KR20210032381A - 드로우 용질, 드로우 용액 및 정침투수 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
저점성이며 정침투수 처리시에 순환시킬 수 있고, 또한 드로우 용액으로 했을 때에 가열 침강성 및 해수보다 높은 침투압을 갖는 드로우 용질을 제공하는 것. 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖고, 또한 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 이하인 비닐에테르 폴리머를 적어도 1 종 이상 함유하는, 드로우 용질.
Description
본 발명은, 드로우 용질, 드로우 용액 및 정 (正) 침투수 처리 방법에 관한 것이다.
음료수의 제조 방법 중, 가장 일반적인 것이 해수를 이용하는 방법이다. 이 해수 담수화의 방법으로서, 증발법과 역침투법이 널리 알려져 있다.
증발법이란, 해수를 가열하여 증기를 발생시키고, 그 증기를 응축하여 담수를 얻는 방법이다. 한편, 역침투법이란, 해수와 담수를 반투막으로 사이에 둔 상태로 하여, 침투압보다 큰 압력을 해수측에 가함으로써, 해수 중의 물을 담수측에 투과시키는 방법이다.
역침투법은 고순도의 담수가 얻어지지만, 그 한편으로 해수 중의 물을 침투시키기 위해서는, 매우 큰 압력을 가할 필요가 있어, 소비되는 에너지량이 크다는 문제를 안고 있다.
그 때문에, 역침투법에 비해 저에너지로 조수 (造水) 가 가능한 정침투법이, 새로운 조수법으로서 최근 주목받고 있다.
정침투법이란, 해수보다 침투압이 높은 수용액을 드로우 용액으로 하여, 이 드로우 용액과 해수를, 정침투막을 사이에 두어 배치함으로써, 해수로부터 탈수를 실시하는 방법이다. 해수에 압력을 가하지 않아도 해수 중의 수분이 정침투막을 통해 드로우 용액으로 이동하기 때문에, 저에너지로 조수가 가능해진다.
상기 드로우 용액으로서, 예를 들어 이산화탄소와 암모니아를 고농도로 용해시킨 용액이 알려져 있다 (특허문헌 1). 이 드로우 용액을 사용할 경우, 진수 (眞水) 를 끌어들인 드로우 용액을 가열함으로써, 드로우 용질인 이산화탄소와 암모니아를 드로우 용액으로부터 제거할 수 있으므로, 담수의 회수 조작은 간단하다.
그러나, 이 기술에서는, 드로우 용액으로부터 제거한 이산화탄소와 암모니아를 재이용할 때에, 큰 에너지를 필요로 한다는 문제점이 잔존하고 있다. 또, 회수한 수분 중에 암모니아가 잔류할 가능성이 있기 때문에, 회수한 수분이 음료용으로는 적합하지 않는다는 문제점도 있다.
다른 기술로서, 약 5 ∼ 200 kD 의 알칼리 중화 폴리머 등의 용액을 드로우 용액으로서 사용하는 기술이 보고되어 있다 (특허문헌 2). 이 기술은, 드로우 용액 중으로 끌어들인 물을 회수하기 위해서, 드로우 용액으로부터 폴리머를 한외 여과로 여과 분리한다는 것이다.
그러나, 드로우 용액에는 대량의 폴리머가 용해되어 있기 때문에, 한외 여과만으로는, 드로우 용액으로부터 폴리머를 완전하게 제거할 수 없다. 또한, 한외 여과시에, 막힘이 발생하기 쉽다는 문제도 있다.
또, 특허문헌 3 에는, 드로우 용질로서, 하이드록시부틸비닐에테르 폴리머나 수 평균 분자량 (Mn) 이 20000 정도인 메톡시에틸비닐에테르 폴리머를 사용하는 것이 제안되어 있다. 이것들은 온도 응답성 비닐에테르 폴리머라고 불리고, 온도 응답성 비닐에테르 폴리머의 수용액은, 하한 임계 용액 온도를 초과하는 온도까지 가열했을 때에, 폴리머가 석출되는 것이다.
그러나, 특허문헌 3 에 기재된 상기 폴리머를 드로우 용질로서 사용하여 펌프로 순환시키고자 한 결과, 점도가 지나치게 크기 때문에 순환하지 않아, 애당초 정침투수 처리에 드로우 용질로서 실용화할 수 있는 것은 아닌 것이 판명되었다. 또, 가열 침강성이나 원하는 침투압을 갖는지의 여부도 확인되어 있지 않고, 드로우 용질로서 유용한 온도 응답성 비닐에테르 폴리머는 지금까지 발견되어 있지 않다는 것이 현상황이었다.
본 발명의 과제는, 저점성이며 정침투수 처리시에 순환시킬 수 있고, 또한 드로우 용액으로 했을 때에 가열 침강성 및 해수보다 높은 침투압을 갖는 드로우 용질을 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖고, 또한 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 이하인 비닐에테르 폴리머가, 저점성이며 정침투수 처리시에 순환시킬 수 있고, 또한 드로우 용액으로 했을 때에 가열 침강성 및 해수보다 높은 침투압을 갖기 때문에, 정침투수 처리에 사용하는 드로우 용질로서 유용한 것을 알아내어, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 ＜1＞ ∼ ＜9＞ 를 제공하는 것이다.
＜1＞ 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖고, 또한 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 이하인 비닐에테르 폴리머를 적어도 1 종 이상 함유하는, 드로우 용질.
＜2＞ 상기 비닐에테르 폴리머가, 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 것인, ＜1＞ 에 기재된 드로우 용질.
[화학식 1]
〔식 (1) 중, n 은, 평균치로 1 ∼ 3 을 나타내고, R1 은, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다〕
＜3＞ 상기 비닐에테르 폴리머가, 메톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 에톡시에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 및 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 갖는 것인, ＜1＞ 또는 ＜2＞ 에 기재된 드로우 용질.
＜4＞ 상기 비닐에테르 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 이 700 ∼ 5000 인, ＜1＞ ∼ ＜3＞ 중 어느 하나에 기재된 드로우 용질.
＜5＞ ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 드로우 용질과 물을 함유하는, 드로우 용액.
＜6＞ 드로우 용질의 함유량이, 드로우 용액 중 40 ∼ 90 질량％ 이고, 물의 함유량이, 드로우 용액 중 10 ∼ 60 질량％ 인, ＜5＞ 에 기재된 드로우 용액.
＜7＞ ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 드로우 용질 또는 ＜5＞ 혹은 ＜6＞ 에 기재된 드로우 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 정침투수 처리 방법.
＜8＞ 제 1 면과 제 2 면을 갖는 정침투막의 제 1 면에, 대상 처리수를 접촉시킴과 함께, 상기 제 2 면에, ＜1＞ ∼ ＜4＞ 중 어느 하나에 기재된 드로우 용질 또는 ＜5＞ 혹은 ＜6＞ 에 기재된 드로우 용액을 접촉시켜, 상기 대상 처리수 중으로부터 상기 드로우 용질 또는 상기 드로우 용액으로, 상기 정침투막을 통과시켜 물을 이동시키는 침투 공정과, 상기 침투 공정에 의해 얻어진 제 2 드로우 용액을 가열함으로써, 제 2 드로우 용액에 함유되는 드로우 용질과 물을 분리하는 분리 공정을 포함하는, 정침투수 처리 방법.
＜9＞ 분리 공정의 가열 온도가, 드로우 용질의 하한 임계 용액 온도보다 5 ∼ 15 ℃ 높은 온도인, ＜8＞ 에 기재된 정침투수 처리 방법.
본 발명의 드로우 용질은, 저점성이며 정침투수 처리시에 순환시킬 수 있고, 또한 드로우 용액으로 했을 때에 가열 침강성 및 해수보다 높은 침투압을 가져, 정침투수 처리에 유용하다. 또, 본 발명의 드로우 용액은, 저점성이며 정침투수 처리시에 순환시킬 수 있고, 또한 가열 침강성 및 해수보다 높은 침투압을 가져, 정침투수 처리에 유용하다.
따라서, 본 발명의 정침투수 처리 방법에 의하면, 간편하고 효율적으로 조수할 수 있다.
도 1 은, 시험예 6 에서 사용한 정침투수 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는, 시험예 6 에 있어서의 염화나트륨 수용액으로부터 드로우 용액에 대한 물의 이동량을 나타내는 도면이다.
도 2 는, 시험예 6 에 있어서의 염화나트륨 수용액으로부터 드로우 용액에 대한 물의 이동량을 나타내는 도면이다.
〔드로우 용질〕
본 발명의 드로우 용질은, 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖고, 또한 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 이하인 비닐에테르 폴리머를 적어도 1 종 이상 함유하는 것이다. 또한, 본 발명의 드로우 용질은, 이와 같은 비닐에테르 폴리머를 1 종만 함유하고 있어도 되고, 2 종 이상 함유하고 있어도 된다.
「드로우 용질」이란, 대상 처리수를 정침투수 처리하기 위해서 사용되는 드로우 용액의 용질을 말한다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머로는, 옥시에틸렌 사슬을 반복 단위의 측사슬에 갖는 것이 바람직하다. 이 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖는 반복 단위로는, 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위가 바람직하다. 또한, 비닐에테르 폴리머는, 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖는 반복 단위를 1 종만 가지고 있어도 되고, 2 종 이상을 가지고 있어도 된다.
[화학식 2]
〔식 (1) 중, n 은, 평균치로 1 ∼ 3 을 나타내고, R1 은, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다〕
식 (1) 중, R1 로 나타내는 알킬기의 탄소수는 1 ∼ 3 이고, 바람직하게는 1 또는 2 이다. 알킬기는, 직사슬형이어도 되고 분기형이어도 되고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기를 들 수 있다. 이것들 중에서도 알킬기로는, 메틸기, 에틸기가 바람직하다.
n 은, 평균치로 1 ∼ 3 을 나타낸다. 이 평균치는, NMR 로 측정할 수 있다.
옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖는 비닐에테르계 반복 단위를 유도하는 모노머로는, 메톡시에틸비닐에테르, 에톡시에틸비닐에테르, 메톡시에톡시에틸비닐에테르, 에톡시에톡시에틸비닐에테르, 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르, 에톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르 등을 들 수 있다. 이것들 중 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
이것들 중에서도, LCST 를 100 ℃ 이하로 제어할 수 있는 점에서, 메톡시에틸비닐에테르, 에톡시에틸비닐에테르, 에톡시에톡시에틸비닐에테르, 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르가 바람직하고, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 에톡시에틸비닐에테르, 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르가 보다 바람직하다.
옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖는 반복 단위의 함유량은, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 비닐에테르 폴리머의 전체 반복 단위 중, 바람직하게는 70 ∼ 100 질량％, 보다 바람직하게는 80 ∼ 99.9 질량％, 더욱 바람직하게는 90 ∼ 99.5 질량％, 특히 바람직하게는 95 ∼ 99 질량％ 이다.
또한, 비닐에테르 폴리머의 각 반복 단위의 함유량은, NMR 에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머는, 1 종류의 반복 단위로 구성되는 단독 중합체여도 되고, 2 종류 이상의 반복 단위로 구성되는 공중합체여도 된다. 공중합체는, 랜덤 공중합체여도 되고 블록 공중합체여도 된다. 블록 공중합체로는, 디블록형, 트리블록형 등의 블록 공중합체를 들 수 있다.
본 발명의 드로우 용질은, 비닐에테르 폴리머를 1 종만 함유하고 있어도 되고, 2 종 이상 함유하고 있어도 된다. 공중합체나 2 종 이상의 혼합물로 함으로써, LCST 를 임의로 제어할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머는, 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖는 반복 단위 이외의 반복 단위 (이하, 「다른 반복 단위」라고도 칭한다) 를 가지고 있어도 된다. 다른 반복 단위로는, 하기 식 (2) 로 나타내는 반복 단위를 들 수 있다.
[화학식 3]
〔식 (2) 중, R2 는, 탄화수소기를 나타낸다〕
R2 로 나타내는 탄화수소기로는, 알킬기, 시클로알킬기, 가교 고리 탄화수소기, 아릴기 등을 들 수 있다. 이것들 중에서도, 알킬기, 시클로알킬기가 바람직하고, 알킬기가 특히 바람직하다.
R2 로 나타내는 알킬기의 탄소수는, 바람직하게는 1 ∼ 20, 보다 바람직하게는 1 ∼ 12, 특히 바람직하게는 1 ∼ 6 이다. 알킬기는 직사슬형이어도 되고 분기형이어도 되고, 구체적으로는, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 펜틸기, 헥실기 등을 들 수 있다.
R2 로 나타내는 시클로알킬기의 탄소수는, 바람직하게는 3 ∼ 6 이다. 구체적으로는, 시클로프로필기, 시클로헥실기 등을 들 수 있다. 가교 고리 탄화수소기의 탄소수는, 바람직하게는 6 ∼ 12 이다. 구체적으로는, 이소보르닐 기, 트리시클로데카닐기 등을 들 수 있다. 아릴기의 탄소수는, 바람직하게는 6 ∼ 12 이다. 구체적으로는, 페닐기 등을 들 수 있다.
상기 다른 반복 단위를 유도하는 모노머로는, 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르, 노르말부틸비닐에테르, 시클로헥실비닐에테르, 트리시클로데카닐비닐에테르 등을 들 수 있다. 이것들 중 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
다른 반복 단위의 함유량은, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 비닐에테르 폴리머의 전체 반복 단위 중, 바람직하게는 0 ∼ 30 질량％, 보다 바람직하게는 0.1 ∼ 20 질량％, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 10 질량％, 특히 바람직하게는 1 ∼ 5 질량％ 이다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은, 13000 이하이다. 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 초과인 경우에는, 고점성이 되어, 순환 장치에 대한 삽입이 어려워지기 때문에, 애당초 정침투수 처리에 드로우 용질로서 실용화할 수 있는 것은 아니게 된다.
상기 수 평균 분자량 (Mn) 은, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 바람직하게는 500 이상, 보다 바람직하게는 700 이상, 더욱 바람직하게는 1000 이상, 더욱 바람직하게는 1100 이상, 더욱 바람직하게는 1250 이상, 더욱 바람직하게는 1300 이상, 특히 바람직하게는 1500 이상이며, 또, 바람직하게는 10000 이하, 보다 바람직하게는 5000 이하, 더욱 바람직하게는 2500 이하, 특히 바람직하게는 2000 이하이다. 또한, 수 평균 분자량 (Mn) 을 700 이상으로 한 경우, 가열 침강성이 개선되어, 물과 폴리머를 분리하는 효율이 양호해진다. 또, 5000 이하로 한 경우, 순환형 정침투수 처리에 보다 적용하기 쉬워진다.
분자량 분포 (Mw/Mn) 는, 바람직하게는 1.0 ∼ 2.5, 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 2.0 이다.
수 평균 분자량 (Mn), 분자량 분포 (Mw/Mn) 는, GPC 에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정하면 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머를 80 질량％ 수용액으로 했을 때의 20 ℃ 에 있어서의 점도는, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 바람직하게는 25 ∼ 200 mPa·s, 보다 바람직하게는 50 ∼ 150 mPa·s, 더욱 바람직하게는 72.5 ∼ 135 mPa·s, 더욱 바람직하게는 95 ∼ 125 mPa·s, 특히 바람직하게는 100 ∼ 115 mPa·s 이다.
상기 점도는, 본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머 80 질량부와 물 20 질량부로 이루어지는 용액의 20 ℃ 에 있어서의 점도이며, 구체적으로는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머를 60 질량％ 수용액으로 했을 때의 침투압은, 물을 끌어들이는 효율의 관점에서, 바람직하게는 2.5 ㎫ 초과 20 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 3 ∼ 18 ㎫, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 16 ㎫, 더욱 바람직하게는 6 ∼ 14 ㎫, 특히 바람직하게는 7 ∼ 12 ㎫ 이다.
상기 침투압은, 본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머 60 질량부와 물 40 질량부로 이루어지는 용액의 침투압이고, 구체적으로는 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머의 LCST (하한 임계 용액 온도) 는, 폴리머의 침강에 가해지는 에너지를 최소한으로 하는 관점에서, 바람직하게는 10 ∼ 100 ℃, 보다 바람직하게는 15 ∼ 95 ℃, 더욱 바람직하게는 20 ∼ 90 ℃, 특히 바람직하게는 25 ∼ 85 ℃ 이다.
상기 LCST (하한 임계 용액 온도) 는, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
상기 비닐에테르 폴리머는, 시판품을 사용해도 되고 통상적인 방법을 적절히 조합하여 제조하여 사용해도 된다. 본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머의 중합 방법으로는, 카티온 중합이 바람직하다.
카티온 중합에 사용되는 중합 개시제는, 카티온 중합을 진행시키는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 알킬알루미늄 등의 금속계 개시제 ; 삼불화붕소디에틸에테르 등의 반금속계 개시제 ; 염산에테르에이트 등의 비금속계 개시제 등을 들 수 있다.
카티온 중합 반응은, 유기 용매의 존재 하에서 실시하는 것이 바람직하다. 유기 용매로는, 예를 들어 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소계 용매 ; 프로판, n-부탄, 이소부탄, n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산 등의 지방족 탄화수소계 용매 ; 염화메틸렌, 염화에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소계 용매 ; 디에틸에테르, 디부틸에테르, 테트라하이드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용매를 들 수 있다. 이들 유기 용매는, 1 종을 단독으로 사용해도 되고 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다.
이들 유기 용매 중에서도, 방향족 탄화수소계 용매가 바람직하고, 톨루엔이 특히 바람직하다.
또, 용매에는 미리 알코올을 첨가할 수 있다. 알코올을 첨가함으로써, 성장 반응과 정지 반응이 동시에 발생하여, 분자량을 저감시킬 수 있고, 분자량 분포가 좁은 폴리머를 얻을 수 있다. 또, 첨가하는 알코올의 종류를 변경함으로써, 폴리머의 수용성을 제어할 수 있고, 그 결과로서, LCST 를 제어할 수 있다.
상기 알코올은, 1 가 알코올, 다가 알코올로 대별된다. 1 가 알코올로는, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올 등을 들 수 있다. 다가 알코올로는, 메틸셀로솔브, 1,4-부탄디올 등의 2 가 알코올 ; 글리세린 등의 3 가 알코올 등을 들 수 있다.
알코올의 사용량은, 비닐에테르 모노머 1 몰에 대해, 통상적으로 0.01 ∼ 0.5 몰이고, 바람직하게는 0.02 ∼ 0.4 몰, 특히 바람직하게는 0.03 ∼ 0.3 몰이다.
이 중합 반응에 있어서의 중합 온도는, 중합 개시제나 모노머, 용매의 종류등에 따라 적절히 조정하면 되는데, 통상적으로 ―80 ℃ ∼ 150 ℃ 이고, 바람직하게는 ―50 ℃ ∼ 100 ℃, 특히 바람직하게는 ―20 ℃ ∼ 80 ℃ 이다. 중합 시간은, 중합 개시제나 모노머, 용매의 종류, 반응 온도에 따라 적절히 조정하면 되는데, 통상적으로 10 분간 ∼ 10 시간 정도이다. 중합 반응은, 배치식, 연속식 중 어느 방법으로도 실시할 수 있다.
드로우 용질은, 상기와 같이 하여 얻어지는 비닐에테르 폴리머 이외에, 예를 들어, 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖지 않는 비닐에테르 폴리머 (구체적으로는, 폴리(노르말부틸비닐에테르) 등) 등을 함유하고 있어도 된다.
본 발명에서 사용하는 비닐에테르 폴리머의 함유량은, 본 발명의 드로우 용질 중, 바람직하게는 85 ∼ 100 질량％, 보다 바람직하게는 90 ∼ 100 질량％, 특히 바람직하게는 95 ∼ 100 질량％ 이다.
〔드로우 용액〕
본 발명의 드로우 용액은, 본 발명의 드로우 용질과 물을 함유하는 것이다. 이와 같이 하여 본 발명의 드로우 용질에 물을 첨가함으로써 저점도화되어, 정침투수 처리할 때 순환시키는 데에 더욱 적합한 점도가 된다.
「드로우 용액」이란, 정침투수 처리에 의해 대상 처리수로부터 물을 끌어들이는 수용액을 말한다.
본 발명의 드로우 용질의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 드로우 용액 중, 바람직하게는 30 ∼ 95 질량％, 보다 바람직하게는 40 ∼ 90 질량％, 더욱 바람직하게는 45 ∼ 85 질량％, 특히 바람직하게는 50 ∼ 80 질량％ 이다.
물의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 본 발명의 드로우 용액 중, 바람직하게는 5 ∼ 70 질량％, 보다 바람직하게는 10 ∼ 60 질량％, 더욱 바람직하게는 15 ∼ 55 질량％, 특히 바람직하게는 20 ∼ 50 질량％ 이다.
특히, 본 발명의 드로우 용질의 함유량을 40 질량％ 이상으로 한 경우, 혹은 물의 함유량을 60 질량％ 이하로 한 경우, 침투압이 커져 물을 끌어들이는 효율이 크게 개선된다.
본 발명의 드로우 용액의 20 ℃ 에 있어서의 점도는, 순환형 정침투수 처리에 대한 적용이나 물을 끌어들이는 효율, 물과 폴리머를 분리하는 효율의 관점에서, 바람직하게는 25 ∼ 200 mPa·s, 보다 바람직하게는 50 ∼ 150 mPa·s, 더욱 바람직하게는 72.5 ∼ 135 mPa·s, 더욱 바람직하게는 95 ∼ 125 mPa·s, 특히 바람직하게는 100 ∼ 115 mPa·s 이다.
상기 점도는, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
본 발명의 드로우 용액의 침투압은, 물을 끌어들이는 효율의 관점에서, 바람직하게는 2.5 ㎫ 초과 20 ㎫ 이하, 보다 바람직하게는 3 ∼ 18 ㎫, 더욱 바람직하게는 5 ∼ 16 ㎫, 더욱 바람직하게는 6 ∼ 14 ㎫, 특히 바람직하게는 7 ∼ 12 ㎫ 이다.
상기 침투압은, 실시예에 기재된 방법에 의해 측정할 수 있다.
〔정침투수 처리 방법〕
본 발명의 정침투수 처리 방법은, 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는 것이다. 구체적으로는, 대상 처리수 중의 물을, 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액으로 정침투막을 통과시켜 이동시키는 침투 공정과, 침투 공정에 의해 얻어진 제 2 드로우 용액에 함유되는 드로우 용질과 물을 분리하는 분리 공정을 포함하는 방법을 들 수 있다.
(침투 공정)
침투 공정으로는, 제 1 면과 제 2 면을 갖는 정침투막의 제 1 면에, 대상 처리수를 접촉시킴과 함께, 제 2 면에, 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을 접촉시켜, 대상 처리수 중으로부터 드로우 용질 또는 드로우 용액으로, 정침투막을 통과시켜 물을 이동시키는 공정이 바람직하다.
대상 처리수로는, 해수, 폐수, 하수 등을 들 수 있다.
정침투막으로는, 각종 공지된 막을 사용할 수 있지만, 예를 들어, 폴리아미드계의 반투막이나 셀룰로오스계의 중공사막 등을 들 수 있다. 정침투막을 사이에 두어 대상 처리수와 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을 배치함으로써, 큰 압력을 가하지 않고 대상 처리수 중의 물을 끌어들일 수 있다.
침투 공정에 있어서는, 정침투막을 사이에 둔 대상 처리수와 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을, 각각 계 내에서 순환시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 하여 순환시킴으로써, 액과 막의 접촉 기회를 늘려, 농도 분극을 저하시킬 수 있어, 대상 처리수로부터의 물의 끌어들임을 가속시킬 수 있다. 순환은, 펌프 등을 사용하여 실시할 수 있다.
대상 처리수를 순환시키는 구체적 방법으로는, 정침투막의 제 1 면에 접하여 형성된 제 1 챔버 내에, 대상 처리수를 유입시키고, 정침투막의 제 1 면에 대상 처리수를 접촉시킴과 함께, 제 1 챔버에 형성된 출구로부터 유출된 대상 처리수를 순환 경로로 유도하여, 제 1 챔버로 되돌리는 방법을 들 수 있다. 순환시키는 유량으로는, 제 1 챔버 1 ℓ 당 1 분 동안 0.1 ∼ 100 ℓ 유입하는 양이 바람직하다.
본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을 순환시키는 구체적 방법으로는, 정침투막의 제 2 면에 접하여 형성된 제 2 챔버 내에, 본 발명의 드로우 용질 또는 본 발명의 드로우 용액을 유입시키고, 정침투막의 제 2 면에 드로우 용질 또는 드로우 용액을 접촉시킴과 함께, 제 2 챔버에 형성된 출구로부터 유출된 드로우 용질 또는 드로우 용액을 순환 경로로 유도하여, 제 2 챔버로 되돌리는 방법을 들 수 있다. 순환시키는 유량으로는, 제 2 챔버 1 ℓ 당 1 분 동안 0.1 ∼ 100 ℓ 유입하는 양이 바람직하다.
(분리 공정)
분리 공정으로는, 침투 공정에 의해 얻어진 제 2 드로우 용액을 가열함으로써, 제 2 드로우 용액에 함유되는 드로우 용질과 물을 분리하는 공정이 바람직하다.
분리 공정의 가열 온도로는, 에너지 효율이나 가열 침강 속도의 관점에서, 드로우 용질의 하한 임계 용액 온도 (LCST) 보다 높은 온도가 바람직하고, 드로우 용질의 하한 임계 용액 온도 (LCST) 보다 5 ∼ 15 ℃ 높은 온도가 보다 바람직하다.
분리 공정에서는, 가열에 의한 분리 외에, 막 분리나 원심 분리, 유수 분리 장치에 의한 분리를 병용해도 된다.
드로우 용질로부터 분리된 물을 통상적인 방법에 따라 회수함으로써, 담수 등의 원하는 물을 얻을 수 있다.
실시예
이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 있어서, 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 및 분자량 분포 (Mw/Mn) 는, GPC 의 분자량 분석 결과 (폴리스티렌 환산) 로부터 구하였다.
(GPC)
장치 : 토소 주식회사 제조 「HLC-8320GPC」
검출기 : RI 검출기
이동층 : 테트라하이드로푸란
유량 : 1 ㎖/분
칼럼 : 쇼와 전공 주식회사 제조 「Shodex LF-804」× 3 개
칼럼 온도 : 40 ℃
〔합성예 1 (PMOVE-ME) 의 합성〕
톨루엔 10 ㎖, 메탄올 1.45 ㎖, 0.1 M 삼불화붕소디에틸에테르 착물의 톨루엔 용액 0.99 ㎖ 를 300 ㎖ 의 세퍼러블 플라스크에 투입하고, 내온이 45 ℃ 가 될 때까지 가열하였다. 내온이 45 ℃ 가 된 것을 확인한 후, 2-메톡시에틸비닐에테르 (이하, MOVE) 48.81 ㎖ 를 0.5 ㎖/min 의 속도로 적하하였다. 적하 종료 후, 2 시간 교반을 실시한 후, 1 M 암모니아/메탄올 용액을 2 ㎖ 투입함으로써, 촉매인 삼불화붕소디에틸에테르 착물을 실활시켰다. 반응 용액을, 이배퍼레이터를 사용하여 농축하고, 폴리머를 단리하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1289, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.26 이었다.
〔합성예 2 (PMOVE-ET) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 에탄올, 2.09 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 944, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.14 였다.
〔합성예 3 (PMOVE-PR) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1-프로판올, 2.68 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1045, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.18 이었다.
〔합성예 4 (PMOVE-BU) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1-부탄올, 3.27 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1502, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.44 였다.
〔합성예 5 (PMOVE-HE) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1-헥산올, 4.48 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1276, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.34 였다.
〔합성예 6 (PMOVE-MECE) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 메틸셀로솔브(2-메톡시에탄올), 2.82 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1116, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.19 였다.
〔합성예 7 (PMOVE-BUDI) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1,4-부탄디올, 3.19 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1232, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.67 이었다.
〔합성예 8 (PMOVE-GL) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 글리세린, 2.61 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 1 과 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1014, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.73 이었다.
〔합성예 9 (PEOVE-ET) 의 합성〕
톨루엔 10 ㎖, 에탄올 2.08 ㎖, 0.1 M 삼불화붕소디에틸에테르 착물의 톨루엔 용액 0.99 ㎖ 를 300 ㎖ 의 세퍼러블 플라스크에 투입하고, 내온이 45 ℃ 가 될 때까지 가열하였다. 내온이 45 ℃ 가 된 것을 확인한 후, 2-에톡시에틸비닐에테르 (이하, EOVE) 56.12 ㎖ 를 0.5 ㎖/min 의 속도로 적하하였다. 적하 종료 후, 2 시간 교반을 실시한 후, 1 M 암모니아/메탄올 용액을 2 ㎖ 투입함으로써, 촉매인 삼불화붕소디에틸에테르 착물을 실활시켰다. 반응 용액을, 이배퍼레이터를 사용하여 농축하고, 폴리머를 단리하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1101, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.20 이었다.
〔합성예 10 (PEOEOVE-ET) 의 합성〕
첨가한 비닐에테르의 종류와 양을 각각, [2-(2-에톡시에톡시)에틸]비닐에테르 (이하, EOEOVE), 76.58 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 9 와 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1528, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.19 였다.
〔합성예 11 (PTEGMVE-ET) 의 합성〕
첨가한 비닐에테르의 종류와 양을 각각, 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르(이하, TEGMVE), 80.66 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 9 와 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1505, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.20 이었다.
〔합성예 12 (PEOVE-PTEGMVE-ET) 의 합성〕
톨루엔 10 ㎖, 에탄올 2.08 ㎖, 0.1 M 삼불화붕소디에틸에테르 착물의 톨루엔 용액 0.99 ㎖ 를 300 ㎖ 의 세퍼러블 플라스크에 투입하고, 내온이 45 ℃ 가 될 때까지 가열하였다. 내온이 45 ℃ 가 된 것을 확인한 후, EOVE 28.06 ㎖, TEGMVE 40.33 ㎖ 의 혼합 용액을 0.5 ㎖/min 의 속도로 적하하였다. 적하 종료 후, 2 시간 교반을 실시한 후, 1 M 암모니아/메탄올 용액을 2 ㎖ 투입함으로써, 촉매인 삼불화붕소디에틸에테르 착물을 실활시켰다. 반응 용액을, 이배퍼레이터를 사용하여 농축하고, 폴리머를 단리하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1447, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.21 이었다.
〔합성예 13 (PEOVE-PTEGMVE-BU) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1-부탄올, 3.27 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 12 와 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1474, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.18 이었다.
〔합성예 14 (PnBVE-PTEGMVE-ET) 의 합성〕
톨루엔 10 ㎖, 에탄올 2.08 ㎖, 0.1 M 삼불화붕소디에틸에테르 착물의 톨루엔 용액 0.99 ㎖ 를 300 ㎖ 의 세퍼러블 플라스크에 투입하고, 내온이 45 ℃ 가 될 때까지 가열하였다. 내온이 45 ℃ 가 된 것을 확인한 후, TEGMVE 76.62 ㎖, 노르말부틸비닐에테르 (이하, nBVE) 2.70 ㎖ 의 혼합 용액을 0.5 ㎖/min 의 속도로 적하하였다. 적하 종료 후, 2 시간 교반을 실시한 후, 1 M 암모니아/메탄올 용액을 2 ㎖ 투입함으로써, 촉매인 삼불화붕소디에틸에테르 착물을 실활시켰다. 반응 용액을, 이배퍼레이터를 사용하여 농축하고, 폴리머를 단리하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1365, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.19 였다.
〔합성예 15 (PnBVE-PTEGMVE-BU) 의 합성〕
톨루엔과 함께 첨가한 알코올의 종류와 양을 각각, 1-부탄올, 3.27 ㎖ 로 변경한 것 이외에는 합성예 14 와 동일하게 중합을 실시하였다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 1589, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.19 였다.
〔합성예 16 (HPMOVE-ME) 의 합성〕
100 ㎖ 4 구 플라스크를 감압 하, 히트건으로 쬐어, 플라스크 내의 흡착수를 제거하였다. 그 후, 플라스크를 냉각시켜, 질소를 봉입하였다. 이 조작을 3 회 반복하고, 계 내를 질소 분위기 하로 하였다. 다음으로, 삼방 코크로부터, 시린지로 초탈수 톨루엔 48.3 ㎖, 초탈수 아세트산에틸 10.3 ㎖, 볼 탭부로부터 이소부틸에틸아세테이트를 0.124 ㎖ 투입하고, 플라스크계 내가 ―5 ℃ 부근이 될 때까지 교반하였다. ―5 ℃ 부근이 된 것을 확인 후, 삼방 코크로부터 에틸알루미늄세스키클로라이드 1.54 ㎖ 를 투입하여 염소화를 실시하였다. 이어서, 2-메톡시에틸비닐에테르를 첨가하여 반응을 개시하였다. GC 측정에 의해 전화율이 98 ％ 이상인 것을 확인 후, 1 M NaOCH3/메탄올 용액을 5 ㎖ 첨가함으로써 반응 정지·중화하였다. 그 후, 소정량의 이온 교환 수지 (MSPS2) 를 첨가하고, 밤새 교반하였다. pH 시험지로 반응액이 중성 부근 (약산성 부근) 이 되어 있는 것을 확인 후, 셀라이트를 깔아 여과하였다. 그 후, 용매를 증류 제거하고, 폴리머를 얻었다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 14780, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.21 이었다.
〔합성예 17 (poly(OH-Bu)) 의 합성〕
100 ㎖ 4 구 플라스크에, 이온 교환수 12.9 g, 하이드록시부틸비닐에테르 (HBVE) 30.0 g 을 투입하고, 질소 버블링으로 계 내의 산소를 제거하였다. 다음으로, 2,2'-아조비스(이소부티르산메틸) (MAIB) 을 0.12 g 투입하고, 내온이 60 ℃ 가 될 때까지 가온을 실시하였다. 60 ℃ 가 된 것을 확인한 후, 하이드록시부틸비닐에테르의 전화율이 85 ％ 가 되었을 때 가열을 종료하여, 실온이 될 때까지 방치하였다. 그 후, 감압 하에서 용매 및 잔존 모노머를 증류 제거함으로써 폴리머를 얻었다. 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 은 16530, 분자량 분포 (Mw/Mn) 는 1.73 이었다.
합성예 1 ∼ 17 에서 얻어진 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 및 분자량 분포 (Mw/Mn) 를 표 1 에 나타낸다.
〔시험예 1 점도 측정〕
합성예 1 ∼ 17 의 폴리머를 80 질량％ 수용액으로 조정하고, 하기의 조건에서 20 ℃ 에 있어서의 점도를 측정하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
(점도 측정 조건)
장치 : 안톤파 제조 MCR301
콘 플레이트 직경 : 50 ㎜
콘 플레이트 각도 : 1°
측정 온도 : 20.0 ℃
시어 레이트 : 10 s-1
〔시험예 2 순환 시험〕
시험예 1 과 동일하게 하여 조제한 폴리머 수용액 (80 질량％) 을, 다이어프램식 펌프 (최고 압력 1 ㎫, AQUATEC INTERNATIONAL INC 제조 Pressure Boost Pump CDP8800) 를 사용하여 순환시켜, 육안 레벨로 순환의 유무를 확인하고, 이하의 기준으로 평가하였다. 결과를 표 2 에 나타낸다.
(순환 시험 평가 기준)
○ : 순환 있음
× : 순환 없음
표 2 에 나타내는 바와 같이, 실시예 1-1 ∼ 실시예 1-15 에서는, 어느 점도도 150 mPa·s 이하이고, 펌프를 사용한 순환이 가능하였다. 한편, 비교예 1, 2 에서는, 점도가 6781 mPa·s, 63051 mPa·s 가 되어, 펌프를 사용한 순환이 불가능하고, 드로우 용질, 드로우 용액으로서 사용할 수 없는 결과가 되었다.
〔시험예 3 LCST (하한 임계 용액 온도) 측정〕
합성예 1 ∼ 4, 6 ∼ 10, 12 ∼ 15 의 폴리머의 LCST 를, 온도 가변 기능을 갖는 자외 가시 근적외 분광 광도계를 사용하여 하기의 조건에서 측정하였다. 즉, 합성예 1 ∼ 4, 6 ∼ 10, 12 ∼ 15 의 폴리머를 1 질량％ 수용액으로 조정하고, 이것을 1 ℃/min 로 승온하여, 투과율의 변화를 미분하여 얻어지는 도함수의 극소치를 LCST 로 하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
(LCST 측정 조건)
장치 : 니혼 분광 제조 V-650
측정 파장 : 750 ㎚
승온 속도 : 1 ℃/min
〔시험예 4 가열 침강성 시험〕
합성예 1 ∼ 4, 6 ∼ 10, 12 ∼ 15 의 폴리머를 50 질량％ 수용액으로 조정하고, 이 수용액 7 ㎖ 를 시험관에 넣어, 시험예 3 에서 측정한 LCST 보다 5 ℃ 높은 조건으로 설정한 탕욕 중에 1 시간 방치함으로써 분리를 실시하였다. 희박층과 농후층의 2 층으로 분리한 액으로부터, 스포이트를 사용하여 희박층 부분을 분취하였다. 분취한 액의 굴절률을, 굴절률계 (ATAGO 제조 RX-5000CX) 로 측정하고, 미리 측정해 둔 검량선으로부터, 희박층에 함유되는 폴리머 농도를 계산하였다. 결과를 표 3 에 나타낸다.
표 3 의 실시예 2-1 ∼ 실시예 2-7 에 나타내는 바와 같이, MOVE 유래의 반복 단위를 갖는 폴리머는 모두, 가열에 의해 희박층과 농후층의 2 층으로 분리되었다. 또, 희박층의 농도가, 가열 침강 전의 농도보다 낮은 것이 확인되었다.
또, EOVE 유래의 호모폴리머, EOEOVE 유래의 호모폴리머, EOVE 와 TEGMVE 의 코폴리머, nBVE 와 TEGMVE 의 코폴리머에 있어서도, 가열에 의해 희박층과 농후층의 2 층으로 분리되는 것이 확인되었다 (실시예 2-8 ∼ 실시예 2-13).
이상의 결과로부터, 합성예 1 ∼ 4, 6 ∼ 10, 12 ∼ 15 중 어느 비닐에테르 폴리머 수용액에 있어서도, 비닐에테르 폴리머의 LCST 보다 높은 온도에서 가열함으로써, 2 층 분리를 발생시키는 것이 가능한 것을 알 수 있었다.
〔시험예 5 침투압 측정〕
합성예 1 ∼ 8, 10 ∼ 15 의 폴리머를 60 질량％ 수용액으로 조정하고, 이 수용액의 침투압을, 증기압 오즈모미터 (훼닉스 사이언스 주식회사 제조) 로 측정하였다. 결과를 표 4 에 나타낸다.
표 4 에 나타내는 바와 같이, 실시예 3-1 ∼ 실시예 3-14 의 드로우 용액은 모두, 해수의 침투압 (2.5 ㎫) 보다 큰 침투압을 갖기 때문에, 해수로부터 반투막을 통해 물을 끌어들일 수 있다. 또, 침투압은, 폴리머 농도의 상승에 수반하여 높아지기 때문에, 폴리머 농도를 60 질량％ 보다 더욱 상승시킴으로써, 추가적인 침투압의 향상이 전망된다.
〔시험예 6 정침투수 처리 시험〕
합성예 2 의 폴리머를 70 질량％ 수용액으로 조정하였다. 이 수용액을 드로우 용액으로서 사용하고, 염화나트륨 3 질량％ 수용액으로부터의 물의 끌어들임 테스트를 실시하였다.
즉, 반투막 (닛토 전공 제조 SWC-5) 으로 나누어진 2 개의 방을 구비하는 염화비닐제의 지그를 준비하였다. 그리고, 반투막으로 나누어진 방의 편방에 염화나트륨 3 질량％ 수용액을 유량 1 ℓ/min 로 순환시키고, 다른 일방의 방에는, 합성예 2 의 폴리머의 수용액 (70 질량％) 을, 유량 1 ℓ/min 로 순환시켰다 (도 1). 순환 개시부터 240 분간, 1240 분간, 1800 분간, 2676 분간, 3180 분간, 4080 분간 경과했을 때의 투수량을 측정하였다. 결과를 도 2 에 나타낸다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 염화나트륨 수용액으로부터 드로우 용액에 물이 시간 경과적으로 이동하는 현상이 확인되었다.
또, 물을 끌어들인 드로우 용액을, 80 ℃ 의 탕욕 중에 1 시간 방치함으로써, 가열 침강성 시험을 실시하였다. 가열 침강성 시험 후, 드로우 용액이 희박층과 농후층의 2 층으로 분리되는 것을 육안으로 확인하였다. 또, 시험예 4 에 기재된 방법에 준하여, 물을 끌어들인 드로우 용액 중의 폴리머 농도와 가열 침강 후의 희박층 중의 폴리머 농도를 계산한 결과, 가열 침강 후의 희박층 중의 폴리머 농도는 26.4 질량％ 가 되어, 가열 전의 드로우 용액 중의 폴리머 농도 50.0 질량％ 로부터 감소하고 있고, 가열에 의한 폴리머의 침강이 확인되었다.
1, 11 : 펌프
2, 12 : 유량 조정 밸브
3, 13 : 압력계 입구 밸브
4, 14 : 압력계
5, 15 : 유량계
6, 16 : 압력 조정 밸브
7 : 반투막
2, 12 : 유량 조정 밸브
3, 13 : 압력계 입구 밸브
4, 14 : 압력계
5, 15 : 유량계
6, 16 : 압력 조정 밸브
7 : 반투막
Claims (9)
- 옥시에틸렌 사슬을 측사슬에 갖고, 또한 수 평균 분자량 (Mn) 이 13000 이하인 비닐에테르 폴리머를 적어도 1 종 이상 함유하는, 드로우 용질.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비닐에테르 폴리머가, 하기 식 (1) 로 나타내는 반복 단위를 갖는 것인, 드로우 용질.
〔식 (1) 중, n 은, 평균치로 1 ∼ 3 을 나타내고, R1 은, 탄소수 1 ∼ 3 의 알킬기를 나타낸다〕 - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 비닐에테르 폴리머가, 메톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 에톡시에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위, 및 메톡시에톡시에톡시에틸비닐에테르 유래의 반복 단위에서 선택되는 1 종 또는 2 종 이상을 갖는 것인, 드로우 용질. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비닐에테르 폴리머의 수 평균 분자량 (Mn) 이 700 ∼ 5000 인, 드로우 용질. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 드로우 용질과 물을 함유하는, 드로우 용액.
- 제 5 항에 있어서,
드로우 용질의 함유량이, 드로우 용액 중 40 ∼ 90 질량％ 이고, 물의 함유량이, 드로우 용액 중 10 ∼ 60 질량％ 인, 드로우 용액. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 드로우 용질 또는 제 5 항 혹은 제 6 항에 기재된 드로우 용액을 사용하는 것을 특징으로 하는, 정침투수 처리 방법.
- 제 1 면과 제 2 면을 갖는 정침투막의 제 1 면에, 대상 처리수를 접촉시킴과 함께, 상기 제 2 면에, 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 드로우 용질 또는 제 5 항 혹은 제 6 항에 기재된 드로우 용액을 접촉시켜, 상기 대상 처리수 중으로부터 상기 드로우 용질 또는 상기 드로우 용액으로, 상기 정침투막을 통과시켜 물을 이동시키는 침투 공정과,
상기 침투 공정에 의해 얻어진 제 2 드로우 용액을 가열함으로써, 제 2 드로우 용액에 함유되는 드로우 용질과 물을 분리하는 분리 공정을 포함하는, 정침투수 처리 방법. - 제 8 항에 있어서,
분리 공정의 가열 온도가, 드로우 용질의 하한 임계 용액 온도보다 5 ∼ 15 ℃ 높은 온도인, 정침투수 처리 방법.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060011544A1 (en) | 2004-03-16 | 2006-01-19 | Sunity Sharma | Membrane purification system |
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Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
| US9399193B2 (en) * | 2011-02-18 | 2016-07-26 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Draw solute for forward osmosis, draw solution including the same, forward osmosis water treatment device using the same, and forward osmosis method for water treatment using the same |
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|---|---|---|---|---|
| US20060011544A1 (en) | 2004-03-16 | 2006-01-19 | Sunity Sharma | Membrane purification system |
| JP2009539584A (ja) | 2006-06-08 | 2009-11-19 | イェール ユニバーシティー | 浸透圧性溶質を回収するための多段式カラム蒸留（ｍｓｃｄ）法 |
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