KR20210095428A - 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 - Google Patents
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Abstract
본 출원은 다공성층; 및 상기 다공성층 상에 구비되고, 특정 화합물을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는 수처리 분리막, 상기 수처리 분리막의 제조 방법 및 상기 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층 형성용 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수처리 분리막의 제조 방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막에 관한 것이다.
최근 수질환경의 심각한 오염과 물 부족으로 인해 새로운 수자원 공급원을 개발하는 것이 시급한 당면 과제로 대두되고 있다. 수질환경 오염에 대한 연구는 양질의 생활 및 공업용수, 각종 생활하수 및 산업폐수 처리를 목표로 하고 있으며, 에너지 절약의 장점을 지닌 분리막을 이용한 수 처리 공정에 대한 관심이 고조되고 있다. 또한, 가속화되고 있는 환경 규제의 강화는 수처리 분리막 기술의 활성화를 앞당길 것으로 예상된다. 전통적인 수처리 공정으로는 강화되는 규제에 부합하기 힘드나, 수처리 분리막 기술의 경우 우수한 처리효율과 안정적인 처리를 보증하기 때문에 향후 수처리 분야의 주도적인 기술로 자리매김할 것으로 예상된다.
액체분리는 막의 기공에 따라 정밀여과(Micro Filtration), 한외여과(Ultra Filtration), 나노여과(Nano Filtration), 역삼투(Reverse Osmosis), 침석, 능동수송 및 전기투석 등으로 분류된다. 그 중에서 역삼투 방법은 물은 투과하지만, 염에 대해서는 불투과성을 보이는 반투막을 사용하여 탈염작업을 하는 공정을 말하는 것으로 염이 녹아 있는 고압수가 반투막의 한쪽 면에 유입될 때, 염이 제거된 순수가 낮은 압력으로 다른 쪽 면으로 나오게 된다.
이러한 역삼투압 분리막 중 폴리아미드계 복합막은, 부직포 위에 폴리설폰층을 형성하여 미세 다공성 지지체를 형성하고, 이 미세 다공성 지지체를 m-페닐렌디아민(m-Phenylene Diamine, 이하, mPD) 수용액에 침지시켜 mPD층을 형성하고, 이를 다시 트리메조일클로라이드(TriMesoyl Chloride, 이하, TMC) 유기용매에 침지 혹은 코팅시켜 mPD층을 TMC와 접촉시켜 계면 중합시킴으로써 폴리아미드층을 형성하는 방법으로 제조되고 있다. 비극성 용액과 극성 용액을 접촉시킴으로써 상기 중합은 그 계면에서만 일어나 매우 두께가 얇은 폴리아미드층을 형성한다. 상기 폴리아미드계 복합막은 기존 셀룰로오스 계열의 비대칭 막에 비하여, pH 변화에 대해 안정성이 높고, 낮은 압력에서 운전 가능하며, 염 및 보론 배제율이 우수하여, 현재 수처리 분리막의 주종을 이루고 있다.
한편, 이러한 수처리 분리막이 상업적으로 사용되기 위해서는 몇 가지 갖추어야 할 조건이 있는데, 그 중 하나는 높은 염 및 보론 제거율을 갖는 것이다.
기존에 염 및 보론 제거율을 높이기 위한 첨가제의 경우 수처리 분리막 제조 과정에서의 용액 안정성 및 수처리 분리막의 내구성 등의 문제가 있었으며, 더욱 높은 수준의 수처리 분리막의 보론 제거율이 요구되고 있는 상황이다.
본 발명은 염 및 보론 제거율이 높은 수처리 분리막 및 상기 수처리 분리막의 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시상태는, 다공성층; 및 상기 다공성층 상에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는 수처리 분리막을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시상태는, 다공성층을 준비하는 단계; 상기 다공성층 상에 다관능성 아민 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수용액을 코팅하여 수용액층을 형성하는 단계; 및 상기 수용액층 상에 다관능성 아실할라이드 모노머를 포함하는 유기용액을 코팅하여 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법을 제공한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시상태는, 다관능성 아민 모노머; 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 물을 포함하는 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다.
본 발명의 실시상태에 따른 수처리 분리막은 내구성, 염 제거율 및 보론 제거율이 우수하다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 '상에' 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 다공성층; 및 상기 다공성층 상에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는 수처리 분리막을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 폴리아미드 활성층에 포함됨으로써, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 비구아니드(biguanide)기가 활성층 내의 잔류 아실 할라이드(acyl halide)와 결합하여 염 제거율을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 비구아니드(biguanide)기 내의 아민기의 양전하가 B(OH)4 -와 결합하여 보론 제거율을 향상시킬 수 있다.
본 명세서에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 x, y 및 z에 해당하는 단량체들이 규칙없이 서로 섞인 형태를 갖거나, 일정 구간별로 정렬된 블록이 반복되거나, 단량체가 교대로 반복되는 형태를 갖는 화합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막은 상기 폴리아미드 활성층상에 보호층을 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 다공성층(100), 폴리아미드 활성층(200) 및 보호층(300)이 순차적으로 구비된 수처리 분리막을 도시한 것으로서, 이에 한정되지 않고, 추가의 구성이 더 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 구성요소를 포함한 수처리 분리막은 정밀 여과막(Micro Filtration), 한외 여과막(Ultra Filtration), 나노 여과막(Nano Filtration) 또는 역삼투막(Reverse Osmosis) 등으로 이용될 수 있으며, 특히 바람직하게는 역삼투막으로 이용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 53,000ppm 농도의 염화나트륨(NaCl)용액을 800psi 압력으로 통과 시, 초기 염제거율이 95% 이상이고 초기 투과유량이 10gallon/ft2·day 이상인 것이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 53,000ppm 농도의 염화나트륨(NaCl) 및 5ppm의 보론산(boric acid)을 포함하는 pH 8의 용액을 800psi 압력으로 통과 시, 보론 제거율이 93% 이상인 것이 바람직하다.
상기 보론 제거율은 상기 53,000ppm 농도의 염화나트륨(NaCl) 및 5ppm의 보론산(boric acid)을 포함하는 pH 8의 용액을 800psi 압력으로 통과시키고, 2시간 안정화를 거친 후 ICP-OES(Inductvely Coulped Plasma Optical Emission Spectrometer)를 이용하여 측정한 값이다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 다공성층을 준비하는 단계; 상기 다공성층 상에 다관능성 아민 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수용액을 코팅하여 수용액층을 형성하는 단계; 및 상기 수용액층 상에 다관능성 아실할라이드 모노머를 포함하는 유기용액을 코팅하여 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법을 제공한다.
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 다공성층은 지지층으로서의 역할을 수행할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층은 직접 제조하여 사용하거나, 이미 제조된 다공성층을 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층은 제1 다공성 지지체 상에 고분자 재료의 코팅층인 제2 다공성 지지체를 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 즉, 상기 다공성층은 제1 다공성 지지체 및 제2 다공성 지지체를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제1 다공성 지지체로는 부직포가 사용될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층은 부직포 상에 고분자 재료가 캐스팅된 것을 사용할 수 있으며, 상기 부직포 재료로는, 예를 들면, 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 미공질 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 에테르, 폴리 분화 비닐리덴 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층의 두께는 100 ㎛ 내지 200 ㎛일 수 있고, 바람직하게는 120 ㎛ 내지 170 ㎛일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 140 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있다. 상기 두께 범위를 만족시킬 경우에 수처리 분리막의 운전시 가해지는 압력을 견디면서도 그 성능을 유지할 수 있다. 즉, 다공성층의 두께가 100 ㎛보다 얇아지면 수처리 분리막 운전시 가해지는 압력을 견딜 수 없기 때문에 수처리 분리막이 손상될 가능성이 높고, 200 ㎛보다 두꺼워지면 표면 거칠기가 커질 가능성 있으며, 또한, 물이 빠져 나올 때, 물이 빠져나오는 통로(pathway)가 길어진다는 점에서 분리막의 성능이 저하될 가능성이 높아질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 부직포 상에 캐스팅되는 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드 및 폴리비닐리덴플루오라이드 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 이 중에서도 특히 폴리설폰이 바람직하다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층은 폴리설폰층을 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능성 아민 모노머는 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, 피페라진(PIP), m-페닐렌디아민(mPD), p-페닐렌디아민(PPD), 1,3,6-벤젠트리아민(TAB), 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 6-클로로-1,3-페닐렌디아민, 3-클로로-1,4-페닐렌디아민 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 피페라진(PIP)일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 다공성층 상에 다관능성 아민 모노머 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수용액층을 형성하는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 상기 다공성층 위에 수용액층을 형성할 수 있는 방법이라면 본 발명에도 적합하게 사용할 수 있는 것으로서, 예를 들면, 분무, 도포, 침지, 적하 등을 들 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 수용액에서 다관능성 아민 모노머 및 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제외한 잔부는 모두 물일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 수용액을 코팅하여 수용액층을 형성하는 단계 이후에, 필요에 따라 과잉의 수용액을 제거하는 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 상기 다공성층 상에 코팅된 수용액은 다공성층 상에 존재하는 수용액이 지나치게 많은 경우에 불균일하게 분포할 수 있는데, 수용액이 불균일하게 분포하는 경우 이후의 계면 중합에 의해 불균일한 폴리아미드 활성층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 다공성층 상에 수용액을 코팅한 후 과잉의 수용액을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 과잉의 수용액 제거는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이며, 이때 x, y 및 z의 총 합은 50 이상 600 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1의 x, y 및 z는 각각 2 내지 200의 정수이며, 이때 x, y 및 z의 총 합은 100 이상 300 이하일 수 있다.
상기 화학식 1의 x, y 및 z는 각 구조 단위의 반복수이다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 중량평균분자량은 200 g/mol 내지 200,000 g/mol이며, 바람직하게는 2,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 더욱 바람직하게는 4,000g/mol 내지 30,000g/mol이다. 상기 중량평균분자량의 범위를 만족시킬 때 이온 제거율 및 유량을 더욱 충분히 확보할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 상기 수용액 100 wt%을 기준으로 0.005wt% 내지 1 wt%, 바람직하게는 0.01 wt% 내지 0.5 wt%, 더욱 바람직하게는 0.05 wt% 내지 0.4 wt% 포함되는 것일 수 있다. 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량이 상기 범위를 만족시킬 경우, 폴리아미드 활성층의 형성 및 수처리 분리막의 성능이 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능성 아민 모노머의 함량은 상기 수용액 100 wt%을 기준으로 0.005wt% 내지 15 wt%, 바람직하게는 0.01 wt% 내지 10 wt%, 더욱 바람직하게는 0.05 wt% 내지 5 wt% 포함되는 것일 수 있다. 상기 다관능성 아민 모노머의 함량이 상기 범위를 만족시킬 경우, 폴리아미드 활성층의 형성 및 수처리 분리막의 성능이 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리아미드 활성층은 표면에 코팅된 다관능성 아민 모노머와 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면 중합에 의해 폴리아미드를 생성하는 과정을 거쳐, 미세 다공성층에 흡착되면서 박막이 형성된다.
구체적으로 본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계는 수용액 내의 다관능성 아민 모노머와 유기용액 내의 다관능성 아실할라이드 모노머가 계면중합하는 단계를 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 다관능성 아실할라이드 모노머는 폴리아미드의 중합에 사용될 수 있는 것이라면 제한하지 않으나, 2개 또는 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물, 예를 들면, 트리메조일클로라이드(TMC), 이소프탈로일클로라이드 및 테레프탈로일클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있으며, 바람직하게는 트리메조일클로라이드(TMC)가 사용될 수 있다.
상기 다관능 아실할라이드 모노머의 함량은 상기 유기용액 100 wt%을 기준으로 0.02 wt% 내지 3 wt%, 바람직하게는 0.05 wt% 내지 0.8 wt%, 더욱 바람직하게는 0.08 wt% 내지 0.6 wt%일 수 있다. 다관능성 아실할라이드 모노머의 함량이 상기 범위에 있을 때 더욱 균일한 폴리아미드 층의 제조가 가능하다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기용액의 유기용매는 계면중합 반응에 참여하지 않는 것이 바람직하며, 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류, 탄소수가 5 내지 12인 알칸 및 알칸 혼합물질인 이소파라핀계 용매로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸, 사이클로헥산, IsoPar(Exxon), IsoPar-G(Exxon), IsoPar-L(Exxon), ISOL-C(SK Chem) 및 ISOL-G(Exxon)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 유기용액 중 다관능성 아실할라이드 모노머를 제외한 잔부는 모두 유기용매일 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 접촉하는 방법은 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 폴리아미드 활성층을 형성할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액은 상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 접촉하여 폴리아미드 활성층을 형성하기 전에, 유기용액만을 상온에서 방치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기용액만을 상온에서 방치하는 단계는 10분 내지 100분 동안 수행될 수 있고, 또는 20분 내지 70분 동안 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 30분 내지 60분 동안 수행될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기와 같은 방법을 통해 다공성층 상에 폴리아미드 활성층이 형성되면 선택적으로 이를 건조하고 세척하는 과정을 수행할 수 있다. 이때 상기 건조는 45℃ 내지 80℃의 오븐에서 1분 내지 10분 정도 수행되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 세척은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 염기성 수용액에서 세척할 수 있다. 사용 가능한 염기성 수용액은, 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들면, 탄산나트륨 수용액을 사용할 수 있으며, 구체적으로는, 20℃ 내지 30℃의 탄산나트륨 수용액에서 1시간 내지 24시간 동안 수행되는 것이 바람직하다.
한편, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리아미드 활성층의 두께는 100nm 내지 200nm임이 바람직하며, 110nm 내지 180nm가 보다 바람직하며, 130nm 내지 150nm가 가장 바람직하다. 상기 폴리아미드 활성층은 거칠기가 매우 크기 때문에 상기 폴리아미드 활성층의 상기 두께 범위를 만족시킬 경우, 다공성층 전체를 코팅하면서도 폴리아미드 활성층을 더욱 균일하게 형성하여 수처리 분리막의 효과가 더욱 우수할 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 상기 수용액층 상에 다관능성 아실할라이드 모노머를 포함하는 유기용액을 코팅하여 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계는 상기 수용액층 상에 유기용액을 코팅하여 수용액과 유기용액을 접촉시킨 후 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수용액 및 유기용액이 코팅된 다공성층은 건조 단계를 거침으로써, 수용액 내 다관능성 아민 모노머와 유기용액 내 다관능성 아실할라이드 모노머의 계면중합이 이루어지고, 폴리아미드 활성층이 형성된다.
구체적으로, 다공성층 상에 코팅된 수용액 상에 유기용액을 코팅하여 수용액과 유기용액을 접촉시킨 후 건조시키면, 다관능성 아민 모노머와 다관능성 아실할라이드 모노머가 반응하면서 계면중합에 의해 폴리아미드가 생성되고, 다공성층 상에 흡착되어 박막이 형성된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 건조 단계는 30℃ 내지 100℃에서 30초 내지 10분 동안 수행될 수 있으며, 상기 건조 단계가 이루어지는 동안 잔류 용매가 증발될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리아미드 활성층을 형성한 후, 표면에 남아있는 잔류 화합물을 물로 세정하여 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 잔류 화합물은 예컨대, 폴리아미드 활성층 형성 반응에 참여하지 못하고 남아있는 다관능성 아민 모노머 또는 다관능성 아실할라이드 모노머를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리아미드 활성층 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 보호층은 보호층 형성용 조성물을 상기 폴리아미드 활성층 상에 도포함으로써 형성될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 보호층 형성용 조성물은 글리세린, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌 글리콜 중 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 보호층 형성에 사용되는 조성물의 용매는 물이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리아미드 활성층 상에 보호층 형성용 조성물을 코팅하는 단계는 슬롯다이(slot-die)코팅법, 롤링뱅크코팅법, 딥코팅법 및 스프레이법 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 수처리 분리막을 적어도 하나 이상 포함하는 수처리 모듈에 관한 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 모듈의 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않으며, 그 예에는 판형(plate & frame) 모듈, 관형(tubular) 모듈, 중공사형(Hollow & Fiber) 모듈 또는 나권형(spiral wound) 모듈 등이 포함된다. 또한, 본 발명의 수처리 모듈은 전술한 본 발명의 수처리 분리막을 포함하는 한, 그 외의 기타 구성 및 제조 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 공지된 일반적인 수단을 제한 없이 채용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 모듈은 염제거율 및 투과유량이 우수하며, 화학적 안정성이 우수하여 가정용/산업용 정수 장치, 하수 처리 장치, 해담수 처리 장치 등과 같은 수처리 장치에 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 있어서, 다관능성 아민 모노머; 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 물을 포함하는 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층 형성용 조성물을 제공한다.
상기 수처리 분리막의 제조방법에 있어서, 각각의 구성요소들에 대한 설명은 본 발명의 수처리 분리막, 본 발명의 수처리 분리막을 포함한 수처리 모듈 및 본 발명의 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층 형성용 조성물에도 동일하게 적용될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
Jeffamine과 dicyanamide를 TMSCl 촉매 하에서 130 oC 이상의 고온에서 7시간 이상 무용제 반응하여 만들어진 JK 화합물(Product)을 제조하였다.
<실시예 1 내지 3 및 비교예 1>
다공성층(폴리술폰이 코팅된 부직포) 상에 피페라진(0.4 wt%)과 상기 제조예 1의 JK 화합물(Product)을 하기 표 1에 기재된 함량으로 포함한 수용액을 코팅한 후, 과량의 수용액은 제거하였다. 그 다음, 다관능성 아실할라이드 모노머(TMC, 0.45 wt%)를 포함한 유기용액을 코팅하였고, 과량의 액상을 오븐에 95℃에서 2분 30초 동안 건조시켜 계면 중합함으로써 폴리아미드 활성층을 형성하였다.
상기 폴리아미드 활성층이 형성된 다공성층을 물에 세척한 뒤, 상기 폴리아미드 활성층 상에 보호층 형성 조성물(글리세린 및 폴리비닐알코올의 혼합용액)을 도포하였으며, 85℃에서 1분 동안 건조시켜 수처리 분리막을 제조하였다.
<실험예>
<실험예 1 - 염 제거율 및 투과 유량의 측정>
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수처리 분리막의 염 제거율(%) 및 투과 유량(GFD)을 측정하기 위하여, 평판형 투과 셀과 고압펌프, 저장조 그리고 냉각장치를 포함하여 구성된 수처리 모듈을 이용하였다.
상기 수처리 모듈을 SW 표준 평가 조건 (압력 800 psi, 원수 농도 NaCl 53,000 ppm)에서 운전하여 제조된 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 수처리 분리막의 성능 (염 제거율, 투과 유량)을 확인하였다.
< 실험예 2 - 보론 제거율의 측정>
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 수처리 분리막의 염 제거율(%) 및 투과 유량(GFD)을 측정하기 위하여, 평판형 투과 셀과 고압펌프, 저장조 그리고 냉각장치를 포함하여 구성된 수처리 모듈을 이용하였다.
상기 수처리 모듈을 보론 평가용 SW 원수 (Boric acid 5 ppm, NaCl 53,000 ppm, pH 8)로 SW 표준 평가 조건 하에서 2시간 안정화 후 운전하면서 원수 및 생산수의 보론 농도를 ICP-OES로 측정하였다.
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 함량 및 실험예에 따른 염제거율, 투과 유량 및 보론 제거율은 하기 표 1에 기재하였다.
상기 실험 결과로부터 본 발명의 수처리 분리막은 염제거율 및 보론 제거율이 우수함을 확인할 수 있었다.
100: 다공성층
200: 폴리아미드 활성층
300: 보호층
200: 폴리아미드 활성층
300: 보호층
Claims (7)
- 다공성층; 및
상기 다공성층 상에 구비되고, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 폴리아미드 활성층을 포함하는 수처리 분리막:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다. - 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1의 x, y 및 z는 각각 2 내지 200의 정수인 것인 수처리 분리막. - 다공성층을 준비하는 단계;
상기 다공성층 상에 다관능성 아민 모노머 및 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 수용액을 코팅하여 수용액층을 형성하는 단계; 및
상기 수용액층 상에 다관능성 아실할라이드 모노머를 포함하는 유기용액을 코팅하여 폴리아미드 활성층을 형성하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조 방법:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다. - 청구항 3에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 함량은 상기 수용액 100 wt%을 기준으로 0.05wt% 내지 1 wt%로 포함되는 것인 수처리 분리막의 제조 방법. - 청구항 3에 있어서,
상기 폴리아미드 활성층 상에 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 수처리 분리막의 제조 방법. - 청구항 1 또는 2에 따른 수처리 분리막을 하나 이상 포함하는 수처리 분리막 모듈.
- 다관능성 아민 모노머; 하기 화학식 1로 표시되는 화합물; 및 물을 포함하는 수처리 분리막의 폴리아미드 활성층 형성용 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
x, y 및 z는 각각 2 내지 500의 정수이다.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200009304A KR20210095428A (ko) | 2020-01-23 | 2020-01-23 | 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200009304A KR20210095428A (ko) | 2020-01-23 | 2020-01-23 | 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140005489A1 (en) | 2012-06-27 | 2014-01-02 | CamPlex LLC | Surgical retractor with video cameras |
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2020
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