KR100454153B1 - 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중공사형 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로 폴리아크릴로니트릴 공중합체를 이용하여 막 내부에 5 마이크론 이상의 거대 기공을 포함하지 않는 스폰지 구조를 갖고, 기공의 크기는 막의 외면에서 내면으로 갈수록 점차적으로 커지며, 막의 외면에는 0.05 ∼3.0 마이크론의 기공이 존재하는 구조를 지니고, 우수한 수투과율과 기계적 강도 및 여과능력을 갖는 중공사막의 제조법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 중공사형 분리막 및 그 제조방법에 관한 것으로 폴리아크릴로니트릴 공중합체를 이용하여 막 내부에 5 마이크론 이상의 거대 기공을 포함하지 않는 스폰지 구조를 갖고, 기공의 크기는 막의 외면에서 내면으로 갈수록 점차적으로 커지며, 막의 외면에는 0.05 ∼ 3.0 마이크론의 기공이 존재하는 구조를 지니고, 우수한 수투과율과 기계적 강도 및 여과능력을 갖는 중공사막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
여러가지 고분자 분리막은 중공사형, 평판형, 튜브형, 나권형 등의 형태로 제조할 수 있으며 이 중 중공사형은 별도의 지지체가 없는 자체 지지의 구조를 가지며 단위 부피당 유효 투과 면적이 다른 형태에 비하여 넓으므로 장치의 콤팩트화가 가능하여 설치에 제약을 덜 받는 큰 장점이 있어 널리 사용되고 있는 분리막의 한 형태이다.
1960년대에 셀룰로오스 아세테이트를 이용하여 상분리 방법으로 평판형 고분자 분리막이 처음으로 발명된 이래 여러가지 종류의 고분자를 이용한 분리막의 제조가 시도되어 왔으며 오늘날 주로 사용되고 있는 분리막 소재로는 폴리술폰, 셀룰로오스아세테이트, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리프로필렌 등이 있다.
이러한 여러 고분자 분리막 소재 중 폴리아크릴로니트릴을 이용한 분리막은 특히 그 재료의 내염소성이 뛰어나 염소가 함유된 수처리에 장기간 사용이 가능하여 여타의 고분자 분리막 재료에 비하여 우수한 재료로 여겨져 왔다.
아래의 표에 각 분리막 소재별 내염소성을 나타내었다.
| 폴리설폰 | 폴리프로필렌 | 셀룰로오스아세테이트 | 폴리아크릴로니트릴 | |
| 한계 염소농도 (ppm) | 200 | 100 | 100 | 1000 |
고분자 분리막은 그 원료가 다르다 할지라도 분리막을 형성시키는 메커니즘은 거의 유사하며 그 메커니즘은 고분자를 용매에 균일하게 녹여 더블 링 구조의 노즐을 통과시킨 후 에어갭을 통과하여 비용매에 침지시켜 탈용매의 과정을 거친 후 권취하는 방법이며 이러한 방법으로 대부분의 분리막을 제조할 수 있다.
고분자 분리막은 그 기공의 크기에 따라 적용 분야를 크게 3가지로 나눌 수 있으며, 해수 담수화, 초순수 제조 등 수중의 이온을 여과하는 RO 분야, 과즙, 유제품 등의 식품 농축, 도료 및 절삭유의 회수, 콜로이드 제거 등 수중에 포함된 고분자물질을 여과하는 한외여과 분야, 중수도 처리, 무균수 제조, RO 전처리 등 수중에 녹지 않고 부유되어 있는 물질을 여과하는 정밀여과 분야로 분류할 수 있다.
그런데 폴리아크릴로니트릴을 이용한 분리막은 그 재료의 우수성에도 불구하고 분리막의 핵심 기술인 기공의 크기를 조절함에 있어 상분리 과정의 제어가 까다로운 단점이 있어 주로 한외여과 용도로 사용되어 왔으며, 이러한 분리막을 기타의 용도(기공 크기가 더 작거나 더 커야 하는 경우)로 사용할 경우 그 기공 크기가 적절치 못하여 본래의 성능을 모두 발휘할 수 없는 단점이 있어 많은 분야에 널리 이용되지는 못하고 있다.
예를 들면 수중에 녹지 않고 부유하는 물질을 여과하는 정밀여과의 경우 한외여과용으로 제조된 폴리아크릴로니트릴계 분리막을 사용하면 기공 크기가 작아 여과 효율은 비슷하지만 수투과율 면에서 그 성능이 미치지 못하므로 중수도 처리, 무균수 제조, RO 전처리 등의 정밀여과 분야에서 그 소재의 우수함에도 불구하고 외면되어 온 것이 사실이다.
일본특허 공개 97-164653이나 국내특허 공개 2000-0068241에서는 분리막 내부에 10 마이크론 이상의 거대기공을 포함하지 않는 스폰지 구조의 폴리아크릴로니트릴 분리막을 개발하였으나 이 분리막 역시 기공의 크기가 정밀여과막에 비하여 작은 한외여과막의 수준이기 때문에 수중에 녹아 있는 고분자 물질을 여과해야 하는 한외여과에는 적합하다고 할 수 있으나 정밀여과용으로는 수투과능이 낮기 때문에 적절치 못하다.
또한 폴리아크릴로니트릴 폴리머를 사용하여 제조한 분리막은 다른 재료들에 비하여 수투과능, 내오염성, 내염소성이 뛰어나지만 여타의 소수성 재료를 사용하여 제조한 분리막에 비하여 기계적 강도가 떨어지는 단점이 있어 강도를 필요로 하는 산업상의 용도에 사용이 제한되어 왔다.
이러한 배경으로 본 발명자들은 폴리아크릴로니트릴 고분자를 이용하여 각종 원수에서 부유물질(SS)의 제거 효과가 뛰어나고 탁도와 BOD의 감소 효과가 우수하며 투과율이 탁월하면서도 기계적 강도가 우수한 정밀 여과용 중공사 분리막을 발명하게 되었다.
본 발명의 목적은 중공사 분리막의 단면이 몇 개의 층으로 나뉘어진 구조를 갖지 않고, 분리막 내부는 5마이크론 이상의 거대기공이 존재하지 않으며 막의 외면에서 내면으로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 증가하는 구조의 폴리아크릴로니트릴계 분리막을 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 분리막 내부에 거대 기공이 존재하지 않는 스폰지 구조로 인하여 높은 여과신뢰도 및 기계적 강도를 가지며 표면에는 정밀여과에 적합한 0.05-3.0마이크론의 기공이 존재하고 탁월한 수투과능을 가지며, 폴리머 자체의 장점인 높은 내염소성을 갖고 폴리머의 친수화 개질로 인하여 내오염성이 우수한 중공사 분리막을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 분리막의 산업상 이용 분야는 중수도 처리 등의 오수처리분야, 무균수 제조 등의 제약 분야, RO 전처리 등의 산업분야 및 가정용 / 산업용 정수처리 분야 등이며 기타의 정밀여과 분야에서 사용될 수 있다.
도1은 전자현미경으로 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 단면사진.
도2는 전자현미경으로 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 단면의 부분확대 사진.
도3은 전자현미경으로 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 외측 표면 확대 사진.
도4는 전자현미경으로 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 내측 표면 확대 사진.
도 5는 전자현미경으로 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 단면 확대사진.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 폴리아크릴로니트릴계 공중합체 및 첨가제와 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 포함하여 균일한 방사용액을 제조하는 단계, 상기의 방사용액과 중공형성용 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고 에어갭을 통과하여 응고조 내에서 상분리를 통하여 응고시키고 이와 동시에 연신을 행하는 단계, 응고된 중공사 분리막을 세척하고 이와 동시에 2차 연신을 하여 분리막을 제조하는 단계로 이루어진 것에 특징이 있다.
도 1은 전자현미경으로 50배 확대하여 촬영한 본 발명의 중공사 분리막의 단면 사진이고 도 2는 본 발명의 중공사 분리막의 단면을 부분적으로 5000배 확대하여 촬영한 전자현미경 사진이다. 도 3은 본 발명의 중공사 분리막의 외측 표면을 전자현미경으로 1만배 확대하여 촬영한 사진이고 도 4는 본 발명의 중공사 분리막의 내측 표면을 전자현미경으로 1만배 확대하여 촬영한 사진이다. 도 5는 본 발명의 중공사 분리막의 단면을 400배 확대하여 촬영한 전자현미경 사진이다.
본 발명은 방사용액 제조, 방사, 에어갭 통과, 응결, 세척단계를 포함하는 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막의 제조방법에 있어서,
아크릴로니트릴계 중합체, 첨가제, 용매 외에 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 0.001 - 10 중량% 첨가하여 방사용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 응고조 내에서의 응결공정 중 1.1-10배의 연신을 행하는 것을 특징으로 하는폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법을 제공한다.
뿐만 아니라, 본 발명은 세척공정 중 1.1 - 5배의 연신을 행하는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 아크릴로니트릴계 중합체, 첨가제, 용매를 혼합하여 제조되는 방사용액에 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 0.001 - 10 중량% 첨가하여 제조되며, 막의 외면에서 내면으로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 커지는 스폰지 구조이고, 막의 내부에 5마이크론 이상의 거대기공이 존재하지 않고 막의 외측 표면의 기공 크기는 0.05 - 3.0 마이크론인 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막을 제공한다.
본 발명에서 상기 아크릴로니트릴계 중합체는 아크릴로니트릴 단독 중합체 또는 아크릴로니트릴계 공중합체인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아크릴로니트릴계 공중합체의 공중합 모노머는 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 나트륨 아크릴 술포네이트, 나트륨 메탈릴 술포네이트로 이루어진 그룹 중 1종 이상을 선택하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 중공사 분리막은 막의 외측 표면에 0.05-3.0 마이크론 크기의 기공이 존재하며 막의 내측 표면에는 0.5 - 5 마이크론의 기공이 존재하고 기공의 크기는 막의 외측에서 내측으로 갈수록 점차적으로 증가하는 스폰지 구조의 중공사 분리막이다.
본 발명의 분리막을 제조하는 방법은 아크릴로니트릴계 공중합체와 용매 및 첨가제를 포함한 균일 용액을 제조하여 이를 중공 형성용 용액과 함께 더블링 구조의 노즐을 통과시킨 후 에어갭을 지나 비용매로 이루어진 응고욕으로 토출시켜 상분리 과정을 거친 후 연신을 통해 기공의 크기 조절 및 기계적 강도를 부여하며 그 후 세척하는 과정을 거친다.
본 발명의 분리막에 사용되는 고분자 물질은 아크릴로니트릴 단독 중합체 또는 아크릴로니트릴계 공중합체(이하, 단독 중합체 및 공중합체를 통칭하여 "아크릴로니트릴계 중합체"라고 한다.)이고, 공중합 모노머를 포함하는 이유는 공중합체의 용매에 대한 용해도를 증가시킴과 동시에 분리막에 좀더 좋은 수투과능을 부여하기 위함이다. 아크릴로니트릴 모노머의 함량이 너무 낮은 경우에는 아크릴로니트릴이 갖는 고유의 기계적 강도를 저하시킬 수 있다. 아크릴로니트릴계 공중합체 내부의 바람직한 아크릴로니트릴의 함량은 60 - 100중량%이며, 좀더 바람직하게는 70 - 100중량%이며, 아크릴로니트릴과 공중합이 가능한 1종 이상의 비닐 화합물 40중량% 이하, 바람직하게는 30중량% 이하를 포함한다. 아크릴로니트릴과 공중합이 가능한 1종 이상의 비닐 화합물 즉, 공중합 모노머로는 특별히 제한은 없으며, 아크릴로니트릴과 공중합이 가능한 임의의 공지된 화합물을 사용할 수 있다. 바람직한 공중합 모노머의 성분으로는 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 나트륨 아크릴 술포네이트, 나트륨 메탈릴 술포네이트 등이 있으며, 이들을 단독 또는 두 가지 이상 혼합하여 공중합할 수 있다.
상기 아크릴로니트릴계 중합체(본 명세서에서 "고분자"라는 용어와 혼용함)는 10,000 - 300,000의 점도평균 분자량을 가지며 30,000 - 200,000의 범위가 더욱 바람직하다. 고분자의 분자량이 10,000보다 낮으면 분리막의 기계적 강도가 저하되며 분자량이 300,000을 초과하면 스폰지 구조의 분리막 제조에 어려움이 있다.
방사용액 제조시 사용할 수 있는 용매로는 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 술폭시드, N-메틸 2 피롤리돈 등이 있으며 상기의 고분자 1종 이상을 첨가제와 함께 용매에 혼합하여 30 - 90℃의 온도에서 교반하여 균일하게 용해시킨다.
첨가제는 폴리에틸렌글리콜, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리비닐피롤리돈, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아세톤, 에틸렌글리콜, 물, 포름아미드, 프로필렌글리콜, 글리세린, 소듐 클로라이드, 리튬 클로라이드, 리튬 나이트레이트 등을 필요에 따라 적절히 선택하여 첨가하며, 두 종류 이상의 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있다.
또한 본 발명의 분리막을 얻기 위해서는 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 첨가하여야만 하며 이로서 분리막의 수투과능, 기계적 강도 및 내약품성의 향상 효과를 가져올 수 있다. 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트는 폴리아크릴로니트릴의 부분적인 가교를 유발하여 분리막의 기공이 균일한 크기를 갖게 하는데 도움을 주며 높은 여과신뢰도와 기계적 강도를 부여한다.
평균 기공 크기가 같다 하더라도 에틸렌글리콜 디콜메타크릴레이트를 첨가하지 않으면 생성된 기공크기의 범위가 넓어 존재하지 않아야 할 커다란 기공이 존재하게 되어 분리막의 배제 효율을 감소시킨다.
에틸렌글리콜 디메타크릴레이트는 방사용액에 0.001 - 10 중량%를 첨가하며 좀더 적절한 농도는 0.02 - 5 중량%이다. 10 중량% 을 초과하는 농도에서는 균일한 방사용액의 제조가 어려우며 분리막의 수투과능이 오히려 감소되고 스폰지 구조의 분리막을 얻기 힘들게 된다. 또한, 0.001 중량% 미만인 경우 기공 크기의 범위가지나치게 넓어진다.
상기 기술한 고분자, 용매, 첨가제를 균일하게 용해시켜 방사용액을 제조함에 있어 용액 중 적절한 고분자 농도는 5 - 45 중량%이며, 첨가제는 1 - 40 중량%가 바람직하다.
제조한 방사용액은 더블링 구조의 중공사 노즐을 통하여 방사하며 이와 동시에 중공부로는 중공형성용 용액을 방출한다. 중공형성용 용액으로는 물과 위에 기술한 첨가제들을 단독 또는 두 종류 이상 적절히 혼합하여 사용할 수 있다. 이 때 중공 형성용 용액중의 첨가제 농도는 5 - 90 중량%이다. 방사용액의 온도는 10 - 80℃의 범위에서 고정하고, 좀더 바람직하게는 15 - 65℃의 범위이다.
더블링 구조의 방사노즐을 통과한 방사용액은 에어갭을 거쳐 응고조를 지나 세척하여 탈용매하는 과정을 거친다. 이 때 본 발명의 분리막을 얻기 위해서는 분리막을 연신함으로써 수투과능을 향상시키고 균일한 크기의 공극을 형성시킬 수 있다. 방사노즐을 통과한 용액은 응고조 내에서 1.1 - 10 배의 연신을 하며, 응고조를 통과한 후 세척시에 1.1 - 5 배의 연신을 시행한다. 응고조에서 10배 이상, 세척시 5배 이상의 연신을 행하면 중공사 분리막의 내/외경이 너무 가늘어지거나 사절이 일어날 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 범위가 아래 실시예의 기재에 의하여 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
아크릴로니트릴 95중량%와 아크릴산 5중량%로 이루어진 고분자 물질 (점도평균 분자량 70,000) 18중량%, 포름아미드 3중량%, 폴리에틸렌글리콜 (분자량 20,000) 15중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 1중량%, 디메틸포름아미드 63중량%를 혼합하여 80℃에서 교반하여 균일한 용액을 제조하였다. 이러한 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고 노즐의 내부로 중공형성용 용액을 토출시켰다. 이 때 방사용액의 온도를 40℃로 유지하였다. 중공형성용 용액은 물 40 중량%, 디메틸포름아미드 40 중량%, 포름아미드 20 중량%의 용액을 사용하였다.
토출된 용액은 에어갭을 지나 응고조 내에서 상분리되며 이와 동시에 4배의 연신을 행하였고 이 후 수세과정에서 1.5배의 연신을 행하여 외부표면에 평균 0.15마이크론의 기공이 형성되어 있으며 막의 외부에서 내부로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 증가하는 스폰지 구조를 가진 중공사형 분리막을 제조하였다.
이와 같이 제조한 중공사형 분리막의 단면과 표면의 구조를 주사전자현미경 (HITACHI S2460N) 을 통하여 단면과 표면의 구조를 관찰하였고 기계적 강도는 Instron 사의 UTM 5565를 이용하여 측정하였다.
분리막의 여과 성능은 길이 30cm, 200가닥의 중공사 분리막 다발을 내경 1인치의 PVC 파이프에 집속하여 분리막의 외측에서 내측으로 여과시키는 방법으로 측정하였다. 이때 수투과율 측정을 위해서는 수도물을 이용하였고, SS(Suspended Solid) 제거율을 측정하기 위하여 SS 100 ppm의 빌딩 생활 오수를 채취하여 시험하였다.
[비교예]
아크릴로니트릴 94중량%와 메틸아크릴레이트 6중량%로 이루어진 고분자 물질 (점도평균 분자량 60,000) 18 중량%, 포름아미드 3 중량%, 폴리에틸렌글리콜 (분자량 20,000) 10중량%, 디메틸포름아미드 69중량%를 혼합하여 80℃에서 균일한 방사용액을 제조하였다. 이 때 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트는 용액 중에 혼합하지 않았다. 이러한 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고 노즐의 내부로 중공형성용 용액을 토출시켰다. 이 때 방사용액의 온도를 40℃로 유지하였다. 중공형성용 용액은 물 40중량%, 디메틸포름아미드 40중량%, 포름아미드 20중량%의 용액을 사용하였다.
토출된 용액은 에어갭을 지나 응고조에서 상분리가 일어나며 이 때에 연신은 행하지 않았고 이 후 수세하여 중공사형 분리막을 제조하였다. 수세할 때에도 연신은 행하지 않았다.
[실시예 2]
아크릴로니트릴 93중량%와 메틸 메타크릴레이트 5중량% 및 소듐 메탈릴설포네이트 2 중량%로 이루어진 고분자 물질 (점도평균 분자량 60,000) 17 중량%, 프로필렌글리콜 4 중량%, 폴리비닐피롤리돈 (분자량 150,000) 11중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 2중량%, 디메틸포름아미드 66중량%를 혼합하여 70℃에서 균일한 용액을 제조하였다. 이러한 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고노즐의 내부로 중공형성용 용액을 토출시켰다. 이 때 방사용액의 온도를 50℃로 유지하였다. 중공형성용 용액은 물 42 중량%, 디메틸포름아미드 40 중량%, 프로필렌글리콜 18 중량%의 용액을 사용하였다.
토출된 용액은 에어갭을 지나 응고조 내에서 상분리되며 이와 동시에 3.5배의 연신을 행하였고 이 후 수세과정에서 1.4배의 연신을 행하여 외부표면에 평균 0.1 마이크론의 기공이 형성되어 있으며 막의 외부에서 내부로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 커지는 스폰지 구조를 가진 중공사형 분리막을 제조하였다.
[실시예 3]
아크릴로니트릴 88중량%와 비닐 아세테이트 9중량% 및 소듐 메탈릴설포네이트 3.0 중량%로 이루어진 고분자 물질 (점도평균 분자량 80,000) 17 중량%, 리튬 나이트레이트 5 중량%, 폴리비닐피롤리돈 (분자량 100,000) 13중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 2.5중량%, 디메틸포름아미드 62.5중량%를 혼합하여 60℃에서 균일한 용액을 제조하였다. 이러한 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고 노즐의 내부로 중공형성용 용액을 토출시켰다. 이 때 방사용액의 온도를 35℃로 유지하였다. 중공형성용 용액은 물 43 중량%, 디메틸포름아미드 47 중량%, 폴리에틸렌글리콜 10 중량%의 용액을 사용하였다.
토출된 용액은 에어갭을 지나 응고조 내에서 상분리되며 이와 동시에 3.6배의 연신을 행하였고 이 후 수세과정에서 1.3배의 연신을 행하여 외부표면에 평균 0.3 마이크론의 기공이 형성되어 있으며 막의 외부에서 내부로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 커지는 스폰지 구조를 가진 중공사형 분리막을 제조하였다.
[실시예 4]
아크릴로니트릴 91중량%와 메틸 아크릴레이트 8중량% 및 소듐 메탈릴설포네이트 1 중량%로 이루어진 고분자 물질 (점도평균 분자량 65,000) 16 중량%, 리튬 클로라이드 4 중량%, 폴리비닐피롤리돈 (분자량 100,000) 14중량%, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트 3.0 중량%, 디메틸포름아미드 63중량%를 혼합하여 75℃에서 균일한 용액을 제조하였다. 이러한 용액을 더블링 구조의 방사노즐을 통하여 토출시키고 노즐의 내부로 중공형성용 용액을 토출시켰다. 이 때 방사용액의 온도를 60℃로 유지하였다. 중공형성용 용액은 물 42 중량%, 디메틸포름아미드 40 중량%, 글리세린 18 중량%의 용액을 사용하였다.
토출된 용액은 에어갭을 지나 응고조 내에서 상분리되며 이와 동시에 3.0배의 연신을 행하였고 이 후 수세과정에서 1.3배의 연신을 행하여 외부표면에 평균 0.80 마이크론의 기공이 형성되어 있으며 막의 외부에서 내부로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 커지는 스폰지 구조를 가진 중공사형 분리막을 제조하였다.
| 구분 | 거대기공존재유/무 | 스폰지구조형성 유/무 | 외측표면기공크기(㎛) | 수투과율(1/㎡h·atm) | 강도(㎏f/㎠) | ss제거율(%) |
| 실시예 1 | 무 | 유 | 0.15 | 900 | 88 | 99.8 |
| 비교예 | 유 | 무 | 0.04 | 120 | 34 | 99.9 |
| 실시예 2 | 무 | 유 | 0.10 | 700 | 93 | 99.9 |
| 실시예 3 | 무 | 유 | 0.30 | 1600 | 82 | 99.8 |
| 실시예 4 | 무 | 유 | 0.80 | 3600 | 75 | 99.6 |
본 발명의 중공사 분리막은 막의 외측 표면에 0.05 - 3.0 마이크론의 기공이 존재하고 분리막 내부는 5마이크론 이상의 거대기공이 존재하지 않으며 막의 외면에서 내면으로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 증가하는 구조의 폴리아크릴로니트릴계 분리막이며, 또한 스폰지 구조이고 폴리머가 부분적으로 가교되어 높은 여과신뢰도 및 기계적 강도를 가지며 탁월한 수투과능을 나타내고, 높은 내염소성을 갖고 폴리머의 친수화 개질로 인하여 높은 내오염성의 효과를 갖는 중공사 분리막이다.
본 발명의 분리막의 산업상 이용 분야는 중수도 처리 등의 오수처리분야, 무균수 제조 등의 제약 분야, RO 전처리 등의 산업분야 및 가정용 / 산업용 정수처리 분야 등이며, 종래의 분리막에 비하여 우수한 수투과능, 여과성능의 향상으로 정밀여과 분야에서 효과적으로 사용될 수 있다.
Claims (6)
- 방사용액 제조, 방사, 에어갭 통과, 응결, 세척단계를 포함하는 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막의 제조방법에 있어서,아크릴로니트릴계 중합체, 첨가제, 용매 외에 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 0.001 - 10 중량% 첨가하여 방사용액을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법.
- 제1항에 있어서,응고조 내에서의 응결공정 중 1.1-10배의 연신을 행하는 것을 특징으로 하는폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,세척공정 중 1.1 - 5배의 연신을 행하는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막의 제조방법.
- 아크릴로니트릴계 중합체, 첨가제, 용매를 혼합하여 제조되는 방사용액에 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트를 0.001 - 10 중량% 첨가하여 제조되며, 막의 외면에서 내면으로 갈수록 기공의 크기가 점차적으로 커지는 스폰지 구조이고, 막의 내부에 5마이크론 이상의 거대기공이 존재하지 않고 막의 외측 표면의 기공 크기는0.05 - 3.0 마이크론인 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막.
- 제4항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴계 중합체는 아크릴로니트릴 단독 중합체 또는 아크릴로니트릴계 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막.
- 제4항에 있어서, 상기 아크릴로니트릴계 공중합체의 공중합 모노머는 아크릴산, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 피롤리돈, 나트륨 아크릴 술포네이트, 나트륨 메탈릴 술포네이트로 이루어진 그룹 중 1종 이상을 선택하여 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리아크릴로니트릴 중공사 분리막.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0073565A KR100454153B1 (ko) | 2001-11-24 | 2001-11-24 | 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2001-0073565A KR100454153B1 (ko) | 2001-11-24 | 2001-11-24 | 폴리아크릴로니트릴계 중공사 분리막 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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