KR20220050479A - 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 - Google Patents
수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20220050479A KR20220050479A KR1020200134207A KR20200134207A KR20220050479A KR 20220050479 A KR20220050479 A KR 20220050479A KR 1020200134207 A KR1020200134207 A KR 1020200134207A KR 20200134207 A KR20200134207 A KR 20200134207A KR 20220050479 A KR20220050479 A KR 20220050479A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- water treatment
- active layer
- separation membrane
- composition
- forming
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 121
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 27
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 109
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 87
- -1 amine compound Chemical class 0.000 claims description 67
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 33
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 29
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 22
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims description 17
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 13
- 238000012695 Interfacial polymerization Methods 0.000 claims description 11
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 claims description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 7
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 claims description 6
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 claims description 4
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 4
- LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 2-Methylbenzenesulfonic acid Chemical compound CC1=CC=CC=C1S(O)(=O)=O LBLYYCQCTBFVLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 57
- VMOWKUTXPNPTEN-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylpropan-2-amine Chemical compound CC(C)N(C)C VMOWKUTXPNPTEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 22
- MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N (S)-camphorsulfonic acid Chemical compound C1C[C@@]2(CS(O)(=O)=O)C(=O)C[C@@H]1C2(C)C MIOPJNTWMNEORI-GMSGAONNSA-N 0.000 description 16
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 14
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 13
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 13
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 11
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- DAZXVJBJRMWXJP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethylethylamine Chemical compound CCN(C)C DAZXVJBJRMWXJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- GNVRJGIVDSQCOP-UHFFFAOYSA-N n-ethyl-n-methylethanamine Chemical compound CCN(C)CC GNVRJGIVDSQCOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 9
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 8
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 7
- WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 1,3-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=C1 WZCQRUWWHSTZEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 6
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 5
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 5
- UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3,5-tricarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC(C(Cl)=O)=CC(C(Cl)=O)=C1 UWCPYKQBIPYOLX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 3
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical group [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N ethylmethylamine Chemical compound CCNC LIWAQLJGPBVORC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- JJWLVOIRVHMVIS-UHFFFAOYSA-N isopropylamine Chemical compound CC(C)N JJWLVOIRVHMVIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 3
- 235000019333 sodium laurylsulphate Nutrition 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- 125000000008 (C1-C10) alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000005916 2-methylpentyl group Chemical group 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N benzene-1,2,4-triamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C(N)=C1 JSYBAZQQYCNZJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N hexadecan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCO BXWNKGSJHAJOGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229940018564 m-phenylenediamine Drugs 0.000 description 2
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 2
- 125000002950 monocyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 229920000847 nonoxynol Polymers 0.000 description 2
- SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N nonylphenol Chemical class CCCCCCCCCC1=CC=CC=C1O SNQQPOLDUKLAAF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 description 2
- 125000003367 polycyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 125000001973 tert-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 2
- ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N (9Z)-octadecen-1-ol Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCCO ALSTYHKOOCGGFT-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 1,4-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(N)C=C1 CBCKQZAAMUWICA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006218 1-ethylbutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000006176 2-ethylbutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(C([H])([H])*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- ZWUBBMDHSZDNTA-UHFFFAOYSA-N 4-Chloro-meta-phenylenediamine Chemical compound NC1=CC=C(Cl)C(N)=C1 ZWUBBMDHSZDNTA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004920 4-methyl-2-pentyl group Chemical group CC(CC(C)*)C 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N Sulfobutanedioic acid Chemical class OC(=O)CC(C(O)=O)S(O)(=O)=O ULUAUXLGCMPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000009056 active transport Effects 0.000 description 1
- 238000001467 acupuncture Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N benzene-1,3-dicarbonyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC(C(Cl)=O)=C1 FDQSRULYDNDXQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229960000541 cetyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002676 chrysenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=C4C=CC=CC4=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004210 cyclohexylmethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 description 1
- 125000004851 cyclopentylmethyl group Chemical group C1(CCCC1)C* 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- LHWWETDBWVTKJO-UHFFFAOYSA-N et3n triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC.CCN(CC)CC LHWWETDBWVTKJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000769 gas chromatography-flame ionisation detection Methods 0.000 description 1
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 125000003454 indenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 description 1
- 239000002563 ionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 125000000959 isobutyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004491 isohexyl group Chemical group C(CCC(C)C)* 0.000 description 1
- 125000001972 isopentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 125000004108 n-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000001280 n-hexyl group Chemical group C(CCCCC)* 0.000 description 1
- 125000000740 n-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 125000004123 n-propyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N naphthalene-acid Natural products C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001971 neopentyl group Chemical group [H]C([*])([H])C(C([H])([H])[H])(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000002560 nitrile group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 1
- HEGSGKPQLMEBJL-RKQHYHRCSA-N octyl beta-D-glucopyranoside Chemical compound CCCCCCCCO[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H]1O HEGSGKPQLMEBJL-RKQHYHRCSA-N 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940055577 oleyl alcohol Drugs 0.000 description 1
- XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N oleyl alcohol Natural products CCCCCCC=CCCCCCCCCCCO XMLQWXUVTXCDDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003538 pentan-3-yl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- 125000001792 phenanthrenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000306 polymethylpentene Polymers 0.000 description 1
- 239000011116 polymethylpentene Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002914 sec-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000003548 sec-pentyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000007764 slot die coating Methods 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000999 tert-butyl group Chemical group [H]C([H])([H])C(*)(C([H])([H])[H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/56—Polyamides, e.g. polyester-amides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0002—Organic membrane manufacture
- B01D67/0006—Organic membrane manufacture by chemical reactions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/105—Support pretreatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1216—Three or more layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
- C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/12—Specific ratios of components used
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/20—Specific permeability or cut-off range
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/007—Modular design
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 명세서는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈에 관한 것이다.
Description
본 명세서는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막, 수처리 모듈에 관한 것이다.
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.
구체적으로, 이러한 수처리 분리막의 대표적인 예로는, 역삼투막을 들 수 있으며, 염제거율이나 투과유량을 높이는 것에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
역삼투막은 부직포 위에 지지층과 폴리아미드의 활성층, 활성층 표면 위의 보호층으로 구성되며, 역삼투 현상을 이용하여 용매와 용질을 분리할 수 있다. 역삼투막의 투과 유량 및 이온 제거율은 막의 성능을 나타내는 중요 지표로 사용되며, 이러한 성능은 각각의 모노머를 포함한 수용액과 유기용액의 계면중합법에 의해 생성된 폴리아미드 활성층에 의해 큰 영향을 받는다.
본 명세서는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막, 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈에 대하여 제공하고자 한다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에 있어서,
R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
ra는 1 내지 20의 정수이고, ra가 2 이상인 경우 Ra는 서로 같거나 상이하며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태는 다공성층을 구비하는 단계; 및 상기 다공성층 상에 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용하여 활성층을 제조하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 수처리 분리막의 제조방법에 의해 제조된 수처리 분리막으로, 4,000ppm NaCl 수용액, 압력 150psi, 온도 25℃, 4L/min 조건에서 측정한 염 제거율이 99.66% 이상이고, 투과 유량이 16.83 GFD 이상인 수처리 분리막을 제공한다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 상기 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용한 수처리 분리막의 제조방법에 의해 제조된 수처리 분리막은 염 제거율 및 투과 유량이 향상된다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다.
이하 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, "수처리 분리막 활성층 형성용 조성물"은 또한 "분리막 활성층 형성용 조성물"로 기재될 수 있다.
본 명세서에 있어서, 치환기들의 예시는 아래에서 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된" 이라는 용어는 중수소; 할로겐기; 니트릴기; 니트로기; 히드록시기; -COOH; 알콕시기; 알킬기; 시클로알킬기; 아릴기; 및 헤테로아릴기로 이루어진 군에서 선택된 1개 이상의 치환기로 치환되었거나 또는 어떠한 치환기도 갖지 않는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 알킬기는 직쇄 또는 분지쇄일 수 있고, 탄소수는 특별히 한정되지 않으나 1 내지 30일 수 있고, 1 내지 20일 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 10일 수 있다. 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥실메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
본 명세서에 있어서, 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 인데닐기, 페난트레닐기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 트리페닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서, 아릴렌기는 상기 아릴기에 결합위치가 두 개 있는 것을 제외하고는 상기 아릴기에 관한 설명이 적용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에 있어서,
R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
ra는 1 내지 20의 정수이고, ra가 2 이상인 경우 Ra는 서로 같거나 상이하며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다.
계면중합에 의한 활성층 제조시 사용되는 첨가제에는 계면중합시 생성되는 강산성 용액으로 인한 pH 변화를 방지하고자 염 형태의 버퍼(buffer) 물질이 포함되는데, 당 기술분야에서 널리 사용되는 버퍼(buffer) 물질의 경우 매우 높은 가격으로 인해 제조 원가를 상승시킨다는 단점이 있다.
본 명세서에 따른 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물은 당 기술분야에서 널리 사용되는 높은 가격의 버퍼(buffer) 물질 대신, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함함으로써 제조 원가를 절감할 수 있고, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 및 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액과의 계면 중합에 의하여 활성층을 제조하는 경우 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과 유량의 성능이 향상된다. 구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 벌크(bulk)한 구조를 가짐으로써 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액과의 계면 중합시 반응성의 조절이 가능하다. 이와 같은 계면중합시 반응성의 조절을 통해 수처리 분리막에 포함되는 활성층의 폴리아미드 구조에 화학적 및/또는 구조적인 변화가 나타나게 되어 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과유량을 향상시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상 30 이하의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상 20 이하의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상 10 이하의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상 5 이하의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 이소프로필기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 또는 치환 또는 비치환된 프로필기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 메틸기; 또는 치환 또는 비치환된 이소프로필기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 메틸기; 또는 이소프로필기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, R1 및 R2는 메틸기이고, R3는 이소프로필기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 30의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 20의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ra는 메틸기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 30의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 20의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 탄소수 6 내지 10의 아릴렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar은 치환 또는 비치환된 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, Ar은 페닐렌기이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, ra는 1 내지 20의 정수이고, ra가 2 이상인 경우 Ra는 서로 같거나 상이하다.
상기 ra는 상기 Ar의 -SO3H가 결합된 위치를 제외하고 결합 가능한 위치의 갯수를 의미한다. 예컨대, Ar이 페닐렌기인 경우, ra는 1 내지 5의 정수이다. 예컨대, Ar이 나프탈렌인 경우, ra는 1 내지 7의 정수이다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량의 합은 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 2 중량부 내지 20 중량부로 포함된다. 바람직하게 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량의 합은 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 4.5 중량부 내지 12 중량부로 포함된다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물: 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰비는 1.5:1 내지 1:1.5 이다.
상기 화학식 1로 표시되는 화합물: 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰비의 범위가 전술한 범위를 만족하는 경우, 상기 분리막 형성층 형성용 조성물 내에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 염 형태로 존재하게 되어 본 명세서에서 목적하는 버퍼(buffer)로서의 역할을 적절히 수행할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물은 아민 화합물을 더 포함한다.
상기 아민 화합물은 특별히 제한되는 것은 아니며, 당 기술분야에서 적용되는 화합물이라면 적절히 채용될 수 있다. 예컨대, 상기 아민 화합물은 m-페닐렌디아민(mPD), p-페닐렌디아민, 1,2,4-벤젠트리아민, 4-클로로-1,3-페닐렌디아민, 2-클로로-1,4-페닐렌디아민, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 구체적으로는, m-페닐렌디아민(mPD)이 바람직하다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아민 화합물의 함량은 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 전체 중량을 기준으로, 1 중량부 내지 10 중량부일 수 있다. 바람직하게는 3 중량부 내지 7 중량부일 수 있다.
상기 아민 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 수처리 분리막에 포함되는 활성층 형성시 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액과의 반응이 원활하게 이루어지고, 아민 화합물이 수용액에 안정적으로 용해될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물은 계면활성제를 더 포함할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제는 이온성, 양이온성, 음이온성 및 양쪽성 계면활성제 중에서 선택될 수 있다. 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제는 소듐 라우릴 설페이트(SLS), 알킬 에테르 설페이트류, 알킬 설페이트류, 올레핀 술포네이트류, 알킬 에테르 카르복실레이트류, 술포석시네이트류, 방향족 술포네이트류, 옥틸페놀 에톡실레이트류, 에톡시화 노닐페놀류, 알킬 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(에틸렌 옥사이드) 및 폴리(프로필렌 옥사이드)의 공중합체, 옥틸 글루코시드 또는 데실 말토시드 등의 알킬 폴리글루코시드류, 세틸 알코올 또는 올레일 알코올, 코카미드 MEA, 코카미드 DEA, 알킬 히드록시에틸 디메틸 암모늄 클로라이드, 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드 또는 클로라이드, 헥사데실트리메틸암모늄 브로마이드 또는 클로라이드 등의 지방산 알코올류, 및 알킬 베타인류를 포함한다. 구체적으로, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제는 SLS, 옥틸페놀 에톡실레이트류 또는 에톡시화 노닐페놀류일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 계면활성제의 함량은 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 중량부 내지 5 중량부일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물은 용매를 더 포함할 수 있으며, 상기 용매는 물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 용매는 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 상기 화학식 2로 표시되는 화합물; 및 상기 아민 화합물을 제외한 잔부일 수 있다.
또 다른 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물에 상기 계면활성제가 더 포함되는 경우, 상기 용매는 상기 수처리 분리막 활성층에 포함되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물; 상기 화학식 2로 표시되는 화합물; 상기 아민 화합물; 및 상기 계면활성제를 제외한 잔부일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 다공성층을 구비하는 단계; 및 상기 다공성층 상에 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용하여 활성층을 제조하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조방법을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 다공성층을 구비하는 단계는 제1 다공성 지지체를 준비하는 단계; 및 상기 제1 다공성 지지체 상에 제2 다공성 지지체 형성용 조성물을 도포하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 다공성 지지체로는 부직포를 사용할 수 있다. 상기 부직포의 재료로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트가 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1 다공성 지지체의 두께는 50 ㎛ 내지 150 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 상기 두께는 80 ㎛ 내지 120 ㎛일 수 있다. 상기 제1 다공성 지지체의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 수처리 분리막의 내구성이 유지될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 제2 다공성 지지체를 형성하기 위한 제2 다공성 지지체 형성용 조성물은 고분자 재료를 포함할 수 있다. 상기 고분자 재료로는, 예를 들면, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리프로필렌, 폴리메틸펜텐, 폴리메틸클로라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 사용될 수 있으나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 고분자 재료로서 폴리설폰을 사용할 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 폴리설폰은 상기 제2 다공성 지지체 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 10 중량부 내지 20 중량부 포함된다. 상기 제2 다공성 지지체 형성용 조성물에 포함되는 폴리설폰을 제외한 잔부는 용매일 수 있으며, 상기 용매는 디메틸포름아마이드(DMF)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 당 기술분야에서 사용되는 용매가 적절히 채용될 수 있다.
상기 폴리설폰이 전술한 중량부 범위로 상기 제2 다공성 지지체 형성용 조성물에 포함되는 경우, 상기 제2 다공성 지지체 형성용 조성물로 제2 다공성 지지체 제조시 목적하는 두께의 제2 다공성 지지체를 제조할 수 있다.
상기 제2 다공성 지지체의 두께는 30 ㎛ 내지 60 ㎛일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직하게 상기 두께는 30 ㎛ 내지 50 ㎛일 수 있다. 상기 코팅층의 두께가 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 제2 다공성 지지체를 포함하는 다공성층을 포함하는 수처리 분리막의 내구성이 적절히 유지될 수 있다.
상기 제2 다공성 지지체 형성용 조성물은, 용매 디메틸포름아마이드에 폴리설폰 고형을 넣고 80℃내지 85℃에서 12시간동안 녹인 후 얻은 균질(homogeneous)한 액상일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계는 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물과 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액의 계면 중합에 의하는 것이다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아실 할라이드 화합물은, 특별히 한정되는 것은 아니나, 예를 들면, 2개 내지 3개의 카르복실산 할라이드를 갖는 방향족 화합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 아실 할라이드 화합물은 트리메조일클로라이드(TMC), 이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 혼합물일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아실 할라이드 화합물의 함량은 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액에 전체 중량을 기준으로, 0.1 중량부 내지 0.5 중량부일 수 있다. 상기 아실 할라이드 화합물의 함량이 상기 범위를 만족하는 경우, 최종 제조된 수처리 분리막의 염제거율 및 투과유량이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액은 유기 용매를 더 포함할 수 있고, 상기 유기 용매로는 지방족 탄화수소 용매, 예를 들면, 프레온류와 헥산, 사이클로헥산, 헵탄, 알칸과 같은 물과 섞이지 않는 소수성 액체, 예를 들면, 탄소수가 5 내지 12인 알칸과 그 혼합물인 IsoPar(Exxon), ISOL-C(SK Chem), ISOL-G(Exxon)등이 사용될 수 있으나, 이로써 제한되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 유기 용매는 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액에 대하여 99.5 중량부 내지 99.9 중량부 포함할 수 있다. 상기 유기용매가 상기 범위를 만족하는 경우, 최종 제조된 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과유량이 감소되는 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성층의 두께는 100 nm 내지 300 nm일 수 있다. 바람직하게 상기 활성층의 두께는 200 nm 내지 300 nm일 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 활성층의 두께는 270 nm 내지 290 nm일 수 있다. 상기 활성층의 두께가 전술한 범위를 만족하는 경우 본 명세서에서 목적하는 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과유량을 만족시킬 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계 이후에 상기 활성층 상에 보호층을 제조하는 단계를 더 포함한다.
상기 보호층의 성분, 제조 방법, 제조 조건 등은 당 기술분야에서 적용되는 것들이 제한 없이 채용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 보호층은 상기 활성층 상에 보호층 형성용 조성물을 도포하여 제조할 수 있다. 필요에 따라, 상기 보호층 형성용 조성물을 도포한 후, 에어 나이프를 이용하여 여분의 수용액을 제거하고, 95℃에서 건조하는 단계를 더 수행할 수 있다.
상기 보호층 형성용 조성물은 폴리비닐알코올(PVA)을 포함하는 수용액일 수 있다. 구체적으로 상기 보호층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 상기 폴리비닐알코올은 0.1 중량부 내지 10 중량부 포함될 수 있으며, 잔부의 용매를 포함할 수 있다. 바람직하게 상기 보호층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 상기 폴리비닐알코올은 1 중량부 내지 2 중량부로 포함될 수 있다.
상기 용매는 물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계에 적용되는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용하여 제조된 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액으로 활성층을 형성할 수 있는 방법이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액으로 수용액층을 형성하는 방법은 분무, 도포, 침지, 적하 등을 들 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용하여 수용액층을 형성하는 단계에 적용되는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 상기 다공성층 상에 수용액층을 형성할 수 있는 방법이라면 제한하지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로, 상기 다공성층 상에 아민 화합물을 포함하는 수용액으로 수용액층을 형성하는 방법은 분무, 도포, 침지, 적하 등을 들 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 수용액층을 형성하는 단계는 상기 다공성층 상에 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 도포한 후 과량의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 과량의 아민 화합물을 포함하는 수용액을 제거하는 단계에 적용되는 방법은 특별히 한정하지 않으며, 당 기술분야에 적용되는 방법이 적용될 수 있다. 상기 다공성층 상에 형성된 수용액층은 다공성층 상에 존재하는 수용액이 지나치게 많은 경우에는 불균일하게 분포할 수 있는데, 수용액이 불균일하게 분포하는 경우에는 이후의 계면 중합에 의해 불균일한 활성층이 형성될 수 있다. 따라서, 상기 다공성층 상에 수용액층을 형성한 후에 과잉의 수용액을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 과잉의 수용액 제거는 특별히 제한되지는 않으나, 예를 들면, 스펀지, 에어나이프, 질소 가스 블로잉, 자연건조, 또는 압축 롤 등을 이용하여 행할 수 있다.
구체적으로, 상기 수용액층과 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액의 접촉시, 상기 다공성층의 표면에 코팅된 아민 화합물과 아실 할라이드 화합물이 반응하면서 계면중합에 의해 폴리아미드를 생성하고, 다공성층에 흡착되어 박막이 형성된다. 상기 접촉 방법에 있어서, 침지, 스프레이 또는 코팅 등의 방법을 통해 폴리아미드 활성층을 형성할 수도 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계는 상기 상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 도포한 후, 물에 세척하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 물에 세척하는 단계에 있어서 그 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당 기술분야에서 적용되는 방법이 적절히 채용될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태는 수처리 분리막의 제조방법에 의해 제조된 수처리 분리막으로, 4,000ppm NaCl 수용액, 압력 150psi, 온도 25℃, 4L/min 조건에서 측정한 염 제거율이 99.66% 이상이고, 투과 유량이 16.83 GFD 이상인 수처리 분리막을 제공한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막의 염제거율은 99.6% 이상 99.9% 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 수처리 분리막의 염제거율은 99.66% 이상 99.74% 이하일 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막의 투과유량은 16.8 GFD 이상 18 GFD 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 수처리 분리막의 투과유량은 16.83 GFD 이상 17.66 GFD 이하일 수 있다.
상기 수처리 분리막 제조방법에 의해 제조된 수처리 분리막은 GC/FID(Gas Chromatography-Flame Ionization Detector) 및 HPLC/PDA(high-performance liquid chromatography- Photodiode Array detector)의 분석 방법을 이용하여 상기 수처리 분리막에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 포함되었음을 확인할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막을 도시한 것이다. 구체적으로, 도 1은 제1 다공성 지지체(100) 및 제2 다공성 지지체(200)를 포함하는 다공성층 및 활성층(300)이 순차적으로 구비된 수처리 분리막을 도시한 것으로서, 활성층(300)으로 염수(400)가 유입되어, 정제수(500)가 부직포(100)를 통하여 배출되고, 농축수(600)는 활성층(300)을 통과하지 못하고 외부로 배출된다. 본 명세서의 일 실시상태에 따른 수처리 분리막은 도 1의 구조에 한정되지 않으며, 추가의 구성이 더 포함될 수 있다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막의 두께는 100㎛ 이상 250㎛ 이하일 수 있다. 상기 수처리 분리막의 두께가 상기 범위 내인 경우 본 명세서에서 목적하는 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과유량을 적절히 유지할 수 있다. 상기 수처리 분리막의 두께가 100㎛ 미만인 경우, 수처리 분리막의 투과 유량은 증가하나 염 제거율이 감소하고, 상기 수처리 분리막의 두께가 250㎛ 초과인 경우, 수처리 분리막의 염 제거율은 증가하나 투과 유량이 감소할 수 있다. 상기 수처리 분리막의 두께란, 상기 다공성층; 상기 활성층; 및 상기 보호층을 모두 포함하는 수처리 분리막의 두께를 의미한다.
본 명세서의 일 실시상태에 따르면, 상기 수처리 분리막은 정밀 여과막(Micro Filtration), 한외 여과막(Ultra Filtration), 나노 여과막(Nano Filtration) 또는 역삼투막(Reverse Osmosis) 등으로 이용될 수 있으며, 구체적으로 역삼투막으로 이용될 수 있다.
본 명세서의 또 하나의 실시상태는 전술한 수처리 분리막을 하나 이상 포함하는 수처리 모듈을 제공한다.
상기 수처리 모듈에 포함되는 수처리 분리막은 1개 내지 50개일 수 있으며, 1개 내지 30개 일 수 있고, 바람직하게는 24개 내지 28개 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
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, 상기 수처리 모듈은 전술한 본 명세서의 일 실시상태에 따른 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.
한편, 본 명세서의 일 실시나 상태에 따른 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.
이하, 본 명세서를 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세히 설명한다. 그러나, 본 명세서에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 명세서의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지는 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 명세서를 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1.
제1 다공성 지지체로서 부직포를 사용하였으며, 상기 부직포는 두께가 100μm인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용하였다.
상기 제1 다공성 지지체 상에 제2 다공성 지지체인 폴리설폰층을 제조하기 위하여, 폴리설폰이 포함된 고분자 용액을 제조하였다. 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액은, 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로, 85 중량부의 용매 디메틸포름아마이드(DMF)에 15 중량부의 폴리설폰 고형(solid)을 넣고 80℃ 내지 85℃에서 12시간동안 녹인 후 얻은 균질(homogeneous)한 액상이었다.
이후, 상기 제1 다공성 지지체(폴리에틸렌테레프탈레이트) 위에 두께 40 μm 로 상기 폴리설폰이 포함된 고분자 용액을 슬롯 다이코팅 방법으로 캐스팅하여, 제2 다공성 지지체(폴리설폰층)을 제조하여 다공성층을 제조하였다.
그 후, 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 메타페닐렌디아민(mPD)을 5 중량부, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부, 그리고 잔부의 물을 포함하는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 상기 다공성층 상에 도포하여 수용액층을 형성하였다. 이 때, 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA))와 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다. 이 후, 도포시 발생한 여분의 수용액을 에어 나이프를 이용하여 제거하였다.
상기 수용액층 상에 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액을 도포하였다. 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액은, 상기 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 트리메조일클로라이드(TMC) 0.275 중량부 및 잔부의 유기용매(IsoPar G)를 포함시켜 제조하였다.
그리고, 95℃에서 액상 성분이 모두 증발할 때까지 건조한 후, 초순수 증류수(DIW)로 세척하여 활성층을 제조하였다. 이 때, 활성층의 두께는 280㎚로 제조하였다.
이후, 상기 활성층 상에 보호층 형성용 조성물을 이용하여 보호층을 제조하였다. 상기 보호층 형성용 조성물은 폴리비닐알콜(PVA)을 포함하는 수용액으로, 상기 보호층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 1.2 중량부의 폴리비닐알코올(PVA) 및 잔부의 물을 포함시켜 제조하였다. 상기 다공성층 상에 형성된 활성층을 상기 보호층 형성용 조성물에 5초간 침지한 후, 여분의 수용액을 에어 나이프로 제거하였고, 95℃ 에서 1분간 건조하여 상기 활성층 상에 보호층을 제조하였다.
실시예 2.
실시예 1에서, 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 9 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
실시예 3.
실시예 1에서, 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 12 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다.
비교예 1.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 트리에틸아민(Triethylamine (TEA)) 및 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 트리에틸아민(Triethylamine (TEA))과 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 2.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA))과 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 3.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 함량의 합을 9 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA))과 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 4.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))를 12 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA))과 캄포술폰산(camphorsulfonic acid (CSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 5.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 6.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 9 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 7.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 12 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디메틸에틸아민(N,N-dimethylethylamine(DMeEtA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 8.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 9.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 적용한 것 대신 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 9 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
비교예 10.
실시예 1에서, N,N-디메틸이소프로필아민(N,N-Dimethylisopropylamine(DMeIPA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 4.5 중량부로 한 것 대신 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA)) 및 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 함량의 합을 12 중량부로 적용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 수처리 분리막을 제조하였다. 상기 N,N-디에틸메틸아민(N,N-diethylmethylamine(DEtMeA))과 톨루엔설폰산(Toluenesulfonic acid(TSA))의 몰비는 1:1로 하였다.
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 수처리 분리막에 대하여, 4,000 ppm의 NaCl 수용액을 150 psi, 4 L/min의 유량으로 1시간 가량 장비 운전을 실시하여 안정화된 것을 확인한 후, 25℃에서 10분간 투과되는 물의 양을 측정하여 투과유량(flux: GFD(gallon/ft2·day))을 계산하고, 전도도 미터(Conductivity Meter)를 사용하여 투과 전과 후의 염 농도를 분석하여 염 제거율(Rejection)을 계산한 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
| 분리막 성능 | ||
| 염제거율(%) | 투과유량(GFD) | |
| 실시예 1 | 99.66 | 16.83 |
| 실시예 2 | 99.74 | 17.31 |
| 실시예 3 | 99.73 | 17.66 |
| 비교예 1 | 99.60 | 16.64 |
| 비교예 2 | 99.65 | 15.56 |
| 비교예 3 | 99.74 | 15.40 |
| 비교예 4 | 99.71 | 15.77 |
| 비교예 5 | 99.58 | 16.52 |
| 비교예 6 | 99.63 | 16.61 |
| 비교예 7 | 99.51 | 16.66 |
| 비교예 8 | 99.53 | 16.81 |
| 비교예 9 | 99.48 | 16.47 |
| 비교예 10 | 99.42 | 15.76 |
상기 표 1의 결과에 따르면, 실시예에 따른 수처리 분리막이 비교예에 따른 수처리 분리막보다 염 제거율 및 투과 유량이 우수함을 확인할 수 있었다.
특히, 본 명세서의 실시예에서 적용되는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물에 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물이 염 형태로 포함되고, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물이 벌크(bulk)한 구조를 가짐으로써 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액과의 계면 중합시 반응성의 조절이 가능하고, 이와 같은 계면중합시 반응성의 조절을 통해 수처리 분리막에 포함되는 활성층의 폴리아미드 구조에 화학적 및/또는 구조적인 변화가 나타나게 되어 수처리 분리막의 염 제거율 및 투과유량을 향상시킬 수 있었다.
이상을 통해, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허 청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 발명의 범주에 속한다.
100: 제1 다공성 지지체
200: 제2 다공성 지지체
300: 활성층
400: 염수
500: 정제수
600: 농축수
200: 제2 다공성 지지체
300: 활성층
400: 염수
500: 정제수
600: 농축수
Claims (12)
- 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물을 포함하는 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물:
[화학식 1]
[화학식 2]
상기 화학식 1 및 2에 있어서,
R1 내지 R3는 서로 같거나 상이하고, 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 알킬기이고, R1 내지 R3 중 적어도 하나는 탄소수 3 이상의 치환 또는 비치환된 알킬기이며,
Ra는 수소; 또는 치환 또는 비치환된 알킬기이고,
ra는 1 내지 20의 정수이고, ra가 2 이상인 경우 Ra는 서로 같거나 상이하며,
Ar은 치환 또는 비치환된 아릴렌기이다. - 청구항 1에 있어서, 상기 R1 내지 R3 중 적어도 하나는 이소프로필기인 것인 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 Ar은 치환 또는 비치환된 페닐렌기인 것인 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 함량의 합은 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물 총 중량을 100 중량부로 한 것을 기준으로 2 중량부 내지 20 중량부로 포함되는 것인 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물: 상기 화학식 2로 표시되는 화합물의 몰비는 1.5:1 내지 1:1.5인 것인 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물.
- 청구항 1에 있어서, 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물은 아민 화합물을 더 포함하는 것인 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물.
- 다공성층을 구비하는 단계; 및
상기 다공성층 상에 청구항 1 내지 6 중 한 항에 따른 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물을 이용하여 활성층을 제조하는 단계를 포함하는 수처리 분리막의 제조방법. - 청구항 7에 있어서, 상기 다공성층을 구비하는 단계는 제1 다공성 지지체를 준비하는 단계; 및 상기 제1 다공성 지지체 상에 제2 다공성 지지체 형성용 조성물을 도포하는 단계를 포함하는 것인 수처리 분리막의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계는 상기 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물과 아실 할라이드 화합물을 포함하는 유기용액의 계면 중합에 의하는 것인 수처리 분리막의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서, 상기 활성층을 제조하는 단계 이후에 상기 활성층 상에 보호층을 제조하는 단계를 더 포함하는 것인 수처리 분리막의 제조방법.
- 청구항 7에 따른 수처리 분리막의 제조방법에 의해 제조된 수처리 분리막으로,
4,000ppm NaCl 수용액, 압력 150psi, 온도 25℃, 4L/min 조건에서 측정한 염 제거율이 99.66% 이상이고, 투과 유량이 16.83 GFD 이상인 수처리 분리막. - 청구항 11에 따른 수처리 분리막을 포함하는 수처리 모듈.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200134207A KR20220050479A (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200134207A KR20220050479A (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220050479A true KR20220050479A (ko) | 2022-04-25 |
Family
ID=81451966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200134207A KR20220050479A (ko) | 2020-10-16 | 2020-10-16 | 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220050479A (ko) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150016475A (ko) | 2013-08-01 | 2015-02-12 | 주식회사 엘지화학 | 내구성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법 |
-
2020
- 2020-10-16 KR KR1020200134207A patent/KR20220050479A/ko unknown
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150016475A (ko) | 2013-08-01 | 2015-02-12 | 주식회사 엘지화학 | 내구성이 우수한 폴리아미드계 수처리 분리막 및 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107735166B (zh) | 水处理膜生产方法、使用其生产的水处理膜及包括水处理膜的水处理模块 | |
| KR102097849B1 (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물 및 이를 이용한 역삼투막의 제조방법 | |
| KR102045108B1 (ko) | 역삼투막 및 그 제조방법 | |
| KR20100078822A (ko) | 폴리아마이드계 역삼투분리막의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 폴리아마이드계 역삼투분리막 | |
| KR102101061B1 (ko) | 역삼투막 제조용 조성물, 이를 이용한 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| KR102253748B1 (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물 및 이를 이용한 수처리 분리막의 제조 방법 | |
| EP3369475B1 (en) | Method for manufacturing water treatment separator, water treatment separator manufactured using same, and water treatment module comprising water treatment separator | |
| KR20220050479A (ko) | 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법, 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 및 수처리 모듈 | |
| KR102182178B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조 방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 | |
| US11517861B2 (en) | Water treatment separation membrane, water treatment module comprising same, and manufacturing method therefor | |
| KR102157932B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막 제조용 조성물 | |
| EP3708603A1 (en) | Composition for polyamide interfacial polymerization, and method for manufacturing water treatment separation membrane by using same | |
| KR102157929B1 (ko) | 수처리 모듈의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 모듈 | |
| KR101653414B1 (ko) | 내오염성이 우수한 폴리아마이드계 역삼투 분리막의 제조 방법 | |
| KR102723123B1 (ko) | 역삼투막 활성층 형성용 조성물, 역삼투막 제조 방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| KR20190088225A (ko) | 수처리 분리막 및 이의 제조방법 | |
| KR102157931B1 (ko) | 수처리 분리막의 제조방법, 이를 이용하여 제조된 수처리 분리막, 및 수처리 분리막 제조용 조성물 | |
| KR102150149B1 (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물, 이를 이용한 수처리 분리막의 제조 방법 및 수처리 분리막 | |
| KR102157930B1 (ko) | 수처리 분리막 활성층 형성용 조성물, 수처리 분리막의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 수처리 분리막 | |
| KR102660173B1 (ko) | 분리막의 제조방법, 분리막 및 수처리 모듈 | |
| KR102155930B1 (ko) | 수처리 분리막 및 이의 제조방법 | |
| KR20220011999A (ko) | 역삼투막 활성층 형성용 조성물, 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 | |
| KR100994668B1 (ko) | 폴리아미드 역삼투 복합막 제조용 아민수용액 및 이를이용한 폴리아미드 역삼투 복합막의 제조방법 | |
| KR20210051802A (ko) | 폴리아미드 계면중합용 조성물 및 이를 이용한 수처리 분리막의 제조 방법 | |
| KR20180040962A (ko) | 역삼투막 제조용 조성물, 이를 이용한 역삼투막 제조방법, 역삼투막 및 수처리 모듈 |