 분리막의 안쪽 면에 상기 공급측 유로재를 위치시키고, 접힌 분리막의 바깥 면에 상기 트리코트를 포함하는 투과측 유로재를 위치시켰다.
그 다음, 나권형 모듈에 포함될 중심관의 길이 방향을 기준으로 상기 트리코트의 평행한 양 끝단으로부터 중심관 전체 길이 대비 2.5 비율(%)에 2 액형 폴리 우레탄 접착제를 도포한 후, 분리막, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 접합하여 분리막 리프를 제조하였다.
(나권형 모듈의 제조)
상기 분리막 리프를 이용하여 나권형 모듈을 제조하였다. 상기 분리막 리프를 중심관에 롤(roll) 형태로 감아 막 면적 400 ft2인 나권형 모듈을 50개 제조하였다.
비교예.
상기 실시예의 트리코트 제조방법에 있어서, 트리코트에 저밀도부를 국부적으로 포함시키토록 직조한 과정을 거치지 않은, 트리코트의 전체 면적에 있어서 밀도가 일정한 트리코트를 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예와 동일한 방법에 의해 분리막 리프 및 나권형 모듈을 50개 제조하였다.
상기 저밀도 부분을 포함하도록 직조한 과정을 거치지 않은 트리코트는, 트리코트 전체 면적에 있어서 웨일과 코스의 교차점 간의 평균 거리가 410 ㎛ 내지 430 ㎛인 것이었다.
실험예.
(염 제거율 평가)
실시예 및 비교예에 따라 제조한 각 50개의 나권형 모듈을 32,000 ppm 염화나트륨 수용액을 이용하여, 25℃, 800 psi 조건에서 50개의 나권형 모듈의 성능을 평가하였다. 원수와 생산수의 전도도 차이를 측정하여 염 제거율을 측정하였고, 이의 최소 값, 평균 값 및 표준 편차를 하기 표 1에 나타내었다. 또한, 각 나권형 모듈의 염 제거율 값을 도 9에 그래프로 도시하였다.
| 최소 염 제거율(%) | 평균 염 제거율(%) | 표준 편차 | |
| 실시예 | 99.86 | 99.89 | 0.009 |
| 비교예 | 99.78 | 99.87 | 0.025 |
상기 표 1에 따르면, 실시예의 최소 염 제거율이 비교예의 최소 염 제거율보다 높음을 확인할 수 있었다. 또한, 평균 염 제거율도 실시예가 비교예보다 높음을 확인할 수 있었다. 그리고, 표준 편차에 있어서도 실시예가 비교예보다 작음을 확인할 수 있었다.
덧붙여, 도 9에 도시된 I-MR 관리도를 참고하면, 실시예에 따른 염 제거율의 값이 비교예보다 균일하게 분포되어 있어, 본 명세서의 일 실시상태에 따른 나권형 모듈이 안정적으로 구동될 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
1: 접착부
1-2: 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부에 평행하지 않은 가장자리부
1-3: 트리코트의 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부 중 한 쪽 부분의 접착부
2: 접착부(1)의 적어도 일부(=저밀도부)
3: 접착부의 저밀도부 이외의 부분(=고밀도부)
10: 분리막
20: 공급 통로
21: 공급측 유로재
30: 투과 통로
31: 투과측 유로재
40: 중심관
41: 중심관의 길이방향
50: 트리코트
50-1: 접착부를 포함하지 않는 트리코트
51: 트리코트 길이 방향
52: 트리코트 폭 방향
T: 트리코트 두께
100: 부직포
101: 다공성 지지체
200: 코팅층
300: 폴리아미드 활성층
400: 원수
500: 생산수
600: 농축수
L: 트리코트의 저밀도부
H: 트리코트의 고밀도부
A: 웨일
B: 코스
C: 웨일과 코스가 교차된 교차점
D1: 저밀도부의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리
D2: 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리(D2)
1-2: 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부에 평행하지 않은 가장자리부
1-3: 트리코트의 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부 중 한 쪽 부분의 접착부
2: 접착부(1)의 적어도 일부(=저밀도부)
3: 접착부의 저밀도부 이외의 부분(=고밀도부)
10: 분리막
20: 공급 통로
21: 공급측 유로재
30: 투과 통로
31: 투과측 유로재
40: 중심관
41: 중심관의 길이방향
50: 트리코트
50-1: 접착부를 포함하지 않는 트리코트
51: 트리코트 길이 방향
52: 트리코트 폭 방향
T: 트리코트 두께
100: 부직포
101: 다공성 지지체
200: 코팅층
300: 폴리아미드 활성층
400: 원수
500: 생산수
600: 농축수
L: 트리코트의 저밀도부
H: 트리코트의 고밀도부
A: 웨일
B: 코스
C: 웨일과 코스가 교차된 교차점
D1: 저밀도부의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리
D2: 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일(A)이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리(D2)
Claims (10)
- 분리막, 공급측 유로재, 투과측 유로재를 포함하는 분리막 리프에 있어서,
상기 투과측 유로재는 트리코트를 포함하고,
상기 트리코트는 접착부를 포함하며,
상기 접착부의 적어도 일부는 나머지에 비하여 상기 트리코트의 저밀도부인 것인 분리막 리프로서,
상기 트리코트는 하나 이상의 웨일(Wale) 및 하나 이상의 코스(Course)를 포함하고,
상기 트리코트는 상기 어느 하나의 웨일과 상기 어느 하나의 코스가 교차된 교차점을 포함하며,
상기 저밀도부의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리가, 상기 저밀도부 이외의 부분의 상기 웨일이 나열된 방향으로 평행하게 나열된 두 교차점 간의 평균 거리의 1.25배 이상인 것인 분리막 리프. - 청구항 1에 있어서, 상기 트리코트는 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부를 포함하는 것인 분리막 리프.
- 청구항 2에 있어서, 상기 트리코트는 상기 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 구비되는 접착부에 평행하지 않은 가장자리부에 구비된 접착부를 더 포함하는 것인 분리막 리프.
- 청구항 1에 있어서, 상기 트리코트의 저밀도부는 상기 트리코트의 전체 면적을 기준으로 0.5% 내지 5%에 포함되는 것인 분리막 리프.
- 청구항 1에 있어서, 상기 트리코트의 두께는 7 mili inch 내지 13 mili inch인 것인 분리막 리프.
- 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항의 분리막 리프를 포함하는 나권형 모듈.
- 청구항 6에 있어서, 상기 나권형 모듈은 중심관을 포함하고,
상기 트리코트는 상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 포함하며,
상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 상기 접착부를 포함하고,
상기 중심관 외측에 상기 분리막 리프가 감겨진 것인 나권형 모듈. - 청구항 7에 있어서, 상기 트리코트는 상기 중심관과 연결되는 가장자리부를 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부와 평행하지 않은 가장자리부에 접착부를 더 포함하는 것인 나권형 모듈.
- 청구항 7에 있어서, 상기 나권형 모듈은,
상기 트리코트의 상기 중심관과 연결되는 가장자리부을 제외하고 서로 대향하는 한 쌍의 가장자리부에 포함되는 접착부를, 상기 중심관 전체 길이 대비 1 내지 10의 비율(%)로 포함하는 것인 나권형 모듈. - 청구항 6에 따른 나권형 모듈을 하나 이상 포함하는 장치.
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