KR20230149084A - Method for manufacturing nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and nanofiber separation membrane for water treatment prepared thereby - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리염화비닐 용액과 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 및 가열하여 제조된 혼합 용액을 전기 방사하여 수처리용 나노섬유 분리막으로 제조하는 제조 방법 및 이에 따라 제조된 수처리용 나노섬유 분리막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and to a nanofiber separation membrane for water treatment produced thereby. More specifically, it is manufactured by mixing and heating a polyvinyl chloride solution and a polyethyleneimine solution. It relates to a manufacturing method for producing a nanofiber separator for water treatment by electrospinning the mixed solution and a nanofiber separator for water treatment manufactured thereby.

Description

폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막{Method for manufacturing nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and nanofiber separation membrane for water treatment prepared thereby}Method for manufacturing nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and nanofiber separation membrane for water treatment prepared thereby thereby}

본 발명은 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막에 관한 것으로, 보다 자세하게는 폴리염화비닐 용액과 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 및 가열하여 제조된 혼합 용액을 전기 방사하여 수처리용 나노섬유 분리막으로 제조하는 제조 방법 및 이에 따라 제조된 수처리용 나노섬유 분리막에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and to a nanofiber separation membrane for water treatment produced thereby. More specifically, it is manufactured by mixing and heating a polyvinyl chloride solution and a polyethyleneimine solution. It relates to a manufacturing method for producing a nanofiber separator for water treatment by electrospinning the mixed solution and a nanofiber separator for water treatment manufactured thereby.

저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리염화비닐(PVC) 등 플라스틱은 내구성이 뛰어나며 가볍고 저렴한 재료로 포장, 건축, 건설, 운송 등에 널리 사용된다. 그러나 플라스틱은 빠르게 폐자재가 되어 환경에 유입된다. 1950년부터 2015년까지 발생한 지구에 누적된 플라스틱 폐기물은 63억 톤이며, 이 중 60%가 매립지나 자연환경에 축적된 것으로 추정되고 있다. 이렇게 환경 속에 축적된 플라스틱 쓰레기는 해양, 담수 및 토양 서식지와 먹이 사슬의 전반적인 안전을 위협한다. 이에 따라 캐나다, 페루 및 170개의 유엔 회원국은 플라스틱 오염에 대한 조치를 취했거나 조치를 준비하고 있다.Plastics such as low-density polyethylene (LDPE), high-density polyethylene (HDPE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyethylene terephthalate (PET), and polyvinyl chloride (PVC) are highly durable, lightweight, and inexpensive materials for packaging, construction, and other materials. It is widely used in construction, transportation, etc. However, plastic quickly becomes waste material and enters the environment. The accumulated plastic waste on Earth from 1950 to 2015 is 6.3 billion tons, of which 60% is estimated to have accumulated in landfills or the natural environment. Plastic waste accumulated in the environment threatens the overall safety of marine, freshwater and soil habitats and the food chain. Accordingly, Canada, Peru and 170 UN member states have taken or are preparing to take action against plastic pollution.

현재 플라스틱 폐기물 관리를 위한 기법은 물리적 처리 방법, 열·화학적 처리 방법 및 생물학적 처리 방법이 있다. 그러나 대부분의 방법은 PVC 플라스틱 폐기물의 처리에 적합하지 않거나 효과가 미흡하여 매립 및 소각 방식으로 처리되어 왔다. PVC는 염소가 풍부한 플라스틱으로 무게의 57%가 염소 분자로 구성되어 있다. 따라서 PVC 폐기물 소각은 독성이 강한 영구 유기오염물질(POPs)인 다이옥신이 형성되어 문제가 되어왔다. 매립은 폐기물 관리에서 가장 선호되지 않는 방법으로 많은 국가에서 토지 매립은 비용 증가, 공간 부족 및 PVC 제품에서 환경 매체로 독성 첨가물의 이동으로 인해 허용되지 않고 있다. 따라서 PVC 폐기물 재활용을 위한 지속 가능한 방법을 모색하는 것은 매우 중요한 문제이다. Current techniques for plastic waste management include physical treatment methods, thermal/chemical treatment methods, and biological treatment methods. However, most methods are not suitable for the treatment of PVC plastic waste or are not effective, so they have been disposed of by landfill and incineration. PVC is a chlorine-rich plastic, with 57% of its weight made up of chlorine molecules. Therefore, PVC waste incineration has been problematic due to the formation of dioxins, which are highly toxic persistent organic pollutants (POPs). Landfilling is the least preferred method of waste management and in many countries landfilling is not permitted due to increasing costs, lack of space and migration of toxic additives from PVC products into environmental media. Therefore, finding sustainable methods for recycling PVC waste is a very important issue.

물과 관련된 문제들은 오늘날 우리가 직면한 가장 시급한 환경 문제들 중 하나이며, 그것들은 인구가 증가함에 따라 악화되고 있으며, 2025년에는 세계 인구의 약 절반이 물 부족에 직면할 것으로 보고되었다. 적절한 처리 없이 산업 폐수를 지표수로 직접 배출하는 것은 물 문제의 심각한 원인 중 하나이다. 산업용 유출물에는 합성염료, 클로로페놀, 디벤조퓨란, 폴리염화비페닐(PCB) 등 다양한 유기물질과 중금속, 비소, 인산염, 질산염 등 무기오염물질이 함유되어 있다. 이 중, 합성염료는 수질 오염의 가장 주요한 원인 중 하나로 여겨진다. 대부분의 산업은 염료를 사용하며, 처리되지 않은 산업 폐수에는 다량의 합성염료가 포함되어 있다. 그러나 합성염료에는 독성 및 발암성이 있어 적절한 처리 없이 환경으로 배출되는 폐수는 수생태계와 인간의 건강에 심각한 위험을 초래한다. Water-related problems are among the most pressing environmental problems we face today, and they are worsening as the population grows, with reports that around half of the world's population will face water scarcity by 2025. Direct discharge of industrial wastewater into surface water without proper treatment is one of the serious causes of water problems. Industrial effluents contain various organic substances such as synthetic dyes, chlorophenol, dibenzofuran, and polychlorinated biphenyls (PCBs), as well as inorganic pollutants such as heavy metals, arsenic, phosphates, and nitrates. Among these, synthetic dyes are considered one of the main causes of water pollution. Most industries use dyes, and untreated industrial wastewater contains large amounts of synthetic dyes. However, synthetic dyes are toxic and carcinogenic, so wastewater discharged into the environment without proper treatment poses a serious risk to the aquatic ecosystem and human health.

염료 폐수 처리에는 응고, 흡착, 광분해, 막 여과, 전기화학적 산화, 이온 교환 등 다양한 기술이 적용되었다. 이러한 방법들 중, 흡착과 막 여과는 폐수에서 염료를 제거하는 효과적인 수단이다. 흡착은 비용이 저렴하고 에너지 소비가 적어 효율적이며 조작이 쉽다는 장점이 있다. Various technologies, including coagulation, adsorption, photolysis, membrane filtration, electrochemical oxidation, and ion exchange, have been applied to dye wastewater treatment. Among these methods, adsorption and membrane filtration are effective means to remove dyes from wastewater. Adsorption has the advantage of being low cost, efficient with low energy consumption, and easy to operate.

본 발명의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems of the present invention, the purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and a nanofiber membrane for water treatment manufactured thereby.

또한, 본 발명의 목적은 널리 사용되는 반응성 염료인 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P가 함유된 폐수의 최적의 처리 능력을 가진 분리막의 성질을 제공하고자 한다. In addition, the purpose of the present invention is to provide the properties of a separation membrane with optimal treatment capacity for wastewater containing Cibacrone Brilliant Yellow 3G-P, a widely used reactive dye.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The technical problems to be solved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description of the present invention. will be.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and a nanofiber membrane for water treatment produced thereby.

본 발명은 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 혼합한 후 가열하여 혼합 용액을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합 용액을 전기방사하여 복합 나노섬유 분리막을 제조하는 전기 방사단계; 및 상기 복합 나노섬유 분리막을 세척 후 건조시키는 건조단계;를 포함하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법을 제공한다.The present invention includes a mixing step of mixing a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution and then heating to prepare a mixed solution; An electrospinning step of producing a composite nanofiber separator by electrospinning the mixed solution; and a drying step of washing and drying the composite nanofiber membrane. It provides a method of manufacturing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride.

본 발명에 있어서, 상기 혼합단계는 디메틸포름아미드와 테트라하이드로퓨란을 1:1 부피비로 혼합하여 제조된 용매에 폴리염화비닐 및 폴리에틸렌이민을 각각 첨가하여 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 제조한 후, 상기 폴리염화비닐 용액과 상기 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 후 80 내지 100℃의 온도로 가열하여 혼합용액을 제조하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the mixing step is performed by adding polyvinyl chloride and polyethyleneimine to a solvent prepared by mixing dimethylformamide and tetrahydrofuran in a 1:1 volume ratio to prepare a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution. , the polyvinyl chloride solution and the polyethyleneimine solution are mixed and then heated to a temperature of 80 to 100° C. to prepare a mixed solution.

본 발명에 있어서, 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부에 대비 상기 폴리에틸렌이민 용액 30 내지 70중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 30 내지 70중량부가 포함되는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the mixed solution is characterized in that it contains 30 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 70 parts by weight of the polyvinyl chloride solution relative to 100 parts by weight of the mixed solution.

본 발명에 있어서, 상기 전기방사단계는 시린지펌프를 사용하여 용액의 이송속도 0.2 내지 1.0mL/h로 이송되는 상기 혼합 용액에 시린지펌프의 바늘을 통해 20 내지 30kV로 전기방사하여 나노섬유 분리막을 제조하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the electrospinning step is performed by electrospinning the mixed solution, which is transported at a solution transfer rate of 0.2 to 1.0 mL/h using a syringe pump, at 20 to 30 kV through the needle of the syringe pump to produce a nanofiber separator. It is characterized by:

본 발명에 있어서, 상기 전기방사단계는 나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 450nm 이하로 제어하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the electrospinning step is characterized by controlling the fiber diameter of the nanofiber separator to 450 nm or less.

본 발명은 상기 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막을 제공한다.The present invention provides a nanofiber membrane for water treatment manufactured by the nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride.

본 발명의 상기 수처리용 나노섬유 분리막은, 분리막 기재; 및 상기 분리막 기재 표면의 적어도 일부분에 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐의 가교 결합기를 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막을 제공한다.The nanofiber separation membrane for water treatment of the present invention includes a separation membrane substrate; and a nanofiber separator for water treatment including a cross-linking group of polyethyleneimine and polyvinyl chloride on at least a portion of the surface of the separator substrate.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 분리막을 구성하는 나노 섬유 직경이 50 내지 450nm인 다공성 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separator is characterized by having a porous structure in which the nanofibers constituting the separator have a diameter of 50 to 450 nm.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 상기 폴리에틸렌이민과 상기 폴리염화비닐이 가교결합을 통해 상기 분리막의 표면에 아민그룹을 노출 시키는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separator is characterized in that the polyethyleneimine and the polyvinyl chloride are cross-linked to expose amine groups on the surface of the separator.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 음이온성 오염물질을 선택적으로 흡착하는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane is characterized by selectively adsorbing anionic contaminants.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 130 내지 180℃의 고온에서도 적용이 가능한 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separator is characterized in that it can be applied even at high temperatures of 130 to 180°C.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 평균 응력이 6.32 내지 8.96Mpa이며, 변형률이 786.02 내지 1082.26% 인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separator is characterized by an average stress of 6.32 to 8.96Mpa and a strain rate of 786.02 to 1082.26%.

본 발명에 있어서,상기 분리막은 실온에서의 물 접촉각이 10 내지 20초 동안 101.6 내지 122.4°에서 7.8 내지 10.2°로 감소하는 친수성인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separator is characterized as being hydrophilic in that the water contact angle at room temperature decreases from 101.6 to 122.4° to 7.8 to 10.2° over 10 to 20 seconds.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 제타전위 pHpzc가 8.8 내지 12.8 인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane is characterized by a zeta potential pHpzc of 8.8 to 12.8.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 평균 순수투과유속이 2553 내지 3053L/m2μh인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane is characterized by an average pure water permeation flux of 2553 to 3053 L/m 2 μh.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 pH 1 내지 12에서 음이온 염료를 정화할 수 있는 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane is characterized in that it can purify anionic dye at pH 1 to 12.

본 발명에 있어서, 상기 분리막은 오염물질을 탈착한 후 재흡착하여 2 내지 4회 재사용이 가능한 것을 특징으로 한다.In the present invention, the separation membrane is characterized in that it can be reused 2 to 4 times by desorbing and re-adsorbing contaminants.

이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, this specification will be described in more detail.

상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법 및 이에 의해 제조된 수처리용 나노섬유 분리막을 통해 흡착성을 가지는 재사용이 가능한 수처리용 분리막을 제공할 수 있다.As a means of solving the above problem, the present invention provides a method for manufacturing a nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, and a reusable separation membrane for water treatment with adsorption through the nanofiber separation membrane for water treatment manufactured thereby. can do.

또한, 본 발명에 따른 흡착성 부여로 기존 분리막으로 제거하지 못하는 반응성 염료의 분리 제거가 가능한 수처리용 분리막을 제공할 수 있다.In addition, by imparting adsorption according to the present invention, it is possible to provide a separation membrane for water treatment that is capable of separating and removing reactive dyes that cannot be removed by existing separation membranes.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 (a)전기 스핀에 의한 PEI/PVC 준비 및 (b) 여과 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 PVCM 및 PEI/PVCM의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 그래프이다.
도 3은 (a)PVCM 및 (b)PEI/PVCM의 FE-SEM 이미지와 (c)PVCM 및 (d)PEI/PVCM의 나노섬유 직경 분포를 나타낸 그래프이다.
도 4는 (a)PVCM 및 PEI/PVCM의 TGA 및 (b)DTG곡선을 나타낸 그래프 이다.
도 5는 PEI/PVCM의 응력 변형 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 6은 PVCM 및 PEI/PVCM의 물 접촉 각도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 PVCM 및 PEI/PVCM의 제타 퍼텐셜을 나타낸 그래프이다.
도 8은 다양한 pH에서 시뮬레이션 폐수로부터 Cibacron Brilliant Yellow 3G-P의 흡착 분리를 위한 PEI/PVCM의 파과곡선을 나타낸 그래프이다.
도 9는 pH 7에서 Cibacron Brilliant Yellow 3G-P의 3주기 흡착에 대한 PEI/PVCM의 재사용 가능성을 나타낸 그래프이다.
Figure 1 is a schematic diagram showing (a) PEI/PVC preparation by electrospinning and (b) filtration system.
Figure 2 is a graph showing the FTIR spectra of PVCM and PEI/PVCM.
Figure 3 is a graph showing the FE-SEM images of (a) PVCM and (b) PEI/PVCM and the nanofiber diameter distribution of (c) PVCM and (d) PEI/PVCM.
Figure 4 is a graph showing the TGA and (b) DTG curves of (a) PVCM and PEI/PVCM.
Figure 5 is a graph showing the stress strain curve of PEI/PVCM.
Figure 6 is a graph showing the water contact angle of PVCM and PEI/PVCM.
Figure 7 is a graph showing the zeta potential of PVCM and PEI/PVCM.
Figure 8 is a graph showing the breakthrough curve of PEI/PVCM for adsorption separation of Cibacron Brilliant Yellow 3G-P from simulated wastewater at various pH.
Figure 9 is a graph showing the reusability of PEI/PVCM for three cycles of adsorption of Cibacron Brilliant Yellow 3G-P at pH 7.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당하는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. The terms used in this specification are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person skilled in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다. The numerical range includes the values defined in the range above. Any maximum numerical limit given throughout this specification includes all lower numerical limits as if the lower numerical limit were explicitly written out. Every minimum numerical limit given throughout this specification includes every higher numerical limit as if such higher numerical limit were expressly written out. All numerical limits given throughout this specification will include all better numerical ranges within the broader numerical range, as if the narrower numerical limits were clearly written.

이하에서, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다. Below, examples of the present invention will be described in detail, but it is obvious that the present invention is not limited to the following examples.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법Method for manufacturing nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride

본 발명은 폴리에틸렌이민(Polyethyleneimine, PEI)과 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, PVC)을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막의 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 혼합한 후 가열하여 혼합 용액을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합 용액을 전기방사(Electrospinning)하여 복합 나노섬유 분리막을 제조하는 전기 방사단계; 및 상기 복합 나노섬유 분리막을 세척 후 건조시키는 건조단계;를 포함한다.The present invention relates to a method for manufacturing a nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine (PEI) and polyvinyl chloride (PVC). A mixing step of preparing a mixed solution by heating; Electrospinning step of producing a composite nanofiber separator by electrospinning the mixed solution; And a drying step of washing and drying the composite nanofiber separator.

본 발명의 상기 혼합단계는 디메틸포름아미드와 테트라하이드로퓨란을 1:1 부피비로 혼합하여 제조된 용매에 폴리염화비닐 및 폴리에틸렌이민을 각각 첨가하여 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 제조한 후, 상기 폴리염화비닐 용액과 상기 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 후 80 내지 100℃의 온도로 가열하여 혼합용액을 제조할 수 있다.In the mixing step of the present invention, polyvinyl chloride and polyethyleneimine are added to a solvent prepared by mixing dimethylformamide and tetrahydrofuran in a 1:1 volume ratio to prepare a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution, and then A mixed solution can be prepared by mixing the polyvinyl chloride solution and the polyethyleneimine solution and heating to a temperature of 80 to 100°C.

본 발명의 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부에 대비 상기 폴리에틸렌이민용액 30 내지 70중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 30 내지 70중량부가 포함될 수 있다. 바람직하게는 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부 대비 상기 폴리에틸렌이민 용액 50 내지 70중량부 및 상기 폴리 염화비닐 용액 30 내지 50중량부가 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부 대비 폴리에틸렌이민 60중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 40중량부가 포함될 수 있다.The mixed solution of the present invention may contain 30 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 70 parts by weight of the polyvinyl chloride solution, based on 100 parts by weight of the mixed solution. Preferably, the mixed solution may include 50 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 50 parts by weight of the polyvinyl chloride solution, based on 100 parts by weight of the mixed solution. More preferably, the mixed solution may contain 60 parts by weight of polyethyleneimine and 40 parts by weight of the polyvinyl chloride solution based on 100 parts by weight of the mixed solution.

본 발명의 상기 전기방사단계는 시린지펌프를 사용하여 용액의 이송속도 0.2 내지 1.0mL/h로 이송되는 상기 혼합 용액에 시린지펌프의 바늘을 통해 20 내지 30kV로 전기방사하여 나노섬유 분리막을 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 용액의 이송속도는 0.3 내지 0.7mL/h일 수 있다.In the electrospinning step of the present invention, a nanofiber separator can be produced by electrospinning the mixed solution, which is transported at a solution transfer rate of 0.2 to 1.0 mL/h using a syringe pump, at 20 to 30 kV through a needle of a syringe pump. there is. Preferably, the transfer rate of the solution may be 0.3 to 0.7 mL/h.

본 발명의 상기 전기방사단계는 나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 150nm 이하로 제어할 수 있다. 바람직하게는 상기 나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 250nm 이하로 제어할 수 있다. 상기 분리막은 반응성 염료 수용액으로부터 물과 반응성 염료를 분리할 수 있다.The electrospinning step of the present invention can control the fiber diameter of the nanofiber separator to 150 nm or less. Preferably, the fiber diameter of the nanofiber separator can be controlled to 250 nm or less. The separation membrane can separate water and reactive dye from the reactive dye aqueous solution.

수처리용 나노섬유 분리막Nanofiber membrane for water treatment

본 발명은 수처리용 나노섬유 분리막에 관한 것으로서, 본 발명은 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 혼합한 후 가열하여 혼합 용액을 제조하는 혼합단계; 상기 혼합 용액을 전기방사(Electrospinning)하여 복합 나노섬유 분리막을 제조하는 전기 방사단계; 및 상기 복합 나노섬유 분리막을 세척 후 건조시키는 건조단계;에 의해 제조된다.The present invention relates to a nanofiber separation membrane for water treatment. The present invention relates to a mixing step of mixing a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution and then heating to prepare a mixed solution; Electrospinning step of producing a composite nanofiber separator by electrospinning the mixed solution; and a drying step of washing and drying the composite nanofiber separator.

본 발명의 상기 혼합단계는 디메틸포름아미드(DMF, N,N-Dimethylmethanamide)와 테트라하이드로퓨란(THF, Tetrahydrofuran) 을 1:1 부피비로 혼합하여 제조된 용매에 폴리염화비닐 및 폴리에틸렌이민을 각각 첨가하여 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 제조한 후, 상기 폴리염화비닐 용액과 상기 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 후 80 내지 100℃의 온도로 가열하여 혼합용액을 제조할 수 있다.The mixing step of the present invention involves adding polyvinyl chloride and polyethyleneimine to a solvent prepared by mixing dimethylformamide (DMF, N,N-Dimethylmethanamide) and tetrahydrofuran (THF, Tetrahydrofuran) in a 1:1 volume ratio. After preparing the polyethyleneimine solution and the polyvinyl chloride solution, the polyvinyl chloride solution and the polyethyleneimine solution can be mixed and heated to a temperature of 80 to 100° C. to prepare a mixed solution.

본 발명의 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부에 대비 상기 폴리에틸렌이민용액 30 내지 70중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 30 내지 70중량부가 포함될 수 있다. 바람직하게는 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부 대비 상기 폴리에틸렌이민 용액 50 내지 70중량부 및 상기 폴리 염화비닐 용액 30 내지 50중량부가 포함될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 혼합 용액은 상기 혼합 용액 100중량부 대비 폴리에틸렌이민 60중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 40중량부가 포함될 수 있다.The mixed solution of the present invention may contain 30 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 70 parts by weight of the polyvinyl chloride solution, based on 100 parts by weight of the mixed solution. Preferably, the mixed solution may include 50 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 50 parts by weight of the polyvinyl chloride solution, based on 100 parts by weight of the mixed solution. More preferably, the mixed solution may contain 60 parts by weight of polyethyleneimine and 40 parts by weight of the polyvinyl chloride solution based on 100 parts by weight of the mixed solution.

본 발명의 상기 전기방사단계는 시린지펌프를 사용하여 용액의 이송속도 0.2 내지 1.0mL/h로 이송되는 상기 혼합 용액에 시린지펌프의 바늘을 통해 20 내지 30kV로 전기방사하여 나노섬유 분리막을 제조할 수 있다. 바람직하게는 상기 용액의 이송속도는 0.3 내지 0.7mL/h일 수 있다.In the electrospinning step of the present invention, a nanofiber separator can be produced by electrospinning the mixed solution, which is transported at a solution transfer rate of 0.2 to 1.0 mL/h using a syringe pump, at 20 to 30 kV through a needle of a syringe pump. there is. Preferably, the transfer rate of the solution may be 0.3 to 0.7 mL/h.

본 발명의 상기 전기방사단계는 나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 150nm 이하로 제어할 수 있다. 바람직하게는 상기 나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 250nm 이하로 제어할 수 있다. 상기 분리막은 반응성 염료 수용액으로부터 물과 반응성 염료를 분리할 수 있다.The electrospinning step of the present invention can control the fiber diameter of the nanofiber separator to 150 nm or less. Preferably, the fiber diameter of the nanofiber separator can be controlled to 250 nm or less. The separation membrane can separate water and reactive dye from the reactive dye aqueous solution.

본 발명은 상기 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐이 포함된 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법에 의해 제조된 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 상기 수처리용 나노섬유 분리막은 분리막 기재; 및 상기 분리막 기재 표면의 적어도 일부분에 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐의 가교 결합기를 포함할 수 있다.The present invention relates to the nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride manufactured by the method for producing a nanofiber separation membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, which includes a separation membrane substrate; And it may include a cross-linking group of polyethyleneimine and polyvinyl chloride on at least a portion of the surface of the separator substrate.

본 발명의 상기 분리막은 분리막을 구성하는 나노 섬유 직경이 50 내지 450nm이며, 다공성 구조를 가질 수 있다. 바람직하게 상기 나노 섬유 직경은 100 내지 250nm일 수 있다. 더욱 바람직하게 상기 나노 섬유 직경은 180nm일 수 있다.The separator of the present invention may have a diameter of 50 to 450 nm of nanofibers constituting the separator and may have a porous structure. Preferably, the nanofiber diameter may be 100 to 250 nm. More preferably, the nanofiber diameter may be 180 nm.

본 발명의 상기 분리막은 상기 폴리에틸렌이민과 상기 폴리염화비닐이 가교결합(Cross-link)을 통해 상기 분리막의 표면에 아민그룹을 노출 시킬 수 있다. The separator of the present invention can expose amine groups on the surface of the separator through cross-linking of the polyethyleneimine and the polyvinyl chloride.

본 발명의 상기 분리막은 음이온성 오염물질을 선택적으로 흡착할 수 있다. 상기 분리막은 기존의 상용되는 분리막과 다르게 흡착성을 부여함으로써 분리막의 성능을 향상시키고 기존 분리막으로 제거하지 못하는 반응성 염료의 분리제거가 가능할 수 있다. 이로 인해 실제 하/폐수 처리공정에 적용 시 경쟁력을 갖출 수 있다. 바람직하게 상기 음이온성 오염물질은 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P(Cibacron Brilliant Yellow 3G-P)를 포함하는 반응성 염료일 수 있다.The separation membrane of the present invention can selectively adsorb anionic contaminants. Unlike existing commercially available separators, the separator improves the performance of the separator by providing adsorption and may be able to separate and remove reactive dyes that cannot be removed by existing separators. This allows it to be competitive when applied to actual sewage/wastewater treatment processes. Preferably, the anionic contaminant may be a reactive dye including Cibacron Brilliant Yellow 3G-P.

본 발명의 상기 분리막은 130 내지 180℃의 고온에서도 적용이 가능할 수 있다.The separator of the present invention can be applied even at high temperatures of 130 to 180°C.

본 발명의 상기 분리막은 평균 응력이 6.32 내지 8.96Mpa이며, 변형률이 486.02 내지 1082.26% 일 수 있다.The separator of the present invention may have an average stress of 6.32 to 8.96Mpa and a strain rate of 486.02 to 1082.26%.

본 발명의 상기 분리막은 실온에서의 물 접촉각이 10 내지 20초 동안 101.6 내지 122.4°에서 7.8 내지 10.2°로 감소하는 친수성일 수 있다. 상기 분리막은 표면의 풍부한 아민기로 인해 친수성을 가질 수 있다.The separator of the present invention may be hydrophilic in that the water contact angle at room temperature decreases from 101.6 to 122.4° to 7.8 to 10.2° for 10 to 20 seconds. The separator may have hydrophilicity due to the abundance of amine groups on the surface.

본 발명의 상기 분리막은 제타전위(Zeta Potential) pHpzc가 8.8 내지 12.8 일 수 있다.The separation membrane of the present invention may have a Zeta Potential pHpzc of 8.8 to 12.8.

본 발명의 상기 분리막은 평균 순수투과유속(Pure water flux)이 2553 내지 3073L/m2μh일 수 있다. 상기 순수투과유속은 상업용 분리막보다 높은것일 수 있다. The separation membrane of the present invention may have an average pure water flux of 2553 to 3073 L/m 2 μh. The pure water permeate flux may be higher than that of a commercial separation membrane.

본 발명의 상기 분리막은 pH 1 내지 12에서 음이온 염료를 정화할 수 있다. 바람직하게 상기 분리막은 pH 4 내지 8에서 음이온 염료를 정화할 수 있다.The separation membrane of the present invention can purify anionic dyes at pH 1 to 12. Preferably, the separation membrane is capable of purifying anionic dyes at pH 4 to 8.

본 발명의 상기 분리막은 오염물질을 탈착한 후 재흡착하여 2 내지 4회 재사용이 가능할 수 있다.The separation membrane of the present invention can be reused 2 to 4 times by desorbing and re-adsorbing contaminants.

[재료 및 시약][Materials and reagents]

폴리염화비닐(PVC, Mw=80,000), 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P(Cibacron Brilliant Yellow 3G-P), N-디메틸포름아마이드(DMF, 99.5%), 테트라하이드로퓨란(THF, 99%) 및 Branched 폴리에틸렌이민(PEI, Mw = 70,000, 50% (w/v) aq. soln.)를 준비하였다. 상기 PEI의 물은 실험에 사용하기 전에 진공 동결 건조로 제거하였다.Polyvinyl chloride (PVC, Mw=80,000), Cibacron Brilliant Yellow 3G-P, N-dimethylformamide (DMF, 99.5%), tetrahydrofuran (THF, 99%) and Branched Polyethyleneimine (PEI, Mw = 70,000, 50% (w/v) aq. soln.) was prepared. The water in the PEI was removed by vacuum freeze-drying before use in the experiment.

[실시예 1] 전기방사에 의한 PEI/PVC 나노섬유막 준비[Example 1] Preparation of PEI/PVC nanofiber membrane by electrospinning

DMF와 THF를 1:1의 부피비로 혼합하여 DMF/THF 용액 200mL를 준비하였다. 이후, PEI 30g, PVC 10g을 DMF/THF 용액 100mL에 녹여 각각 30wt% PVI용액과 10w% PVC 용액을 제조하였다. DMF and THF were mixed at a volume ratio of 1:1 to prepare 200 mL of DMF/THF solution. Afterwards, 30 g of PEI and 10 g of PVC were dissolved in 100 mL of DMF/THF solution to prepare a 30 wt% PVI solution and a 10 wt% PVC solution, respectively.

50mL의 내열유리병에 상기 30wt% PVI용액 15mL와 상기 10w% PVC용액 10 mL를 첨가한 후, 병을 밀봉하여 80°C에서 160rpm으로 설정된 수조 인큐베이터에 4시간 동안 넣어 PEI가 가교결합된 PVC 용액을 제조하였다. 상기 제조한 중합체 용액은 균질화 한 후 실온으로 냉각하였다. 이후, 상기 용액 10mL를 90°의 끝단 및 0.26mm의 내경의 스테인리스스틸 바늘을 가진 12mL의 플라스틱 실린지에 넣었다.After adding 15 mL of the 30 wt% PVI solution and 10 mL of the 10 wt% PVC solution to a 50 mL heat-resistant glass bottle, the bottle was sealed and placed in a water bath incubator set at 80°C and 160 rpm for 4 hours to form a PEI-crosslinked PVC solution. was manufactured. The prepared polymer solution was homogenized and then cooled to room temperature. Then, 10 mL of the solution was placed in a 12 mL plastic syringe with a stainless steel needle with a 90° tip and an inner diameter of 0.26 mm.

상기 플라스틱 시린지의 상기 중합체 용액에 전압 발생기를 이용해 상기 바늘을 통해 25kV의 DC 고전압을 가하여 전기 방사하였다. 상기 시린지 펌프를 1 cm/s의 속도로 노즐 트래버에 설치하고 상기 용액의 이송 속도는 시린지 펌프를 사용하여 0.5mL/h로 설정하였으며, 전기 방사의 실내 온도 25 ± 1 °C, 습도 40 내지 50% 이였다. PEI/PVC 나노섬유는 알루미늄 포일로 덮인 평평한 판형 집열기에 15cm 거리에서 수집하였다. 수집된 나노섬유는 PEI/PVCM으로 표현하였다. PEI/PVCM의 전기 스핀 준비에 대한 개략도는 도 1로 나타내었다. 전기 방사 후 준비된 상기 PEI/PVCM을 증류수에 24시간 담가 용매와 반응하지 않는 시약을 제거 후에 24시간 동안 동결 건조 후 추가 사용을 위해 건조기에 저장하였다. Electrospinning was performed by applying a DC high voltage of 25 kV to the polymer solution in the plastic syringe through the needle using a voltage generator. The syringe pump was installed on the nozzle traver at a speed of 1 cm/s, and the transfer speed of the solution was set to 0.5 mL/h using the syringe pump. The room temperature of electrospinning was 25 ± 1 °C and humidity was 40 to 50 °C. It was %. PEI/PVC nanofibers were collected at a distance of 15 cm on a flat plate collector covered with aluminum foil. The collected nanofibers were expressed as PEI/PVCM. A schematic diagram of the electrospinning preparation of PEI/PVCM is shown in Figure 1. The PEI/PVCM prepared after electrospinning was soaked in distilled water for 24 hours to remove reagents that did not react with the solvent, freeze-dried for 24 hours, and then stored in a dryer for further use.

[비교예 1] 전기방사에 의한 PVC 나노섬유막 준비[Comparative Example 1] Preparation of PVC nanofiber membrane by electrospinning

비교예 1은 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, PVC 용액의 10 wt%를 전기 방사하여 제조되었으며, PVCM으로 표현하였다.Comparative Example 1 was prepared in the same manner as Example 1, except by electrospinning 10 wt% of the PVC solution, and was expressed as PVCM.

[실험예 1] FTIR 분석[Experimental Example 1] FTIR analysis

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막을 FTIR(푸리에 변환 적외선 분광기)을 사용하여 분석하였다. PVCM 및 PEI/PVCM 의 FTIR 스펙트럼 관측 결과를 도 2로 나타내었다. The nanofiber membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was analyzed using FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy). The FTIR spectrum observation results of PVCM and PEI/PVCM are shown in Figure 2.

PVC의 특성피크는 2970(CHC1의 C-H 신축 진동), 1247 및 1328(CHC1의 C-H 변형 진동), 610cm-1 (C-Cl 신축 진동)에서 관측되었다. 2910cm-1의 피크는 -CH2-의 대칭 신축 진동에 할당되었다. 1093cm-1의 피크는 PVC 주쇄의 C-C의 신축 진동 때문이다. PEI와 가교결합한 후, 몇몇 피크가 새로운 위치로 이동했고, 새로운 피크가 PEI/PVCM의 FTIR 스펙트럼에서 나타났다. 2910, 1328, 1093cm-1의 피크는 2901, 1321, 1065cm-1로 강도가 높아졌고, 이는 PEI의 새로운 주쇄(-CH2,-CH,C-C)에 해당한다. 1247cm-1의 피크는 C-N 결합의 형성으로 인해 1255cm-1로 이동되었고, -CH2와 겹쳤다. 흡착된 물의 -OH 신축 진동에 3785cm-1의 피크가 할당되었으며, 이는 TGA 분석을 통해 확인되었다. 3300과 1559cm-1의 피크는 각각 N-H 신축 진동과 굽힘 진동 때문이다. 165c4m-1의 피크는 -NH2 (아마이드 I)와 -NH (아마이드 II)가 겹치기 때문이다. 따라서 PEI가 PVC와 성공적으로 결합했다고 결론지을 수 있다.The characteristic peaks of PVC were observed at 2970 (CH stretching vibration of CHC 1 ), 1247 and 1328 (CH strain vibration of CHC 1 ), and 610 cm -1 (CC l stretching vibration). The peak at 2910 cm -1 was assigned to the symmetric stretching vibration of -CH 2 -. The peak at 1093 cm -1 is due to the stretching vibration of CC of the PVC main chain. After cross-linking with PEI, some peaks shifted to new positions, and new peaks appeared in the FTIR spectrum of PEI/PVCM. The peaks at 2910, 1328, and 1093 cm -1 increased in intensity to 2901, 1321, and 1065 cm -1 , which correspond to the new main chain (-CH 2 ,-CH,CC) of PEI. The peak at 1247cm -1 was shifted to 1255cm -1 due to the formation of CN bond and overlapped with -CH 2 . A peak at 3785 cm -1 was assigned to the -OH stretching vibration of the adsorbed water, and this was confirmed through TGA analysis. The peaks at 3300 and 1559 cm -1 are due to NH stretching and bending vibrations, respectively. The peak at 165c4m -1 is because -NH 2 (amide I) and -NH (amide II) overlap. Therefore, it can be concluded that PEI was successfully combined with PVC.

[실험예 2] FE-SEM 분석 [Experimental Example 2] FE-SEM analysis

실시에 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 표면 형태를 FE-SEM(전계방출형 주사전자현미경)을 사용하여 관찰하였다. SEM 영상은 fij ImageJ 소프트웨어로 분석하여 나노섬유 직경을 측정하였으며, 각 막에 대해 6개의 SEM 영상을 분석하였다. The surface morphology of the nanofiber membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was observed using FE-SEM (field emission scanning electron microscope). The SEM images were analyzed using fij ImageJ software to measure the nanofiber diameter, and six SEM images were analyzed for each membrane.

측정 결과 PVCM과 PEI/PVCM의 상단 표면 형태와 나노섬유 직경 분포 히스토그램을 도 3으로 나타내었다. x5000 배율로 기록된 PVCM과 PEI/PVCM의 상단 표면은 도 3(a) 및 (b)에 나타난 바와 같은 형태가 나타났다. 상기 PVCM의 나노섬유는 무작위로 분포되어 있으며 다공성 구조를 가진 균일하고 비드가 없는 매트가 형성되었다. 또한 PVC 나노섬유는 매끄럽고 서로 분산되어 있는 반면, PEI/PVCM 나노섬유는 비교적 거칠고 서로 밀집되어 좁게 분포되어 있었다. As a result of the measurement, the top surface shape and nanofiber diameter distribution histogram of PVCM and PEI/PVCM are shown in Figure 3. The top surfaces of PVCM and PEI/PVCM recorded at x5000 magnification appeared as shown in Figures 3(a) and (b). The nanofibers of the PVCM were randomly distributed and a uniform, bead-free mat with a porous structure was formed. Additionally, the PVC nanofibers were smooth and dispersed, whereas the PEI/PVCM nanofibers were relatively rough, closely packed together, and narrowly distributed.

도 3의 (c) 및 (d)는 PVCM과 PEI/PVCM의 나노섬유 직경 분포를 나타내는 그래프이다. PEI/PVCM의 나노섬유 직경은 PVCM에 비해 상대적으로 좁은 분포를 보이며 나노섬유 중 약 87%가 100 내지 250nm였다. PVCM의 평균 섬유 직경은 380 내지 1046nm이며, PEI/PVCM의 평균 섬유 직경은 125 내지 238nm였다. 이러한 직경의 감소는 PEI의 아민 그룹이 폴리머의 극성 또는 자유 부피를 증가시켰기 때문이다. Figures 3 (c) and (d) are graphs showing the nanofiber diameter distribution of PVCM and PEI/PVCM. The nanofiber diameter of PEI/PVCM showed a relatively narrow distribution compared to PVCM, and about 87% of the nanofibers were 100 to 250 nm. The average fiber diameter of PVCM was 380 to 1046 nm, and that of PEI/PVCM was 125 to 238 nm. This decrease in diameter is due to the amine groups in PEI increasing the polarity or free volume of the polymer.

[실험예 3] 열안정성 분석 [Experimental Example 3] Thermal stability analysis

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 열 안정성 곡선은의 TGA를 사용하여 관찰하였으며, DTG(열 안정성 곡선)는 오리진 2021 소프트웨어에 의해 얻어졌다. 온도 스캔은 질소대기에서 50 내지 800℃에서 20℃/min으로 수행되었다. The thermal stability curve of the nanofiber membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was observed using TGA, and the DTG (thermal stability curve) was obtained by Origin 2021 software. Temperature scans were performed at 20°C/min from 50 to 800°C in a nitrogen atmosphere.

PVCM과 PEI/PVCM의 열 안정성 곡선은 도 4a로 나타내었으며, 파생 열그래비미터 DTG곡선은 도 4b로 나타내었다. 도 4a 및 도 4b에 나타난 바와 같이 PVCM은 2단계의 열분해 단계를 가졌으며, PEI/PVCM은 3단계의 열분해 단계를 가졌다. PVCM의 경우 질량 감소가 63.23%인 1차분해 단계가 220 내지 360°C에서 일어났으며, 290°C에서 DTG 피크는 PVC 분자 사슬의 탈염소화에 의해 나타났다. 두 번째 질량 감소 단계는 400 내지 525 °C 범위(463°C에서 DTG 피크)로 질량 감소의 27.44%를 차지했다. 이러한 질량 감소는 C-C 결합 파괴, 순환화, 방향족 화합물의 형성 등에 의해 일어났다. PEI/PVCM은 1차 분해 단계를 앞두고 흡착수의 증발로 50 내지 150℃의 1.96% 질량 감소가 있었다. 질량 감소의 45.30%를 차지하는 첫 번째 저하 단계는 156 내지 300°C 였으며, DTG 피크 236°C였다. 이러한 질량 감소는 PVC의 점진적인 탈염소화에 따른 PEI 분자 사슬의 아미노기의 분해에 의해 일어났다. PEI/PVCM의 DTG 피크는 PVCM의 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 나타났으며, 이는 PVI가 PVC의 열 안정성을 상당히 감소시켰기 때문이다. 14.57% 질량 감소에서 2단계는 PVC의 추가 탈염소화에 해당하는 310 내지 400°C(360°C에서 DTG 피크) 범위에 있었다. 질량 감소의 25.77%를 차지하는 세 번째 단계는 410 내지 540 °C였고 DTG 피크는 470°C였으며, PVC와 PEI 주쇄의 열화에 할당될 수 있었다. 전반적안 열 안정성 분석 결과는 PEI/PVCM이 분해 없이 150°C까지 안정적임을 나타냈다. 따라서, PEI/PVCM은 고온 폐수 처리에 적용될 수 있다. The thermal stability curves of PVCM and PEI/PVCM are shown in Figure 4a, and the derived thermogravimeter DTG curve is shown in Figure 4b. As shown in Figures 4a and 4b, PVCM had two thermal decomposition stages, and PEI/PVCM had three thermal decomposition stages. For PVCM, the first decomposition step with a mass loss of 63.23% occurred between 220 and 360 °C, and the DTG peak at 290 °C appeared due to dechlorination of the PVC molecular chain. The second mass loss step ranged from 400 to 525 °C (DTG peak at 463 °C) and accounted for 27.44% of the mass loss. This mass reduction occurred due to C-C bond breaking, cyclization, and formation of aromatic compounds. PEI/PVCM had a mass loss of 1.96% at 50 to 150°C due to evaporation of adsorbed water prior to the first decomposition step. The first degradation step, accounting for 45.30% of the mass loss, ranged from 156 to 300 °C, with a DTG peak at 236 °C. This mass loss was caused by the decomposition of the amino groups of the PEI molecular chain due to the gradual dechlorination of PVC. The DTG peak of PEI/PVCM appeared at a much lower temperature than that of PVCM, because PVI significantly reduced the thermal stability of PVC. Stage 2 at 14.57% mass loss ranged from 310 to 400 °C (DTG peak at 360 °C), corresponding to further dechlorination of PVC. The third step, accounting for 25.77% of the mass loss, was between 410 and 540 °C and the DTG peak was at 470 °C, which could be assigned to the degradation of PVC and PEI backbones. The overall thermal stability analysis results showed that PEI/PVCM was stable up to 150°C without decomposition. Therefore, PEI/PVCM can be applied to high-temperature wastewater treatment.

[실험예 4] 인장해석 [Experimental Example 4] Tensile analysis

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 막 두께는 휴대용 디지털 마이크로미터를 사용하여 측정되었다. 막의 기계적 특성은 비대칭 변형 상태에서 범용 인장 시험기를 사용하여 수행되었다. 모든 막 샘플은 50mm x 100mm 크기로 아령 모양으로 잘렸으며, 클램프 사이의 초기 길이는 5mm로 설정하고 스트레칭 속도를 100mm/min으로 유지하였다.The film thickness of the nanofiber membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 was measured using a portable digital micrometer. The mechanical properties of the membrane were performed using a universal tensile tester under asymmetric strain. All membrane samples were cut into a dumbbell shape with a size of 50 mm x 100 mm, the initial length between clamps was set to 5 mm, and the stretching speed was maintained at 100 mm/min.

인장 테스트 전 각 PEI/PVCM 의 두께를 3회씩 측정한 결과, PEI/PVCM의 평균 두께는 120 ± 2 μm 였다. 막의 기계적 강도를 평가하기 위해 세 개의 막 샘플에 대해 인장 테스트를 수행했으며, 그 응력 변형 곡선이 도 5로 나타내었다. PEI/PVCM의 평균 응력은 7.64 ± 0.32MPa 이며, 평균 변형률은 934.14 ± 48.12%로 상용 막보다 높았다. 따라서 본 연구에서 준비된 PEI/PVCM은 산업 적용이 가능하다. As a result of measuring the thickness of each PEI/PVCM three times before the tensile test, the average thickness of PEI/PVCM was 120 ± 2 μm. To evaluate the mechanical strength of the membranes, tensile tests were performed on three membrane samples, and their stress-strain curves are shown in Figure 5. The average stress of PEI/PVCM was 7.64 ± 0.32 MPa, and the average strain was 934.14 ± 48.12%, which was higher than that of commercial membranes. Therefore, the PEI/PVCM prepared in this study can be applied industrially.

[실험예 5] 막 친수성[Experimental Example 5] Membrane hydrophilicity

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 실온에서 막의 물 접촉각(WCA)을 접촉각 측정기를 사용하여 막 표면에 15μL의 물방울이 떨어트려 테스트하였다. 모든 샘플은 5번 테스트한 후 평균값을 얻었다. WCA 측정은 PVCM과 PEI/PVCM의 친수성을 확인하기 위해 수행하였다. The water contact angle (WCA) of the nanofiber membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 at room temperature was tested by dropping a 15 μL water drop on the membrane surface using a contact angle meter. All samples were tested five times and the average value was obtained. WCA measurement was performed to confirm the hydrophilicity of PVCM and PEI/PVCM.

PVCM과 PEI/PVCM의 WCA를 각각 3회씩 측정하였으며, 그 결과를 도 6으로 나타내었다. PVCM은 131.8 내지 133.2°의 WCA를 가진 소수성임을 나타내었다. 반대로 PEI/PVCM의 WCA는 16초 이내에 111.6 내지 112.4°에서 8.8 내지 9.2°로 감소하여 PEI/PVCM이 친수성이었음을 나타내었다. 이러한 현상은 PVCM의 제조 과정에서 큰 친수성 그룹(-NH2)을 도입하면서 PVCM의 소수성 표면을 친수성 표면으로 변환하였기 때문이다. The WCA of PVCM and PEI/PVCM were measured three times each, and the results are shown in Figure 6. PVCM was shown to be hydrophobic with a WCA of 131.8 to 133.2°. Conversely, the WCA of PEI/PVCM decreased from 111.6 to 112.4° to 8.8 to 9.2° within 16 seconds, indicating that PEI/PVCM was hydrophilic. This phenomenon is because the hydrophobic surface of PVCM was converted into a hydrophilic surface by introducing a large hydrophilic group (-NH 2 ) during the manufacturing process of PVCM.

[실험예 6] Zeta 전위 분석[Experimental Example 6] Zeta potential analysis

실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 다양한 pH에서 막의 제타 전위는 제타 전위 분석기를 사용하여 측정되었다. The zeta potential of the nanofibrous membrane prepared according to Example 1 and Comparative Example 1 at various pH was measured using a zeta potential analyzer.

서로 다른 pH 값에서 PVCM과 PEI/PVCM의 제타 퍼텐셜을 도 7로 나타내었다. pH 값이 12 이하일 때 PVI/PVCM의 제타 퍼텐셜이 PVCM보다 훨씬 높게 나타났다. 특히 PVCM과 PEI/PVCM의 제타전위는 각각 12.44에서 -36.07mV, 55.67에서 -27.73mV로 감소하였으며 pH 값은 2에서 12로 증가하였다. PVCM의 pHpzc(pzc: 영전하점)는 3.1이었고, PEI/PVCM의 pHpzc는 10.8로 크게 증가했다. PEI/PVCM의 pHpzc의 유의미한 증가는 PEI의 풍부한 아미노기 때문이다. pHpzc(10.8)가 높으면 PEI/PVCM의 표면이 pH10.8 미만으로 양전하되어 광범위한 pH에서 음이온 염료 흡착에 유리하다. The zeta potentials of PVCM and PEI/PVCM at different pH values are shown in Figure 7. When the pH value was below 12, the zeta potential of PVI/PVCM was much higher than that of PVCM. In particular, the zeta potential of PVCM and PEI/PVCM decreased from 12.44 to -36.07mV and 55.67 to -27.73mV, respectively, and the pH value increased from 2 to 12. The pHpzc (pzc: point of zero charge) of PVCM was 3.1, and the pHpzc of PEI/PVCM increased significantly to 10.8. The significant increase in pHpzc of PEI/PVCM is due to the abundant amino groups of PEI. When pHpzc (10.8) is high, the surface of PEI/PVCM is positively charged below pH10.8, which is advantageous for anionic dye adsorption over a wide range of pH.

[실험예 7] PEI/PVCM의 순수투과유속[Experimental Example 7] Pure water permeation flux of PEI/PVCM

실시예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 여과 실험 장치를 통하여 유효 막 면적 8.55cm2의 순수투과유속을 측정하였다. PEI/PVCM은 증류수로 60분 동안 사전 가압하여 일정한 물 유속을 얻은 후 10분간 측정하였다. 물 유속 시험에는 3개의 막이 사용 되었고, 각 막은 5회씩 시험되었다. 각 막의 수속은 5회 측정 데이터를 통해 계산되며, 막의 최종 수속은 세 개의 막의 수속의 평균이다. 뮬의 유속(Jw, L/m2hh)는 하기 식 1에 따라 계산하였다. The pure water permeation flux with an effective membrane area of 8.55 cm 2 was measured through a filtration test device for the nanofiber membrane prepared according to Example 1. PEI/PVCM was pre-pressurized with distilled water for 60 minutes to obtain a constant water flow rate and then measured for 10 minutes. Three membranes were used in the water flux test, and each membrane was tested five times. The water velocity of each membrane is calculated from five measurement data, and the final water velocity of the membrane is the average of the water velocity of the three membranes. The flow rate of the mule (Jw, L/m 2 hh) was calculated according to Equation 1 below.

식 1 Equation 1

여기서 V(L)는 투과수 부피, A(m2)는 유효 막 면적, Δt(h)는 투과수 시간이다.Here, V(L) is the permeate volume, A(m 2 ) is the effective membrane area, and Δt(h) is the permeate time.

세 개의 막의 순수투과유속을 시험한 결과, 평균 순수투과유속(Jw)은 3013 ± 60 L/m2μh로 이전에 보고된 상용 PEI 정밀여과 막보다 훨씬 높거나 거의 동일했다. As a result of testing the pure water permeate flux of the three membranes, the average pure water permeate flux (Jw) was 3013 ± 60 L/m 2 μh, which was much higher or almost the same as that of the previously reported commercial PEI microfiltration membrane.

[실험예 8] PEI/PVCM의 동적 흡착 특성 [Experimental Example 8] Dynamic adsorption characteristics of PEI/PVCM

실시예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 동적 흡착 능력은 전량여과시스템을 통하여 상온에서 수행하였다. 모든 흡착 실험에서는 염료 폐수를 시뮬레이션한 10ppm 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P(Cibacron Brilliant Yellow 3G-P) 용액을 사료 용액으로 사용하였다. 시험한 각 막은 0.1 MPa의 증류수로 압력을 가하였으며, 전압 후 0.1 MPa의 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P의 투과 유속을 조사하였다. The dynamic adsorption capacity of the nanofiber membrane prepared according to Example 1 was performed at room temperature through a total filtration system. In all adsorption experiments, a 10 ppm Cibacron Brilliant Yellow 3G-P solution, which simulated dye wastewater, was used as a feed solution. Each membrane tested was pressurized with distilled water at 0.1 MPa, and the permeation flux of Cibacron Brilliant Yellow 3G-P at 0.1 MPa was examined after the voltage.

유량(투과 유량에 해당)은 약 0.1 MPa의 압력에서 43 ± 1 mL/min으로 유지되었으며, 여과 실험에는 유효면적 8.55 cm2의 막디스크를 사용하였다. 염료 제거에 대한 용액의 pH의 영향은 pH 4 내지 9 범위에서 평가되었으며, 파과곡선은 도 8로 나타내었다. The flow rate (corresponding to the permeate flow rate) was maintained at 43 ± 1 mL/min at a pressure of approximately 0.1 MPa, and a membrane disk with an effective area of 8.55 cm 2 was used in the filtration experiment. The effect of solution pH on dye removal was evaluated in the pH range from 4 to 9, and the breakthrough curve is shown in Figure 8.

도 8에 나타난 바와 같이, 파선은 유출물의 잔류 염료 농도(Ct)가 초기 염료 농도(C0)의 5%에 도달했음을 나타내며, 이는 일반적으로 fixed-bed column 흡착 실험에서 나타나는 파과점이 Ct/C0 = 0.5임을 나타낸다. 따라서 이 실험에서 파과점이 Ct/C0 = 0.5로 나타났다. As shown in Figure 8, the dashed line indicates that the residual dye concentration (Ct) in the effluent has reached 5% of the initial dye concentration (C 0 ), which is the breakthrough point typically seen in fixed-bed column adsorption experiments, which is Ct/C 0 = 0.5. Therefore, in this experiment, the breakthrough point was found to be Ct/C 0 = 0.5.

pH가 4에서 9로 증가하였을 때, 처음 1691, 1050, 711, 186 mL의 용액의 여과에서 파과점이 나타났으며, 각각 제거율이 95% 이상 높았던 반면 투과액 내 잔류 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P의 농도는 불충분하였다. 이는 침투 용액 내 염료 농도는 모든 국가의 폐수 처리 기준에 부합한다. 따라서, PEI/PVCM은 PH 4 내지 8에서 시바크론 브릴리언트 옐로우 3G-P의 제거효율이 우수해 산업용에 필수적인 이 PH 범위에서 다량의 염료폐수를 정화할 수 있음을 나타낸다.When the pH increased from 4 to 9, a breakthrough point occurred in the filtration of the first 1691, 1050, 711, and 186 mL of solution, and the removal rate was higher than 95%, respectively, while the remaining Cibacrone Brilliant Yellow 3G-P in the permeate was reduced. The concentration was insufficient. This means that the dye concentration in the permeate solution meets the wastewater treatment standards of all countries. Therefore, PEI/PVCM has excellent removal efficiency of Cibacron Brilliant Yellow 3G-P at pH 4 to 8, indicating that it can purify a large amount of dye wastewater in this pH range, which is essential for industrial use.

[실험예 9] PEI/PVCM의 재사용 가능성[Experimental Example 9] Reusability of PEI/PVCM

실시예 1에 따라 제조된 나노섬유막의 재사용 가능성은 pH 7에서 세 번의 반복된 흡착-탈착 사이클로 평가되었다. 탈착 공정에서 염료 적재 막을 0.01mol/L의 NaOH용액 300 mL에서 용출하였다. 이후 막은 탈이온수로 세 번 세척한 후 동적 흡착 과정을 거쳤다. 여과 전후의 염료 농도는 UV-Vis 분광광도계를 이용하여 최대 파장 404 nm에서 측정하였다. The reusability of the nanofibrous membrane prepared according to Example 1 was evaluated by three repeated adsorption-desorption cycles at pH 7. In the desorption process, the dye-loaded membrane was eluted in 300 mL of 0.01 mol/L NaOH solution. Afterwards, the membrane was washed three times with deionized water and then underwent a dynamic adsorption process. The dye concentration before and after filtration was measured at a maximum wavelength of 404 nm using a UV-Vis spectrophotometer.

PEI/PVCM의 재사용가능성은 동적흡착과정을 3회 반복하여 측정하였으며, 그 결과를 도 9로 나타내었다. 도 9에 나타난 것과 같이 PEI/PVCM을 통하여 약 1050mL의 염료폐수가 1차 흡착주기에서 배출기준에 부합하도록 처리될 수 있었다. 염료폐수에 대한 PEI/PVCM의 처리능력은 2차 주기에 약 1000mL로 소폭 감소하였으며, 3차 주기에는 비교적 안정되었다. 이는 PEI/PVCM이 반응성 염료 폐수 처리에서 재사용 가능하다는 것을 나타낸다. The reusability of PEI/PVCM was measured by repeating the dynamic adsorption process three times, and the results are shown in Figure 9. As shown in Figure 9, about 1050 mL of dye wastewater could be treated through PEI/PVCM to meet the discharge standards in the first adsorption cycle. The treatment capacity of PEI/PVCM for dye wastewater slightly decreased to about 1000mL in the second cycle and was relatively stable in the third cycle. This indicates that PEI/PVCM can be reused in reactive dye wastewater treatment.

Claims (17)

폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 혼합한 후 가열하여 혼합 용액을 제조하는 혼합단계;
상기 혼합 용액을 전기방사하여 복합 나노섬유 분리막을 제조하는 전기 방사단계; 및
상기 복합 나노섬유 분리막을 세척 후 건조시키는 건조단계;를 포함하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법.
A mixing step of mixing a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution and then heating to prepare a mixed solution;
An electrospinning step of producing a composite nanofiber separator by electrospinning the mixed solution; and
A method of manufacturing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, including a drying step of washing and drying the composite nanofiber membrane.
제 1항에 있어서,
상기 혼합단계는,
디메틸포름아미드와 테트라하이드로퓨란을 1:1 부피비로 혼합하여 제조된 용매에 폴리염화비닐 및 폴리에틸렌이민을 각각 첨가하여 폴리에틸렌이민 용액과 폴리염화비닐 용액을 제조한 후,
상기 폴리염화비닐 용액과 상기 폴리에틸렌이민 용액을 혼합 후 80 내지 100℃의 온도로 가열하여 혼합용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법
According to clause 1,
The mixing step is,
Polyvinyl chloride and polyethyleneimine were respectively added to a solvent prepared by mixing dimethylformamide and tetrahydrofuran in a 1:1 volume ratio to prepare a polyethyleneimine solution and a polyvinyl chloride solution,
A method of producing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, characterized in that the mixed solution is prepared by mixing the polyvinyl chloride solution and the polyethyleneimine solution and heating to a temperature of 80 to 100 ° C.
제 1항에 있어서,
상기 혼합 용액은,
상기 혼합 용액 100중량부에 대비 상기 폴리에틸렌이민 용액 30 내지 70중량부 및 상기 폴리염화비닐 용액 30 내지 70중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 처리 분리막 제조방법.
According to clause 1,
The mixed solution is,
Manufacturing a nanofiber-treated separator for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, characterized in that it contains 30 to 70 parts by weight of the polyethyleneimine solution and 30 to 70 parts by weight of the polyvinyl chloride solution relative to 100 parts by weight of the mixed solution. method.
제 1항에 있어서,
상기 전기방사단계는,
시린지펌프를 사용하여 용액의 이송속도 0.2 내지 1.0mL/h로 이송되는 상기 혼합 용액에 시린지펌프의 바늘을 통해 20 내지 30kV로 전기방사하여 나노섬유 분리막을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 처리 분리막 제조방법.
According to clause 1,
The electrospinning step is,
Polyethyleneimine and polychloride, characterized in that the nanofiber separator is produced by electrospinning the mixed solution at 20 to 30 kV through the needle of the syringe pump using a syringe pump at a solution transfer rate of 0.2 to 1.0 mL/h. Method for manufacturing nanofiber-treated separator for water treatment containing vinyl.
제 1항에 있어서,
상기 전기방사단계는,
나노 섬유 분리막의 섬유 직경을 450nm 이하로 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막 제조방법.
According to clause 1,
The electrospinning step is,
A method of manufacturing a nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride, characterized in that the fiber diameter of the nanofiber membrane is controlled to 450 nm or less.
제 1항의 방법에 의해 제조된 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐을 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막.
A nanofiber membrane for water treatment containing polyethyleneimine and polyvinyl chloride prepared by the method of claim 1.
상기 수처리용 나노섬유 분리막은,
분리막 기재; 및
상기 분리막 기재 표면의 적어도 일부분에 폴리에틸렌이민과 폴리염화비닐의 가교 결합기를 포함하는 수처리용 나노섬유 분리막.
The nanofiber separation membrane for water treatment is,
Separator substrate; and
A nanofiber separator for water treatment comprising a cross-linking group of polyethyleneimine and polyvinyl chloride on at least a portion of the surface of the separator substrate.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 분리막을 구성하는 나노 섬유 직경이 50 내지 450nm인 다공성 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
A nanofiber separator for water treatment, characterized in that the separator has a porous structure where the nanofibers constituting the separator have a diameter of 50 to 450 nm.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 상기 폴리에틸렌이민과 상기 폴리염화비닐이 가교결합을 통해 상기 분리막의 표면에 아민그룹을 노출 시키는 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separator is a nanofiber separator for water treatment, characterized in that the polyethyleneimine and the polyvinyl chloride are cross-linked to expose amine groups on the surface of the separator.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 음이온성 오염물질을 선택적으로 흡착하는 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separation membrane is a nanofiber separation membrane for water treatment, characterized in that it selectively adsorbs anionic contaminants.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 130 내지 180℃의 고온에서도 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separation membrane is a nanofiber separation membrane for water treatment, characterized in that it can be applied even at high temperatures of 130 to 180 ° C.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 평균 응력이 6.32 내지 8.96Mpa이며, 변형률이 786.02 내지 1082.26% 인 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separator is a nanofiber separator for water treatment, characterized in that the average stress is 6.32 to 8.96Mpa and the strain rate is 786.02 to 1082.26%.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 실온에서의 물 접촉각이 10 내지 20초 동안 101.6 내지 122.4°에서 7.8 내지 10.2°로 감소하는 친수성인 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separator is a nanofiber separator for water treatment, characterized in that the water contact angle at room temperature decreases from 101.6 to 122.4 ° to 7.8 to 10.2 ° for 10 to 20 seconds.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 제타전위 pHpzc가 8.8 내지 12.8 인 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separation membrane is a nanofiber separation membrane for water treatment, characterized in that the zeta potential pHpzc is 8.8 to 12.8.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 평균 순수투과유속이 2553 내지 3053L/m2μh인 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separation membrane is a nanofiber separation membrane for water treatment, characterized in that the average pure water permeation flux is 2553 to 3053 L/m 2 μh.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 pH 1 내지 12에서 음이온 염료를 정화할 수 있는 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
A nanofiber separator for water treatment, characterized in that the separator is capable of purifying anionic dye at pH 1 to 12.
제 7항에 있어서,
상기 분리막은 오염물질을 탈착한 후 재흡착하여 2 내지 4회 재사용이 가능한 것을 특징으로 하는 수처리용 나노섬유 분리막.
According to clause 7,
The separator is a nanofiber separator for water treatment, characterized in that it can be reused 2 to 4 times by desorbing and re-adsorbing contaminants.
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