KR20200094745A - 비대칭 복합막 및 이의 용도 - Google Patents

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KR20200094745A
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film composite
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브라이언 티. 맥베리
리처드 비. 케이너
체인 리
맥켄지 앤더슨
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더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아
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Abstract

비대칭 박막 복합 멤브레인 및 이를 제조하고 사용하는 방법이 본 명세서에 기재되어 있다. 미세파울링 또는 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시키기 위한 비대칭 박막 복합 멤브레인이 본 명세서에 또한 포함된다. 생물막을 예방하고/하거나 감소시키기 위한 비대칭 박막 복합 멤브레인이 본 명세서에 추가로 포함된다.

Description

비대칭 복합막 및 이의 용도
관련 출원
본원은 2017년 11월 9일에 출원된 미국 가특허출원 번호 62/583,751의 이점을 주장한다. 상기 출원의 내용은 전체적으로 참고로 포함되어 있다.
급속한 인구 증가와 이를 지원하기 위한 증가된 농업 수요로, 전세계적인 담수 이용가능성은 놀라운 속도로 감소하고 있다. 12억 명 사람은 안전한 음용수를 이용할 수 없으며, 오염된 물로부터 전염되는 질환으로부터 연간 수백만 명이 사망하고 있는 것으로 추정된다. 일부 사례에서, 선진국 예컨대 미국은 전례없는 가뭄을 겪고 있으며, 세기 말 이전에 "물-부족"될 것으로 여겨질 것이다.
중합체 박막 멤브레인은 그것의 수송 특성, 큰 표면적/작은 풋프린트, 및 낮은 제조 비용으로 인하여 물 정제에 대한 선도 기술로서 부각되었다. 이들의 고성능에도 불구하고, 현재 중합체 박막 복합 멤브레인은 몇몇 한계를 가진다. 다공성 지지체 멤브레인 (전형적으로 폴리설폰으로 제조됨)의 상면 상에 얇은 활성층 (~150 nm)을 배치하는 것은 계면 중합을 사용하여 달성되나, 이 방법은 폴리아민 또는 폴리올과의 아실 클로라이드의 중합에 기초한 매우 반응성인 전구체의 사용으로 제한된다. 또한, 계면 중합의 빠른 반응 속도는 멤브레인 파울링을 초래하는 거친 활성층을 형성한다. 활성층이 사전 제작된 지지체 멤브레인 상에 형성되기 때문에, 지지체 멤브레인의 특성이 활성층을 형성하기 위해 고려되어야 한다. 예를 들어, 지지체 멤브레인 상에 박막을 용액 캐스팅하는 것은 지지 중합체의 용해로 문제를 야기하거나 또는 2개의 층의 불량한 적층을 초래한다. 그것의 염소 내성 또는 pH 안정성에 대해 알려진 다수의 중합체는 지지체 멤브레인이 견딜 수 있는 것보다 더 높은 온도에서 열 경화시켜야 하며, 이는 현재 경화 온도를 온건한 조건으로 제한된다.
따라서, 신규한 유형의 중합체 멤브레인 뿐만 아니라 이의 제조 방법에 대한 필요가 있다.
비대칭 박막 복합 멤브레인이 본 명세서에 기재되어 있다. 일 양태에서, 본 개시내용은 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인에 관한 것이고, 상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 가지며; 상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 공유결합된다.
특정 구현예에서, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린, 적어도 1종의 폴리이미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 적어도 1종의 폴리스티렌, 적어도 1종의 폴리아미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 또는 이들의 조합을 포함한다.
또한 상기 언급된 멤브레인을 제조하고 사용하는 방법이 본 명세서에 기재되어 있다.
본 명세서에 편입되며, 이의 일부를 구성하는 첨부된 도면은 몇몇 양태를 예시하며, 설명과 함께 설명하는 역할을 하며, 현재 개시내용의 범위를 제한하지 않는다.
도 1은 박막 리프트 오프 (T-FLO) 비대칭형 박막 멤브레인을 생성하기 위한 제조 단계의 대표적인 흐름도를 예시한다.
도 2는 경화시의 비대칭형 박막 멤브레인의 에폭시 지지층과 비대칭형 박막 멤브레인의 활성층 사이의 대표적인 공유결합 상호작용을 예시한다.
도 3은 보다 조밀한 구조를 생성하기 위한 미세다공성 에폭시 지지체의 대표적인 경화 최적화를 예시하며; 우측은 대표적인 더 작은 기공을 예시하고, 더 두꺼운 기공 벽면은 압축을 방지한다 (스캐닝 전자현미경 (SEM)). 포로겐으로서 더 높은 농도의 PEG400을 사용하여 습윤되는 경우에 더 투명하게 보이는 밀도가 높아진 멤브레인을 생성한다.
도 4는 멤브레인 형태 및 활성층 두께를 나타내는 대표적인 SEM 단면 이미지를 예시한다.
도 5는 일부 구현예에 따른 폴리이미드-아민 T-FLO 멤브레인에 대한 대표적인 투과율 및 거부율 데이터를 예시한다.
도 6은 신규한 활성층 중합체의 수송 특성을 조사하기 위한 대표적인 U-형상 삼투 셀을 예시한다.
도 7은 고압 6-셀 역삼투 장치의 대표도를 예시한다.
도 8은 기체 분리 장치의 대표도를 예시한다.
도 9a는 "점착성" 파울링물질(foulant) 예컨대 알기네이트 및 소과 혈청 알부민은 척력을 발생시키기 위해 더 높은 γ-값을 갖는 중합체 표면이 필요하다는 것을 보여준다.
도 9b는 시판되는 멤브레인보다 더 높은 γ-값을 갖는 변형된 표면은 파울링물질/멤브레인 계면에서 인력을 감소시키며, 이는 궁극적으로 파울링을 감소시킨다는 것을 입증한다.
도 10은 폴리벤즈이미다졸/폴리스티렌 설포네이트 (PBI/PSSA) 중합체 활성층을 갖는 T-FLO 멤브레인에 대해 직접적으로 비교되는 시판되는 Dow SWLE 멤브레인을 도시한다. 각각의 샘플의 염화나트륨 거부율(rejection)을 시험하였고, 이후 샘플을 염기성 용액 (pH = 11) 및 염소 표백제를 함유하는 용액에 노출시켰다. 20분 동안 염소 표백제 (차아염소산나트륨)에 노출되는 경우, 시판되는 RO 멤브레인은 그것의 높은 거부율을 빠르게 상실하였다. T-FLO 멤브레인은 동일한 처리 조건 하에서 그것의 높은 NaCl 거부율을 유지하였다.
도 11은 폴리벤즈이미다졸 T-FLO 멤브레인을 통해 가압된 용질로서 에탄올-함유 메틸렌 블루의 용액을 도시한다. 멤브레인은 단일 통과(single pass)에서 염색된 용질의 ~90%를 거부하였고, 일정한 투과율은 최대 300 psi에 도달될 수 있다.
도 12a는 실시예 17에 기재된 지지체 및 멤브레인이 없는 투과측과 유입구 사이의 압력 차이를 도시한다.
도 12b는 실시예 17에 기재된 지지체를 갖는 투과측과 유입구 사이의 압력 차이를 도시한다.
도 13은 에폭시 층을 갖고 그리고 갖지 않는 멤브레인의 CO2 투과도의 비교를 도시한다. 순수 CO2 및 N2 투과도 변화 및 이상적인 선택도 (CO2/N2)는 7 psi (0.048 MPa) 공급 압력에서 측정되었다. PANi 막 멤브레인 (에폭시 층 없음)의 CO2 투과율은 제조된 PANi 지지체 멤브레인보다 약간 더 높다. 그러나, CO2 및 N2 투과도의 차이는 유의미하지 않았으며, 이는 CO2 및 N2 투과도는 에폭시 층에 의해 영향을 받지 않음을 나타내었다. 이것은 제조된 에폭시 층은 더 큰 기공 크기를 가졌고, 이는 가스의 투과를 감소시킬 수 없다는 사실에 의해 설명될 수 있다. 지지체의 기공 크기가 멤브레인에서의 기체 수송에 영향을 주기에 충분하도록 감소되는 경우, 이는 표면 확산 및 분자체 메커니즘(molecular sieving mechanism) 둘 모두를 따른다. CO2/N2 선택도에 대한 에폭시 지지층의 효과는 본 연구에서 관측되지 않았다.
급속한 인구 증가와 이를 지원하기 위한 증가된 농업 수요로, 전세계적인 담수 이용가능성은 놀라운 속도로 감소하고 있다. 12억명 사람은 안전한 음용수를 이용할 수 없으며, 오염된 물로부터 전염되는 질환으로부터 연간 수백만명이 사망하고 있는 것으로 추정된다. 선진국 예컨대 미국은 전례없는 가뭄을 겪고 있으며, 일부 경우에, 세기 말 이전에 "물-부족"될 것으로 여겨질 것이다. 감소된 지하수 자원은 증가된 양의 중금속, 미세오염물, 및 생식 독소로 오염되고 있다. 상수도를 소독하기 위해 첨가되는 화학물질은 환경에 부정적인 영향을 주며, 종종 음용수에서의 높은 수준의 발암원을 발생시키는 부반응이 진행된다.
전세계의 물의 약 97%를 보유하는 대양은, 에너지-효율적인, 저-비용 기술이 해수로부터 직접적으로 담수를 생성하기 위해 개발될 수 있다면 물의 거의 무한한 공급원을 나타낸다. 일부 사례에서, 박막 중합체 멤브레인은 역삼투 (RO)를 통해 해수로부터 염을 연속적으로 제거하기 위한 방법을 제공한다. 염수는 반투과성 중합체 막에 걸쳐 가압되기 때문에, 물 및 염 이온은 상이한 속도로 중합체 멤브레인을 통해 확산된다. 염 이온의 투과 속도와 비교하여 물의 투과 속도가 더 클수록, 염의 선택도 또는 겉보기 거부율이 더 커진다. 일부 경우에서, 높은 염 선택도를 갖는 멤브레인은 더 낮은 에너지 비용으로 해수를 담수로 전환시키는 단일-통과 RO를 수행하기 위해 이용된다.
중합체 막의 경우에, 중합체 매트릭스에 용해되고, 멤브레인을 통해 확산되는 투과물은 농도 및 압력 구배에 의해 유도된다. 이러한 현상은 투석증발, 투석, 역삼투, 및 기체 분리를 위한 멤브레인에서 적용된다. 탈염을 위해, 적합한 중합체는 물에 대한 높은 투과 속도 및 염에 대한 낮은 투과 속도를 갖는다. 중합체 막은 멤브레인을 통한 물의 확산성 (Dw) 및 염의 확산성 (Ds)을 결정하기 위해 조밀한 막으로 선별된다. 높은 Dw/Ds 비를 갖는 중합체는 높은 선택도에 대해 적합하다; 그러나, 상충관계가 존재한다. 물에서 팽윤되는 높은 선택도를 갖는 중합체는 종종 매우 낮은 투과율을 갖고, 다른 한편으로, 다수의 친수성 중합체는 높은 투과율을 갖지만 낮은 선택도를 갖는다. 최초 후보는 다양한 아세틸화도를 갖는 셀룰로스계 중합체이다. 아세틸화도를 조정함으로써, 염 용액 중에서 팽윤되는 중합체의 양은 조절될 수 있고, 결국, 물질의 Dw/Ds도 또한 제어될 수 있다.
Dw 대 Ds의 관계가 중합체 물질의 화학 구조에 좌우되지만, 중합체 막의 투과 속도는 또한 막 두께에 좌우된다. 이론적으로, 얇은 중합체 막은 동일한 염 거부율을 유지하면서도 동일한 물질의 두꺼운 막보다 더 큰 투과율을 가질 것이다. 따라서, 몇몇 신규한 방법이 RO 멤브레인의 두께를 감소시키기 위해 개발된다. 최초 상업적으로 이용가능한 RO 멤브레인은 RO의 높은 압력을 견딜 수 있는 미세다공성 하지층에 의해 지지된 얇고 조밀한 활성층을 형성하기 위해 상 역전에 의해 비대칭형 셀룰로스 아세테이트 (CA) 박막 멤브레인을 캐스팅함으로써 제조된다. 200 nm 두께인 것으로 추정되는 활성층은 당시 임의의 RO 멤브레인의 최고 투과율을 제공하였다.
CA 멤브레인은 초기 성공에도 불구하고, 생분해, 압축, 및 불량한 pH 안정성의 문제가 있으며, 이는 RO에 대한 보다 강력한 물질에 대한 지속적인 연구를 필요로 한다. 몇몇 부류의 중합체가 적합한 RO 투과기, 특히 아미드-연결된 중합체로서 사용된다. 캐도트 (Cadotte) 등은 다공성 폴리설폰 지지체 상에 약 150 nm의 폴리아미드 (PA) 활성층을 형성하기 위해 계면 중합되는 폴리아미드의 능력을 레버리징(leveraging)하는 신규한 제조 기술을 개발하였다. 신규한 박막 복합 멤브레인은 CA 멤브레인과 비교하여 더 큰 수송 특성과 화학적 및 열적 안정성을 나타내었다.
CA 멤브레인과 유사하게, 현재 PA 멤브레인은 탈염에 대한 몇몇 단점을 가진다. 이는 생물학적 공격에 대한 양호한 저항성을 갖지만, PA 활성층은 미생물, 무기 스케일링, 및 공급 용액 중의 콜로이드에 의한 파울링에 대해 취약하다. 계면 중합의 신속한 동력학은 멤브레인 표면이 거칠게 되는 것을 야기하고, 이는 가속화된 파울링 속도를 초래하는데, 생물학적 제제 그 자체가 거친 표면에 용이하게 부착될 수 있기 때문이다. 추가적으로, 폴리아미드 결합은 일반 산화제에 의해 절단될 수 있고; 이에 따라 일반 세정제 예컨대 차아염소산염은 멤브레인과 접촉되지 못할 수 있다. 또한, PA 활성층을 연구하는 것은 번거롭다. 활성층이 지지체에 강하게 결합되는 경우, 박막 중합체의 고유 특성을 분리하여 조사하는 것이 매우 어렵다.
바이오파울링 또는 생물학적 파울링은 습윤된 표면 상의 미생물, 식물, 조류, 또는 동물의 축적이다. 일부 사례에서, 바이오파울링은 미세파울링 또는 거대파울링으로 더 세분된다. 미세파울링은 미생물 (예를 들어, 박테리아 또는 균류)의 부착 및/또는 생물막의 형성을 포함한다. 거대파울링은 거대유기체의 부착 및 축적이다.
생물막은 세포외 중합체 서브스턴스 (ESP) 내에 매입된 표면-연관된 미생물의 형성이다. ESP는 다당류, 단백질, DNA, 및/또는 지질을 포함할 수 있다. 생물막의 형성 및 발달은, 미생물이 부착하는 표면의 점착성을 증가시키기 위해 유기 물질 예컨대 단백질, 다당류, 및 프로테오글리칸으로 구성된 제1 컨디셔닝 막의 침착과 함께 일어날 수 있다. 미생물 (예를 들어, 박테리아)로서 발달하는 생물막은 표면에 부착된다. 군집화는 또한 EPS의 분비로 이어지고 생물막은 미생물 (예를 들어, 박테리아)의 이차 접착과 함께 성숙한다.
일부 사례에서, 생물막 내에서 성장하는 미생물 (예를 들어, 박테리아)은 플랑크톤 세포 (또는 자유-유동 미생물)보다 항생제 및 소독제에 더 저항성이 있고 저항은 생물막의 나이에 따라 증가한다. 또한, 박테리아 생물막은, 예를 들어, 또한 건조, 극단적인 온도 및/또는 광에 대해 증가된 물리적 저항을 나타낸다.
미생물 (예를 들어, 박테리아)을 사멸시키는 종래의 방법 예컨대 항생제 및 화학 소독은 때때로 생물막-연관된 미생물 (예를 들어, 박테리아)에게는 효과가 없다. 예를 들어, 때때로 큰 양의 항미생물제는 생물막-유발 미생물 (예를 들어, 박테리아)을 제거할 필요가 있고 상기 양은 환경적으로 바람직하지 않고/거나 비현실적일 수 있다. 표준 화학 소독제 및 항생제는 또한 생물막에 완전하게 침투하지 못하거나 또는 막 내에 존재하는 종 및 대사 상태에 대해 완전하게 세포파괴가 되지 않을 수 있다. 게다가, 전형적인 살생물제는 세포벽 구조를 손상시켜 박테리아를 사멸시키고, 결과적으로 더 많은 독성 내독소의 방출을 초래할 수 있다.
또한 비대칭 박막 복합 멤브레인, 바이오파울링 저항성 비대칭 박막 복합 멤브레인, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 제조하는 방법, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 사용하여 용액을 정제하는 방법, 및 복합 멤브레인을 사용하여 가스 혼합물을 분리하는 방법이 본 명세서에 기재되어 있다.
일 양태에서, 본 개시내용은 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인에 관한 것이고, 상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 가지며; 상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 공유결합된다.
특정 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린, 적어도 1종의 폴리이미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 적어도 1종의 폴리스티렌, 적어도 1종의 폴리아미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 양태에서, 본 명세서에는 (a) 활성층; 및 (b) 미세다공성 지지층
을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이 기재되어 있되, 상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 갖고, 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 공유적으로 결합된다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함하고, 예를 들어 상기 폴리이미드는 방향족이다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함하고, 예를 들어, 상기 폴리아미드는 방향족이다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구현예에서, 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지, 및/또는 경화제를 포함한다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 파울링에 저항한다. 예를 들어, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 바이오파울링, 예컨대 (예를 들어, 박테리아 또는 진균에 의한) 미세파울링 및/또는 거대파울링 (예를 들어, 생물막 및 박테리아 접착)을 예방하고/하거나 감소시킬 수 있다. 일부 구현예에서, 미세파울링은 그램-양성 박테리아, 예컨대 악티노마이세스(Actinomyces), 아스로박터 ( Arthrobacter ), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 락토코쿠스 ( Lactococcus ), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 (Micrococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus) 속으로부터의 박테리아에 의해 형성된다. 일부 구현예에서, 그램-양성 박테리아는 악티노마이세스 spp .( Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp.(Corynebacterium spp .), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp .( Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp.(Mycobacterium spp .), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae ), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스(Streptococcus pyogenes )를 포함한다. 일부 구현예에서, 미세파울링은 그램-음성 박테리아, 예컨대 알테로모나스 ( Alteromonas ), 에어로모나스(Aeromonas), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아(Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스(Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오(Vibrio) 속으로부터의 박테리아에 의해 형성된다. 그와 같은 그램-음성 박테리아의 대표적인 종은 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp.(Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp.(Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 ( Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 (Shigella flexneri ), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이(Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에( Vibrio cholerae )를 포함한다. 일부 구현예에서, 박테리아는 해양 박테리아, 예를 들어, 슈도알테로모나스 spp.(Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp .( Shewanella spp .). 일부 구현예에서, 미세파울링은 진균, 예를 들어, 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타(Candida glabrata ), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 (Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis ), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)에 의해 형성된다. 일부 구현예에서, 거대파울링은 석회질 파울링 유기체 (따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합) 또는 비-석회질 파울링 유기체 (예를 들어, 해초, 히드로충류, 또는 조류)의 성장을 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인으로 코팅된 표면은 비대칭 박막 복합 멤브레인으로 코팅되지 않은 표면에 비해 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 또는 그 초과까지 바이오파울링의 형성을 감소시킨다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인으로 코팅된 표면은 상업적 RO 멤브레인으로 코팅된 표면에 비해 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 또는 그 초과까지 바이오파울링의 형성을 감소시킨다.
또 다른 양태에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 제조하는 방법이 본 명세서에 기재되어 있고, 상기 방법은 하기를 포함한다:
최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
일부 구현예에서, 기재는 무기 기재, 예를 들어, 유리 또는 금속이다. 일부 구현예에서, 기재는 부직포 섬유 재료이다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함하고, 예를 들어, 상기 폴리이미드는 방향족이다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함하고, 예를 들어, 상기 폴리아미드는 방향족이다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구현예에서, 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지를 포함한다. 일부 그와 같은 구현예에서, 상기 미세다공성 지지층은 추가로 경화제, 및/또는 1종 이상의 포로겐을 포함한다.
또 다른 양태에서, 용액을 정제하는 방법이 본 명세서에 제공되고, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 용액과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면과 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 용액과 접촉시키는 단계를 포함하되,
상기 제1 용액은 멤브레인을 통해 상기 제2 용액과 유체 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 삼투압을 극복하기 위해 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아서 상기 제2 부피를 증가시키고 상기 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 용액을 생성한다.
또 다른 양태에서, 기체로부터 오염물을 분리하는 방법이 본 명세서에 제공되고, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 가스 혼합물과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면을 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 가스 혼합물과 접촉시키는 단계;
를 포함하되,
상기 제1 가스 혼합물은 상기 멤브레인을 통해 상기 제2 가스 혼합물과 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아셔 상기 제2 부피를 증가시키고 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 상기 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 기체를 생성한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인이 본 명세서에 제공된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 물의 탈염에서 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 파울링방지 특성을 포함하고, 그리고 바이오파울링의 발달을 예방하고/하거나 감소시키기 위해 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 미생물, 식물, 조류, 또는 동물의 표면에의 부착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 폐수 처리에서 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 한외여과에서 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 신장 투석에서 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 나노여과에서 사용된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 기체 분리에서 사용된다.
특정 구현예에서, 또한 본 명세서에서 개시된 하나 이상의 비대칭 박막 복합 멤브레인으로 코팅된 표면이 본 명세서에 제공된다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 하나 이상의 비대칭 박막 복합 멤브레인으로 코팅된 재료가 본 명세서에 제공된다.
추가 구현예에서, 본 개시내용의 비대칭 박막 복합 멤브레인을 제조하기 위해 사용될 성분 뿐만 아니라 본 명세서에 개시된 방법 내에서 사용될 비대칭 박막 복합 멤브레인 자체가 본 명세서에 개시된다.
비대칭 박막 복합 멤브레인
일 양태에서, 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이 본 명세서에 기재되고, 상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 가지며; 상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유결합된다.
또 다른 양태에서, 본 명세서에는 활성층; 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이 기재되어 있되, 상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합된다.
활성층
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리아닐린은 에메랄딘 염기이다. 일부 그와 같은 구현예에서, 에메랄딘 염기는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00001
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리이미드는 방향족 예컨대 하기의 구조를 갖는 폴리이미드이다:
Figure pct00002
식 중,
R1은 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
R2는 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고; 그리고
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성한다.
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00003
또는
Figure pct00004
식 중, 각각의 RA는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, -C(=O)N(R3)2, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
n은 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00005
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00006
일부 구현예에서, R1은 H이다. 일부 구현예에서, R2는 H이다. 일부 구현예에서, RA는 H, -C(=O)OH, -C(=O)OCH3, 또는 -C(=O)NH2이다. 일부 구현예에서, RA은 H이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)OH이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)OCH3이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)NH2이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 예컨대 하기 구조를 갖는 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다:
Figure pct00007
및
Figure pct00008
식 중, 각각의 RB는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
m은 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00009
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이거나; 또는
2개의 RC은 함께 합쳐져서 가교결합을 형성하고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00010
또는
Figure pct00011
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 예컨대 하기 구조를 갖는 폴리벤즈이미다졸을 포함한다:
Figure pct00012
식 중,
X는 부재(absent), 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 예컨대 하기 구조를 갖는 폴리벤즈옥사졸을 포함한다:
Figure pct00013
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 1종의 폴리스티렌, 예컨대 하기 구조를 갖는 폴리스티렌을 포함한다:
Figure pct00014
식 중,
각각의 R10은 독립적으로 알킬, 하이드록실, 니트로, 할로, 아미노, 알콕시, 또는 설포닐이고; 그리고
q는 1, 2, 3, 4, 또는 5이다.
일부 구현예에서, R10은 설포닐이고, 그리고 q는 1이다.
일부 구현예에서, 폴리스티렌은 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00015
식 중, X*는 양성 반대 이온 (예를 들어, 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘)이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 폴리벤즈이미다졸/폴리스티렌 설포네이트 (PBI/PSSA) 중합체를 포함한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 제올라이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 금속-유기 프레임워크를 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 나노다공성 카바이드를 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 TiO2 나노입자를 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 탄소 나노튜브를 포함한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 약 1 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 약 1 nm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 최대 약 1,000 nm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 적어도 약 1 nm, 약 10 nm, 약 20 nm, 약 30　nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450 nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 750 nm, 또는 약 1,000 nm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 약 1 nm, 약 10　nm, 약 20 nm, 약 30 nm, 약 40 nm, 약 50 nm, 약 75 nm, 약 100 nm, 약 150 nm, 약 200 nm, 약 250 nm, 약 300 nm, 약 350 nm, 약 400 nm, 약 450　nm, 약 500 nm, 약 600 nm, 약 750 nm, 또는 약 1,000 nm 이하의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 약 1 nm 내지 약 10 nm, 약 1 nm 내지 약 50 nm, 약 1 nm 내지 약 75 nm, 약 1 nm 내지 약 100　nm, 약 1 nm 내지 약 150 nm, 약 1 nm 내지 약 200 nm, 약 1 nm 내지 약 250 nm, 약 1 nm 내지 약 500 nm, 약 1 nm 내지 약 750 nm, 약 1 nm 내지 약 1,000 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 75 nm, 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 150 nm, 약 10 nm 내지 약 200 nm, 약 10 nm 내지 약 250 nm, 약 10 nm 내지 약 500 nm, 약 10 nm 내지 약 750 nm, 약 10 nm 내지 약 1,000 nm, 약 50 nm 내지 약 75 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 150 nm, 약 50 nm 내지 약 200 nm, 약 50 nm 내지 약 250 nm, 약 50 nm 내지 약 500 nm, 약 50 nm 내지 약 750　nm, 약 50 nm 내지 약 1,000 nm, 약 75 nm 내지 약 100 nm, 약 75 nm 내지 약 150 nm, 약 75 nm 내지 약 200 nm, 약 75 nm 내지 약 250 nm, 약 75 nm 내지 약 500　nm, 약 75 nm 내지 약 750 nm, 약 75 nm 내지 약 1,000 nm, 약 100 nm 내지 약 150 nm, 약 100 nm 내지 약 200 nm, 약 100 nm 내지 약 250 nm, 약 100 nm 내지 약 500 nm, 약 100 nm 내지 약 750 nm, 약 100 nm 내지 약 1,000 nm, 약 150 nm 내지 약 200 nm, 약 150 nm 내지 약 250 nm, 약 150 nm 내지 약 500 nm, 약 150 nm 내지 약 750 nm, 약 150 nm 내지 약 1,000 nm, 약 200 nm 내지 약 250 nm, 약 200 nm 내지 약 500 nm, 약 200 nm 내지 약 750 nm, 약 200 nm 내지 약 1,000 nm, 약 250 nm 내지 약 500 nm, 약 250 nm 내지 약 750 nm, 약 250 nm 내지 약 1,000 nm, 약 500 nm 내지 약 750 nm, 약 500 nm 내지 약 1,000 nm, 또는 약 750 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층은 약 1 nm, 약 2 nm, 약 5 nm, 약 10 nm, 약 15 nm, 약 20 nm, 약 25 nm, 약 30 nm, 약 35 nm, 약 40 nm, 약 45 nm, 약 50 nm, 약 55 nm, 약 60 nm, 약 65 nm, 약 70 nm, 약 75 nm, 약 80 nm, 약 85 nm, 약 90 nm, 약 95 nm, 약 100 nm, 약 110 nm, 약 120 nm, 약 130 nm, 약 140 nm, 약 150 nm, 약 160 nm, 약 170 nm, 약 180 nm, 약 190 nm, 약 200 nm, 약 210 nm, 약 220 nm, 약 230 nm, 약 240 nm, 약 250 nm, 약 260 nm, 약 270 nm, 약 280 nm, 약 290 nm, 약 300 nm, 약 310 nm, 약 320 nm, 약 330 nm, 약 340 nm, 약 350 nm, 약 360 nm, 약 370 nm, 약 380 nm, 약 390 nm, 약 400 nm, 약 410 nm, 약 420 nm, 약 430 nm, 약 440 nm, 약 450 nm, 약 460 nm, 약 470 nm, 약 480 nm, 약 490 nm, 약 500 nm, 약 510 nm, 약 520 nm, 약 530 nm, 약 540 nm, 약 550 nm, 약 560 nm, 약 570 nm, 약 580 nm, 약 590 nm, 약 600 nm, 약 610 nm, 약 620 nm, 약 630 nm, 약 640 nm, 약 650 nm, 약 660 nm, 약 670 nm, 약 680 nm, 약 690 nm, 약 700 nm, 약 710 nm, 약 720 nm, 약 730 nm, 약 740 nm, 약 750 nm, 약 760 nm, 약 770 nm, 약 780 nm, 약 790 nm, 약 800 nm, 약 810 nm, 약 820 nm, 약 830 nm, 약 840 nm, 약 850 nm, 약 860 nm, 약 870 nm, 약 880 nm, 약 890 nm, 약 900 nm, 약 910 nm, 약 920 nm, 약 930 nm, 약 940 nm, 약 950 nm, 약 960 nm, 약 970 nm, 약 980 nm, 약 990 nm, 또는 약 1000 nm의 두께를 갖는다.
미세다공성 지지층
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지를 포함한다.
에폭시 수지는 에폭시 기로 통상적으로 칭하는 3-원 에테르 기를 특징으로 한다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 분자당 하나 이상의 에폭시 기를 함유하는 에폭시 수지를 생성하기 위해 다핵 디하이드록시 페놀 또는 비스페놀과 할로히드린과의 공동반응 생성물을 포함하는 선형 사슬 분자이다. 일부 구현예에서, 비스페놀은 비스페놀-A, 비스페놀-F, 비스페놀-S, 및 4,4'디하이드록시 비스페놀. 할로히드린은 에피클로로히드린, 디클로로히드린, 및 1,2-디클로로-3-하이드록시프로판를 포함한다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르의 2 내지 30개의 반복 공중합 단위를 함유하는 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르의 반복 단위의 에폭시 기 말단 선형 분자 사슬을 주로 생성하기 위해 과잉 몰 당량의 에피클로로히드린 및 비스페놀-A의 공동반응 생성물을 포함한다. 실제로, 과잉 몰 당량의 에피클로로히드린은 에폭시 수지를 생성하기 위해 비스페놀-A와 반응되되, 최대 2 몰의 에피클로로히드린은 1 몰의 비스페놀-A과 공동반응하지만, 완전한 반응보다 더 적지만 비스페놀-A 단위를 갖는 다른 말단에서 종결된 모노에폭사이드 사슬과 함께 이중작용성 에폭시 수지를 생성할 수 있다. 일부 구현예에서, 선형 에폭시 수지는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)로 측정시, 약 175 내지 4,000의 말단 1,2-에폭사이드 기 및 에폭시 당량, 및 약 400 내지 40,000의 수 평균 분자량을 갖는 비스페놀-A의 폴리글리시딜 에테르이다.
일부 구현예에서, 에폭시 기는 말단 에폭시 기이다. 일부 구현예에서, 에폭시 기는 내부 에폭시 기이다. 에폭사이드는 2개의 일반적인 유형: 디엔 또는 폴리엔의 에폭시화로부터 유래된 폴리글리시딜 화합물 또는 생성물이다. 폴리글리시딜 화합물은 염기성 조건 하의 다작용성 활성 수소 함유 화합물과 과잉의 에피할로히드린과의 반응으로부터 유래된 복수의 1,2-에폭사이드 기를 함유한다. 활성 수소 화합물이 다가 알코올 또는 페놀일 때, 수득한 에폭사이드 조성물은 글리시딜 에테르 기를 함유한다.
일부 구현예에서, 분지쇄 에폭시 수지를 포함하는 삼작용성 에폭시 수지가 사용되되, 상기 분지쇄 뿐만 아니라 주쇄 각각은 말단 에폭사이드 기로 말단화되어 2개 초과의 에폭사이드인 작용기를 제공한다. 삼작용성 에폭시 수지는 에피클로로히드린을 다핵 폴리하이드록시 페놀, 삼작용성 페놀, 또는 지방족 삼작용성 알코올과 공동반응시킴으로써 생성될 수 있다.
일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, GT-259, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 333이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 661이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 828이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 836이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 1001이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 1007F이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 Epikote 826이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 Epikote 828이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 ERL-4201이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 ERL-4221이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7013이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7014이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7074이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-259이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜-4,4'-(4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 (EPON HPT 1071)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜-4,4'-(3,5-디메틸-4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 (EPON HPT 1072)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜 4,4'-디아미노 디페닐 메탄 (MY-720)이다. 수지는 에피클로로히드린을 메틸렌 디아닐린과 반응시킴으로써 제조되기 때문에, 테트라글리시딜화된 메틸렌 디아닐린 (TGMDA)로서 빈번하게 확인된다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 4,4'-디하이드록시페닐 메탄, 4,4'-디하이드록시페닐 설폰, 4,4'-디하이드록시디페닐 설파이드, 페놀프탈레인, 레조르시놀, 또는 트리스(4-하이드록시페닐)메탄 및 기타 동종의 것의 폴리글리시딜 에테르이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 EPON 1031 (1,1,2,2-테트라키스(하이드록시페닐) 에탄의 테트라글리시딜 유도체)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 Apogen 101 (메틸올레이트화된 비스페놀 A 수지)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 할로겐화된 폴리글리시딜 화합물 예컨대 D.E.R. 542 (브롬화된 비스페놀 A 에폭시 수지)이다. 다른 적합한 에폭시 수지는 폴리올로부터 제조된 폴리에폭사이드 예컨대 펜타에리트리톨, 글리세롤, 부탄디올, 또는 트리메틸올프로판 및 에피할로히드린을 포함한다.
페놀 및 알코올 이외의 다른 다작용성 활성 수소 화합물은 폴리글리시딜 부가물을 제조하기 위해 사용된다. 이들은 아민, 아미노알코올, 및 폴리카복실산을 포함한다.
아미노알코올로부터 유래된 적합한 폴리글리시딜 부가물은 Araldite 0500 또는 Araldite 0510로서 이용가능한 O,N,N-트리글리시딜-4-아미노페놀 및 O,N,N-트리글리시딜-3-아미노페놀 (Glyamine 115로서 이용가능)을 포함한다.
일부 구현예에서, 카복실산의 글리시딜 에스테르가 사용된다. 그와 같은 글리시딜 에스테르는, 예를 들어, 디글리시딜 프탈레이트, 디글리시딜 테레프탈레이트, 디글리시딜 이소프탈레이트, 및 디글리시딜 아디페이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 수지는 폴리에폭사이드 예컨대 트리글리시딜 시아누레이트 및 이소시아누레이트, N,N-디글리시딜 옥사마이드, 히단토인의 N,N'-디글리시딜 유도체 예컨대 "XB 2793" 지환족 디카복실산의 디글리시딜 에스테르, 및 폴리티올의 폴리글리시딜 티오에테르이다.
다른 에폭시-함유 물질은 글리시돌의 아크릴산 에스테르 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트와 하나 이상의 공중합성 비닐 화합물과의 공중합체이다. 그와 같은 공중합체의 예는 1:1 스티렌-글리시딜 메타크릴레이트, 1:1 메틸 메타크릴레이트-글리시딜 아크릴레이트 및 62.5:24:13.5 메틸 메타크릴레이트:에틸 아크릴레이트:글리시딜 메타크릴레이트이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 하나의 경화제를 포함한다.
에폭시 수지는 경화된 종래의 방식으로 경화될 수 있다. 에폭시 수지에 적합한 경화제는 설파닐아미드, 디시안디아미드, 방향족 아민 예컨대 디아미노 디페닐 설폰 ((4-H2NC6H4)2SO2, DDS), 비스(4-아미노페닐) 메탄, 2,2-비스 [4-[4-아미니오페녹시) 페닐]-1,3-트리플루오로프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시) 페닐]설폰, 및 비스페놀 A 에테르 디아민 (4-(4-H2NC6H4-O)C6H4)2C(CH3)2, BPADA)을 포함하는 비스(아미노페닐)디에테르; m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,6-디아미노나프탈렌, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3-메틸-4-아미노벤즈아미드, 알파, 알파'-비스(4-아미노페닐)-메타디이소프로필벤젠, 알파, 알파'-비스(4-아미노페닐)-파라-디이소프로필벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐)벤젠, 및 1,3-비스(3-아미노페녹시) 벤젠, 및 폴리카복실산 무수물 예컨대 헥사하이드로프탈산 이무수물, 메틸바이사이클로[2,2,1]-헵트-5-엔-2,3-디카복실산 무수물, 파이로멜리트산 이무수물, 비스-2,2-(4-프탈산안하이드리도)헥사플루오로프로판, 및 벤조페논 테트라카복실산 이무수물을 포함한다. 일부 구현예에서, 경화제는 DDS 또는 BPADA이다.
일부 구현예에서, 경화제는 방향족 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그것의 부가물, 카복실산 무수물, 폴리아미드 및 촉매 경화제, 예를 들어 삼차 아민, 이미다졸, BF3 모노에틸아민, 및 디시안디아미드로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 경화제는 지방족 폴리아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 폴리아미드이다. 일부 구현예에서, 경화제는 아미도아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 지환족 아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 방향족 아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 디아민 경화제이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지를 경화하기 위해 이용된 경화제의 양은 현재 사용된 상업적 수지 예컨대 MY-720, EPON HPT 1071, EPON HPT 1072, 및 EPON 828에 이용된 양에 근사하다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 에폭시 수지 1 g당량수(weight equivalent) 당 약 0.05 내지 약 2 g당량수이다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 약 0.1 내지 약 1.5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 약 0.5 내지 약 1 g당량수이다.
일부 구현예에서, 경화제의 양은 약 0.05 g당량수, 약 0.1 g당량수, 약 0.15 g당량수, 약 0.2 g당량수, 약 0.25　g당량수, 약 0.3 g당량수, 약 0.35 g당량수, 약 0.4　g당량수, 약 0.45 g당량수, 약 0.5 g당량수, 약 0.55　g당량수, 약 0.6 g당량수, 약 0.65 g당량수, 약 0.7　g당량수, 약 0.75 g당량수, 약 0.8 g당량수, 약 0.85　g당량수, 약 0.9 g당량수, 약 0.95 g당량수, 약 1　g당량수, 약 1.05 g당량수, 약 1.1 g당량수, 약 1.15　g당량수, 약 1.2 g당량수, 약 1.25 g당량수, 약 1.3　g당량수, 약 1.35 g당량수, 약 1.4 g당량수, 약 1.45 g당량수, 또는 약 1.5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 적어도 약 0.05 g당량수, 약 0.1 g당량수, 약 0.15　g당량수, 약 0.2 g당량수, 약 0.25 g당량수, 약 0.3　g당량수, 약 0.35 g당량수, 약 0.4 g당량수, 약 0.45　g당량수, 약 0.5 g당량수, 약 0.55 g당량수, 약 0.6　g당량수, 약 0.65 g당량수, 약 0.7 g당량수, 약 0.75　g당량수, 약 0.8 g당량수, 약 0.85 g당량수, 약 0.9　g당량수, 약 0.95 g당량수, 약 1 g당량수, 약 1.05　g당량수, 약 1.1 g당량수, 약 1.15 g당량수, 약 1.2　g당량수, 약 1.25 g당량수, 약 1.3 g당량수, 약 1.35　g당량수, 약 1.4 g당량수, 약 1.45 g당량수, 또는 약 1.5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 약 0.05 g당량수, 약 0.1 g당량수, 약 0.15 g당량수, 약 0.2　g당량수, 약 0.25 g당량수, 약 0.3 g당량수, 약 0.35　g당량수, 약 0.4 g당량수, 약 0.45 g당량수, 약 0.5　g당량수, 약 0.55 g당량수, 약 0.6 g당량수, 약 0.65　g당량수, 약 0.7 g당량수, 약 0.75 g당량수, 약 0.8　g당량수, 약 0.85 g당량수, 약 0.9 g당량수, 약 0.95　g당량수, 약 1 g당량수, 약 1.05 g당량수, 약 1.1　g당량수, 약 1.15 g당량수, 약 1.2 g당량수, 약 1.25　g당량수, 약 1.3 g당량수, 약 1.35 g당량수, 약 1.4　g당량수, 약 1.45 g당량수, 또는 약 1.5 g당량수 이하이다.
경화제의 본성에 따라, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층의 경화는 실온에서 또는 고온에서 수행된다. 경화는 불용성 및 다루기 힘든 가교결합된 중합체 네트워크를 제공한다. 일부 구현예에서, 경화는 약 실온 내지 약 300℃에서 수행된다. 일부 구현예에서, 경화는 약 50℃ 내지 약 250℃에서 수행된다. 일부 구현예에서, 경화는 약 100℃ 내지 약 200℃에서 수행된다. 일부 구현예에서, 경화는 약 50℃, 약 60℃, 약 70℃, 약 80℃, 약 90℃, 약 100℃, 약 110℃, 약 120℃, 약 130℃, 약 140℃, 약 150℃, 약 160℃, 약 170℃, 약 180℃, 약 190℃, 약 200℃, 약 210℃, 약 220℃, 약 230℃, 약 240℃, 또는 약 250℃에서 수행된다. 일부 구현예에서, 경화는 적어도 약 50 ℃, 약 60 ℃, 약 70 ℃, 약 80 ℃, 약 90 ℃, 약 100 ℃, 약 110 ℃, 약 120 ℃, 약 130 ℃, 약 140 ℃, 약 150 ℃, 약 160 ℃, 약 170 ℃, 약 180 ℃, 약 190 ℃, 약 200 ℃, 약 210 ℃, 약 220 ℃, 약 230 ℃, 약 240 ℃, 또는 약 250 ℃의 온도에서 수행된다. 일부 구현예에서, 경화는 약 50 ℃, 약 60 ℃, 약 70 ℃, 약 80 ℃, 약 90 ℃, 약 100 ℃, 약 110 ℃, 약 120 ℃, 약 130 ℃, 약 140 ℃, 약 150 ℃, 약 160 ℃, 약 170 ℃, 약 180 ℃, 약 190 ℃, 약 200 ℃, 약 210 ℃, 약 220 ℃, 약 230 ℃, 약 240 ℃, 또는 약 250 ℃ 이하의 온도에서 수행된다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 포로겐을 포함한다. 포로겐의 예는, 비제한적으로, 에틸렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜계 물질 예컨대 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 및 고급 동족체. 에틸렌 글리콜의 고급 동족체는 종종 폴리에틸렌 글리콜 (즉, PEG) 또는 폴리에틸렌 옥사이드 (즉, PEO)로 칭한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 프로필렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜계 물질 예컨대 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 및 고급 동족체로 구성된 군으로부터 선택된다. 프로필렌 글리콜의 고급 동족체는 폴리프로필렌 글리콜 (즉, PPG) 또는 폴리프로필렌 옥사이드 (즉, PPO)로 칭한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체이다.
일부 포로겐은 적어도 200 g/몰, 적어도 400 g/몰, 적어도 800 g/몰, 적어도 1,000 g/몰, 적어도 2,000 g/몰, 4,000 g/몰, 적어도 8,000 g/몰, 또는 적어도 10,000 g/몰의 분자량을 갖는 폴리알킬렌 옥사이드이다. 일부 구현예에서, 폴리알킬렌 옥사이드 포로겐은 최대 20,000 g/몰, 최대 16,000 g/몰, 최대 12,000 g/몰, 최대 10,000 g/몰, 최대 8,000 g/몰, 최대 6,000 g/몰 최대 4,000 g/몰, 최대 2,000 g/몰, 최대 1,000 g/몰, 최대 500 g/몰, 또는 최대 200 g/몰의 평균 분자량을 갖는다. 일부 구현예에서, 폴리알킬렌 옥사이드 포로겐은 전형적으로 200 내지 20,000 g/몰 범위, 200 내지 16,000 g/몰 범위, 200 내지 8,000 g/몰 범위, 200 내지 4,000 g/몰 범위, 200 내지 2,000 g/몰 범위, 200 내지 1,000 g/몰 범위, 200 내지 800 g/몰 범위, 200 내지 600 g/몰 범위, 또는 200 내지 400 g/몰 범위의 평균 분자량을 갖는다.
일부 구현예에서, 포로겐의 혼합물이 사용된다. 일부 구현예에서, 포로겐은 알킬렌 글리콜인 제1 포로겐과 폴리알킬렌 옥사이드인 제2 포로겐과의 혼합물이다. 일부 구현예에서, 포로겐은 에틸렌 글리콜과 하이드록시 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜과의 혼합물이다.
일부 구현예에서, 포로겐은 친수성 중합체, 소수성 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 친수성 중합체는 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG), 폴리(에틸렌이민), 폴리아닐린, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리아닐린은 도핑된 폴리아닐린, 탈-도핑된 폴리아닐린, 또는 부분적으로 재-도핑된 폴리-아닐린이다. 일부 구현예에서, 폴리아닐린은 하나 이상의 미네랄 및/또는 유기 산을 사용하여 도핑된다.
일부 구현예에서, 포로겐은 PEG200과 PEG400의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 PEG200과 PEG800의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 PEG400과 PEG800의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:10 내지 약 10:1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 10이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 9이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 8이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 7이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 6이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 5이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 4이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1대 약 3이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 2이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 2 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 3 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 4 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 5 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 6 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 7 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 8 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 9 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 10 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 적어도 약 1:10, 약 1:9, 약 1:8, 약 1:7, 약 1:6, 약 1:5, 약 1:4, 약 1:3, 약 1:2, 약 1:2, 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1, 약 5:1, 약 6:1, 약 7:1, 약 8:1, 약 9:1, 또는 약 10:1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:10, 약 1:9, 약 1:8, 약 1:7, 약 1:6, 약 1:5, 약 1:4, 약 1:3, 약 1:2, 약 1:2, 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1, 약 5:1, 약 6:1, 약 7:1, 약 8:1, 약 9:1, 또는 약 10:1 이하이다.
일부 구현예에서, 포로겐의 양은 에폭시 수지 1 g당량수 당 약 0.1 내지 약 10 g당량수이다. 일부 구현예에서, 포로겐의 양은 약 0.2 내지 약 5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 약 0.5 내지 약 4 g당량수.
일부 구현예에서, 포로겐의 양은 에폭시 수지 약 0.1 g당량수, 약 0.2 g당량수, 약 0.3 g당량수, 약 0.4 g당량수, 약 0.5 g당량수, 약 0.6 g당량수, 약 0.7 g당량수, 약 0.8 g당량수, 약 0.9 g당량수, 약 1 g당량수, 약 1.1 g당량수, 약 1.2 g당량수, 약 1.3 g당량수, 약 1.4 g당량수, 약 1.5 g당량수, 약 1.6 g당량수, 약 1.7 g당량수, 약 1.8 g당량수, 약 1.9 g당량수, 약 2 g당량수, 약 2.1 g당량수, 약 2.2 g당량수, 약 2.3 g당량수, 약 2.4 g당량수, 약 2.5 g당량수, 약 2.6 g당량수, 약 2.7 g당량수, 약 2.8 g당량수, 약 2.9 g당량수, 약 3 g당량수, 약 3.1 g당량수, 약 3.2 g당량수, 약 3.3 g당량수, 약 3.4 g당량수, 약 3.5 g당량수, 약 3.6 g당량수, 약 3.7 g당량수, 약 3.8 g당량수, 약 3.9 g당량수, 약 4 g당량수, 약 4.1 g당량수, 약 4.2 g당량수, 약 4.3 g당량수, 약 4.4 g당량수, 약 4.5 g당량수, 약 4.6 g당량수, 약 4.7 g당량수, 약 4.8 g당량수, 약 4.9 g당량수, 약 5 g당량수, 약 5.1 g당량수, 약 5.2 g당량수, 약 5.3 g당량수, 약 5.4 g당량수, 약 5.5 g당량수, 약 5.6 g당량수, 약 5.7 g당량수, 약 5.8 g당량수, 약 5.9 g당량수, 약 6 g당량수, 약 6.1 g당량수, 약 6.2 g당량수, 약 6.3 g당량수, 약 6.4 g당량수, 약 6.5 g당량수, 약 6.6 g당량수, 약 6.7 g당량수, 약 6.8 g당량수, 약 6.9 g당량수, 약 7 g당량수, 약 7.1 g당량수, 약 7.2 g당량수, 약 7.3 g당량수, 약 7.4 g당량수, 약 7.5 g당량수, 약 7.6 g당량수, 약 7.7 g당량수, 약 7.8 g당량수, 약 7.9 g당량수, 약 8 g당량수, 약 8.1 g당량수, 약 8.2 g당량수, 약 8.3 g당량수, 약 8.4 g당량수, 약 8.5 g당량수, 약 8.6 g당량수, 약 8.7 g당량수, 약 8.8 g당량수, 약 8.9 g당량수, 약 9 g당량수, 약 9.1 g당량수, 약 9.2 g당량수, 약 9.3 g당량수, 약 9.4 g당량수, 약 9.5 g당량수, 약 9.6 g당량수, 약 9.7 g당량수, 약 9.8 g당량수, 약 9.9 g당량수, 또는 약 10 g당량수이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 경화 속도를 증가시키기 위해 가속제를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 가속제는 루이스산/아민 복합체 예컨대 BF3/모노에틸아민, BF3/피페리딘, BF3/메틸이미다졸; 아민, 예컨대 이미디아졸 및 그것의 유도체 예컨대 4-에틸-2-메틸이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸; N,N-디메틸벤질아민; 삼차 아민의 산 염, 예컨대 p-톨루엔설폰산/이미다졸 착물, 트리-플루오로메탄 설폰산의 염, 예컨대 FC-520 (3M Company로부터 수득됨), 오르가노포스포늄 할라이드, 디시안디아미드, 1,1-디메틸-3-페닐 우레아 (Fikure (Fike Chemical Co.로부터의 62U) 및 1,1-디메틸-3-페닐 우레아의 염소화 유도체 (du Pont)로부터의 모누론 및 디우론으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 (즉, 에폭시 플러스 경화제 플러스 포로겐) 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%이다. 일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 (즉, 에폭시 플러스 경화제 플러스 포로겐)약 0.01 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.1　중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량%, 약 0.9 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10　중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16　중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량%, 또는 약 20 중량%이다. 일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 적어도 약 0.01 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량%, 약 0.9 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6　중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12　중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18　중량%, 약 19 중량%, 또는 약 20 중량%이다. 일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 약 0.01 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7　중량%, 약 0.8 중량%, 약 0.9 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4　중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량%, 또는 약 20 중량% 이하이다.
일부 구현예에서, 2종 이상의 에폭시 수지는 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층의 경화 전에 혼합된다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 10 중량% 내지 약 90　중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 30　중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 50 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 적어도 약 5 중량%, 약 10 중량%, 약 20 중량%, 약 30 중량%, 약 40 중량%, 약 50 중량%, 약 60 중량%, 약 70 중량%, 약 80 중량%, 약 90 중량%, 또는 약 95 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 5 중량%, 약 10　중량%, 약 20 중량%, 약 30 중량%, 약 40 중량%, 약 50 중량%, 약 60 중량%, 약 70　중량%, 약 80 중량%, 약 90 중량%, 또는 약 95 중량% 이하의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 μm 내지 약 2,000 μm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 약 1 μm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 최대 약 2,000 μm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 μm 내지 약 10 μm, 약 1 μm 내지 약 50 μm, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 약 1 μm 내지 약 200 μm, 약 1 μm 내지 약 500 μm, 약 1 μm 내지 약 750　μm, 약 1 μm 내지 약 1,000 μm, 약 1 μm 내지 약 1,500 μm, 약 1 μm 내지 약 2,000 μm, 약 10 μm 내지 약 50 μm, 약 10 μm 내지 약 100 μm, 약 10 μm 내지 약 200 μm, 약 10 μm 내지 약 500 μm, 약 10 μm 내지 약 750 μm, 약 10 μm 내지 약 1,000 μm, 약 10 μm 내지 약 1,500 μm, 약 10 μm 내지 약 2,000 μm, 약 50 μm 내지 약 100 μm, 약 50 μm 내지 약 200 μm, 약 50 μm 내지 약 500 μm, 약 50 μm 내지 약 750 μm, 약 50 μm 내지 약 1,000 μm, 약 50 μm 내지 약 1,500 μm, 약 50 μm 내지 약 2,000 μm, 약 100 μm 내지 약 200 μm, 약 100 μm 내지 약 500 μm, 약 100 μm 내지 약 750 μm, 약 100 μm 내지 약 1,000 μm, 약 100 μm 내지 약 1,500 μm, 약 100　μm 내지 약 2,000 μm, 약 200 μm 내지 약 500 μm, 약 200 μm 내지 약 750 μm, 약 200 μm 내지 약 1,000 μm, 약 200 μm 내지 약 1,500 μm, 약 200 μm 내지 약 2,000　μm, 약 500 μm 내지 약 750 μm, 약 500 μm 내지 약 1,000 μm, 약 500 μm 내지 약 1,500 μm, 약 500 μm 내지 약 2,000 μm, 약 750 μm 내지 약 1,000 μm, 약 750　μm 내지 약 1,500 μm, 약 750 μm 내지 약 2,000 μm, 약 1,000 μm 내지 약 1,500　μm, 약 1,000 μm 내지 약 2,000 μm, 또는 약 1,500 μm 내지 약 2,000 μm의 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 약 1 μm, 약 2 μm, 약 5 μm, 약 10　μm, 약 15 μm, 약 20 μm, 약 25 μm, 약 30 μm, 약 35 μm, 약 40 μm, 약 45 μm, 약 50 μm, 약 60 μm, 약 70 μm, 약 80 μm, 약 90 μm, 약 100 μm, 약 150 μm, 약 200 μm, 약 250 μm, 약 300 μm, 약 350 μm, 약 400 μm, 약 450 μm, 약 500 μm, 약 600 μm, 약 700 μm, 약 800 μm, 약 900 μm, 약 1000　μm, 약 1200 μm, 약 1400 μm, 약 1500 μm, 약 1600 μm, 약 1700 μm, 약 1800 μm, 약 1900 μm, 또는 약 2000 μm의 두께를 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 μm, 약 2 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 15 μm, 약 20 μm, 약 25 μm, 약 30 μm, 약 35 μm, 약 40 μm, 약 45 μm, 약 50 μm, 약 60 μm, 약 70 μm, 약 80 μm, 약 90 μm, 약 100 μm, 약 150 μm, 약 200 μm, 약 250 μm, 약 300 μm, 약 350 μm, 약 400 μm, 약 450 μm, 약 500 μm, 약 600 μm, 약 700　μm, 약 800 μm, 약 900 μm, 약 1000 μm, 약 1200 μm, 약 1400 μm, 약 1500 μm, 약 1600 μm, 약 1700 μm, 약 1800 μm, 약 1900 μm, 또는 약 2000 μm 이하의 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 μm, 약 2 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 15 μm, 약 20 μm, 약 25 μm, 약 30 μm, 약 35 μm, 약 40 μm, 약 45 μm, 약 50 μm, 약 55 μm, 약 60 μm, 약 65 μm, 약 70 μm, 약 75 μm, 약 80 μm, 약 85 μm, 약 90 μm, 약 95 μm, 약 100 μm, 약 110 μm, 약 120 μm, 약 130 μm, 약 140 μm, 약 150 μm, 약 160 μm, 약 170 μm, 약 180 μm, 약 190 μm, 약 200 μm, 약 210 μm, 약 220 μm, 약 230 μm, 약 240 μm, 약 250 μm, 약 260 μm, 약 270 μm, 약 280 μm, 약 290 μm, 약 300 μm, 약 310 μm, 약 320 μm, 약 330 μm, 약 340 μm, 약 350 μm, 약 360 μm, 약 370 μm, 약 380 μm, 약 390 μm, 약 400 μm, 약 410 μm, 약 420 μm, 약 430 μm, 약 440 μm, 약 450 μm, 약 460 μm, 약 470 μm, 약 480 μm, 약 490 μm, 약 500 μm, 약 510 μm, 약 520 μm, 약 530 μm, 약 540 μm, 약 550 μm, 약 560 μm, 약 570 μm, 약 580 μm, 약 590 μm, 약 600 μm, 약 610 μm, 약 620 μm, 약 630 μm, 약 640 μm, 약 650 μm, 약 660 μm, 약 670 μm, 약 680 μm, 약 690 μm, 약 700 μm, 약 710 μm, 약 720 μm, 약 730 μm, 약 740 μm, 약 750 μm, 약 760 μm, 약 770 μm, 약 780 μm, 약 790 μm, 약 800 μm, 약 810 μm, 약 820 μm, 약 830 μm, 약 840 μm, 약 850 μm, 약 860 μm, 약 870 μm, 약 880 μm, 약 890 μm, 약 900 μm, 약 910 μm, 약 920 μm, 약 930 μm, 약 940 μm, 약 950 μm, 약 960 μm, 약 970 μm, 약 980 μm, 약 990 μm, 약 1000 μm, 약 1020 μm, 약 1040 μm, 약 1060 μm, 약 1080 μm, 약 1100 μm, 약 1120 μm, 약 1140 μm, 약 1160 μm, 약 1180 μm, 약 1200 μm, 약 1220 μm, 약 1240 μm, 약 1260 μm, 약 1280 μm, 약 1300 μm, 약 1320 μm, 약 1340 μm, 약 1360 μm, 약 1380 μm, 약 1400 μm, 약 1420 μm, 약 1440 μm, 약 1460 μm, 약 1480 μm, 약 1500 μm, 약 1520 μm, 약 1540 μm, 약 1560 μm, 약 1580 μm, 약 1600 μm, 약 1620 μm, 약 1640 μm, 약 1660 μm, 약 1680 μm, 약 1700 μm, 약 1720 μm, 약 1740 μm, 약 1760 μm, 약 1780 μm, 약 1800 μm, 약 1820 μm, 약 1840 μm, 약 1860 μm, 약 1880 μm, 약 1900 μm, 약 1920 μm, 약 1940 μm, 약 1960 μm, 약 1980 μm, 또는 약 2000 μm의 두께를 갖는다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 공유결합을 통해 서로 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-N 공유결합을 통해 서로 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 또는 C-N 공유결합을 통해 서로 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 및 C-N 공유결합을 통해 서로 결합된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 역삼투 멤브레인이다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 화학물질, 유기 용매, 또는 이들의 조합에 의해 접촉될 때 안정하다. 일부 구현예에서, 화학물질은 산화제 또는 산이다. 일부 구현예에서, 산화제는 차아염소산나트륨이다.
중합체 박막 멤브레인
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 중합체 박막 멤브레인 상에 코팅된다. 일부 사례에서, 중합체 박막 멤브레인은 그 다음 표면에 부착될 수 있고, 중합체 박막은 표면에 결합되고/거나 중합체 박막은 재료의 표면에 적층될 수 있다.
일부 구현예에서, 중합체 박막은 중합체 매트릭스, 예를 들어, 3차원 중합체 네트워크를 포함하는데, 이는 실질적으로 물에 대해 투과성이고, 실질적으로 불순물에 대해 불투과성이다. 예를 들어, 중합체 네트워크는 적어도 1종의 다중작용성 단량체와 이중작용성 또는 다중작용성 단량체와의 반응으로부터 형성된 가교결합된 중합체일 수 있다.
중합체 박막은 3차원 중합체 네트워크 예컨대 지방족 또는 방향족 폴리아미드, 방향족 폴리하이드라자이드, 폴리-벤즈이미다졸론, 폴리에피아미넬아미드, 폴리에피아민/우레아, 폴리-에틸렌이민/우레아, 설폰화된 폴리푸란, 폴리벤즈이미다졸, 폴리피페라진 이소프탈아미드, 폴리에테르, 폴리에테르-우레아, 폴리에스테르, 또는 폴리이미드 또는 이의 공중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 바람직하게는, 중합체 박막은 계면 중합 반응에 의해 형성될 수 있거나 상기 중합에 후속하여 가교결합될 수 있다.
중합체 박막은 방향족 또는 비-방향족 폴리아미드 예컨대 프탈로일 (즉, 이소프탈로일 또는 테레프탈로일) 할라이드의 잔기, 트리메실 할라이드, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 또 다른 예에서, 폴리아미드는 디아미노벤젠, 트리아미노벤젠, 폴리에테르이민, 피페라진 또는 폴리-피페라진의 잔기 또는 트리메소일 할라이드의 잔기 및 디아미노벤젠의 잔기일 수 있다. 막은 또한 트리메소일 클로라이드 및 m-페닐렌디아민의 잔기일 수 있다. 또한, 막은 트리메소일 클로라이드 및 m-페닐렌디아민의 반응 생성물일 수 있다.
비대칭 박막 복합 멤브레인의 특성
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 탁월한 유동, 개선된 친수성, 개선된 내파울링성, 조절가능 표면 전하 특성, 개선된 염 거부율, 더 높은 열 안정성, 더 높은 화학 안정성, 더 높은 용매 안정성, 또는 이들의 조합을 포함하는 멤브레인의 우월한 기능을 제공하는 다양한 특성을 가지고 있다. 상기 멤브레인이 다른 특성을 가지고 있는 것으로 또한 이해된다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 70° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 65° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 60° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 55° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 50° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 45° 미만의 접촉각을 갖는다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 40° 미만의 접촉각을 갖는다. 그와 같은 멤브레인은 높은 내파울링을 가질 것이다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 60%의 염 거부율(salt rejection)을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 70%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 80%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 91%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 93%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 95%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 97%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 2시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 3시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 8시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 12시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 적어도 약 1시간, 적어도 약 2시간, 적어도 약 4시간, 적어도 약 6시간, 적어도 약 8시간, 적어도 약 10시간, 적어도 약 12시간, 적어도 약 14시간, 적어도 약 16시간, 적어도 약 18시간, 적어도 약 20시간, 적어도 약 22시간, 또는 적어도 약 24시간 동안 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 91%, 적어도 약 92%, 적어도 약 93%, 적어도 약 94%, 적어도 약 95%, 적어도 약 96%, 적어도 약 97%, 적어도 약 98%, 또는 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다.
추가 양태에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 내파울링성, 친수성, 표면 전하, 염 거부율, 및 조도로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 나타낸다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 내파울링성, 염 거부율, 및 친수성로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 내파울링성의 개선을 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 친수성의 개선을 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 표면 전하의 개선을 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 조도의 개선을 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 감소된 표면 조도를 입증한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 염 거부율의 개선을 입증한다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 바이오파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 바이오파울링은 미세파울링 또는 거대파울링을 포함한다. 미세파울링은 미생물 접착 (예를 들어, 박테리아 접착) 및/또는 생물막의 형성을 포함한다. 생물막은 표면에 부착된 미생물의 군이다. 일부 사례에서, 부착된 미생물은 세포외 DNA, 단백질, 및 다당류의 중합체 집단화를 포함하는 세포외 중합체 서브스턴스의 자기-생산된 매트릭스에서 추가로 포매된다. 거대파울링은 더 큰 유기체의 부착을 포함한다. 일부 사례에서 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 다른 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 박테리아 또는 진균에 의해 형성된다. 일부 사례에서, 미세파울링은 박테리아에 의해 형성된다. 일부 사례에서, 박테리아는 그램-양성 박테리아 또는 그램-음성 박테리아이다. 일부 경우에, 박테리아는 해양 박테리아이다.
일부 경우에, 미세파울링은 그램-양성 박테리아에 의해 형성된다. 예시적인 그램-양성 박테리아는, 비제한적으로, 악티노마이세스 ( Actinomyces ), 아스로박터(Arthrobacter), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 (Corynebacterium), 엔테로코쿠스 ( Enterococcus ), 락토코쿠스(Lactococcus), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 ( Micrococcus ), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스 (Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus). 일부 사례에서, 그램-양성 박테리아는 악티노마이세스 spp.(Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp.), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp.(Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp.), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes ) 속으로부터의 박테리아를 포함한다.
일부 사례에서, 미세파울링은 악티노마이세스 ( Actinomyces ), 아스로박터(Arthrobacter), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 (Corynebacterium), 엔테로코쿠스 ( Enterococcus ), 락토코쿠스(Lactococcus), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 ( Micrococcus ), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스 (Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Strept) 속으로부터의 그램-양성 박테리아에 의해 형성된다. 일부 사례에서, 미세파울링은 그램-양성 박테리아에 의해 형성된다: 악티노마이세스 spp.(Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp.), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp.(Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp.), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스(Streptococcus pyogenes) 속이다.
일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 내파울링성이다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 이의 표면 중 하나 이상 상의 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 악티노마이세스 ( Actinomyces ), 아스로박터(Arthrobacter), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 (Corynebacterium), 엔테로코쿠스 ( Enterococcus ), 락토코쿠스(Lactococcus), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 ( Micrococcus ), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스 (Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus) 속으로부터의 그램-양성 박테리아에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-양성 박테리아: 악티노마이세스 spp .( Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp.(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp .), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp .( Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp.(Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp .), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes )에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 경우에, 미세파울링은 박테리아 접착을 포함한다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 악티노마이세스 (Actinomyces), 아스로박터 ( Arthrobacter ), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 락토코쿠스 ( Lactococcus ), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 (Micrococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus) 속으로부터의 그램-양성 박테리아이다. 일부 경우에, 재료 상에 코팅된, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-양성 박테리아: 악티노마이세스 spp.(Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp.), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp.(Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp.), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes )에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 경우에, 미세파울링은 생물막을 포함한다. 일부 사례에서, 재료 상에 코팅된, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 재료 상에 코팅된, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 악티노마이세스 ( Actinomyces ), 아스로박터 ( Arthrobacter ), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 락토코쿠스 ( Lactococcus ), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 (Micrococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus) 속으로부터의 그램-양성 박테리아에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 재료 상에 코팅된, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-양성 박테리아: 악티노마이세스 spp .( Actinomyces spp .), 아스로박터 spp.(Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp.), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp .), 엔테로코쿠스 파에칼리스(Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp .( Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp.(Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp .), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes )에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 경우에, 미세파울링은 그램-음성 박테리아에 의해 형성된다. 예시적인 그램-음성 박테리아는, 비제한적으로, 알테로모나스 ( Alteromonas ), 에어로모나스(Aeromonas), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아(Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스(Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오(Vibrio). 일부 사례에서, 그램-음성 박테리아는 알테로모나스 spp.(Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp.(Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼(Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 (Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리(Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에(Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri ), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholerae) 속으로부터의 박테리아를 포함한다.
일부 사례에서, 미세파울링은 알테로모나스 ( Alteromonas ), 에어로모나스(Aeromonas), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아(Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스(Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오(Vibrio) 속으로부터의 그램-음성 박테리아에 의해 형성된다. 일부 사례에서, 미세파울링은 그램-음성 박테리아에 의해 형성된다: 알테로모나스 spp.(Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp.(Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼(Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 (Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리(Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에(Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri ), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholerae).
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 알테로모나스 (Alteromonas), 에어로모나스 ( Aeromonas ), 데설포비브리오(Desulfovibrio), 에스케리치아 ( Escherichia ,), 푸소박테리움(Fusobacterium), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스 ( Haemophilus ), 클렙시엘라 (Klebsiella), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스(Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스(Pseudomonas), 세라티아( Serratia ), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오( Vibrio ) 속으로부터의 그램-음성 박테리아에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-음성 박테리아: 알테로모나스 spp.(Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp.(Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼(Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 (Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리(Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에(Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri ), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholera)에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 구현예에서, 미세파울링은 박테리아 접착을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 알테로모나스 ( Alteromonas ), 에어로모나스(Aeromonas), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아(Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스(Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오(Vibrio) 속으로부터의 그램-음성 박테리아에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-음성 박테리아: 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp.), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 (Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 ( Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리(Shigella flexneri ), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이(Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholerae)에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 생물막을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 알테로모나스 ( Alteromonas ), 에어로모나스 (Aeromonas), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아 ( Escherichia ,), 푸소박테리움 (Fusobacterium), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스 ( Haemophilus ), 클렙시엘라 (Klebsiella), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 ( Porphyromonas ), 프로테우스(Proteus), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아( Serratia ), 시겔라(Shigella), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오( Vibrio ) 속으로부터의 그램-음성 박테리아에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그램-음성 박테리아: 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp .), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp .( Porphyromonas spp.), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스(Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis ), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 (Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri ), 시겔라 보이디(Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리(Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholerae)에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 경우에, 미세파울링은 해양 박테리아에 의해 형성된다. 일부 사례에서, 해양 박테리아는 슈도알테로모나스 spp .( Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp.(Shewanella spp .)를 포함한다. 일부 경우에, 미세파울링은 슈도알테로모나스 spp.(Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp .( Shewanella spp .)에 의해 형성된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 해양 박테리아에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 슈도알테로모나스 spp.(Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp .( Shewanella spp .)에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 박테리아 접착을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 해양 박테리아에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 슈도알테로모나스 spp .( Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp .( Shewanella spp .)에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 생물막을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 해양 박테리아에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 슈도알테로모나스 spp .( Pseudoalteromonas spp .) 또는 쉐와넬라 spp.(Shewanella spp.)에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 구현예에서, 미세파울링은 진균에 의해 형성된다. 예시적인 진균은, 비제한적으로, 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 ( Candida parapsilosis), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis ), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)를 포함한다. 일부 경우에, 미세파울링은 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata ), 칸디다 루고세 ( Candida rugose), 칸디다 파랍실로시스 ( Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스 ( Candida dubliniensis), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)에 의해 형성된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 진균에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata ), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 (Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis ), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)에 의해 형성된 미세파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 박테리아 접착을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 진균에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 ( Candida parapsilosis), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis ), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)에 의해 형성된 박테리아 접착을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 사례에서, 미세파울링은 생물막을 포함한다. 일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 진균에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 경우에, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata ), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 ( Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스 ( Candida dubliniensis), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)에 의해 형성된 생물막을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 구현예에서, 거대파울링은 석회질 파울링 유기체 또는 비-석회질 파울링 유기체를 포함한다. 석회질 파울링 유기체는 단단한 몸체를 가지고 있는 유기체이다. 일부 경우에, 석회질 파울링 유기체는 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합을 포함한다. 비-석회질 파울링 유기체는 유연한 몸체를 포함한다. 비-석회질 파울링 유기체는 해초, 히드로충류, 또는 조류를 포함한다.
일부 사례에서, 거대파울링은 석회질 파울링 유기체에 의해 형성된다. 일부 경우에, 거대파울링은 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합에 의해 형성된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 석회질 파울링 유기체에 의해 형성된 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합에 의해 형성된 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 경우에, 거대파울링은 비-석회질 파울링 유기체에 의해 형성된다. 일부 경우에, 거대파울링은 해초, 히드로충류, 또는 조류에 의해 형성된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 비-석회질 파울링 유기체에 의해 형성된 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다. 일부 사례에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 해초, 히드로충류, 또는 조류에 의해 형성된 거대파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 그의 표면 상의 바이오파울링의 형성을 감소시킨다. 일부 경우에, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 10%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 20%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 30% 이상까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 40%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 50%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 60%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 70%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 80%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 90%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 95%, 또는 그 초과까지 감소된다. 일부 사례에서, 바이오파울링의 형성은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 99%, 또는 그 초과까지 감소된다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 추가 제제로 더 코팅된다. 일부 사례에서, 추가 제제는 항미생물제이다. 예시적인 항미생물제는 사차 암모늄 염 또는 삼차 아민을 포함한다. 일부 사례에서, 추가 제제는 화학 소독제이다. 예시적인 화학 소독제는 차아염소산나트륨, 수산화나트륨, 및 벤즈알코늄 클로라이드를 포함한다.
사용 방법
일 양태에서, 본 명세서에서 개시된 멤브레인을 통해 액체 조성물을 통과시키는 방법이 본 명세서에 개시되어 있고, 상기 액체 조성물은 용질 및 용매를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 용질에 대해 실질적으로 불투과성이다.
일부 구현예에서, 액체 조성물은 염수이다. 다른 구현예에서, 액체 조성물은 기수이다. 또 다른 구현예에서, 액체 조성물은 유기 용매이다.
일부 구현예에서, 용질은 염료, 소분자, 중합체, 또는 올리고머이다. 다른 구현예에서, 용질은 병원체 또는 독소이다.
일부 구현예에서, 액체 조성물은 계속해서 멤브레인을 통과시킨다.
일부 구현예에서, 액체 조성물은 적어도 1종의 파울링 작용물, 예컨대 그람 음성 박테리아, 그람 양성 박테리아, 또는 해양 박테리아를 포함한다.
일부 구현예에서, 박테리아는 악티노마이세스 ( Actinomyces ), 아스로박터(Arthrobacter), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 (Corynebacterium), 엔테로코쿠스 ( Enterococcus ), 락토코쿠스(Lactococcus), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 ( Micrococcus ), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스 (Staphylococcus), 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 악티노마이세스 spp .( Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp.(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp .), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp .( Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp.(Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp .), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스(Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes ), 알테로모나스 (Alteromonas), 에어로모나스 ( Aeromonas ), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아 (Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스 (Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 비브리오( Vibrio ), 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp.), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp.(Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 ( Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 비브리오 콜레라에( Vibrio cholerae ), 슈도알테로모나스 spp .( Pseudoalteromonas spp.) 및 쉐와넬라 spp.(Shewanella spp.)으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 파울링 작용물은 칸디다 알비칸스 ( Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata ), 칸디다 루고세 ( Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 (Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스 ( Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis ), 및 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)로부터 선택된 진균이다.
일부 구현예에서, 유기체는 석회질 유기체 또는 비-석회질 유기체이다. 일부 구현예에서, 석회질 유기체는 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합이다. 일부 구현예에서, 비-석회질 유기체는 해초, 히드로충류, 또는 조류이다.
일부 구현예에서, 액체 조성물은 염소를 더 포함한다. 일부 그와 같은 구현예에서, 멤브레인은 염소에 의해 분해되지 않는다.
일부 구현예에서, 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다. 일부 구현예에서, 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다.
또 다른 양태에서 본 명세서에서 개시된 멤브레인을 통해 기체 조성물을 통과시키는 방법이 본 명세서에 제공되고, 상기 기체 조성물은 적어도 2개의 기체를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 기체 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 불투과성이다.
일부 구현예에서, 조성물 중 적어도 1종의 기체, 그리고 선택적으로 2종 이상 또는 심지어 모든 기체는, 질소, 이산화탄소, 산소, 메탄, 일산화탄소, 염소, 불소, 이산화질소, 수소, 헬륨, 황화수소, 수소 시아나이드, 포름알데하이드, 포스겐, 포스핀, 및 브롬으로부터 선택된다.
또 다른 양태에서, 용액을 정제하는 방법이 본 명세서에 제공되고, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 용액과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면과 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 용액과 접촉시키는 단계;를 포함하되,
상기 제1 용액은 멤브레인을 통해 상기 제2 용액과 유체 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 삼투압을 극복하기 위해 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아서 상기 제2 부피를 증가시키고 상기 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 용액을 생성한다.
용액을 정제하는 방법의 일부 구현예에서, 비대칭 멤브레인은 하기를 포함하는 방법에 의해 생성된다:
(a) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(b) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(c) 상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
(d) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(e) 상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(f) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(g) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 오염물로부터 용액을 정제하기 위해 사용된다. 일부 구현예에서, 용액은 해수이다. 일부 구현예에서, 오염물은 염이다.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 오염물로부터 용액을 계속해서 정제하기 위해 사용된다.
일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 1 ml/분 내지 적어도 약 50 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 2 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 3 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 4 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 5 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 6 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 7 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 8 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 9 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 10 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 12 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 14 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 16 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 18 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 20 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 22 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 24 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 26 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 28 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 30 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 32 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 34 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 36 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 38 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 40 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 42　ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 44 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 46 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 48 ml/분이다. 일부 구현예에서, 부피측정 유량은 적어도 약 50 ml/분이다.
또 다른 양태에서, 기체로부터 오염물을 분리하는 방법이 본 명세서에 기재되고, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 가스 혼합물과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면을 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 가스 혼합물과 접촉시키는 단계를 포함하되,
상기 제1 가스 혼합물은 상기 멤브레인을 통해 상기 제2 가스 혼합물과 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아셔 상기 제2 부피를 증가시키고 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 상기 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 기체를 생성한다.
기체로부터 오염물을 분리하는 방법의 일부 구현예에서, 비대칭 멤브레인은 하기를 포함하는 방법에 의해 생성된다:
(a) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(b) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(c) 상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
(d) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(e) 상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(f) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(g) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
일부 구현예에서, 제1 가스 혼합물은 CO2, CH4, H2, He, Ar, N2, 및 O2로 구성된 군으로부터 선택된 2종 이상의 기체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 가스 혼합물은 CO2 및 CH4를 포함한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 혼합물로부터 기체를 계속해서 분리한다.
제조 방법
일 양태에서, 본 개시내용은 본 명세서에서 개시된 멤브레인을 제조하는 방법을 제공하되, 상기 방법은 하기의 단계들을 포함한다:
최상부면 및 바닥면을 갖는 기재를 얻는 단계;
활성층을 상기 기재의 최상부면에 도포하는 단계;
상기 활성층을 제1 열원에 노출시키는 단계;
에폭시 수지를 상기 활성층에 도포하는 단계; 및
상기 에폭시 수지를 제2 열원에 노출시켜, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계.
일부 구현예에서, 본 방법은, 예를 들어, 약 6시간, 약 8시간, 약 12시간, 약 18시간, 또는 약 24 시간 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계를 더 포함한다.
일부 구현예에서, 본 방법은 최상부면 및 바닥면을 가지고 있는 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계를 추가로 포함하되, 상기 최상부면은 멤브레인에 부착된다. 일부 그와 같은 구현예에서, 기재의 최상부면은 부드러운 표면을 갖는다. 다른 구현예에서, 기재의 최상부면은 거친 표면을 갖는다. 일부 구현예에서, 기재는 부직포 섬유를 포함한다. 일부 구현예에서, 기재는 유리 또는 금속 (예를 들어, 스테인레스강)을 포함한다. 일부 구현예에서, 기재는 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 섬유는 부직포 폴리에스테르 직물이다.
일부 구현예에서, 제1 열원은 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 120 ℃, 적어도 약 200 ℃, 또는 적어도 약 300 ℃의 온도를 갖는다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1 내지 약 18시간 동안 열원에 노출된다.
일부 구현예에서, 제2 열원은 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 120 ℃, 적어도 약 150 ℃의 온도를 갖는다. 일부 구현예에서, 미세다공성 층은 약 1 내지 약 6시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 미세다공성 층은 약 3시간 동안 열원에 노출된다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 추가로 1종 이상의 포로겐, 예를 들어, 친수성 중합체, 소수성 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 친수성 중합체는 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG), 폴리(에틸렌이민), 폴리아닐린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 모이어티를 포함한다. 특정 바람직한 구현예에서, 포로겐은, 예를 들어, 약 1 대 약 1의 PEG200 대 PEG400의 비로 PEG200과 PEG400의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, 원하는 블레이드 높이로 설정된 주조 블레이드는 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하기 위해 사용된다.
추가 양태에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 제조하는 방법이 본 명세서에 기재되어 있고, 상기 방법은 하기를 포함한다:
(a) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(b) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(c) 상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
(d) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(e) 상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(f) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(g) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
일부 구현예에서, 본 명세서에서 개시된 비대칭 박막 복합 멤브레인은 역삼투 멤브레인이다.
일부 구현예에서, 기재는 부드러운 최상부 표면을 갖는다. 일부 구현예에서, 기재는 무기 기재이다. 일부 구현예에서, 기재는 유기 기재이다. 일부 구현예에서, 무기 기재는 유리 또는 금속이다. 일부 구현예에서, 기재는 부직포 섬유 재료이다. 일부 구현예에서, 부직포 섬유 재료는 유리, 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합으로부터 생성된다. 일부 구현예에서, 기재는 부직포 폴리에스테르 직물이다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리아닐린은 에메랄딘 염기이다. 일부 그와 같은 구현예에서, 에메랄딘 염기는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00016
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리이미드는 방향족이다. 일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00017
식 중,
R1은 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
R2는 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고; 그리고
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성한다.
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00018
또는
Figure pct00019
식 중, 각각의 RA는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, -C(=O)N(R3)2, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
n은 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00020
일부 구현예에서, 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00021
일부 구현예에서, R1은 H이다. 일부 구현예에서, R2는 H이다. 일부 구현예에서, RA는 H, -C(=O)OH, -C(=O)OCH3, 또는 -C(=O)NH2이다. 일부 구현예에서, RA은 H이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)OH이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)OCH3이다. 일부 구현예에서, RA는 -C(=O)NH2이다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다.
일부 구현예에서, 폴리벤즈이미다졸론은 하기로부터 선택된 하나 이상의 구조를 갖는다:
Figure pct00022
및
Figure pct00023
식 중, 각각의 RB는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
m은 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00024
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이거나; 또는
2개의 RC은 함께 합쳐져서 가교결합을 형성하고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00025
또는
Figure pct00026
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00027
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00028
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
일부 구현예에서, 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함한다.
일부 구현예에서, 활성층은 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 열원은 핫 에어 스트림, 오븐, 또는 IR 램프를 포함한다. 일부 구현예에서, 열원은 적어도 약 50 ℃ 내지 적어도 약 350 ℃의 온도를 갖는다. 일부 구현예에서, 열원은 적어도 약 50 ℃, 적어도 약 60 ℃, 적어도 약 70 ℃, 적어도 약 80 ℃, 적어도 약 90 ℃, 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 110 ℃, 적어도 약 120 ℃, 적어도 약 130 ℃, 적어도 약 140 ℃, 적어도 약 150 ℃, 적어도 약 160 ℃, 적어도 약 170 ℃, 적어도 약 180 ℃, 적어도 약 190 ℃, 적어도 약 200 ℃, 적어도 약 210 ℃, 적어도 약 220 ℃, 적어도 약 230 ℃, 적어도 약 240 ℃, 적어도 약 250 ℃, 적어도 약 260 ℃, 적어도 약 270 ℃, 적어도 약 280 ℃, 적어도 약 290 ℃, 적어도 약 300 ℃, 적어도 약 310 ℃, 적어도 약 320 ℃, 적어도 약 330 ℃, 적어도 약 340 ℃, 또는 적어도 약 350 ℃의 온도를 갖는다.
일부 구현예에서, 활성층은 약 1 내지 약 36시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1 내지 약 18시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1시간, 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 약 23시간, 약 24시간, 약 27시간, 약 30시간, 약 33시간, 또는 약 36시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1시간, 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 약 23시간, 약 24시간, 약 27시간, 약 33시간, 또는 약 33 시간 내지 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 약 23시간, 약 24시간, 약 27시간, 약 30시간, 약 33시간, 또는 약 36시간 동안 열원에 노출된다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지를 포함한다.
일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, GT-259, 또는 이들의 임의의 조합이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 333이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 DER 661이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 828이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 836이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 1001이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 EPON 1007F이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 Epikote 826이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 Epikote 828이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 ERL-4201이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 ERL-4221이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7013이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7014이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-7074이다. 일부 구현예에서, 중합체계 에폭시 수지는 GT-259이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜-4,4'-(4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 (EPON HPT 1071)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜-4,4'-(3,5-디메틸-4-아미노페닐)-p-디이소프로필벤젠 (EPON HPT 1072)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 테트라글리시딜 4,4'-디아미노 디페닐 메탄 (MY-720)이다. 수지는 에피클로로히드린을 메틸렌 디아닐린과 반응시킴으로써 제조되기 때문에, 테트라글리시딜화된 메틸렌 디아닐린 (TGMDA)로서 빈번하게 확인된다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 4,4'-디하이드록시페닐 메탄, 4,4'-디하이드록시페닐 설폰, 4,4'-디하이드록시디페닐 설파이드, 페놀프탈레인, 레조르시놀, 또는 트리스(4-하이드록시페닐)메탄 및 기타 동종의 것의 폴리글리시딜 에테르이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 EPON 1031 (1,1,2,2-테트라키스(하이드록시페닐) 에탄의 테트라글리시딜 유도체). 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 Apogen 101 (메틸올레이트화된 비스페놀 A 수지)이다. 일부 구현예에서, 에폭시 수지는 할로겐화된 폴리글리시딜 화합물 예컨대 D.E.R. 542 (브롬화된 비스페놀 A 에폭시 수지)이다. 다른 적합한 에폭시 수지는 폴리올로부터 제조된 폴리에폭사이드 예컨대 펜타에리트리톨, 글리세롤, 부탄디올, 또는 트리메틸올프로판 및 에피할로히드린을 포함한다.
페놀 및 알코올 이외의 다른 다작용성 활성 수소 화합물은 폴리글리시딜 부가물을 제조하기 위해 사용된다. 아민, 아미노알코올, 및 폴리카복실산을 포함한다.
아미노알코올로부터 유래된 적합한 폴리글리시딜 부가물은 Araldite 0500 또는 Araldite 0510로서 이용가능한 O,N,N-트리글리시딜-4-아미노페놀 및 O,N,N-트리글리시딜-3-아미노페놀 (Glyamine 115로서 이용가능)을 포함한다.
일부 구현예에서, 카복실산의 글리시딜 에스테르가 사용된다. 그와 같은 글리시딜 에스테르는, 예를 들어, 디글리시딜 프탈레이트, 디글리시딜 테레프탈레이트, 디글리시딜 이소프탈레이트, 및 디글리시딜 아디페이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 수지는 폴리에폭사이드 예컨대 트리글리시딜 시아누레이트 및 이소시아누레이트, N,N-디글리시딜 옥사마이드, 히단토인의 N,N'-디글리시딜 유도체 예컨대 "XB 2793" 지환족 디카복실산의 디글리시딜 에스테르, 및 폴리티올의 폴리글리시딜 티오에테르이다.
다른 에폭시-함유 물질은 글리시돌의 아크릴산 에스테르 예컨대 글리시딜 아크릴레이트 및 글리시딜 메타크릴레이트와 하나 이상의 공중합성 비닐 화합물과의 공중합체이다. 그와 같은 공중합체의 예는 1:1 스티렌-글리시딜 메타크릴레이트, 1:1 메틸 메타크릴레이트-글리시딜 아크릴레이트 및 62.5:24:13.5 메틸 메타크릴레이트:에틸 아크릴레이트:글리시딜 메타크릴레이트이다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 경화제를 포함한다.
에폭시 수지는 종래의 방식으로 경화될 수 있다. 에폭시 수지에 적합한 경화제는 설파닐아미드, 디시안디아미드, 방향족 아민 예컨대 디아미노 디페닐 설폰 ((4-H2NC6H4)2SO2, DDS), 비스(4-아미노페닐) 메탄, 2,2-비스 [4-[4-아미니오페녹시) 페닐]-1,3-트리플루오로프로판, 비스[4-(4-아미노페녹시) 페닐]설폰, 및 비스페놀 A 에테르 디아민 (4-(4-H2NC6H4-O)C6H4)2C(CH3)2, BPADA)을 포함하는 비스(아미노페닐)디에테르; m-페닐렌디아민, p-페닐렌디아민, 1,6-디아미노나프탈렌, 4,4'-디아미노디페닐 에테르, 3-메틸-4-아미노벤즈아미드, 알파, 알파'-비스(4-아미노페닐)-메타디이소프로필벤젠, 알파, 알파'-비스(4-아미노페닐)-파라-디이소프로필벤젠, 1,3-비스(4-아미노페닐)벤젠, 및 1,3-비스(3-아미노페녹시) 벤젠, 및 폴리카복실산 무수물 예컨대 헥사하이드로프탈산 이무수물, 메틸바이사이클로[2,2,1]-헵트-5-엔-2,3-디카복실산 무수물, 파이로멜리트산 이무수물, 비스-2,2-(4-프탈산안하이드리도)헥사플루오로프로판, 및 벤조페논 테트라카복실산 이무수물을 포함한다. 일부 구현예에서, 경화제는 DDS 또는 BPADA이다.
일부 구현예에서, 경화제는 방향족 폴리아민, 지방족 폴리아민 및 그것의 부가물, 카복실산 무수물, 폴리아미드 및 촉매 경화제, 예를 들어 삼차 아민, 이미다졸, BF3 모노에틸아민, 및 디시안디아미드로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 경화제는 지방족 폴리아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 폴리아미드이다. 일부 구현예에서, 경화제는 아미도아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 지환족 아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 방향족 아민이다. 일부 구현예에서, 경화제는 디아민 경화제이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지를 경화하기 위해 이용된 경화제의 양은 현재 사용된 상업적 수지 예컨대 MY-720, EPON HPT 1071, EPON HPT 1072, 및 EPON 828에 이용된 양에 근사하다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 에폭시 수지 1 g당량수 당 약 0.05 내지 약 2 g당량수이다. 일부 구현예에서, 경화제의 양은 약 0.1 내지 약 1.5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 약 0.5 내지 약 1 g당량수.
일부 구현예에서, 경화제의 양은 약 0.05 g당량수, 약 0.1 g당량수, 약 0.15 g당량수, 약 0.2 g당량수, 약 0.25 g당량수, 약 0.3 g당량수, 약 0.35 g당량수, 약 0.4 g당량수, 약 0.45 g당량수, 약 0.5 g당량수, 약 0.55 g당량수, 약 0.6 g당량수, 약 0.65 g당량수, 약 0.7 g당량수, 약 0.75 g당량수, 약 0.8 g당량수, 약 0.85 g당량수, 약 0.9 g당량수, 약 0.95 g당량수, 약 1 g당량수, 약 1.05 g당량수, 약 1.1 g당량수, 약 1.15 g당량수, 약 1.2 g당량수, 약 1.25 g당량수, 약 1.3 g당량수, 약 1.35 g당량수, 약 1.4 g당량수, 약 1.45 g당량수, 또는 약 1.5 g당량수이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 포로겐을 포함한다. 포로겐의 예는, 비제한적으로, 에틸렌 글리콜 및 에틸렌 글리콜계 물질 예컨대 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 및 고급 동족체를 포함한다. 에틸렌 글리콜의 고급 동족체는 종종 폴리에틸렌 글리콜 (즉, PEG) 또는 폴리에틸렌 옥사이드 (즉, PEO)로 칭한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 프로필렌 글리콜 및 프로필렌 글리콜계 물질 예컨대 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜, 및 고급 동족체로 구성된 군으로부터 선택된다. 프로필렌 글리콜의 고급 동족체는 종종 폴리프로필렌 글리콜 (즉, PPG) 또는 폴리프로필렌 옥사이드 (즉, PPO)로 칭한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 폴리에틸렌 옥사이드 및 폴리프로필렌 옥사이드의 랜덤 또는 블록 공중합체이다.
일부 포로겐은 적어도 200 g/몰, 적어도 400 g/몰, 적어도 800 g/몰, 적어도 1,000 g/몰, 적어도 2,000 g/몰, 4,000 g/몰, 적어도 8,000 g/몰, 또는 적어도 10,000 g/몰의 분자량을 갖는 폴리알킬렌 옥사이드이다. 일부 구현예에서, 폴리알킬렌 옥사이드 포로겐은 최대 20,000 g/몰, 최대 16,000 g/몰, 최대 12,000 g/몰, 최대 10,000 g/몰, 최대 8,000 g/몰, 최대 6,000 g/몰 최대 4,000 g/몰, 최대 2,000 g/몰, 최대 1,000 g/몰, 최대 500 g/몰, 또는 최대 200 g/몰의 평균 분자량을 갖는다. 일부 구현예에서, 폴리알킬렌 옥사이드 포로겐은 전형적으로 200 내지 20,000 g/몰 범위, 200 내지 16,000 g/몰 범위, 200 내지 8,000 g/몰 범위, 200 내지 4,000 g/몰 범위, 200 내지 2,000 g/몰 범위, 200 내지 1,000 g/몰 범위, 200 내지 800 g/몰 범위, 200 내지 600 g/몰 범위, 또는 200 내지 400 g/몰 범위의 평균 분자량을 갖는다.
일부 구현예에서, 포로겐의 혼합물이 사용된다. 일부 구현예에서, 포로겐은 알킬렌 글리콜인 제1 포로겐과 폴리알킬렌 옥사이드인 제2 포로겐의 혼합물이다. 일부 구현예에서, 포로겐은 에틸렌 글리콜과 하이드록시 말단 기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜과의 혼합물이다.
일부 구현예에서, 포로겐은 친수성 중합체, 소수성 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 친수성 중합체는 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG), 폴리(에틸렌이민), 폴리아닐린, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, 포로겐은 PEG200과 PEG400의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 PEG200과 PEG800의 혼합물을 포함한다. 일부 구현예에서, 포로겐은 PEG400과 PEG800의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:10 내지 약 10:1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:5 내지 약 5:1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:10, 약 1:9, 약 1:8, 약 1:7, 약 1:6, 약 1:5, 약 1:4, 약 1:3, 약 1:2, 약 1:1, 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1, 약 5:1, 약 6:1, 약 7:1, 약 8:1, 또는 약 9:1 내지 약 1:9, 약 1:8, 약 1:7, 약 1:6, 약 1:5, 약 1:4, 약 1:3, 약 1:2, 약 1:1, 약 2:1, 약 3:1, 약 4:1, 약 5:1, 약 6:1, 약 7:1, 약 8:1, 약 9:1, 또는 약 10:1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 10이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 9이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 8이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 7이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 6이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 5이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 4이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 3이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 2이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 2 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 3 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 4 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 5 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 6 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 7 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 8 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 9 대 약 1이다. 일부 구현예에서, PEG200 대 PEG400의 비는 약 10 대 약 1이다.
일부 구현예에서, 포로겐의 양은 에폭시 수지 1 g당량수 당 약 0.1 내지 약 10 g당량수이다. 일부 구현예에서, 포로겐의 양은 약 0.2 내지 약 5 g당량수이다. 일부 구현예에서, 약 0.5 내지 약 4 g당량수.
일부 구현예에서, 포로겐의 양은 에폭시 수지 약 0.1 g당량수, 약 0.2 g당량수, 약 0.3 g당량수, 약 0.4 g당량수, 약 0.5 g당량수, 약 0.6 g당량수, 약 0.7 g당량수, 약 0.8 g당량수, 약 0.9 g당량수, 약 1 g당량수, 약 1.1 g당량수, 약 1.2 g당량수, 약 1.3 g당량수, 약 1.4 g당량수, 약 1.5 g당량수, 약 1.6 g당량수, 약 1.7 g당량수, 약 1.8 g당량수, 약 1.9 g당량수, 약 2 g당량수, 약 2.1 g당량수, 약 2.2 g당량수, 약 2.3 g당량수, 약 2.4 g당량수, 약 2.5 g당량수, 약 2.6 g당량수, 약 2.7 g당량수, 약 2.8 g당량수, 약 2.9 g당량수, 약 3 g당량수, 약 3.1 g당량수, 약 3.2 g당량수, 약 3.3 g당량수, 약 3.4 g당량수, 약 3.5 g당량수, 약 3.6 g당량수, 약 3.7 g당량수, 약 3.8 g당량수, 약 3.9 g당량수, 약 4 g당량수, 약 4.1 g당량수, 약 4.2 g당량수, 약 4.3 g당량수, 약 4.4 g당량수, 약 4.5 g당량수, 약 4.6 g당량수, 약 4.7 g당량수, 약 4.8 g당량수, 약 4.9 g당량수, 약 5 g당량수, 약 5.1 g당량수, 약 5.2 g당량수, 약 5.3 g당량수, 약 5.4 g당량수, 약 5.5 g당량수, 약 5.6 g당량수, 약 5.7 g당량수, 약 5.8 g당량수, 약 5.9 g당량수, 약 6 g당량수, 약 6.1 g당량수, 약 6.2 g당량수, 약 6.3 g당량수, 약 6.4 g당량수, 약 6.5 g당량수, 약 6.6 g당량수, 약 6.7 g당량수, 약 6.8 g당량수, 약 6.9 g당량수, 약 7 g당량수, 약 7.1 g당량수, 약 7.2 g당량수, 약 7.3 g당량수, 약 7.4 g당량수, 약 7.5 g당량수, 약 7.6 g당량수, 약 7.7 g당량수, 약 7.8 g당량수, 약 7.9 g당량수, 약 8 g당량수, 약 8.1 g당량수, 약 8.2 g당량수, 약 8.3 g당량수, 약 8.4 g당량수, 약 8.5 g당량수, 약 8.6 g당량수, 약 8.7 g당량수, 약 8.8 g당량수, 약 8.9 g당량수, 약 9 g당량수, 약 9.1 g당량수, 약 9.2 g당량수, 약 9.3 g당량수, 약 9.4 g당량수, 약 9.5 g당량수, 약 9.6 g당량수, 약 9.7 g당량수, 약 9.8 g당량수, 약 9.9 g당량수, 또는 약 10 g당량수이다.
일부 구현예에서, 에폭시 수지는 경화 속도를 증가시키기 위해 가속제를 더 포함한다. 일부 구현예에서, 가속제는 루이스산/아민 복합체 예컨대 BF3/모노에틸아민, BF3/피페리딘, BF3/메틸이미다졸; 아민, 예컨대 이미디아졸 및 그것의 유도체 예컨대 4-에틸-2-메틸이미다졸, 1-메틸이미다졸, 2-메틸이미다졸; N,N-디메틸벤질아민; 삼차 아민의 산 염, 예컨대 p-톨루엔설폰산/이미다졸 착물, 트리-플루오로메탄 설폰산의 염, 예컨대 FC-520 (3M Company로부터 수득됨), 오르가노포스포늄 할라이드, 디시안디아미드, 1,1-디메틸-3-페닐 우레아 (Fikure (Fike Chemical Co.로부터의 62U) 및 1,1-디메틸-3-페닐 우레아의 염소화 유도체 (du Pont)로부터의 모누론 및 디우론으로부터 선택된다.
일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 (즉, 에폭시 플러스 경화제 플러스 포로겐)의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%이다. 일부 구현예에서, 경화 가속제의 양은 에폭시 수지계 (즉, 에폭시 플러스 경화제 플러스 포로겐)의 약 0.01 중량%, 약 0.05 중량%, 약 0.1 중량%, 약 0.2 중량%, 약 0.3 중량%, 약 0.4 중량%, 약 0.5 중량%, 약 0.6 중량%, 약 0.7 중량%, 약 0.8 중량%, 약 0.9 중량%, 약 1 중량%, 약 2 중량%, 약 3 중량%, 약 4 중량%, 약 5 중량%, 약 6 중량%, 약 7 중량%, 약 8 중량%, 약 9 중량%, 약 10 중량%, 약 11 중량%, 약 12 중량%, 약 13 중량%, 약 14 중량%, 약 15 중량%, 약 16 중량%, 약 17 중량%, 약 18 중량%, 약 19 중량%, 또는 약 20 중량%이다.
일부 구현예에서, 2종 이상의 에폭시 수지는 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층의 경화 전에 혼합된다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 5 중량% 내지 약 95 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 30 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 40 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 존재한다. 일부 구현예에서, 1종의 에폭시 수지는 약 50 중량%의 양으로 존재한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 열원은 핫 에어 스트림, 오븐, 또는 IR 램프를 포함한다. 일부 구현예에서, 열원은 적어도 약 50 ℃ 내지 적어도 약 200 ℃의 온도를 갖는다. 일부 구현예에서, 열원은 적어도 약 50 ℃, 적어도 약 60 ℃, 적어도 약 70 ℃, 적어도 약 80 ℃, 적어도 약 90 ℃, 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 110 ℃, 적어도 약 120 ℃, 적어도 약 130 ℃, 적어도 약 140 ℃, 적어도 약 150 ℃, 적어도 약 160 ℃, 적어도 약 170 ℃, 적어도 약 180 ℃, 적어도 약 190 ℃, 또는 적어도 약 200 ℃의 온도를 갖는다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 내지 약 24시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 약 1 내지 약 6시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1시간, 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 약 23시간, 또는 약 24시간 동안 열원에 노출된다. 일부 구현예에서, 활성층은 약 1시간, 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 또는 약 23 시간 내지 약 1.5시간, 약 2시간, 약 2.5시간, 약 3시간, 약 3.5시간, 약 4시간, 약 4.5시간, 약 5시간, 약 5.5시간, 약 6시간, 약 7시간, 약 8시간, 약 9시간, 약 10시간, 약 11시간, 약 12시간, 약 13시간, 약 14시간, 약 15시간, 약 16시간, 약 17시간, 약 18시간, 약 19시간, 약 20시간, 약 21시간, 약 22시간, 약 23시간, 또는 약 24시간 동안 열원에 노출된다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 열원에 노출될 때 서로 결합된다. 일부 구현예에서, 결합은 공유 변형을 포함한다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 공유결합을 통해 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-N 공유결합을 통해 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 또는 C-N 공유결합을 통해 결합된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층은 C-O 및 C-N 공유결합을 통해 결합된다.
추가 양태에서, 결합은 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층 및 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층을 광원에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 결합은 비대칭 박막 복합 멤브레인의 미세다공성 지지층을 광원에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 결합은 비대칭 박막 복합 멤브레인의 활성층을 광원에 노출시키는 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 결합은 광화학적 변형을 포함한다. 일부 구현예에서, 광원은 UV 광을 포함한다. 일부 구현예에서, 광원은 200 nm 내지 370 nm 범위의 UV 광을 포함한다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 1 내지 약 48시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 2시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 4시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 6시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 8시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 12시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 18시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 24시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 30시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 36시간 동안 물에 노출된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 약 48시간 동안 물에 노출된다.
일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 선택적으로 기재로부터 분리된다. 일부 구현예에서, 비대칭 박막 복합 멤브레인은 기재로부터 분리되지 않는다.
정의
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 유기 화합물을 포함하는 화합물에 대한 명명법은 일반 명칭, 명명법에 대한 IUPAC, IUBMB, 또는 CAS 권고를 사용하여 주어질 수 있다. 하나 이상의 입체화학적 특징이 존재하는 경우, 입체화학에 대한 칸-인골드-프렐로그 규칙(Cahn-Ingold-Prelog rule)을 이용하여 입체화학 우선순위, E/Z 사양 등을 표시할 수 있다. 당해 분야의 숙련가는 명명 규칙(naming convention)을 사용하여 화합물 구조의 전반적 감소에 의해, 또는 상업적으로 이용가능한 소프트웨어, 예컨대 CHEMDRAWTM (켐브리지 코포레이션, 미국 소재)에 의해, 명칭이 주어진 경우에 화합물의 구조를 쉽게 확인할 수 있다.
명세서 및 첨부된 청구항에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태는, 문맥에서 달리 명확히 명시되지 않는 한, 복수의 지시대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "성분," "중합체," 또는 "입자"에 대한 언급은 2개 이상의 그와 같은 성분, 중합체, 또는 입자 등의 혼합물을 포함한다.
범위는 본 명세서에서 "약" 하나의 특정 값으로부터, 그리고/또는 "약" 다른 특정 값까지로 표현될 수 있다. 이러한 범위가 표현되는 경우, 다른 양태는 하나의 특정 값으로부터 그리고/또는 다른 특정 값까지 포함한다. 유사하게는, 값이 근사값으로서 표현되는 경우, 선행사 "약"을 사용함으로써, 특정 값이 다른 양태를 형성하는 것으로 이해될 것이다. 각각의 범위의 종점이 다른 종점과 관련하여, 그리고 다른 종점과 독립적으로 둘 모두에서 유의미한 것으로 추가로 이해될 것이다. 또한, 본 명세서에 개시된 다수의 값이 존재하며, 그리고 각각의 값은 또한 본 명세서에서 값 자체 이외에 "약" 그 특정 값으로서 개시되는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "10"이 개시된 경우, "약 10"이 또한 개시된다. 또한, 값이 개시되는 경우, 당업자에게 적절하게 이해되는 바와 같이, 값 "이하", "값 이상" 및 값들 사이의 가능한 범위가 또한 개시되는 것으로 이해된다. 또한, 값 "10"이 개시되는 경우, "10 이하"뿐만 아니라 "10 이상"이 또한 개시된다. 또한, 본 출원 전반에서, 데이터가 다수의 상이한 형태로 제공되며, 그리고 이 데이터가 종점과 시점, 및 데이터 지점의 임의의 조합에 대한 범위를 나타내는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 데이터 지점 "10" 및 특정 데이터 지점 15가 개시되는 경우, 10 및 15의 초과, 이상, 미만, 이하, 및 동일값뿐만 아니라 10 내지 15이 개시되는 것으로 여겨지는 것으로 이해된다. 또한, 2개의 특정 단위 사이의 각각의 단위가 또한 개시된 것으로 고려된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시되는 경우, 11, 12, 13, 및 14가 또한 개시된다.
조성물에서의 특정 원소 또는 성분의 중량부에 대한 명세서 및 최종 청구항에서의 언급은 중량부가 표현된 조성물 또는 물품에서의 원소 또는 성분과 임의의 다른 원소 또는 성분 사이의 중량 관계를 의미한다. 따라서, 2 중량부의 성분 X 및 5 중량부 성분 Y를 함유하는 화합물에서, X 및 Y는 2:5의 중량비로 존재하고, 추가의 성분이 화합물에 함유되는지 여부와 무관하게 이러한 비로 존재한다.
성분의 중량 퍼센트(중량%)는, 특별히 반대로 언급되지 않는 한, 성분이 포함되는 배합물 또는 조성물의 총 중량을 기준으로 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "선택적인" 또는 "선택적으로"는 이후 기재된 사건 또는 상황이 일어나거나 일어나지 않을 수 있고, 그리고 설명은 상기 사건 또는 상황이 일어나는 경우와 이것이 일어나지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "유효량" 및 "효과적인 양"은 원하는 결과를 달성하거나 또는 원하지 않는 조건에 대해 영향을 주기에 충분한 양을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "안정한"은 이의 제조, 검출, 및 특정 양태에서, 본원에 개시된 하나 이상의 목적을 위한 그의 회수, 정제, 및 사용을 가능하게 하는 조건에 가해지는 경우에 실질적으로 변경되지 않는 조성과 관련된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "중합체"는 천연 또는 합성의 상대적 고분자량의 유기 화합물을 지칭하고, 이의 구조가 반복되는 작은 단위, 단량체 (예를 들어, 폴리에틸렌, 고무, 셀룰로스)로 표시될 수 있다. 합성 중합체는 전형적으로 단량체의 첨가 또는 축합 중합에 의해 형성된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "단일중합체"는 단일 유형의 반복 단위 (단량체 잔기)로부터 형성된 중합체를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "공중합체"는 2개 이상의 상이한 반복 단위 (단량체 잔기)로 형성된 중합체를 지칭한다. 예로써, 그리고 비제한적으로, 공중합체는 교대 공중합체, 랜덤 공중합체, 블록 공중합체, 또는 그라프트 공중합체일 수 있다. 또한, 특정 양태에서, 블록 공중합체의 다양한 블록 세그먼트는 그 자체가 공중합체를 포함하는 것으로 고려된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "올리고머"는 반복 단위의 수가 2 내지 10, 예를 들어, 2 내지 8, 2 내지 6, 또는 2 내지 4인 상대적 저분자량 중합체를 지칭한다. 일 양태에서, 올리고머의 집합체는 약 2개 내지 약 10개, 예를 들어, 약 2개 내지 약 8개, 약 2개 내지 약 6개, 또는 약 2개 내지 약 4개의 반복 단위의 평균 수를 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "가교결합된 중합체"는 하나의 중합체 사슬을 다른 것에 연결하는 결합을 갖는 중합체를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "포로겐 조성물" 또는 "포로겐(들)"은 다공성 물질을 생성하는 데 사용될 수 있는 임의의 구조화된 물질을 지칭한다.
"옥소"는 =O 치환체를 지칭한다.
"티옥소"는 =S 치환체를 지칭한다.
"알킬"은 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소 사슬 라디칼을 지칭하되, 이는 1 내지 2개의 탄소 원자를 가지며, 단일 결합에 의해 상기 분자의 나머지에 결합된다. 최대 10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬은 C1-C10 알킬로 칭하고, 마찬가지로, 예를 들어, 최대 6개의 탄소 원자를 포함하는 알킬은 C1-C6 알킬이다. 다른 수의 탄소 원자를 포함하는 알킬 (및 본 명세서에 정의된 다른 모이어티)는 유사하게 제시된다. 알킬 기는, 비제한적으로, C1-C10 알킬, C1-C9 알킬, C1-C8 알킬, C1-C7 알킬, C1-C6 알킬, C1-C5 알킬, C1-C4 알킬, C1-C3 알킬, C1-C2 알킬, C2-C8 알킬, C3-C8 알킬 및 C4-C8 알킬을 포함한다. 대표적인 알킬 기는, 비제한적으로, 메틸, 에틸, n-프로필, 1-메틸에틸 (i-프로필), n-부틸, i-부틸, s-부틸, n-펜틸, 1,1-디메틸에틸 (t-부틸), 3-메틸헥실, 2-메틸헥실, 1-에틸-프로필, 및 기타 동종의 것을 포함한다. 일부 구현예에서, 알킬은 메틸 또는 에틸이다. 일부 구현예에서, 알킬은 -CH(CH3)2 또는 -C(CH3)3이다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알킬 기는 아래에 기재된 바와 같이 선택적으로 치환될 수 있다. "알킬렌" 또는 "알킬렌 사슬"은 상기 분자의 나머지를 라디칼 기에 연결하는 직쇄 또는 분지쇄 2가 탄화수소 사슬을 지칭한다. 일부 구현예에서, 알킬렌은 -CH2-, -CH2CH2-, 또는 -CH2CH2CH2-이다. 일부 구현예에서, 알킬렌은 -CH2-이다. 일부 구현예에서, 알킬렌은 -CH2CH2-이다. 일부 구현예에서, 알킬렌은 -CH2CH2CH2-이다.
"알콕시"는 식 -OR의 라디칼을 지칭하되, 여기서, R은 본 명세서에서 정의된 알킬 라디칼이다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알콕시 기는 아래에 기재된 바와 같이 선택적으로 치환될 수 있다. 대표적인 알콕시 기는, 비제한적으로, 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시, 펜톡시를 포함한다. 일부 구현예에서, 알콕시는 메톡시이다. 일부 구현예에서, 알콕시는 에톡시이다.
"헤테로알킬렌"은 상기에 기재된 바와 같은 알킬 라디칼을 지칭하되, 상기 알킬의 1개 이상의 탄소 원자는 O, N 또는 S 원자로 대체된다. "헤테로알킬렌" 또는 "헤테로알킬렌 사슬"은 상기 분자의 나머지를 라디칼 기에 연결하는 직쇄 또는 분지쇄 2가 헤테로알킬 사슬을 지칭한다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 헤테로알킬 또는 헤테로알킬렌 기는 아래에 기재된 바와 같이 선택적으로 치환될 수 있다. 대표적인 헤테로알킬 기는, 비제한적으로 -OCH2OMe, -OCH2CH2OMe, 또는 -OCH2CH2OCH2CH2NH2를 포?c한다. 대표적인 헤테로알킬렌 기는, 비제한적으로 -OCH2CH2O-, -OCH2CH2OCH2CH2O-, 또는 -OCH2CH2OCH2CH2OCH2CH2O-를 포함한다.
"알킬아미노"는 식 -NHR 또는 -NRR의 라디칼을 지칭하되, 여기서, 각각의 R는, 독립적으로, 상기에서 정의된 바와 같은 알킬 라디칼이다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 알킬아미노 기는 아래에 기재된 바와 같이 선택적으로 치환될 수 있다.
용어 "방향족"은 4n+2 π 전자를 함유하되, 여기서, n은 정수인 비국소화된 π-전자계를 가지고 있는 평면 고리를 지칭한다. 방향족화합물은 선택적으로 치환될 수 있다. 용어 "방향족"은 아릴 기 (예를 들어, 페닐, 나프탈레닐) 및 헤테로아릴 기 (예를 들어, 피리디닐, 퀴놀리닐) 둘 모두를 포함한다.
"아릴"은 방향족 고리를 지칭하되, 상기 고리를 형성하는 각각의 원자는 탄소 원자이다. 아릴 기는 선택적으로 치환될 수 있다. 아릴 기의 예는, 비제한적으로 페닐, 및 나프틸을 포함한다. 일부 구현예에서, 아릴은 페닐이다. 구조에 따라, 아릴 기는 모노라디칼 또는 디라디칼 (즉, 아릴렌 기)일 수 있다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 용어 "아릴" 또는 접두어 "ar-" (예컨대 "아르알킬"에서)는 선택적으로 치환된 아릴 라디칼을 포함하기 위한 것이다.
"카복시"는 -CO2H를 지칭한다. 일부 구현예에서, 카복시 모이어티는 카복실산 모이어티와 유사한 물리적 및/또는 화학 특성을 나타내는 작용기 또는 모이어티를 지칭하는 "카복실산 생물동족체(bioisostere)"로 대체될 수 있다. 카복실산 생물동족체는 카복실산 기의 특성과 유사한 생물학적 특성을 갖는다. 카복실산 모이어티를 갖는 화합물은 카복실산 생물동족체와 교환된 카복실산 모이어티를 가질 수 있고 카복실산-함유 화합물과 비교할 때 유사한 물리적 및/또는 생물학적 특성을 갖는다. 예를 들어, 일 구현예에서, 카복실산 생물동족체는 생리적 pH를 카복실산 기와 거의 동일한 정도로 이온화한다. 카복실산의 생물동족체의 예는, 비제한적으로 하기를 포함한다:
Figure pct00029
Figure pct00030
및 기타 동종의 것.
"사이클로알킬"은 단환형 또는 다환형 비-방향족 라디칼을 지칭하되, 고리를 형성하는 각각의 원자 (즉 골격 원자)는 탄소 원자이다. 사이클로알킬은 포화되거나, 부분적으로 불포화될 수 있다. 사이클로알킬 방향족 고리와 융합될 수 있다 (이 경우에 사이클로알킬은 비-방향족 고리 탄소 원자를 통해 결합된다). 사이클로알킬 기는 3 내지 10 고리 원자를 갖는 기를 포함한다. 대표적인 사이클로알킬은, 비제한적으로, 3 내지 10개의 탄소 원자, 3 내지 8개의 탄소 원자, 3 내지 6개의 탄소 원자, 또는 3 내지 5개의 탄소 원자를 갖는 사이클로알킬을 포함한다. 단환형 사이클로알킬 라디칼은, 예를 들어, 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸, 및 사이클로옥틸을 포함한다. 일부 구현예에서, 단환형 사이클로알킬은 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸 또는 사이클로헥실이다. 일부 구현예에서, 단환형 사이클로알킬은 사이클로펜틸이다. 다환형 라디칼은, 예를 들어, 아다만틸, 노르보르닐, 데칼리닐, 및 3,4-디하이드로나프탈렌-1(2H)-온을 포함한다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 사이클로알킬 기는 선택적으로 치환될 수 있다.
"융합된"은 존재하는 고리 구조에 융합된 본 명세서에 기재된 임의의 고리 구조를 지칭한다. 융합 고리가 헤테로사이클릴 고리 또는 헤테로아릴 고리일 때, 융합된 헤테로사이클릴 고리 또는 융합된 헤테로아릴 고리의 일부가 되는 존재하는 고리 구조 상의 임의의 탄소 원자는 질소 원자로 대체될 수 있다.
"할로" 또는 "할로겐"은 브로모, 클로로, 플루오로 또는 아이오도를 지칭한다.
"할로알킬"은 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 할로 라디칼에 의해 치환된, 상기에서 정의된 바와 같은 알킬 라디칼을 지칭하되, 그 예는 트리플루오로메틸, 디플루오로메틸, 플루오로메틸, 트리클로로메틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 1,2-디플루오로에틸, 3-브로모-2-플루오로프로필, 1,2-디브로모에틸, 및 기타 동종의 것이다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 할로알킬 기는 선택적으로 치환될 수 있다.
"할로알콕시"는 상기에서 정의된 바와 같은 하나 이상의 할로 라디칼에 의해 치환된 상기에서 정의된 바와 같은 알콕시 라디칼을 지칭하되, 그 예는 트리플루오로메톡시, 디플루오로메톡시, 플루오로메톡시, 트리클로로메톡시, 2,2,2-트리플루오로에톡시, 1,2-디플루오로에톡시, 3-브로모-2-플루오로프로폭시, 1,2-디브로모에톡시, 및 기타 동종의 것이다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 할로알콕시 기는 선택적으로 치환될 수 있다.
"헤테로사이클로알킬" 또는 "헤테로사이클릴" 또는 "복소환형 고리"는 2 내지 10개의 탄소 원자 및 질소, 산소, 및 황으로 구성된 군으로부터 선택된 1 내지 4개의 헤테로원자를 포함하는 안정한 3- 내지 14-원 비-방향족 고리 라디칼을 지칭한다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 헤테로사이클로알킬 라디칼은 융합된 (아릴 또는 헤테로아릴 고리와 융합될 때, 헤테로사이클로알킬은 비-방향족 고리 원자를 통해 결합됨) 또는 브릿징된 고리계를 포함하는 단환형, 또는 이환형 고리계 일 수 있다. 헤테로사이클릴 라디칼 중 질소, 탄소 또는 황 원자는 선택적으로 산화될 수 있다. 질소 원자는 선택적으로 사원화될 수 있다. 헤테로사이클로알킬 라디칼은 부분적으로 또는 완전 포화된다. 그와 같은 헤테로사이클로알킬 라디칼의 예는, 비제한적으로, 디옥소라닐, 티에닐[1,3]디티아닐, 데카하이드로이소퀴놀릴, 이미다졸리닐, 이미다졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 이속사졸리디닐, 모폴리닐, 옥타하이드로인돌릴, 옥타하이드로이소인돌릴, 2-옥소피페라지닐, 2-옥소피페리디닐, 2-옥소피롤리디닐, 옥사졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐, 4-피페리도닐, 피롤리디닐, 피라졸리디닐, 퀴누클리디닐, 티아졸리디닐, 테트라하이드로푸릴, 트리티아닐, 테트라하이드로피라닐, 티오모폴리닐, 티아모폴리닐, 1-옥소-티오모폴리닐, 1,1-디옥소-티오모폴리닐을 포함한다. 용어 헤테로사이클로알킬은 또한 단당류, 이당류 및 올리고당을 비제한적으로 포함하는 모든 고리 형태의 탄수화물을 포함한다. 달리 지적되지 않는 한, 헤테로사이클로알킬은 고리 중 2 내지 10개의 탄소를 갖는다. 일부 구현예에서, 헤테로사이클로알킬은 고리 중 2 내지 8개의 탄소를 갖는다. 일부 구현예에서, 헤테로사이클로알킬은 고리 중 2 내지 8개의 탄소 및 1 또는 2개의 N 원자를 갖는다. 일부 구현예에서, 헤테로사이클로알킬은 고리 중 2 내지 10개의 탄소, 0 내지 2개의 N 원자, 0 내지 2개의 O 원자, 및 0 내지 1개의 S 원자를 갖는다. 일부 구현예에서, 헤테로사이클로알킬은 고리 중 2 내지 10개의 탄소, 1 내지 2개의 N 원자, 0 내지 1개의 O 원자, 및 0 내지 1개의 S 원자를 갖는다. 헤테로사이클로알킬 중 탄소 원자의 수를 언급할 때, 헤테로사이클로알킬 중 탄소 원자의 수가 헤테로사이클로알킬을 구성하는 (헤테로원자를 포함하는) 원자의 총수 (즉 헤테로사이클로알킬 고리의 골격 원자)와 동일하지 않는 것으로 이해된다. 본 명세서에서 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 헤테로사이클로알킬 기는 선택적으로 치환될 수 있다.
"헤테로아릴"은 질소, 산소 및 황으로부터 선택된 하나 이상의 고리 헤테로원자를 포함하는 아릴 기를 지칭한다. 헤테로아릴은 단환형 또는 이환형이다. 단환형 헤테로아릴의 예시는 피리디닐, 이미다졸릴, 피리미디닐, 피라졸릴, 트리아졸릴, 피라지닐, 테트라졸릴, 퓨릴, 티에닐, 이속사졸릴, 티아졸릴, 옥사졸릴, 이소티아졸릴, 피롤릴, 피리다지닐, 트리아지닐, 옥사디아졸릴, 티아디아졸릴, 푸라자닐, 인돌리진, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 인다졸, 벤즈이미다졸, 퓨린, 퀴놀리진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 1,8-나프티리딘, 및 프테리딘을 포함한다. 단환형 헤테로아릴의 예시는 피리디닐, 이미다졸릴, 피리미디닐, 피라졸릴, 트리아졸릴, 피라지닐, 테트라졸릴, 퓨릴, 티에닐, 이속사졸릴, 티아졸릴, 옥사졸릴, 이소티아졸릴, 피롤릴, 피리다지닐, 트리아지닐, 옥사디아졸릴, 티아디아졸릴, 및 푸라자닐을 포함한다. 이환형 헤테로아릴의 예시는 인돌리진, 인돌, 벤조푸란, 벤조티오펜, 인다졸, 벤즈이미다졸, 퓨린, 퀴놀리진, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 시놀린, 프탈라진, 퀴나졸린, 퀴녹살린, 1,8-나프티리딘, 및 프테리딘을 포함한다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 피리디닐, 피라지닐, 피리미디닐, 티아졸릴, 티에닐, 티아디아졸릴 또는 퓨릴이다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 고리 중 0 내지 4개의 N 원자를 함유한다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 고리 중 1 내지 4개의 N 원자를 함유한다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 고리 중 0 내지 4개의 N 원자, 0 내지 1개의 O 원자, 및 0 내지 1개의 S 원자를 함유한다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 고리 중 1 내지 4개의 N 원자, 0 내지 1개의 O 원자, 및 0 내지 1개의 S 원자를 함유한다. 일부 구현예에서, 헤테로아릴은 C1-C9헤테로아릴이다. 일부 구현예에서, 단환형 헤테로아릴은 C1-C5헤테로아릴이다. 일부 구현예에서, 단환형 헤테로아릴은 5-원 또는 6-원 헤테로아릴이다. 일부 구현예에서, 이환형 헤테로아릴은 C6-C9헤테로아릴이다.
용어 "선택적으로 치환된" 또는 "치환된"은, 언급된 기가 알킬, 할로알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로사이클로알킬, -OH, 알콕시, 아릴옥시, 알킬티오, 아릴티오, 알킬설폭사이드, 아릴설폭사이드, 알킬설폰, 아릴설폰, -CN, 알킨, C1-C6알킬알킨, 할로겐, 아실, 아실옥시, -CO2H, -CO2알킬, 니트로, 및 모노- 및 이치환된 아미노 기를 포함하는 아미노 (예를 들어 -NH2, -NHR, -N(R)2), 및 이의 보호된 유도체로부터 개별적으로 그리고 독립적으로 선택된 하나 이상의 추가의 기(들)로 치환될 수 있음을 의미한다. 일부 구현예에서, 선택적인 치환체는 알킬, 알콕시, 할로알킬, 사이클로알킬, 할로겐, -CN, -NH2, -NH(CH3), -N(CH3)2, -OH, -CO2H, 및 -CO2알킬로부터 독립적으로 선택된다. 일부 구현예에서, 선택적인 치환체는 플루오로, 클로로, 브로모, 아이오도, -CH3, -CH2CH3, -CF3, -OCH3, 및 -OCF3로부터 독립적으로 선택된다. 일부 구현예에서, 치환된 기는 이전의 기들 중 1 또는 2개로 치환된다. 일부 구현예에서, 지방족 탄소 원자 (방향족 탄소 원자를 제외하는 비환형 또는 환형, 포화 또는 불포화된 탄소 원자)에 대한 선택적인 치환체는 옥소 (=O)를 포함한다. 본 명세서에 기재된 화합물은 하나 이상의 이중 결합를 함유하고, 따라서, 잠재적으로 시스/트랜스 (E/Z) 이성질체, 뿐만 아니라 다른 형태적 이성질체를 생기게 한다. 반대로 언급되지 않는 한, 본 발명은 모든 그와 같은 가능한 이성질체, 뿐만 아니라 그와 같은 이성질체의 혼합물을 포함한다.
일부 구현예에서, 본 명세서에 개시된 특정 물질, 화합물, 조성물, 및 성분은 상업적으로 수득될 수 있거나 또는 당해 분야의 숙련가에게 일반적으로 알려진 기술을 사용하여 쉽게 합성될 수 있다. 예를 들어, 개시된 화합물 및 조성물의 제조에서 사용된 개시 물질 및 시약은 상업적 공급자 예컨대 Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wis.), Acros Organics (Morris Plains, N.J.), Fisher Scientific (Pittsburgh, Pa.), 또는 Sigma (St. Louis, Mo.)로부터 이용가능하거나 하기 참조문헌에 제시된 절차에 따라 당해 분야의 숙련가에게 알려진 방법에 의해 제조될 수 있다: Fieser and Fieser's Reagents for Organic Synthesis, Volumes 1-17 (John Wiley and Sons, 1991); Rodd's Chemistry of Carbon Compounds, Volumes 1-5 and Supplemental volumes (Elsevier Science Publishers, 1989); Organic Reactions, Volumes 1-40 (John Wiley and Sons, 1991); March's Advanced Organic Chemistry, (John Wiley and Sons, 제4판); 및 Larock's Comprehensive Organic Transformations (VCH Publishers Inc., 1989).
달리 명백하게 언급되지 않으면, 본 명세서에 제시된 임의의 방법은 그것의 단계가 특정 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 그것의 단계가 후속되는 순서를 실제로 인용하지 않거나 또는 그렇지 않으면 청구항 또는 설명에서 단계들이 특정 순서로 제한되는 것으로 구체적으로 언급하지 않는 한, 이는 임의의 양태에서 순서가 추론되는 것으로 의도되지 않는다. 이는 단계의 배열 또는 작업 순서; 문법적 구성 또는 마침표로부터 유추되는 명백한 의미; 및 명세서에 기재된 구현예의 수 또는 유형과 관련된 논리의 사안을 포함하는 해석을 위한 임의의 가능한 비-명시적 근거에 대해 적용된다.
실시예
하기 실시예는 단지 설명하기 위한 것이고, 그리고 본 개시내용을 순전하게 예시하기 위한 것으로 의도되고, 본 명세서에 제공되는 청구범위를 제한하기 위한 것으로 의도되지 않는다. 수치(예를 들어, 양, 온도 등)와 관련하여 정확도를 보장하기 위한 노력이 이루어졌으나, 일부 오차 및 편차를 고려하여야 한다.
실시예 1. 비대칭형 박막 멤브레인을 제조하기 위한 예시적인 공정
활성층 막을 미세다공성 지지체와 독립하여 캐스팅하였다. 우선, 활성층을 닥터 블레이드 또는 스핀-코팅기를 사용하여 기재 상에 캐스팅하였고, 이후 이를 열경화시켰다. 제2 단계에서, 열경화성 수지를 이후 활성층의 상면에 직접적으로 캐스팅하였고, 열경화시켜 미세다공성 지지체를 형성하였다. 지지체가 경화되어 고화되는 경우, 이는 동시에 기저 기재로부터 활성층의 본질적인 무결함 층간박리를 가능하게 하는 활성층과의 공유결합 상호작용을 생성하였다. 활성층은 지지체와 별도로 캐스팅되기 때문에 활성층의 물리적 및 화학적 특성은 분광 기술을 통해 조사하였다. 또한, 이러한 기술이 비파괴적인 한, 활성층은 T-FLO 기술을 사용하여 RO 멤브레인으로 직접적으로 제조되고, 가압된 셀 내에서의 작동 과정에서 연구되었다. 추가적으로, 무기 기재 상에의 캐스팅은 고성능 중합체 예컨대 폴리이미드 및 폴리벤즈이미다졸론이 RO에 대한 비대칭형 멤브레인으로 형성되는 것을 가능하게 하였다. 활성층 두께는 일부 사례에서 <100 nm로 조정될 수 있고, 이는 높은 투과율을 발생시킨다.
실시예 2. 비대칭형 박막 멤브레인의 폴리벤즈이미다졸론 활성층의 예시적인 제조
Figure pct00031
질소 하에 실온에서 100 ml DMAC 중의 0.04 몰의 PMDA의 95 mL의 용액을 100 ml DMAC 중의 0.04 몰의 DAB의 교반된 용액에 첨가함으로써 파이로멜리트 이무수물 (PMDA) 및 3,3'-디아미노벤지딘 (DAB)의 폴리벤즈이미다졸론 중합체를 제조하였다. 30분의 교반 이후, 나머지의 PMDA 용액, 5 ml DMAC 중의 0.44 g를 적가하였다. 교반을 1시간 동안 지속하였다. 용액을 추가의 DMAC로 희석하여 중합체 용액의 중량% 및 점도를 조정할 수 있다. 캐스팅 이전에, 예비중합체 용액을 원심분리하였고, 탈기시켜 최종 중합체 막 내의 결함을 방지하였다.
생성된 예비중합체 용액을 물질의 표면 상에 조정가능한 클리어런스 막 도포기를 사용하여 캐스팅하였다. 막을 캐스팅한 이후, 약 50℃의 열을 열 공급원으로부터 물질 아래에 적용하였다. 1시간 이후, 물질을 100℃로 설정된 강제 통풍 오븐 세트에 배치하였다. 막을 150℃ 내지 300℃에서 다양한 시점에 경화시켰다. 경화 주기 이후, 활성층을 냉각시켰고, 비대칭형 박막 복합 멤브레인의 제조에 사용하였다.
실시예 3. 폴리아닐린으로의 기체 분리 활성층의 예시적인 제조
폴리아닐린 중합체 용액을 하기 절차에 따라 제조하였다. 상업적으로 이용가능한 20 kDa 분자량의 폴리아닐린을 상이한 중량% 용액으로의 테트라하이드로푸란 및 N-메틸피롤리돈의 혼합물에 용해시켰다. 완전 용해되는 경우에, 용액을 원심분리하고 탈기시켜 캐스팅시의 결함을 방지하였다.
실시예 4. 활성층으로서의 TiO 2 나노입자 자기-조립된 방향족 폴리아미드 박막-복합 (TFC) 멤브레인의 예시적인 제조
산성 조건에서 티탄 테트라이소프로폭사이드의 제어된 가수분해로부터 TiO2 나노입자를 제조하였다. 주입에 의한 25 mL의 무수 에탄올에 용해된 Ti(OCH(CH3)2)4 (Aldrich, 97%)의 1.25 ml 샘플을 강한 교반 하에 질산으로 pH 1.5로 조정된 250 mL의 증류수 (4℃)에 적하하였다. 이 혼합물을 밤새 교반한 이후, 투명한 콜로이드 현탁액이 생성되었다. 회전증발기를 사용하여 증발시키고 (35℃), 진공 하에서 건조함으로써 (50℃) 분말화된 샘플을 수득하였다.
부직포-보강된 폴리설폰 지지체 상에서의 수성상 중의 m-페닐렌디아민 (MPD) (2 중량%)과 유기상 중의 트리메소일 클로라이드 (TMC) (0.1 중량%)의 계면 중합을 통해 박막-복합 (TFC) 멤브레인을 제조하였다. 생성된 TFC 멤브레인을 탄산나트륨 용액 (0.2 중량%)에서 세정하였고, 그 다음 증류수로 세정하였다. 약 50.0 cm2의 면적을 갖는 순수 TFC 멤브레인을 1시간 동안 투명한 TiO2 콜로이드 용액에 침지시켜 멤브레인 표면 상에 TiO2 나노입자를 침착시키고, 그 다음 물로 세정하였다.
실시예 5. 비대칭형 박막 멤브레인의 폴리이미드 활성층의 예시적인 제조
Figure pct00032
0%, 6% 및 24% ZnCl2를 15% 폴리(파이로멜리트이무수물-코-4,4'-옥시디아닐린) 아믹산 용액 (PAA)/NMP 용액에 첨가함으로써 3개의 캐스팅 용액을 제조한다. 첨가된 ZnCl2의 백분율은 중합체 그 자체가 아닌 중합체 용액에 기초한다. 예를 들어, 6% ZnCl2로 캐스팅 용액을 제조하기 위해, 6g의 무수 ZnCl2를 100 g의 15% PAA/NMP 용액에 첨가한다. 염화아연이 완전하게 용해될 때까지 기계적 교반기에 의해 혼합물을 교반한다. 이후, 용액을 진공 하에 탈기시켜 모든 기포를 제거한다. 캐스팅 용액을 이후 비대칭형 멤브레인에 대한 기계적 지지를 제공하는 폴리에스테르 직물 (클레인 논위븐즈(Crane Nonwovens)로부터의 캘린더링된 PET) 상에 캐스팅하고, 실온에서 응고 수조 내에 담근다. 멤브레인 두께를 대략 500 nm로 조절한다. 30분 이후, 멤브레인을 수조로부터 빼내고, 탈이온(DI)수로 완전하게 세정한다. 이후 PAA 멤브레인을 이소프로판올-헥산 배치 순서로 건조시킨다: 멤브레인을 90분 동안 이소프로판올에 담고, 그 과정에서 이소프로판올을 3회 다시 채운다. 이후, 동일한 절차를 사용하여 이소프로판올을 헥산으로 대체한다. 36시간 동안 100℃에서 PAA 멤브레인을 아세트산 무수물 (Ac2O) 및 트리에틸아민 (TEA) (4:1 부피비)의 혼합물에 담기게 함으로써 화학적 이미드화를 수행한다. 생성된 폴리이미드 멤브레인을 이후 수회 이소프로판올을 사용하여 세정하고, 비대칭형 박막 복합 멤브레인의 제조에 사용한다.
실시예 6. 활성층을 캐스팅하기 위한 예시적인 절차
예비-중합체 용액이 제조되는 경우, 이는 유리 플레이트 또는 알루미늄 시트 상에 캐스팅될 것이다. 일정한 습윤-막 높이를 갖는 버드 유형 도포기(Bird-type applicator) (Gardco, Inc.)를 사용하여 용액을 취출하여 특정 막 높이를 갖는 건조 막을 제조할 것이다. 폴리이미드 및 폴리벤즈이미다졸론의 경우, DMAC 용매를 우선 저온에서 제거하여 예비중합체 겔-유사 막을 제조할 것이다. 일반 문헌 절차에 따라 온도를 이후 증가시켜 오븐에서 이미드화 및 고리화 반응을 유도할 것이다. 폴리아닐린 활성층의 경우, 습윤-막을 밤새 120℃에서 소성하여 건조된 박막을 제조할 것이다.
실시예 7. 건조 활성층 막 특성화에 대한 예시적인 절차
모든 막을 건조시키는 경우, 이는 약화된 총 반사율 IR (JASCO ATR-IR 6600)로 직접적으로 화학적으로 특성화하여 이미드화/고리화의 정도를 모니터링할 것이다. 추가의 화학적 분석은 또한 크라토스(Kratos) X-선 광전자 분광기로 수행될 것이다. 건조 막 두께는 프로필로메트리로 조사할 것이고, 막 형태/형상은 주사 전자 현미경검사 (JEOL JSM-6701F) 및 원자력 현미경검사 (브루커 디멘션 스캐닝 프로브)로 관측될 것이다. 중합체 막 활성층이 대부분 비결정성이지만, 결정도 및 사슬 팩킹은 광각 X-선 회절 (브루커 D8 디스커버)로 추정될 수 있다. 모든 이러한 기구는 화학부 및 생화학부에서 운영하는 분자 계측 센터 내의 UCLA의 캠퍼스에서 이용가능하다.
실시예 8. 에폭시 지지층의 예시적인 최적화
몇몇 시판되는 디글리시딜 에테르 기반 에폭시 수지는 T-FLO 시스템으로 화학 및 기계적 강성, 압축 저항성, 및 혼용성을 결정하기 위한 지지층으로서 선별될 것이다. 추가적으로, 다양한 경화제가 사용되어 박막 멤브레인의 물리적 특성에 대해 그것의 효과를 결정하기 위해 사용될 것이다. 활성층 없이 지지층을 제조하는 것은 하기 절차를 사용하여 수행될 것이다.
용기 내에 139 중량부의 비스페놀-A 유형 에폭시 수지 (EPICOAT 828, 재팬 에폭시 레진 주식회사(Japan Epoxy Resins Co., Ltd.), 93.2 중량부의 비스페놀-A 유형 에폭시 수지 (EPICOAT 1010, 재팬 에폭시 레진 주식회사에서 제조됨), 52 중량부의 비스(4-아미노-사이클로헥실)메탄 및 500 중량부의 폴리에틸렌 글리콜 200 및 폴리에틸렌 글리콜 400의 1:1 혼합물을 충전하였고, 혼합물을 쓰리-원 모터를 사용하여 15분 동안 400 rpm로 교반하고 에폭시 수지 조성물를 수득한다.
수득한 혼합물을 진공 하에 30분 동안 탈기시켜 결함을 야기하는 것으로 밝혀진 기포를 제거한다. 생성된 수지를 2개의 깨끗한 유리 플레이트 사이에 붓고, 하나의 유리 플레이트를 이형제로 코팅한다. 유리 플레이트를 멤브레인 막 두께를 결정하는 전기 테이프로 이격시킨다. 유리 플레이트-수지 샌드위치 구조를 이후 고온 플레이트 상에 배치하고, 120℃에서 200분 동안 가열하여 수지를 경화시킨다. 완료하여 냉각되는 경우, 유리 플레이트를 분리하고, 막을 깨끗한 탈이온수 수조에 밤새 두어 프로겐을 제거한다. 지지층을 시험 전에 이들을 습윤되어 유지되도록 깨끗한 수조에 저장한다.
실시예 9. 에폭시 지지층의 예시적인 특성화
건조 에폭시 지지층 막을 ATR-IR 및 시차 주사 열량측정 (퍼킨 엘머(Perkin Elmer))로 특성화하여 화학 구조 및 가교결합 밀도의 변화를 결정할 것이다. 또한, 수득된 멤브레인의 막 형태, 두께, 기공 크기, 및 기공 밀도를 관측하기 위해 SEM을 사용할 것이다. 경화제 반응성에 있어서의 변화는 막의 형태 및 가교결합 밀도의 가장 유의미한 변화를 일으킬 것으로 예상된다.
실시예 10. 비대칭형 박막 멤브레인의 다공성 지지층의 예시적인 제조
지지층으로서 역할을 하는 수지의 열경화 과정에서 미세다공성 구조를 생성하기 위해 포로겐을 미경화된 지지층 수지에 첨가한다. 수용성 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 포로겐은 최종 멤브레인이 수조에 담겨져 포로겐을 제거하고, 최종 다공성 멤브레인 구조를 생성할 수 있도록 선택된다. 수조는 동시에 활성층을 팽윤시키고, 이는 기저 기재로부터 무결함 층간박리를 가능하게 한다.
글리시딜 에테르 및 글리시딜 에스테르 에폭시 수지는 200 중량%의 PEG200 및 200 중량%의 PEG400와 혼합된다. 생성된 혼합물을 비대칭형 박막 복합 멤브레인의 활성층 상에 도포한다. 생성된 미세다공성 지지층을 4시간 동안 120℃에서 가열한다. 냉각 이후, 생성된 비대칭형 박막 복합 멤브레인을 시험 전에 이를 분리, 세정, 및 습윤시켜 저장하기 이전에 6시간 동안 실온에서 물에 노출시킨다.
실시예 11. 패브릭 보강의 예시적인 최적화
패브릭 보강을 위한 최적의 특성을 찾기 위해 몇몇 패브릭을 조사할 것이다. 저밀도 부직포 베일 패브릭을 사용하여 강성의 자립형 멤브레인을 제조할 것이다. 패브릭 습윤, 강도, T-FLO 혼용성, 및 화학적 안정성을 관측하기 위해 몇몇 부직포 베일 물질 (OPTIVEIL, 테크니컬 피브레 프러덕트(Technical Fibre Products))를 구할 것이다. 패브릭 물질을 유리 (20103A), 탄소 (20301A), 폴리에스테르 (20202A), 폴리아라미드 (20601A), 및 폴리에테르이미드 (T2570-11)로부터 제조된다. 추가적으로, 멤브레인 투과율에 대한 변동은 밀도 차이 패브릭이 사용될 경우에 관측될 것이다.
실시예 12. 신규한 활성층 중합체의 수송 특성의 예시적인 결정
활성층이 T-FLO 방법을 사용하여 멤브레인으로 형성되는 경우, 마이크론 이하 두께의 활성층의 Dw 및 Ds가 조사될 것이다. 변형된 U-형상 확산 삼투 장치 (PASCO)는 삼투 실험을 위해 사용될 것이다. 장치의 개략도는 도 6에 보여진다. 13.4 cm2 정사각형 멤브레인 절편을 셀 내의 2개의 o-링 가스킷 사이에 배치할 것이다. 150 mL의 탈이온수를 멤브레인의 일면 상의 눈금 실린더에 배치할 것이고, 150 mL의 3.5% NaCl 용액을 시험을 시작하기 위해 실린더 내에 배치할 것이다. 활성층이 염수 용액을 향하게 할 것이다. 멤브레인을 통과하는 염수 측으로의 물의 흐름은 시간에 따라 부피의 변화를 관측하여 측정될 수 있다. 멤브레인을 통과하는 염 수송은 로깅 소프트웨어 (Accumet)가 있는 컴퓨터에 연결되고, 탈이온수 용액에 배치된 전도성 프로브를 사용하여 측정될 것이다. 상기 장치는 멤브레인 표면 근처에서 교반 막대를 회전시키는 2개의 자기 교반 플레이트 상에 배치되어 농도 분극화를 최소화할 것이다. 염 농도는 사전결정된 전도도 대 염 농도 보정 곡선으로부터 다시 계산될 것이다. 실험으로부터, Dw/Ds 비는 하기 식으로부터 계산될 것이다:
Figure pct00033
상기 식에서, △Mw는 탈이온수 용액의 초기 질량에 대한 탈이온수의 최종 질량의 변화이고, △Ms는 초기 탈이온수 용액 중의 염의 초기 질량에 대한 최종 탈이온수 용액 중의 염의 질량의 변화이고, Am은 유효 멤브레인 면적이고, t는 초 단위로의 시간이다. 몇몇 중합체에 대한 Dw/Ds 비는 RO 시험을 위한 후보로서 비교될 것이다. >100의 Dw/Ds 비가 해수 RO에 대해 적합하다.
실시예 13. 역삼투 멤브레인의 예시적인 성능 시험
역삼투 조건에서의 복합 멤브레인의 분리 특성 및 투과율은 교반 막대가 구비된 고압 스테인레스-강 데드 엔드 셀 (Sterlitech HP4750)에서 시험될 것이다. 45.6 cm2 멤브레인 샘플은 더 큰 평면 시트로부터 절단될 것이고, 상기 셀에 배치될 것이다. 셀은 탈이온수로 충전될 것이고, 압력은 안정한 유량에 도달될 때까지 100-800 psi로 점진적으로 증가될 것이고, 투과율은 로깅 소프트웨어가 있는 컴퓨터에 연결된 디지털 액체 유량계 (GJC 인스트루먼트 주식회사(GJC Instruments Ltd.))로 모니터링될 것이다. RO에 대한 분리 특성은 공급물에서의 NaCl의 용액을 사용하여 관측될 것이고, 투과물의 전도도는 전도도 프로브 (아큐메트 듀얼 채널(Accumet Dual Channel) pH/이온/전도도 계측기)로 800 psi에서 측정될 것이다. 염 거부율 (Rs)는 하기 식에 기초하여 계산될 것이다:
Figure pct00034
상기 식에서, Cp 및 Cf는 각각 투과물 및 공급물의 전도도이다.
동일한 조건 하에 멤브레인 투과율 및 거부율을 정확하게 비교하기 위해, 다수의 멤브레인 절편(membrane cutout)이 다중-셀 시스템에서 시험될 것이다. 상업적으로 이용가능한 스테인레스 강 교차-유동 멤브레인 여과 셀로 이루어진 랩-빌트 6-셀 교차-유동 장치가 사용될 것이다(도 7). 장치의 완전한 설명 및 개략도는 Hoek 등의 문헌 [(Hoek, E. M. V.; Kim, A. S.; Elimelech, M. Environmental Engineering Sciences 2002, 19 (6), 357-372)]에 기재되어 있다. 채널 치수는 채널 길이, 폭, 및 높이에 대해 각각 대략 1 인치, 3 인치, 및 1.73 mm이다. 플라스틱 메쉬 피드 스페이서 (plastic mesh feed spacer)는 나선형 권취 부품에서 작동 조건 예컨대 증가된 난류, 줄어든 농도 분극화, 및 향상된 성능을 모사하기 위해 시스템 내에 삽입될 것이다. 압력 제어된 유량 및 공급물 유속은 온도를 제어하기 위해 공급물 탱크에 담겨된 강철 코일에 부착된 재순환 가열기/냉각기를 사용하여 산업 조건과 일치될 것이다. 멤브레인은 멤브레인의 장기 유량 안정성을 결정하기 위해 수주 동안 연속적으로 작동될 것이다.
실시예 14. 예시적인 역삼투 멤브레인 파울링 실험 및 표면 특성
파울링 시험은 6-셀 교차-유동 시스템에서 수행될 것이다. 몇몇 모델 오염물, 예컨대 소과 혈청 알부민, 흄산, 및 나트륨 알기네이트를 개별적으로 그리고 함께 공급물 용액에 첨가하여 시간에 따른 유속의 함수로서의 파울링 속도를 관측할 것이다. 무기 스케일링 연구는 농축된 석고 용액을 사용하는 코헨 및 동료 (Lin, N. H.; Kim, M.; Lewis, G. T.; Cohen, Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 4642)에 의해 개략된 변형된 절차로 수행될 것이다. 별도의 시험에서, 셀의 절반은 시판되는 RO 멤브레인을 함유할 것이고, 다른 절반은 동일한 조건 하에 최신 멤브레인과의 멤브레인 파울링의 직접적인 비교를 위해 T-FLO 멤브레인을 함유할 것이다. 멤브레인 파울링 특성을 추가로 조사하기 위해, 접촉각 측정은 신규한 활성층 중합체에 대한 γ- 값을 결정하기 위해 다수의 프로브 액체를 사용하여 수행될 것이다. 멤브레인의 전자 공여성 (electron donicity)은 중합체 액체 계면에서 유기 오염물의 반발에 있어서 중요한 역할을 한다. 높은 γ- 값을 갖는 중합체는 심지어 "최고 점착성" 오염물 예컨대 나트륨 알기네이트 및 소과 혈청 알부민을 밀어낸다.
실시예 15. 기체 분리 멤브레인의 예시적인 성능 시험
폴리아닐린 기체 분리 멤브레인의 기체 분리 및 투과율은 다양한 온도 및 압력에서 단일 기체 또는 혼합된 기체를 측정할 수 있는 통합된 GC-MS를 갖는 벤치-규모 장치로 측정될 것이다. 질량 유량계는 임의의 가스 혼합물의 질량 흐름을 독립적을 측정하기 위해 사용될 것이다. 상기 시스템의 간단한 도면은 도 8에 보여진다. 17.35 cm2 평면 시트 샘플은 더 큰 평면 시트로부터 절단되어 공급물과 마주하는 폴리아닐린 활성층을 갖는 멤브레인 셀에 배치될 것이다. 멤브레인 샘플은 사용 전에 진공처리되며, 정상상태 기체 투과율은 제어된 온도에서 측정될 것이다. 7개의 상이한 가스, H2, He, CO2, N2, Ar, O2 및 CH4가 멤브레인의 특성을 측정하기 위해 사용될 것이다. 멤브레인 투과율은 활성층 두께, 사슬 얽힘, 캐스팅 중량%, 및 기체 동력학적 직경과 상관되어 기체 분리를 위한 최적의 특성이 결정될 것이다. 또한, 폴리아닐린 T-FLO 멤브레인은 다수의 미네랄 및 유기산으로 도핑되고, 탈도핑되고, 부분적으로 재도핑되어 상이한 가스에 대한 투과율 및 선택도의 변화를 결정하여 최적의 선택투과성을 밝혀낼 것이다.
실시예 16. T-FLO 복합 멤브레인의 화학적 안정성의 결정
멤브레인을 화학물질로 일정하고 완전하게 세정하여 작동 과정에서 유기물, 무기물, 및 생물학적 오염물을 제거한다. T-FLO 멤브레인은 상이한 화학물질에 대해 시험되어 신규한 활성층 및 에폭시 지지체의 화학적 안정성을 확인할 것이다. 6-셀 교차-유동 시스템을 사용하여, 공급물의 pH는 1로부터 14까지 점진적으로 조정될 것이며, 투과율 및 염 거부율은 모니터링되어 평면 시트 멤브레인에 대한 사용가능한 pH 범위를 결정할 것이다. 염소 안정성을 시험하기 위해, 차아염소산나트륨은 상이한 농도로 공급물에 첨가될 것이며, 투과율 및 염 거부율은 모니터링될 것이다. 전형적으로, 염소 내성은 ppm-hrs, 즉, 노출 시간이 곱해진 특정 염소 농도 단위로 등급화된다.
실시예 17. 기체 분리 연구에서의 멤브레인의 예시적인 성능
캐스팅된 PANi 멤브레인 막을 36시간 동안 80℃에서 진공 오븐에서 건조하였으며, 추가의 건조로 추가의 질량 손실은 관측되지 않았다. 이후, PANi 멤브레인 막을 탈이온수에 담가 기재로부터 분리하였다.
에폭시 지지체가 기체 투과율에 영향을 미치는지 여부를 결정하기 위해, 임의의 지지체 및 멤브레인 없이 (블랭크 테스트), 그리고 지지체만을 사용하여 (활성부 없음) 2개의 상이한 실험을 수행하였다. 유입구와 투과측 사이의 압력 차이를 비교하였다. 도 12에 나타난 바와 같이, 에폭시 지지체가 있는 그리고 없는 케이스를 비교하여, 에폭시 지지체의 존재 또는 부재에 따라 거의 압력 차이가 없다. 간단한 시험에 기초하여, 제공된 지지체는 높은 가스 투과율 및 기체 투과율 측정에 대한 무시할만한 효과를 갖는 것으로 추론될 수 있다.
PANi 막 및 PANi 지지 멤브레인의 기체 분리 성능에 대한 정보를 얻기 위해, 순수 CO2 및 N2 기체 투과율 값을 일정-부피/가변-압력 방법을 사용하여 결정하였다. PANi 막 및 PANi 지지 멤브레인을 실온에서 진공 펌프를 사용하여 멤브레인 셀 유닛에서 탈기시켰다. 압력 변환기를 사용하여 시간에 따른 투과 압력의 증가를 측정하였다. 순수 CO2 및 N2 기체의 투과율은 하기로부터의 것이었다:
Figure pct00035
상기 식에서, P는 기체 투과율 (Barrer) [1 Barrer = 10-10 cm3(STP)cm/cm2 s cm Hg]이고, P투과는 업스트림 압력 (cm Hg)이고, dp/dt는 정상 상태 투과측 압력 증가 (cm Hg/s)이고, V는 보정된 투과 부피 (cm3)이고, L는 멤브레인 두께 (cm)이고, A는 유효한 멤브레인 면적 (cm2)이고, T는 작동 온도 (K)이고, 그리고 R는 기체 상수 [0.278 cm3 cm Hg /cm3(STP) K]이다. 이상적 선택도 (α)는 투과율 계수의 비로부터 결정되었다.
Figure pct00036
상기 식에서, PA 및 PB는 각각 순수 기체 CO2 및 N2의 투과율 계수를 지칭한다. 도 12는 에폭시 층이 있고 그리고 없는 멤브레인의 CO2 투과의 비교를 보여준다. 순수 CO2 및 N2 투과도 변화 및 이상적 선택도 (CO2/N2)를 7 psi (0.048 MPa) 공급 압력에서 측정하였다. PANi 막 멤브레인(에폭시 층 없음)의 CO2 투과율은 제조된 PANi 지지 멤브레인보다 약간 더 높다. 그러나, CO2 및 N2 투과도의 차이는 유의미하지 않았으며, 이는 CO2 및 N2 투과도는 에폭시 층에 영향을 받지 않았음을 나타내었다. 이는 제조된 에폭시 층이 더 큰 기공 크기를 가졌고, 이는 가스의 투과를 감소시킬 수 없다는 사실로 설명될 수 있다. 지지체의 기공 크기가 멤브레인에서의 기체 수송에 영향을 주기에 충분하도록 감소되는 경우, 이는 표면 확산 및 분자체 메커니즘 둘 모두를 따른다. CO2/N2 선택도에 대한 에폭시 지지층의 명백한 효과는 이 연구로부터 관측되지 않았다.
실시예 18. 염소화된 시스템에서의 멤브레인의 예시적인 성능
압력 구동 역삼투는 다른 탈염 기술과 비교하여 그것의 연속 작동, 작은 풋프린트, 및 저-에너지 비용을 위한 해수 및 기수(brackish water)의 탈염에 대한 선도적인 기술로 부각되었다. 그것의 우월한 성능에도 불구하고, 중합체 멤브레인 박막은 멤브레인 표면에 부착되는 공급물에서의 유기물 및 생물학적 물질로 인하여 오염된다. 이 생물막은 멤브레인을 통해 물의 통과를 제한하여, 저항성을 증가시키고, 제조 효율을 저하시킨다. 공급수의 염소화는 생물막의 형성 및 성장을 방지하는 일반적인 방법이다. 그러나, 최신 박막 복합 멤브레인은 공급물 용액에 존재하는 단지 미량의 염소로의 분해에 매우 민감성이다. 활성층 중합체의 골격을 이루는 아미드 결합은 급속하게 가수분해되고, 폴리아미드 멤브레인의 초기 높은 염 거부율을 악화시킨다. 처리 플랜트는 RO 멤브레인에 대한 노출 이전에 공급수로부터 사실상 모든 차아염소산나트륨을 제거하여야 하며, 이는 오염을 일으킬 수 있고 탈염의 비용을 증가시키는 추가의 단계를 발생시킨다.
T-FLO를 사용하여 본 발명자는 가혹한 화학 처리 예컨대 염소에 대해 내성이 있는 활성층에 대해 사용되는 중합체를 신중하게 선택할 수 있다. 도 10에서 입증되는 바와 같이, 블렌딩된 폴리벤즈이미다졸/폴리스티렌 설포네이트 중합체 활성층을 함유하는 T-FLO는 활성층에 대해 사용된 중합체가 큰 산화 안정성을 가지기 때문에 차아염소산나트륨에 노출될 때에 그것의 높은 염 거부율을 유지하였다. 시판되는 Dow SWLE 멤브레인의 염 거부율은 빠르게 분해되며, 이것은 폴리아미드 활성층이 단지 미량의 차아염소산나트륨에 노출된 때에 빠르게 분해되는 것으로 알려져 있기 때문이다.
실시예 19. 유기 용매 나노여과를 위한 멤브레인의 예시적인 성능
유기 용매 나노여과 (OSN)는 종래의 용매 정제 기술 (즉, 증류, 크로마토그래피, 추출)에 대한 상호보완적인 기술 또는 대안을 제공한다. OSN을 사용하여, 바람직한 용질은 쉽게 농축될 수 있거나 또는 폐기물은 멤브레인을 통과시킴으로써 용매를 정제하기 위해 제거될 수 있다. OSN을 위한 현재 멤브레인은 멤브레인 활성층을 위한 중합체의 선택을 제한하는 종래의 멤브레인 제조 기술로부터 제조된다. 추가적으로, 가혹한 산, 염기, 및 용매는 멤브레인을 파괴하거나 또는 팽윤시키고, 이는 멤브레인 수명을 단축시킨다.
에폭시계 중합체가 양호한 화학적 안정성을 가지기 때문에, T-FLO 멤브레인은 OSN 적용을 위해 조정될 수 있다. 본 발명자는 T-FLO 멤브레인 복합체를 제조하고, 활성층 물질로서 폴리벤즈이미다졸 (PBI)을 선택함으로써 이것의 실행가능성을 입증한다. PBI는 고온에서의 그것의 화학적 안정성, 강성도 및 강인성에 대해 잘 알려져 있다. 또한, 발체바(Valtcheva) 등은 상-역전을 사용하여 형성된 PBI 멤브레인은 극한 조건 하에 큰 OSN 능력 및 낮은 분해를 나타내는 것을 입증한다. 그러나, 비-용매 유도 상-역전은 활성층 두께에 대한 제어를 거의 제공하지 않는다. T-FLO를 사용하여, 캐스팅된 PBI 박막은 중합체의 골격에서 에폭사이드와 반복되는 이미다졸 작용기 사이의 결합을 통해 활성층으로서 쉽게 리프팅된다. 멤브레인 OSN 능력을 입증하기 위해, 에탄올 함유 메틸렌 블루 및 용질의 용액을 T-FLO 멤브레인을 통해 가압하였다 (도 11). 멤브레인은 단일 통과로 염색된 용질의 ~90%를 제거하였고, 일정한 투과율은 최대 300 psi에 도달될 수 있다.
참조에 의한 편입
본 명세서에 언급된 모든 공보 및 특허는, 각각의 개별적 공보 또는 특허가 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 편입된 것으로 나타난 것처럼 그것의 전문이 참조로 본 명세서에 편입되어 있다. 상충되는 경우,본 명세서의 임의의 정의를 포함하는 본 출원이 우선할 것이다.
균등물
본 개시내용의 바람직한 구현예가 본 명세서에 보여지며 기재되지만, 이러한 구현예는 단지 예로써 제공된다는 것은 본 기술분야의 당업자에게 자명할 것이다. 본 기술분야의 당업자에게 본 개시내용을 벗어나지 않고 수많은 변형, 변화, 및 치환이 일어날 것이다. 본 명세서에 기재된 개시내용의 구현예에 대한 다양한 대안은 본 개시내용을 실시하는 데 이용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 하기 청구항은 본 개시내용의 범위를 정의하고, 이러한 청구항 및 이의 균등물의 범위 내의 방법 및 구조는 이에 포함되는 것으로 의도된다.
넘버링된 구현예
구현예 1은 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 가지며; 상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유결합된다.
구현예 2는 구현예 1의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린, 적어도 1종의 폴리이미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 적어도 1종의 폴리스티렌, 적어도 1종의 폴리아미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 또는 이들의 조합을 포함한다.
구현예 3은 구현예 1 또는 2의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다.
구현예 4는 구현예 2 또는 3의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리아닐린은 에메랄딘 염기이다.
구현예 5는 구현예 2 내지 4 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함한다.
구현예 6은 구현예 5의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리이미드는 방향족이다.
구현예 7은 구현예 6의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리이미드는 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00037
식 중,
R1은 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
R2는 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고; 그리고
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성한다.
구현예 8은 구현예 7의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 아릴렌은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00038
또는
Figure pct00039
식 중, 각각의 RA는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, -C(=O)N(R3)2, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
n은 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
구현예 9는 구현예 7 또는 8의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 아릴렌은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00040
구현예 10은 구현예 9의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리이미드는 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00041
구현예 11은 구현예 8 내지 10 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, RA는 H, -C(=O)OH, -C(=O)OCH3, 또는 -C(=O)NH2이다.
구현예 12는 구현예 2 내지 11 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다.
구현예 13은 구현예 12의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈이미다졸론은 하기로부터 선택된 구조를 갖는다:
Figure pct00042
및
Figure pct00043
식 중, 각각의 RB는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
m은 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 14는 구현예 2 내지 13 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함한다.
구현예 15는 구현예 14의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리아미드는 하기 구조를 갖는다:
Figure pct00044
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이거나; 또는
2개의 RC은 함께 합쳐져서 가교결합을 형성하고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 16은 구현예 2 내지 15 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다.
구현예 17은 구현예 16의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00045
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 18은 구현예 2 내지 17 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다.
구현예 19는 구현예 18의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00046
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 20은 구현예 2 내지 19 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리스티렌을 포함한다.
구현예 21은 구현예 20의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리스티렌은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00047
식 중,
각각의 R10은 독립적으로 알킬, 하이드록실, 니트로, 할로, 아미노, 알콕시, 또는 설포닐이고; 그리고
q는 1, 2, 3, 4, 또는 5이다.
구현예 22는 구현예 21의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, R10은 설포닐이고, 그리고 q는 1이다.
구현예 23은 구현예 20 내지 22 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리스티렌은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00048
식 중, X*는 양성 반대 이온 (예를 들어, 나트륨, 리튬, 칼륨, 칼슘)이다.
구현예 24는 구현예 1 내지 23 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 1종 이상의 활성제를 포함한다.
구현예 25는 구현예 1 내지 24 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다.
구현예 26은 구현예 1 내지 25 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 에폭시 수지는 하기로부터 선택된다: DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, 및 GT-259.
구현예 27은 구현예 1 내지 26 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 미세다공성 지지층은 경화제를 추가로 포함한다.
구현예 28은 구현예 27의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 경화제는 지방족 폴리아민, 폴리아미드, 아미도아민, 지환족 아민, 및 방향족 아민으로부터 선택된다.
구현예 29는 구현예 1 내지 28 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층 및 미세다공성 지지층은 C-O 또는 C-N 공유결합를 통해 서로에 대해 공유결합된다.
구현예 30은 구현예 1 내지 29 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층의 표면은 거칠다.
구현예 31은 구현예 1 내지 29 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층의 표면은 부드럽다.
구현예 32는 구현예 1 내지 31 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 제제를 추가로 포함한다.
구현예 33은 구현예 32의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 제제는 항미생물제 또는 화학 소독제이다.
구현예 34는 구현예 1 내지 33 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하지 않는 다른 동일한 멤브레인에 비해 친수성, 내파울링성, 및 감소된 표면 조도로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 갖는다.
구현예 35는 구현예 1 내지 34 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 파울링에 대해 내성이 있다.
구현예 36은 구현예 35의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 파울링은 바이오파울링이다.
구현예 37은 구현예 35 또는 36의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 파울링은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하는 않는 RO 멤브레인과 비교하여 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 95%, 약 99%까지 감소된다.
구현예 38은 구현예 1 내지 37 중 어느 하나의 멤브레인을 통해 제조하는 방법이되 상기 방법은 하기를 포함한다:
최상부면 및 바닥면을 갖는 기재를 얻는 단계;
활성층을 상기 기재의 최상부면에 도포하는 단계;
상기 활성층을 제1 열원에 노출시키는 단계;
에폭시 수지를 상기 활성층의 최상부에 도포하는 단계; 그리고
상기 에폭시 수지를 제2 열원에 노출시켜, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계.
구현예 39는 구현예 38의 방법이되, 상기 방법은 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 것을 추가로 포함한다.
구현예 40은 구현예 39의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 6시간, 약 8시간, 약 12시간, 약 18시간, 또는 약 24시간 동안 물에 노출된다.
구현예 41은 구현예 38 내지 40 중 어느 하나의 방법이되, 상기 방법은 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 것을 추가로 포함한다.
구현예 42는 구현예 38 내지 41 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재의 최상부면은 부드러운 표면을 갖는다.
구현예 43은 구현예 38 내지 41 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재의 최상부면은 거친 표면을 갖는다.
구현예 44는 구현예 38 내지 43 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재는 부직포 섬유이다.
구현예 45는 구현예 38 내지 44 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재는 유리 또는 금속 (예를 들어, 스테인레스강)을 포함한다.
구현예 46은 구현예 38 내지 44 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재는 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합을 포함한다.
구현예 47은 구현예 38 내지 44 중 어느 하나의 방법이되, 상기 섬유는 부직포 폴리에스테르 직물이다.
구현예 48은 구현예 38 내지 47 중 어느 하나의 방법이되, 상기 제1 열원은 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 120 ℃, 적어도 약 200 ℃, 또는 적어도 약 300 ℃의 온도를 갖는다.
구현예 49는 구현예 38 내지 48 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 약 1 내지 약 18시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 50은 구현예 38 내지 49 중 어느 하나의 방법이되, 상기 제2 열원은 적어도 약 100 ℃, 적어도 약 120 ℃, 또는 적어도 약 150 ℃의 온도를 갖는다.
구현예 51은 구현예 38 내지 50 중 어느 하나의 방법이되, 상기 미세다공성 층은 약 1 내지 약 6시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 52는 구현예 38 내지 51 중 어느 하나의 방법이되, 상기 미세다공성 층은 약 3시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 53은 구현예 38 내지 52 중 어느 하나의 방법이되, 상기 에폭시 수지는 하나 이상의 포로겐을 추가로 포함한다.
구현예 54는 구현예 53의 방법이되, 상기 포로겐은 친수성 중합체, 소수성 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
구현예 55는 구현예 54의 방법이되, 상기 친수성 중합체는 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG), 폴리(에틸렌이민), 폴리아닐린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 모이어티를 포함한다.
구현예 56은 구현예 53 또는 54의 방법이되, 상기 포로겐은 PEG200과 PEG400의 혼합물을 포함한다.
구현예 57은 구현예 56의 방법이되, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:5 내지 약 5:1이다.
구현예 58은 구현예 56의 방법이되, 상기 PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 내지 약 1이다.
구현예 59는 구현예 38 내지 58 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 원하는 높이로 설정된 주조 블레이드로 기재의 최상부면에 도포된다.
구현예 60은 구현예 1 내지 37의 방법 중 하나의 멤브레인을 통해 액체 조성물을 통과시키는 방법이되, 상기 액체 조성물은 용질 및 용매를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 용질에 대해 실질적으로 불투과성이다.
구현예 61은 구현예 60의 방법이되, 상기 액체 조성물은 염수이다.
구현예 62는 구현예 60의 방법이되, 상기 액체 조성물은 기수이다.
구현예 63은 구현예 60의 방법이되, 상기 액체 조성물은 유기 용매이다.
구현예 64는 구현예 60 내지 63 중 어느 하나의 방법이되, 상기 용질은 염료, 소분자, 중합체, 또는 올리고머이다.
구현예 65는 구현예 60 내지 64 중 어느 하나의 방법이되, 상기 용질은 병원체 또는 독소이다.
구현예 66은 구현예 60 내지 65 중 어느 하나의 방법이되, 상기 액체 조성물은 계속해서 멤브레인을 통과시킨다.
구현예 67은 구현예 60 내지 66 중 어느 하나의 방법이되, 상기 액체 조성물은 적어도 1종의 파울링 작용물을 포함한다.
구현예 68은 구현예 67의 방법이되, 상기 파울링 작용물은 박테리아, 진균, 또는 유기체이다.
구현예 69는 구현예 67 또는 68의 방법이되, 상기 파울링 작용물은 그람 음성 박테리아, 그람 양성 박테리아, 또는 해양 박테리아이다.
구현예 70은 구현예 68 또는 69의 방법이되, 상기 박테리아는 악티노마이세스 (Actinomyces), 아스로박터 ( Arthrobacter ), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 락토코쿠스 ( Lactococcus ), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 (Micrococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 스트렙토코쿠스 (Streptococcus), 악티노마이세스 spp.(Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레 (Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp.), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis ), 락토코쿠스 spp.(Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스 ( Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp .), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp.), 스타필로코쿠스 아우레스 (Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis ), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae), 스트렙토코쿠스 파이오제네스 (Streptococcus pyogenes ), 알테로모나스 (Alteromonas), 에어로모나스 ( Aeromonas ), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아 (Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스 (Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 비브리오( Vibrio ), 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp.), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp.(Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 ( Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 비브리오 콜레라에( Vibrio cholerae ), 슈도알테로모나스 spp .( Pseudoalteromonas spp.) 및 쉐와넬라 spp.(Shewanella spp.)으로부터 선택된다.
구현예 71은 구현예 67 또는 68의 방법이되, 상기 파울링 작용물은 칸디다 알비칸스 (Candida albicans ), 칸디다 글라브라타 ( Candida glabrata ), 칸디다 루고세(Candida rugose ), 칸디다 파랍실로시스 ( Candida parapsilosis ), 칸디다 트로피칼리스 (Candida tropicalis ), 칸디다 두블리니엔시스 ( Candida dubliniensis ), 및 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)로부터 선택된 진균이다.
구현예 72는 구현예 68 또는 69의 방법이되, 상기 유기체는 석회질 유기체 또는 비-석회질 유기체이다.
구현예 73은 구현예 72의 방법이되, 상기 석회질 유기체는 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합이다.
구현예 74는 구현예 72의 방법이되, 상기 비-석회질 유기체는 해초, 히드로충류, 또는 조류이다.
구현예 75는 구현예 60 내지 74 중 어느 하나의 방법이되, 상기 액체 조성물은 염소를 추가로 포함한다.
구현예 76은 구현예 75의 방법이되, 상기 염소는 상기 멤브레인을 분해하지 않는다.
구현예 77은 구현예 1 내지 37 중 어느 하나의 멤브레인을 통해 기체 조성물을 통과시키는 방법이되, 상기 기체 조성물은 적어도 2개의 기체를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 기체 중 적어도 하나에 대해 실질적으로 불투과성이다.
구현예 78은 구현예 7의 방법이되, 적어도 하나의 기체는 질소, 이산화탄소, 산소, 아르곤, 네온, 메탄, 일산화탄소, 염소, 불소, 이산화질소, 수소, 헬륨, 황화수소, 수소 시아나이드, 포름알데하이드, 포스겐, 포스핀, 및 브롬으로부터 선택된다.
구현예 79는 (a) 활성층; 및 (b) 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합된다.
구현예 80은 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다.
구현예 81은 구현예 80의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리아닐린은 하기 에메랄딘 염기이다:
Figure pct00049
구현예 82는 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함한다.
구현예 83은 구현예 82의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리이미드는 방향족이다.
구현예 84는 구현예 83의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00050
식 중,
R1은 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
R2는 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고; 그리고
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성한다.
구현예 85는 구현예 84의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00051
또는
Figure pct00052
식 중, 각각의 RA는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, -C(=O)N(R3)2, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
n은 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
구현예 86은 구현예 85의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00053
구현예 87은 구현예 83의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00054
구현예 88은 구현예 87의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, RA는 H, -C(=O)OH, -C(=O)OCH3, 또는 -C(=O)NH2이다.
구현예 89는 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다.
구현예 90은 구현예 89의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈이미다졸론은 하기로부터 선택된 하나 이상의 구조를 갖는다:
Figure pct00055
및
Figure pct00056
식 중, 각각의 RB는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
m은 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 91은 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함한다.
구현예 92는 구현예 91의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00057
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이거나; 또는
2개의 RC은 함께 합쳐져서 가교결합을 형성하고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 93은 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다.
구현예 94는 구현예 93의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00058
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 95는 구현예 79의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다.
구현예 96은 구현예 95의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00059
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 97은 구현예 79 내지 96 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
구현예 98은 구현예 79 내지 97 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지를 포함한다.
구현예 99는 구현예 98의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 중합체계 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다.
구현예 100은 구현예 99의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 중합체계 에폭시 수지는 하기로 구성된 군으로부터 선택된다: DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, 및 GT-259.
구현예 101은 구현예 79 내지 100 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 미세다공성 지지층은 경화제를 추가로 포함한다.
구현예 102는 구현예 101의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 경화제는 지방족 폴리아민, 폴리아미드, 아미도아민, 지환족 아민, 및 방향족 아민으로부터 선택된다.
구현예 103은 구현예 102의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 경화제는 디아민 경화제이다.
구현예 104는 구현예 79 내지 103 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 C-O 또는 C-N 공유결합을 통해 서로 결합된다.
구현예 105는 구현예 79 내지 104 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 혼합물로부터 기체를 계속해서 분리한다.
구현예 106은 구현예 79 내지 104 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 역삼투 멤브레인이다.
구현예 107은 구현예 79 내지 106 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 화학물질, 유기 용매, 또는 이들의 조합에 의해 접촉될 때 안정하다.
구현예 108은 구현예 107의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 화학물질은 산화제 또는 산이다.
구현예 109는 구현예 107의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 산화제는 차아염소산나트륨이다.
구현예 110은 구현예 79 내지 109 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 친수성, 내파울링성, 및 감소된 표면 조도로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 입증한다.
구현예 111은 구현예 79 내지 1110 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 감소된 표면 조도를 갖는다.
구현예 112는 구현예 79 내지 111 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 파울링에 대해 내성이 있다.
구현예 113은 구현예 112의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 바이오파울링을 예방하고/하거나 감소시킨다.
구현예 114는 구현예 112의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 바이오파울링은 미세파울링 또는 거대파울링을 포함한다.
구현예 115는 구현예 112의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 미세파울링은 생물막 및 박테리아 접착을 포함한다.
구현예 116은 구현예 114 또는 115의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 미세파울링은 박테리아 또는 진균에 의해 형성된다.
구현예 117은 구현예 114 내지 116 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 미세파울링은 그램-양성 박테리아에 의해 형성된다.
구현예 118은 구현예 117의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 그램-양성 박테리아는 악티노마이세스 (Actinomyces), 아스로박터 ( Arthrobacter ), 바실러스 (Bacillus), 클로스트리듐(Clostridium), 코라이네박테리움 ( Corynebacterium ), 엔테로코쿠스(Enterococcus), 락토코쿠스 ( Lactococcus ), 리스테리아 ( Listeria ), 마이크로코쿠스 (Micrococcus), 마이코박테리움(Mycobacterium), 스타필로코쿠스(Staphylococcus), 또는 스트렙토코쿠스 (Streptococcus) 속으로부터의 박테리아를 포함한다.
구현예 119는 구현예 117 또는 118의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 그램-양성 박테리아는 악티노마이세스 spp .( Actinomyces spp .), 아스로박터 spp .( Arthrobacter spp .), 바실러스 리케니포르미스 (Bacillus licheniformis ), 클로스트리듐 디피실레(Clostridium difficile ), 클로스트리듐 spp .(Clostridium spp .), 코라이네박테리움 spp .( Corynebacterium spp .), 엔테로코쿠스 파에칼리스 ( Enterococcus faecalis), 락토코쿠스 spp .( Lactococcus spp .), 리스테리아 모노사이토게네스(Listeria monocytogenes ), 마이크로코쿠스 spp .( Micrococcus spp.), 마이코박테리움 spp .(Mycobacterium spp .), 스타필로코쿠스 아우레스(Staphylococcus aureus ), 스타필로코쿠스 에피더미디스 (Staphylococcus epidermidis), 폐렴 연쇄상구균(Streptococcus pneumoniae ), 또는 스트렙토코쿠스 파이오제네스(Streptococcus pyogenes)를 포함한다.
구현예 120은 구현예 114 내지 116 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 미세파울링은 그램-음성 박테리아에 의해 형성된다.
구현예 121은 구현예 120의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 그램-음성 박테리아는 알테로모나스 (Alteromonas), 에어로모나스 ( Aeromonas ), 데설포비브리오 ( Desulfovibrio ), 에스케리치아 (Escherichia,), 푸소박테리움 ( Fusobacterium ), 지오박터 ( Geobacter ), 하에모루스 (Haemophilus), 클렙시엘라 ( Klebsiella ), 레지오넬라( Legionella ), 포르파이로모나스 (Porphyromonas), 프로테우스( Proteus ), 슈도모나스( Pseudomonas ), 세라티아(Serratia), 시겔라 ( Shigella ), 살모넬라(Salmonella), 또는 비브리오( Vibrio ) 속으로부터의 박테리아를 포함한다.
구현예 122는 구현예 120 또는 121의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 그램-음성 박테리아는 알테로모나스 spp .( Alteromonas spp .), 에어로모나스 spp .( Aeromonas spp .), 데설포비브리오 spp .( Desulfovibrio spp .), 에스케리치아 콜라이 ( Escherichia coli ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum ), 지오박터 spp .( Geobacter spp.), 하에모필루스 spp .( Haemophilus spp .), 클렙시엘라 spp .( Klebsiella spp .), 레지오넬라 뉴모필라 ( Legionella pneumophila ), 포르파이로모나스 spp.(Porphyromonas spp .), 슈도모나스 에어루기노사 ( Pseudomonas aeruginosa ), 프로테우스 불가리스( Proteus vulgaris ), 프로테우스 미라빌리스( Proteus mirabilis), 프로테우스 펜네리 ( Proteus penneri ), 세라티아 spp .( Serratia spp .), 시겔라 다이센테리아에 ( Shigella dysenteriae ), 시겔라 플렉스네리 ( Shigella flexneri), 시겔라 보이디( Shigella boydii ), 시겔라 손네이 ( Shigella sonnei ), 살모넬라 본고리 (Salmonella bongori ), 살모넬라 엔테리카 (Salmonella enterica ), 또는 비브리오 콜레라에(Vibrio cholerae)를 포함한다.
구현예 123은 구현예 116 내지 122 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 박테리아는 해양 박테리아이다.
구현예 124는 구현예 123의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 해양 박테리아는 슈도알테로모나스 spp.(Pseudoalteromonas spp.) 또는 쉐와넬라 spp.(Shewanella spp.)를 포함한다.
구현예 125는 구현예 114 내지 116 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 미세파울링은 진균에 의해 형성된다.
구현예 126은 구현예 125의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 진균은 칸디다 알비칸스(Candida albicans), 칸디다 글라브라타(Candida glabrata), 칸디다 루고세(Candida rugose), 칸디다 파랍실로시스(Candida parapsilosis), 칸디다 트로피칼리스(Candida tropicalis), 칸디다 두블리니엔시스(Candida dubliniensis), 또는 호모코니스 레시나에(Hormoconis resinae)를 포함한다.
구현예 127은 구현예 114의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 거대파울링은 석회질 파울링 유기체 또는 비-석회질 파울링 유기체를 포함한다.
구현예 128은 구현예 127의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 석회질 파울링 유기체는 따개비, 이끼벌레, 연체동물, 다모류, 서관충, 또는 얼룩말 홍합을 포함한다.
구현예 129는 구현예 127의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 비-석회질 파울링 유기체는 해초, 히드로충류, 또는 조류를 포함한다.
구현예 130은 구현예 79 내지 129 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 상업적 RO 멤브레인에 비해 약 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 99%, 또는 그 초과까지 바이오파울링의 형성을 감소시킨다.
구현예 131은 구현예 79 내지 130 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 추가 제제로 추가로 코팅된다.
구현예 132는 구현예 131의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 추가 제제는 항미생물제이다.
구현예 133은 구현예 131의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 추가 제제는 화학 소독제이다.
구현예 134는 비대칭 박막 복합 멤브레인을 제조하는 방법이되, 상기 방법은 하기를 포함한다:
(a) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(b) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(c) 상기 활성층을 제1 열원에 노출시키는 단계;
(d) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(e) 상기 미세다공성 지지층을 제2 열원에 노출하여 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(f) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(g) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
구현예 135는 구현예 134의 방법이되, 상기 멤브레인은 역삼투 멤브레인이다.
구현예 136은 구현예 134의 방법이되, 상기 기재는 부드러운 최상부 표면을 갖는다.
구현예 137은 구현예 134의 방법이되, 상기 기재는 무기 기재이다.
구현예 138은 구현예 134의 방법이되, 상기 무기 기재는 유리 또는 금속이다.
구현예 139는 구현예 134의 방법이되, 상기 기재는 부직포 섬유 재료이다.
구현예 140은 구현예 134의 방법이되, 상기 부직포 섬유 재료는 유리, 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합으로부터 생성된다.
구현예 141은 구현예 134의 방법이되, 상기 기재는 부직포 폴리에스테르 직물이다.
구현예 142는 구현예 134 내지 141 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린을 포함한다.
구현예 143은 구현예 142의 방법이되, 상기 폴리아닐린은 하기의 에메랄딘 염기이다:
Figure pct00060
구현예 144는 구현예 134 내지 141 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리이미드를 포함한다.
구현예 145는 구현예 144의 방법이되, 상기 폴리이미드는 방향족이다.
구현예 146은 구현예 145의 방법이되, 상기 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00061
식 중,
R1은 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고; 그리고
R2는 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6헤테로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고; 그리고
각각의 R3는 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성한다.
구현예 147은 구현예 146의 방법이되, 상기 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00062
또는
Figure pct00063
식 중, 각각의 RA는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, -C(=O)N(R3)2, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
n은 0, 1, 2, 3, 또는 4이다.
구현예 148은 구현예 147의 방법이되, 상기 방향족 폴리이미드의 아릴렌 기는 하기이다:
Figure pct00064
구현예 149는 구현예 146의 방법이되, 상기 방향족 폴리이미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00065
구현예 150은 구현예 149의 방법이되, RA는 H, -C(=O)OH, -C(=O)OCH3, 또는 -C(=O)NH2이다.
구현예 151은 구현예 134 내지 141 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론을 포함한다.
구현예 152는 구현예 151의 방법이되, 상기 폴리벤즈이미다졸론은 하기로부터 선택된 하나 이상의 구조를 갖는다:
Figure pct00066
및
Figure pct00067
식 중, 각각의 RB는 H, D, 할로겐, -CN, -NO2, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -NR3S(=O)2R3, -C(=O)R3, -OC(=O)R3, -C(=O)OR3, -OC(=O)OR3, 및 -N(R3)2로부터 독립적으로 선택되고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
m은 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 153은 구현예 152의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아미드를 포함한다.
구현예 154는 구현예 153의 방법이되, 상기 폴리아미드는 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00068
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이거나; 또는
2개의 RC은 함께 합쳐져서 가교결합을 형성하고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 155는 구현예 134의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다.
구현예 156은 구현예 155의 방법이되, 상기 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00069
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 157은 구현예 134의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다.
구현예 158은 구현예 157의 방법이되, 상기 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00070
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 159는 구현예 134 내지 141 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함한다.
구현예 160은 구현예 134 내지 159 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 적어도 약 100℃의 온도를 갖는 열원에 노출된다.
구현예 161은 구현예 160의 방법이되, 상기 열원은 적어도 약 120℃의 온도를 갖는다.
구현예 162는 구현예 160의 방법이되, 상기 열원은 적어도 약 200℃의 온도를 갖는다.
구현예 163은 구현예 160의 방법이되, 상기 열원은 적어도 약 300℃의 온도를 갖는다.
구현예 164는 구현예 134 내지 163 중 어느 하나의 방법이되, 상기 활성층은 약 1 내지 약 18시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 165는 구현예 134 내지 164 중 어느 하나의 방법이되, 상기 미세다공성 지지층은 적어도 1종의 중합체계 에폭시 수지를 포함한다.
구현예 166은 구현예 165의 방법이되, 상기 중합체계 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다.
구현예 167은 구현예 166의 방법이되, 상기 중합체계 에폭시 수지는 하기로 구성된 군으로부터 선택된다: DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, 및 GT-259.
구현예 168은 구현예 134 내지 167 중 어느 하나의 방법이되, 상기 미세다공성 지지층은 경화제를 추가로 포함한다.
구현예 169는 구현예 168의 방법이되, 상기 경화제는 지방족 폴리아민, 폴리아미드, 아미도아민, 지환족 아민, 및 방향족 아민으로부터 선택된다.
구현예 170은 구현예 168의 방법이되, 상기 경화제는 디아민 경화제이다.
구현예 171은 구현예 164 내지 170 중 어느 하나의 방법이되, 상기 에폭시 수지 미세다공성 지지층은 하나 이상의 포로겐을 포함한다.
구현예 172는 구현예 171의 방법이되, 상기 포로겐은 친수성 중합체, 소수성 중합체, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
구현예 173은 구현예 172의 방법이되, 상기 친수성 중합체는 폴리(에틸렌 글리콜) (PEG), 폴리(에틸렌이민) 및 폴리아닐린, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된 적어도 하나의 모이어티를 포함한다.
구현예 174는 구현예 173의 방법이되, 상기 포로겐은 PEG200과 PEG400의 혼합물을 포함한다.
구현예 175는 구현예 174의 방법이되, PEG200 대 PEG400의 비는 약 1:5 내지 약 5:1이다.
구현예 176은 구현예 174의 방법이되, 상기 PEG200 대 PEG400의 비는 약 1 내지 약 1이다.
구현예 177은 구현예 134 내지 176 중 어느 하나의 방법이되, 상기 미세다공성 층은 적어도 약 100℃의 온도를 갖는 열원에 노출된다.
구현예 178은 구현예 177의 방법이되, 상기 열원은 적어도 약 120℃의 온도를 갖는다.
구현예 179는 구현예 177의 방법이되, 상기 열원은 적어도 약 150℃의 온도를 갖는다.
구현예 180은 구현예 177의 방법이되, 상기 미세다공성 층은 약 1 내지 약 6시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 181은 구현예 177의 방법이되, 상기 미세다공성 층은 약 3시간 동안 열원에 노출된다.
구현예 182는 구현예 134 내지 181 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 6시간 동안 물에 노출된다.
구현예 183은 구현예 182의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 8시간 동안 물에 노출된다.
구현예 184는 구현예 182의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 12시간 동안 물에 노출된다.
구현예 185는 구현예 182의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 18시간 동안 물에 노출된다.
구현예 186은 구현예 182의 방법이되, 상기 멤브레인은 약 24시간 동안 물에 노출된다.
구현예 187은 용액을 정제하는 방법이고, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 용액과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면과 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 용액과 접촉시키는 단계
를 포함하되,
상기 제1 용액은 멤브레인을 통해 상기 제2 용액과 유체 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 삼투압을 극복하기 위해 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아서 상기 제2 부피를 증가시키고 상기 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 용액을 생성한다.
구현예 188은 구현예 187의 방법이되, 상기 비대칭 멤브레인은 하기를 포함하는 방법에 의해 생성된다:
(i) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(ii) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(iii) 상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
(iv) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(v) 상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(vi) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(vii) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
구현예 189는 구현예 187의 방법이되, 상기 제1 용액은 해수이다.
구현예 190은 구현예 187의 방법이되, 상기 오염물은 염이다.
구현예 191은 구현예 190의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 90%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 192는 구현예 60 내지 76 및 191 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 92%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 193은 구현예 60 내지 76 및 191 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 94%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 194는 구현예 60 내지 76 또는 191 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 96%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 195는 구현예 60 내지 76 또는 191 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 98%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 196은 구현예 60 내지 76 또는 191 중 어느 하나의 방법이되, 상기 멤브레인은 적어도 약 4시간 동안 적어도 약 99%의 염 거부율을 나타낸다.
구현예 197은 구현예 186 내지 196 중 어느 하나의 방법이되, 부피측정 유량은 적어도 약 2 ml/분이다.
구현예 198은 구현예 186 내지 196 중 어느 하나의 방법이되, 부피측정 유량은 적어도 약 4 ml/분이다.
구현예 199는 구현예 186 내지 196 중 어느 하나의 방법이되, 부피측정 유량은 적어도 약 6 ml/분이다.
구현예 200은 구현예 186 내지 196 중 어느 하나의 방법이되, 부피측정 유량은 적어도 약 8 ml/분이다.
구현예 201은 구현예 186 내지 196 중 어느 하나의 방법이되, 부피측정 유량은 적어도 약 10 ml/분이다.
구현예 202는 기체로부터 오염물을 분리하는 방법이되, 상기 방법은,
(a) 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 멤브레인을 제공하는 단계로서,
상기 활성층은 두께 약 10 nm 내지 약 1000 nm의 두께를 가지며, 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는, 단계;
(b) 제1 압력에서 상기 멤브레인의 활성층면을 제1 오염물 농도를 갖는 제1 부피의 제1 가스 혼합물과 접촉시키는 단계; 및
(c) 제2 압력에서 상기 멤브레인의 미세다공성 지지층면을 제2 오염물 농도를 선택적으로 갖는 제2 부피의 제2 가스 혼합물과 접촉시키는 단계;
를 포함하되,
상기 제1 가스 혼합물은 상기 멤브레인을 통해 상기 제2 가스 혼합물과 연통하고,
상기 제1 오염물 농도는 상기 제2 오염물 농도보다 더 높음으로써, 상기 멤브레인을 가로질러 삼투압을 생성하고, 그리고
상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 충분히 더 높아셔 상기 제2 부피를 증가시키고 제1 부피를 감소시키고, 그리고 상기 제1 오염물은 상기 활성층면 상에 잔류하여, 정제된 기체를 생성한다.
구현예 203은 구현예 202의 방법이되, 상기 비대칭 멤브레인은 하기를 포함하는 방법에 의해 생성된다:
(i) 최상부 표면 및 바닥 표면을 가지고 있는 기재를 제공하는 단계;
(ii) 활성층을 상기 기재의 최상부 표면에 도포하는 단계;
(iii) 상기 활성층을 열원에 노출시키는 단계;
(iv) 에폭시 수지 미세다공성 지지층을 상기 열적으로 노출된 활성층의 최상부 상에 도포하는 단계;
(v) 상기 미세다공성 지지층을 열원에 노출시켜 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계로서; 상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유적으로 결합되는 단계;
(vi) 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계; 및
(vii) 선택적으로 상기 기재로부터 상기 멤브레인을 분리하는 단계.
구현예 204는 구현예 202의 방법이되, 상기 제1 가스 혼합물은 CO2, CH4, H2, He, Ar, N2, 및 O2로 구성된 군으로부터 선택된 2종 이상의 기체를 포함한다.
구현예 205는 구현예 204의 방법이되, 상기 제1 가스 혼합물은 CO2 및 CH4를 포함한다.
구현예 I은 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인이되,
상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 가지며;
상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고
상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 대해서 공유결합된다.
구현예 II는 구현예 I의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린, 적어도 1종의 폴리이미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 적어도 1종의 폴리스티렌, 적어도 1종의 폴리아미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 또는 이들의 조합을 포함한다.
구현예 III은 구현예 II의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함한다.
구현예 IV는 구현예 III의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00071
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3는 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 V는 구현예 II 내지 IV 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함한다.
구현예 VI은 구현예 V의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00072
식 중,
X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
각각의 R3는 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되고;
또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
구현예 VII은 구현예 II 내지 VI 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리스티렌을 포함한다.
구현예 VIII은 구현예 VII의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 폴리스티렌은 하기의 구조를 갖는다:
Figure pct00073
식 중,
각각의 R10은 독립적으로 알킬, 하이드록실, 니트로, 할로, 아미노, 알콕시, 또는 설포닐이고; 그리고
q는 1, 2, 3, 4, 또는 5이다.
구현예 IX는 구현예 I 내지 VIII 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 1종 이상의 활성제를 포함한다.
구현예 X는 구현예 I 내지 IX 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지이다.
구현예 XI은 구현예 I 내지 X 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 에폭시 수지는 하기로부터 선택된다: DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, 및 GT-259.
구현예 XII는 구현예 I 내지 XI 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 미세다공성 지지층은 경화제를 추가로 포함한다.
구현예 XIII은 구현예 XII의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 경화제는 지방족 폴리아민, 폴리아미드, 아미도아민, 지환족 아민, 및 방향족 아민으로부터 선택된다.
구현예 XIV는 구현예 I 내지 XIII 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하지 않는 다른 동일한 멤브레인에 비해 친수성, 내파울링성, 및 감소된 표면 조도로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 갖는다.
구현예 XV는 구현예 I 내지 XIV 중 어느 하나의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 멤브레인은 파울링에 대해 내성이 있다.
구현예 XVI은 구현예 XV의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 파울링은 바이오파울링이다.
구현예 XVII은 구현예 XV 또는 XVI의 비대칭 박막 복합 멤브레인이되, 상기 파울링은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하는 않는 RO 멤브레인과 비교하여 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 95%, 약 99%까지 감소된다.
구현예 XVIII은 구현예 I 내지 XVII 중 어느 하나의 멤브레인을 제조하는 방법이되, 상기 방법은 하기를 포함한다:
최상부면 및 바닥면을 갖는 기재를 얻는 단계;
활성층을 상기 기재의 최상부면에 도포하는 단계;
상기 활성층을 제1 열원에 노출시키는 단계;
에폭시 수지를 상기 활성층의 최상부에 도포하는 단계; 및
상기 에폭시 수지를 제2 열원에 노출시켜, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계.
구현예 XIX는 구현예 XVIII의 방법이되, 상기 방법은 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 것을 추가로 포함한다.
구현예 XX는 구현예 XVIII 또는 XIX의 방법이되, 상기 기재는 부직포 섬유이다.
구현예 XXI은 구현예 XVIII 내지 XX 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재는 유리 또는 금속을 포함한다.
구현예 XXII는 구현예 XVIII 내지 XX 중 어느 하나의 방법이되, 상기 기재는 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합을 포함한다.
구현예 XXIII은 구현예 XVIII 내지 XX 중 어느 하나의 방법이되, 상기 섬유는 부직포 폴리에스테르 직물이다.
구현예 XXIV는 구현예 I 내지 XVII 중 어느 하나의 멤브레인을 통해 약제 조성물을 통과시키는 방법이되, 상기 액체 조성물은 용질 및 용매를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 용질에 대해 실질적으로 불투과성이다.
구현예 XXV는 구현예 XXIV의 방법이되, 상기 액체 조성물은 염수이다.
구현예 XXVI은 구현예 XXIV의 방법이되, 상기 액체 조성물은 기수이다.
구현예 XXVII은 구현예 XXIV의 방법이되, 상기 액체 조성물은 유기 용매이다.
구현예 XXVIII은 구현예 XXIV 내지 XXVII 중 어느 하나의 방법이되, 상기 액체 조성물은 적어도 1종의 파울링 작용물을 포함한다.
구현예 XXIX는 구현예 XXVIII의 방법이되, 상기 파울링 작용물는 박테리아, 진균, 또는 유기체이다.
구현예 XXX은 구현예 XXIV 내지 XXIX 중 어느 하나의 방법이되, 상기 액체 조성물은 염소를 추가로 포함한다.

Claims (30)

  1. 활성층 및 미세다공성 지지층을 포함하는 비대칭 박막 복합 멤브레인으로서,
    상기 활성층은 적어도 1종의 중합체 또는 적어도 1종의 활성제를 포함하되, 상기 활성층은 약 10 nm 내지 약 1,000 nm의 두께를 갖고;
    상기 미세다공성 지지층은 에폭시 수지를 포함하고; 그리고
    상기 활성층 및 상기 미세다공성 지지층은 서로에 공유결합되어 있는, 비대칭 박막 복합 멤브레인.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리아닐린, 적어도 1종의 폴리이미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸론, 적어도 1종의 폴리스티렌, 적어도 1종의 폴리아미드, 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸, 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸, 또는 이들의 조합을 포함하는, 멤브레인.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈이미다졸을 포함하는, 멤브레인.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 폴리벤즈이미다졸은 하기의 구조를 갖는, 멤브레인:
    Figure pct00074

    식 중,
    X는 부재(absent), 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
    Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
    각각의 R4는 독립적으로 H, D, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
    각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
    각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
    또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 합쳐져서 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
    p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
  5. 청구항 2 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리벤즈옥사졸을 포함하는, 멤브레인.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 폴리벤즈옥사졸은 하기의 구조를 갖는, 멤브레인:
    Figure pct00075

    식 중,
    X는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C8알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
    Y는 부재, 치환된 또는 비치환된 C1-C4알킬렌, 또는 치환된 또는 비치환된 아릴렌이고;
    각각의 RC는 독립적으로 H, D, 할로겐, -CN, -OR3, -SR3, -S(=O)R3, -S(=O)2R3, -S(=O)2N(R3)2, -C(=O)R3, -C(=O)OR3, -N(R3)2, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 아릴, 치환된 또는 비치환된 벤질, 또는 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴이고;
    각각의 R3은 H, D, 치환된 또는 비치환된 C1-C6알킬, 치환된 또는 비치환된 C1-C6플루오로알킬, 치환된 또는 비치환된 C3-C6사이클로알킬, 치환된 또는 비치환된 페닐, 및 치환된 또는 비치환된 벤질, 및 치환된 또는 비치환된 단환형 헤테로아릴로부터 독립적으로 선택되거나;
    또는 동일한 N 원자 상의 2개의 R3은, 이들이 부착된 N 원자와 함께 N-함유 복소환을 형성하고; 그리고
    p는 0, 1, 2, 또는 3이다.
  7. 청구항 2 내지 6 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성층은 적어도 1종의 폴리스티렌을 포함하는, 멤브레인.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 폴리스티렌은 하기의 구조를 갖는, 멤브레인:
    Figure pct00076

    식 중,
    각각의 R10은 독립적으로 알킬, 하이드록실, 니트로, 할로, 아미노, 알키옥시, 또는 설포닐이고; 그리고
    q는 1, 2, 3, 4, 또는 5이다.
  9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 활성층은 제올라이트, 금속-유기 프레임워크, 나노다공성 카바이드, TiO2 나노입자, 및 탄소 나노튜브로부터 선택된 1종 이상의 활성제를 포함하는, 멤브레인.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 디글리시딜 에테르계 에폭시 수지인, 멤브레인.
  11. 청구항 1 내지 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에폭시 수지는 DER 333, DER 661, EPON 828, EPON 836, EPON 1001, EPON 1007F, Epikote 826, Epikote 828, ERL-4201, ERL-4221, GT-7013, GT-7014, GT-7074, 및 GT-259로부터 선택되는, 멤브레인.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세다공성 지지층은 경화제를 추가로 포함하는, 멤브레인.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 경화제는 지방족 폴리아민, 폴리아미드, 아미도아민, 지환족 아민, 및 방향족 아민으로부터 선택되는, 멤브레인.
  14. 청구항 1 내지 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하지 않는 것 이외에 동일한 다른 멤브레인에 비해 친수성, 내파울링성(resistance to fouling), 및 감소된 표면 조도로부터 선택된 적어도 하나의 특성의 개선을 가지고 있는, 멤브레인.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멤브레인은 내파울링성을 갖는, 멤브레인.
  16. 청구항 15에 있어서, 상기 파울링은 바이오파울링(biofouling)인, 멤브레인.
  17. 청구항 15 또는 16에 있어서, 상기 파울링은 에폭시 수지를 포함하는 미세다공성 지지층을 포함하지 않는 RO 멤브레인과 비교하여 약 10%, 약 20%, 약 30%, 약 40%, 약 50%, 약 60%, 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 95%, 약 99%까지 감소되는, 방법.
  18. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항의 멤브레인을 제조하는 방법으로서,
    최상부면(top face) 및 바닥면(bottom face)을 갖는 기재를 얻는 단계;
    활성층을 상기 기재의 최상부면에 도포하는 단계;
    상기 활성층을 제1 열원에 노출시키는 단계;
    에폭시 수지를 상기 활성층의 최상부에 도포하는 단계; 및
    상기 에폭시 수지를 제2 열원에 노출시켜, 비대칭 박막 복합 멤브레인을 형성하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  19. 청구항 18에 있어서, 상기 방법은 상기 비대칭 박막 복합 멤브레인을 물에 노출시키는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  20. 청구항 18 또는 19에 있어서, 상기 기재는 부직포 섬유인, 방법.
  21. 청구항 18 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 유리 또는 금속 (예를 들어, 스테인레스강)을 포함하는, 방법.
  22. 청구항 18 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 탄소, 폴리에스테르, 폴리아라미드, 폴리에테르이미드, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  23. 청구항 18 내지 20 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유는 부직포 폴리에스테르 직물인, 방법.
  24. 청구항 1 내지 17 중 어느 한 항의 멤브레인을 통해 액체 조성물을 통과시키는 것을 포함하는 방법으로서, 상기 액체 조성물은 용질 및 용매를 포함하고; 그리고 상기 멤브레인은 상기 용질에 대해 실질적으로 불투과성인, 방법.
  25. 청구항 24에 있어서, 상기 액체 조성물은 염수(salt water)인, 방법.
  26. 청구항 24에 있어서, 상기 액체 조성물은 기수(brackish water)인, 방법.
  27. 청구항 24에 있어서, 상기 액체 조성물은 유기 용매인, 방법.
  28. 청구항 24 내지 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 조성물은 적어도 1종의 파울링 작용물(fouling agent)를 포함하는, 방법.
  29. 청구항 28에 있어서, 상기 파울링 작용물는 박테리아, 진균, 또는 유기체인, 방법.
  30. 청구항 24 내지 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액체 조성물은 염소를 추가로 포함하는, 방법.
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