KR101399587B1 - Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof - Google Patents
Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101399587B1 KR101399587B1 KR1020120100477A KR20120100477A KR101399587B1 KR 101399587 B1 KR101399587 B1 KR 101399587B1 KR 1020120100477 A KR1020120100477 A KR 1020120100477A KR 20120100477 A KR20120100477 A KR 20120100477A KR 101399587 B1 KR101399587 B1 KR 101399587B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- reverse osmosis
- pva
- separation membrane
- polyvinyl alcohol
- Prior art date
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 155
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 title claims abstract description 73
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 163
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 162
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 161
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 42
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 12
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 93
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 25
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 19
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 19
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 claims description 16
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 125000001867 hydroperoxy group Chemical group [*]OO[H] 0.000 claims description 13
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 8
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 8
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 8
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 5
- CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 5-[6-[[3,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxymethyl]-3,4-dihydroxy-5-[4-hydroxy-3-(2-hydroxyethoxy)-6-(hydroxymethyl)-5-methoxyoxan-2-yl]oxyoxan-2-yl]oxy-6-(hydroxymethyl)-2-methyloxane-3,4-diol Chemical compound O1C(CO)C(OC)C(O)C(O)C1OCC1C(OC2C(C(O)C(OC)C(CO)O2)OCCO)C(O)C(O)C(OC2C(OC(C)C(O)C2O)CO)O1 CWSZBVAUYPTXTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000019447 hydroxyethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 27
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 13
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 9
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 2
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 239000002238 carbon nanotube film Substances 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01D69/02—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor characterised by their properties
-
- 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
- B01D67/0081—After-treatment of organic or inorganic membranes
- B01D67/0088—Physical treatment with compounds, e.g. swelling, coating or impregnation
-
- 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
- B01D69/107—Organic support material
-
- 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
- B01D69/107—Organic support material
- B01D69/1071—Woven, non-woven or net mesh
-
- 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
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
- B01D71/0212—Carbon nanotubes
-
- 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
- B01D71/08—Polysaccharides
- B01D71/12—Cellulose derivatives
- B01D71/14—Esters of organic acids
- B01D71/16—Cellulose acetate
-
- 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
- B01D71/38—Polyalkenylalcohols; Polyalkenylesters; Polyalkenylethers; Polyalkenylaldehydes; Polyalkenylketones; Polyalkenylacetals; Polyalkenylketals
- B01D71/381—Polyvinylalcohol
-
- 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
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/76—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74
- B01D71/82—Macromolecular material not specifically provided for in a single one of groups B01D71/08 - B01D71/74 characterised by the presence of specified groups, e.g. introduced by chemical after-treatment
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/08—Seawater, e.g. for desalination
Abstract
본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 탄소나노튜브의 일부를 기능화시키는 기능화처리단계; 기능화처리된 탄소나노튜브를 분리막 상부에 적층시키는 탄소나노튜브 적층단계; 및 분리막 상부를 고분자로 코팅하는 코팅단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법을 제공한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes and a method of manufacturing the same, and more particularly to a functionalization process for functionalizing a part of carbon nanotubes. A carbon nanotube laminating step of laminating the functionalized carbon nanotubes on the separator; And a coating step of coating an upper part of the separation membrane with a polymer. The present invention also provides a reverse osmosis membrane using the carbon nanotube and a method of manufacturing the same.
Description
본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 탄소나노튜브를 이용하여 유체를 정제할 수 있는 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE
전 세계적으로 지구온난화에 따른 물 부족 현상이 심화되고 있는 가운데 대체 수자원 확보기술인 담수화 기술이 주목을 받고 있다.As global warming is worsening the water shortage, desalination technology, which is a technology to secure alternative water resources, is attracting attention.
따라서, 해수담수화, 재이용 등 대체수원을 활용한 차세대 수도사업의 핵심기술인 역삼투 분리막을 이용한 수처리 공정이 물산업 시장을 주도할 것으로 예상된다.Therefore, it is expected that the water treatment process using reverse osmosis membrane, which is the core technology of next generation water service utilizing alternative sources such as seawater desalination and reuse, will lead the water industry.
종래 역삼투막의 개념은 1950년대 말 처음 제시되었는 데, 1960년에 UCLA의 연구진들이 초산 셀룰로오스를 이용하여 최초의 비대칭성 역삼투막을 발명한 바가 있다. 이러한 초산 셀룰로오스를 이용한 역삼투막은 제조비용이 저렴한 반면, 성능 및 내구성이 떨어지는 단점이 있었기 때문에, 다른 소재를 통해 역삼투막을 개발하려는 노력이 계속되어 왔다.The concept of conventional reverse osmosis membranes was first presented at the end of the 1950s, and in 1960, UCLA researchers invented the first asymmetric reverse osmosis membrane using cellulose acetate. Since the reverse osmosis membrane using such acetic acid cellulose has a disadvantage of low production cost but low performance and durability, efforts have been made to develop a reverse osmosis membrane through other materials.
한편, 근래 들어서 역삼투막을 이용한 담수화 기술이 보편화되고 있기는 하지만 높은 에너지 소비와 막 오염 등의 문제가 있으며 이를 해결하기위한 기술개발도 점점 한계점에 다다르고 있는 실정이다.On the other hand, although desalination technology using reverse osmosis membranes has become popular in recent years, there are problems such as high energy consumption and membrane pollution, and development of technologies for solving the problems is gradually becoming a limit.
이러한 한계를 극복하기 위해서 기존의 수처리 기술에 다른 기술의 융합을 한 기술이 소개되고 있기도 하다. 특히 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막의 기술이 최근에 이슈화 되고 있는 부분이다.In order to overcome these limitations, some technologies have been introduced that combine other technologies with existing water treatment technologies. Especially, the technology of reverse osmosis membrane using carbon nanotubes has recently become an issue.
탄소나노튜브(Carbon Nanotube, CNT)는 1991년 일본인 연구자 Kenji Hata, Sumio Iijima 등이 발견한 이래 활발하게 연구되고 있으며, 특이한 물성과 구조로 인하여 전자/정보통신, 환경/에너지, 의약 등의 산업적 응용가치가 대단히 높은 것으로 기대되고 있다.Carbon nanotubes (CNTs) have been actively researched since the discovery by Japanese researchers Kenji Hata and Sumio Iijima in 1991. Due to their unique properties and structure, they have been applied to industrial applications such as electronic / information communication, environment / The value is expected to be very high.
또한, 수처리와 관련하여 최근 탄소나노튜브를 이용한 수처리용 분리막 제조가 가능성이 높게 평가되기 시작되었고, 초고속 투수율과 안정적인 이온제거율로 담수화 등의 적용 분야가 넓을 것으로 예상되어 진다.In addition, with regard to water treatment, the possibility of manufacturing a membrane for water treatment using carbon nanotubes has recently been highly evaluated, and it is expected that application fields such as desalination and the like will be wide with a high rate of permeability and a stable ion removal rate.
탄소나노튜브막 기술에 대한 연구를 Hinds 그룹이 최초로 2004년에 보고되었지만, 2년후인 2006년에 Holt 그룹이 직경이 보다 작은 탄소나노튜브를 이용한 분리막의 유체 및 가스의 투과율을 기존의 PC (Polycarbonate)막과 비교 분석하여 이를 발표함에 따라 탄소나노튜브막 연구의 대표주자로 알려지게 되었다.Although the Hinds group was the first to report a study on carbon nanotube membrane technology in 2004, two years later, in 2006, the Holt group measured the permeability of fluid and gas in separators using smaller diameter carbon nanotubes, ) Membrane, and became known as a representative of carbon nanotube film research.
미국공개특허 제2010-0025330호는 크기 배제에 의한 여과용 막을 중합체 매트릭스에 내장된 개방 말단 나노튜브로부터 형성시킨다. 매트릭스는 두께가 실질적으로 나노튜브의 평균 길이 미만인 층을 형성하여, 나노튜브가 매트릭스 전체에 무작위로 배향되도록 하면서, 크기에 기초한 분자 화학종 또는 입자의 선택적 통과를 위한 층을 통해 연장되는 채널을 제공하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 상기 특허는 나노튜브의 형성시에 여러 곳으로 분산배치시키는 방법을 제안하지 못하고 있으며, 따라서 투수율 및 담수화능이 뛰어나지 못할 것으로 예상할 수 있다.U.S. Published Patent Application No. 2010-0025330 A membrane for filtration by size exclusion is formed from open end nanotubes embedded in the polymer matrix. The matrix forms a layer whose thickness is substantially less than the average length of the nanotubes so that the nanotubes are randomly oriented throughout the matrix while providing channels extending through the layer for selective passage of molecular species or particles based on the size . However, the above-mentioned patent does not propose a method of dispersing and disposing the nanotubes in various places at the time of forming the nanotubes, and thus it is expected that the permeability and desalination performance will not be excellent.
그러나, 이러한 탄소나노튜브막은 시간에 지남에 투수율 감소가 현저함과 동시에 담수화능이 좋지 못한 문제점이 있었다.However, such a carbon nanotube membrane has a problem that the permeability decreases remarkably over time and the desalination performance is poor.
따라서, 탄소나노뷰브를 막에 배치시에 골고루 분산 배치시킬 수 있으며, 탄소나노튜브를 이용한 담수처리 등의 수처리시에 담수화능이 뛰어나면서 항균작용을 함과 동시에 오랜시간 사용하더라도 투수율이 좋은 분리막의 개발이 소망되었다.
Accordingly, it is possible to uniformly disperse the carbon nanotubes when the carbon nanotubes are arranged on the membrane, to develop a membrane having an excellent antimicrobial activity while having excellent desalination performance in water treatment such as fresh water treatment using carbon nanotubes, This was hoped for.
상기 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 목적은 나노기술의 핵심 신소재로 관심을 끄는 탄소나노튜브 기술과 역삼투막기술을 결합하여 기존 역삼투막기술의 투과성을 한 차원 뛰어넘는 투수율 증가 및 염제거율이 뛰어난 역삼투막을 제공하는 데 있다.In order to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a reverse osmosis membrane having an increased permeability and an excellent salt removal rate, which are superior to the permeability of existing reverse osmosis membrane technology by combining carbon nanotube technology and reverse osmosis membrane technology, I have to.
또한 본 발명의 목적은 염제거율이 우수하여 담수화능이 뛰어남과 동시에 항균성 및 미생물 부착 방지 특성이 있어 장기 이용시에도 투수율 감소가 적은 역삼투막을 제공하는 데 있다.
It is also an object of the present invention to provide a reverse osmosis membrane having excellent desalting rate and excellent desalting ability, and antibacterial property and antimicrobial adhesion prevention property, so that the permeability is not reduced even in long term use.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 탄소나노튜브의 일부를 기능화시키는 기능화처리단계; 기능화처리된 탄소나노튜브를 분리막 상부에 적층시키는 탄소나노튜브 적층단계; 및 분리막 상부를 고분자로 코팅하는 코팅단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for fabricating a carbon nanotube, comprising: a functionalization step of functionalizing a part of a carbon nanotube; A carbon nanotube laminating step of laminating the functionalized carbon nanotubes on the separator; And a coating step of coating an upper part of the separation membrane with a polymer. The present invention also provides a method of manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes.
또한 본 발명은 상기 기능화처리단계에서 상기 탄소나노튜브의 일부가 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)로 이루어진 군에서 1이상의 기가 형성되어 기능화되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.In the functionalization step, the carbon nanotubes are partially functionalized by forming at least one group from the group consisting of a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H) and a hydroperoxy group (OOH) The present invention also provides a method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes.
또한 본 발명은 상기 기능화처리단계에서 탄소나노튜브를 산성물질에 넣어 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein carbon nanotubes are treated in an acidic material in the functionalization step.
또한 본 발명은 상기 산성물질은 황산 대 질산의 비율을 4:3 ~ 4:1 부피비율로 첨가하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the acidic substance is added in a ratio of sulfuric acid to nitric acid in a volume ratio of 4: 3 to 4: 1.
또한 본 발명은 상기 산성물질이 60~80℃에서 4~6시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the acidic substance is treated at 60 to 80 ° C for 4 to 6 hours.
또한 본 발명은 상기 산성물질 1L당 상기 탄소나노튜브 1~5g을 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein 1 to 5 g of the carbon nanotubes are treated per liter of the acidic substance.
또한 본 발명의 상기 산성물질로 처리된 상기 탄소나노튜브는 산성물질을 제거하여 중성화시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the carbon nanotubes treated with the acidic substance are neutralized by removing an acidic substance.
또한 본 발명은 상기 분리막이 폴리아마이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리피페라진-아미드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the separation membrane is one of polyamide, cellulose acetate, and polypiperazine-amide.
또한 본 발명은 상기 적층단계에서 기능화된 탄소나노튜브를 물에 혼합한 뒤, 분리막 상부에 올려 상기 분리막 위에 탄소나노튜브를 분산시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein carbon nanotubes are dispersed on the separation membrane by mixing functionalized carbon nanotubes in water in the step of laminating and then placing the functionalized carbon nanotubes on water.
또한 본 발명은 상기 코팅단계에서 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 2-히드록시에틸 셀룰로오스 중 어느 하나로 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the coating is performed by coating with one of polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG) and 2-hydroxyethyl cellulose in the coating step.
또한 본 발명은 상기 폴리비닐알콜(PVA)이 60~90℃의 물에 혼합하되, 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 0.1 ~ 0.3 중량%인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the polyvinyl alcohol (PVA) is mixed with water at 60 to 90 ° C and the polyvinyl alcohol (PVA) is 0.1 to 0.3 wt% do.
또한 본 발명은 폴리비닐알콜(PVA)이 혼합된 물에 탄소나노튜브가 포함된 분리막을 2~3시간 담가두어 폴리비닐알콜(PVA)를 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein polyvinyl alcohol (PVA) is coated by immersing a separation membrane containing carbon nanotubes in water mixed with polyvinyl alcohol (PVA) for 2 to 3 hours .
또한 본 발명은 상기 코팅단계 이후에 분리막 하부에 미세다공성 지지체를 포함하도록 하는 미세다공성 지지체 적층단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention further provides a method for fabricating a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, which further comprises a microporous support laminating step to include a microporous support below the separation membrane after the coating step.
또한 본 발명은 상기 미세다공성 지지체가 폴리술폰(polysulfone)인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the microporous support is polysulfone.
또한 본 발명은 상기 미세다공성 지지체 적층후에 상기 미세다공성 지지체 하부에 구조 지지체가 더 포함하도록 하는 구조 지지체 적층단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for fabricating a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, which further comprises a structural support lamination step after the microporous support is laminated so that a structural support is further included under the microporous support.
또한 본 발명은 상기 구조 지지체가 부직포인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법을 제공한다. The present invention also provides a method for fabricating a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the structure support is a nonwoven fabric.
또한 본 발명은 탄소나노튜브가 포함된 분리막 및 상기 분리막의 상부에 고분자로 코팅되되, 상기 탄소나노튜브의 일부가 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)로 이루어진 군에서 1이상의 기가 형성되어 기능화된 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.The present invention also provides a separation membrane comprising a carbon nanotube and a polymer coated on the separation membrane, wherein a part of the carbon nanotube is a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H) (OOH) is formed and functionalized in at least one group selected from the group consisting of carbon nanotubes.
또한 본 발명은 상기 분리막이 폴리아마이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리피페라진-아미드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the separation membrane is any one of polyamide, cellulose acetate, and polypiperazine-amide.
또한 본 발명은 상기 분리막의 두께가 0.2~0.5㎛인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using the carbon nanotube, wherein the separation membrane has a thickness of 0.2 to 0.5 μm.
또한 본 발명은 상기 탄소나노튜브가 일부 또는 전부가 분리막의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the carbon nanotubes are partially or wholly located inside the separation membrane.
또한 본 발명은 상기 고분자가 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 2-히드록시에틸 셀룰로오스 중 어느 하나로 코팅되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the polymer is coated with one of polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG), and 2-hydroxyethyl cellulose.
또한 본 발명은 상기 분리막 하부가 미세다공성 지지체가 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein a lower portion of the separation membrane is formed with a microporous support.
또한 본 발명은 상기 미세다공성 지지체가 폴리술폰(polysulfone)인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the microporous support is polysulfone.
또한 본 발명은 상기 분리막 하부의 미세다공성 지지체 두께가 20~50㎛인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the thickness of the microporous support below the separation membrane is 20 to 50 μm.
또한 본 발명은 상기 미세다공성 지지체 하부에 구조 지지체가 더 포함되되, 상기 구조 지지체는 부직포인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein a structural support is further provided under the microporous support, and the structural support is a nonwoven fabric.
또한 본 발명은 상기 미세다공성 지지체 하부에 구조 지지체의 두께가 50~100㎛인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막을 제공한다.
Also, the present invention provides a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes, wherein the thickness of the structure support body is 50 to 100 μm below the microporous support.
본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법은 기존 역삼투막에 비해 투수율이 향상됨은 물론 오랜시간 사용하더라도 투수율 감소가 적어 오랜기간 동안 사용할 수 있는 장점이 있다.The reverse osmosis membrane using the carbon nanotubes according to the present invention and the method of manufacturing the same have an advantage that the permeability is improved as compared with the conventional reverse osmosis membrane and the permeation rate is reduced even after a long period of time and the membrane can be used for a long period of time.
또한 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법은 미생물 부착이 기존 역삼투막에 비해 현저히 떨어지는 효과가 있다.
In addition, the reverse osmosis membrane using the carbon nanotube according to the present invention and the method for producing the reverse osmosis membrane according to the present invention have a remarkable effect that the microbial adhesion is significantly lower than that of the conventional reverse osmosis membrane.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투막의 제조공정도를 나타낸 것이다.
도 2는 탄소나노튜브에 기능화처리되는 과정을 나타낸 것이다.
도 3은 탄소나노튜브의 라만스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 역삼투막과 구조가 다른 형태의 역삼투막의 투수율을 비교한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 역삼투막과 구조가 다른 형태의 역삼투막에 대하여 시간에 따른 투수율을 비교한 것이다.
도 6은 막에 존재하는 미생물 부착 정도를 나타낸 것이다.
도 7 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 역삼투막의 SEM사진을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브를 포함한 역삼투막의 단면 구조를 나타낸 것이다.1 is a view illustrating a process of manufacturing a reverse osmosis membrane according to an embodiment of the present invention.
2 shows a process of functionalizing carbon nanotubes.
3 shows Raman spectra of carbon nanotubes.
4 is a graph comparing permeabilities of reverse osmosis membranes having different structures from those of the reverse osmosis membrane according to the present invention.
FIG. 5 is a graph comparing the permeability of the reverse osmosis membrane having a different structure from that of the reverse osmosis membrane according to the present invention.
6 shows the degree of microbial adhesion present in the membrane.
7 is a SEM photograph of a reverse osmosis membrane manufactured according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a reverse osmosis membrane including carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, it should be noted that, in the drawings, the same components or parts have the same reference numerals as much as possible. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted so as to avoid obscuring the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms " about ", " substantially ", etc. used to the extent that they are used herein are intended to be taken to mean an approximation of, or approximation to, the numerical values of manufacturing and material tolerances inherent in the meanings mentioned, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.
본 발명은 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것으로 역삼투막의 제조는 탄소나노튜브의 일부를 기능화시키는 기능화처리단계; 기능화처리된 탄소나노튜브를 분리막 상부에 적층시키는 탄소나노튜브 적층단계; 및 분리막 상부를 고분자로 코팅하는 코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE
또한, 상기 분리막의 하부에는 미세다공성 지지체가 적층되며, 상기 미세다공성 지지체의 하부에는 구조 지지체가 적층되는 것을 특징으로 한다.In addition, a microporous support may be laminated on the lower part of the separation membrane, and a structural support may be laminated on the lower part of the microporous support.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 역삼투막의 제조공정도를 나타낸 것이다.1 is a view illustrating a process of manufacturing a reverse osmosis membrane according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 탄소나노튜브의 기능화처리단계, 탄소나노튜브 적층단계, 코팅단계, 미세다공성 지지체 적층단계 및 구조 지지체 적층단계를 포함하여 역삼투막을 제조할 수 있다.The present invention can prepare a reverse osmosis membrane including steps of functionalizing a carbon nanotube, laminating a carbon nanotube, coating, laminating a microporous support, and laminating a structure support.
본 발명에 이용되는 탄소나노튜브는 순수한 탄소나노튜브가 아닌 일부에 기능기가 형성된 탄소나노튜브를 이용한다.The carbon nanotubes used in the present invention are not pure carbon nanotubes but carbon nanotubes in which functional groups are formed in part.
구체적인 기능기로는 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)가 형성될 수 있는 데, 상기 탄소나노튜브의 일부가 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)로 이루어진 군에서 1이상의 기가 형성되어 기능화처리할 수 있다.
Specific functional groups may include a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H) and a hydroperoxy group (OOH). Part of the carbon nanotubes may include a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group ), A sulfonic acid group (SO 3 H), and a hydroperoxy group (OOH).
도 2는 탄소나노튜브에 기능화처리되는 과정을 나타낸 것이다.2 shows a process of functionalizing carbon nanotubes.
본 발명에 이용되는 탄소나노튜브를 기능화처리를 하게 되면 도 2와 같이 탄소나노튜브의 일부에 기능기가 형성된다. 즉, 탄소-탄소 결합이 깨져 술폰산기(SO3H) 또는 카르복시기(COOH) 등이 결합될 수 있다.When functionalizing the carbon nanotubes used in the present invention, functional groups are formed on a part of the carbon nanotubes as shown in FIG. That is, the carbon-carbon bond may be broken and a sulfonic acid group (SO 3 H) or a carboxyl group (COOH) may be bonded.
상기와 같이 탄소나노튜브의 일부에 기능기가 형성되는 경우 각각의 탄소나노튜브는 서로 밀어내는 성질을 갖게된다. 일반적인 탄소나노튜브는 서로가 응집되려는 특성으로 인해 기능화처리 없이 분리막에 배치하면 상기 탄소나노튜브가 서로서로 뭉치게 되어 고르게 배치되지 않는다. 그러나, 기능화처리를 하게되면 탄소나노튜브는 서로 응집되지 않고 분산되려는 성질로 바뀌게 되어 이후의 절차에서 분리막에 적층시 잘 분산되는 장점이 있다.When functional groups are formed on a part of the carbon nanotubes as described above, the carbon nanotubes have a property of pushing each other. When carbon nanotubes are placed in a separation membrane without functionalization due to their tendency to aggregate with each other, the carbon nanotubes are aggregated with each other and are not uniformly arranged. However, when the functionalization is performed, the carbon nanotubes are not aggregated with each other and are converted into a property to be dispersed.
도 3은 탄소나노튜브의 라만스펙트럼을 나타낸 것이다.3 shows Raman spectra of carbon nanotubes.
도 3을 참조하면, 일반적인 탄소나노튜브와 기능화처리된 탄소나노튜브의 라만스펙트럼을 비교한 것으로 기능화처리된 탄소나노튜브는 D-band가 더욱 높아진 것으로 보아 탄소 결합 외에 다른 것이 결합되어 있다는 것을 확인할 수 있으며, 이로써 탄소나노튜브가 기능화처리되었음을 예상할 수 있다.Referring to FIG. 3, the Raman spectra of functional carbon nanotubes and functionalized carbon nanotubes are compared. As a result, functionalized carbon nanotubes show higher D-band, indicating that other carbon bonds are bonded to carbon nanotubes And thus it can be expected that the carbon nanotubes have been functionalized.
본 발명에 있어서 탄소나노튜브에 기능화처리를 위해서 산성물질을 이용하는 것이 바람직하다. 산성물질에 탄소나노튜브를 넣어 반응시키는 경우 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH) 등의 기능기가 탄소와 탄소 사이의 결합을 깨고 결합하게 됨으로써 탄소나노튜브의 기능화처리가 잘 이루어지게 된다.In the present invention, it is preferable to use an acidic substance for functionalization of the carbon nanotubes. When carbon nanotubes are added to an acidic substance, functional groups such as a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H), and a hydroperoxy group (OOH) break the bond between carbon and carbon Functionalization of the carbon nanotubes is well performed.
또한, 상기 산성물질로는 강산이 황산 및 질산을 혼합하여 사용하는 것이 더 바람직하다. 상기 황산 및 질산을 일정비율로 혼합하여 사용한 결과 기능화처리가 잘 이루어짐을 확인할 수 있었으며, 4:3 ~ 4:1 부피비율로 혼합하는 것이 더욱 바람직하다. 이때 황산 및 질산의 농도는 황산 98%농도, 질산 70%농도를 이용하였다. 황산 대 질산의 비율이 4:3 ~ 4:1 일때 탄소나노튜브의 여러 부분에 기능기가 형성되어 탄소나노튜브의 분산성이 높아짐을 확인할 수 있다. 또한, 황산 대 질산의 비율이 3:2의 부피비율일 때 가장 바람직하다. Further, as the acidic substance, it is more preferable to use a mixture of sulfuric acid and nitric acid as a strong acid. The sulfuric acid and nitric acid were mixed at a certain ratio, and it was confirmed that the functionalization treatment was performed well, and it is more preferable to mix them in a volume ratio of 4: 3 to 4: 1. The concentrations of sulfuric acid and nitric acid were 98% sulfuric acid and 70% nitric acid. When the ratio of sulfuric acid to nitric acid is in the range of 4: 3 to 4: 1, functional groups are formed in various portions of the carbon nanotubes, indicating that the dispersibility of the carbon nanotubes is increased. It is also most preferable when the ratio of sulfuric acid to nitric acid is 3: 2 by volume.
또한, 황산 및 질산을 혼합한 산성물질에 탄소나노튜브의 투입량은 1L 당 탄소나노튜브 1~5g 투입하는 것이 바람직하며, 3g을 투입하는 것이 가장 바람직하다. 상기 범위로 탄소나노튜브를 투입할 때 기능화처리가 잘 이루어진다.The amount of the carbon nanotubes to be charged into the acidic substance mixed with sulfuric acid and nitric acid is preferably 1 to 5 g of carbon nanotubes per liter, and most preferably 3 g. When the carbon nanotubes are introduced into the above range, the functionalization treatment is performed well.
한편, 산성물질에 투입된 탄소나노튜브의 처리는 60~80℃의 온도로 4~6시간동안 처리하는 것이 기능화처리시에 최적으로 처리될 수 있다. On the other hand, the treatment of the carbon nanotubes introduced into the acidic substance can be optimally performed at a temperature of 60 to 80 캜 for 4 to 6 hours.
산성물질로 기능화처리된 탄소나노튜브는 산성물질 성분이 남아있기 때문에 이를 모두 제거하고 중성화시킨 후에 역삼투막을 제조하는 것이 바람직한 데, 따라서, 기능화처리된 탄소나노튜브는 산성물질을 제거하여 중성화 시키는 과정을 거친다.Since carbon nanotubes functionalized with an acidic substance remain an acidic substance component, it is preferable to remove all of them and then neutralize them to prepare a reverse osmosis membrane. Accordingly, the functionalized carbon nanotubes are neutralized by removing an acidic substance. It goes through.
이를 위해 물을 이용하여 희석시킴으로써 중성화를 시킬 수 있다. 보다 구체적으로는 기능화처리된 탄소나노튜브에 많은 양의 물을 혼합한 뒤에 필터링을 통해 탄소나노튜브만을 분리해 냄으로써 탄소나노튜브를 중성화시킬 수 있다.
For this purpose, neutralization can be achieved by diluting with water. More specifically, carbon nanotubes can be neutralized by separating only carbon nanotubes through filtering after mixing a large amount of water with functionalized carbon nanotubes.
탄소나노튜브의 기능화처리단계 이후에 분리막의 상부에 탄소나노튜브를 분산배치시킬 수 있다.(탄소나노튜브 적층단계)After the step of functionalizing the carbon nanotubes, the carbon nanotubes can be dispersed on the separator. (Carbon nanotube laminating step)
본 발명에 이용되는 분리막으로는 폴리아마이드, 셀룰로오스 아세테이트 및 폴리피페라진-아미드 등으로 이루어진 것 중 어느 하나인 것이 바람직하다.The separator used in the present invention is preferably any one selected from the group consisting of polyamide, cellulose acetate and polypiperazine-amide.
특히, 상기 폴리아마이드를 이용하는 경우 탄소나노튜브가 잘 감싸고 있을 뿐만 아니라 투수율 또한 뛰어나 상기 폴리아마이드를 이용하는 것이 더 바람직하다.Particularly, when the polyamide is used, it is more preferable to use the polyamide because the carbon nanotube is well wrapped and the permeability is excellent.
상기 분리막의 두께는 투수율 등을 고려하여 0.2~ 0.5㎛인 것이 바람직하다. 상기 분리막 상부에 탄소나노튜브를 적층함에 있어서, 탄소나노튜브를 고르게 분산시킬 수 있는 방법이 특별히 제한되는 것은 아니다.The thickness of the separation membrane is preferably 0.2 to 0.5 占 퐉 in consideration of permeability and the like. A method of evenly dispersing the carbon nanotubes in the deposition of the carbon nanotubes on the separation membrane is not particularly limited.
본 발명자는 탄소나노튜브를 고르게 분산시키기 위해서 먼저 물에 기능화처리된 탄소나노튜브를 넣은 뒤에 분리막 위에 탄소나노튜브가 혼합된 물을 부어 물은 분리막 아래로 통과시켜 제거하고 기능화처리된 탄소나노튜브만 분리막 위에 남긴다.In order to uniformly disperse carbon nanotubes, the present inventors first insert functionalized carbon nanotubes into water, pour water mixed with carbon nanotubes on the separation membrane, pass water under the separation membrane to remove the functionalized carbon nanotubes Leave on the membrane.
효과적인 물의 제거를 위해 분리막의 하부는 진공상태로 하여 물을 제거할 수 있다. 이를 위해 AAO 필터를 이용하여 분리막의 하부를 진공상태로 하여 효과적으로 물을 제거하고 분리막 상부에 기능화처리된 탄소나노튜브를 적층시킬 수 있다.The bottom of the separator can be evacuated to remove water for effective removal of water. For this, the AAO filter can be used to vacuum the lower part of the separation membrane, effectively removing water, and stacking functionalized carbon nanotubes on the separation membrane.
상기 기능화된 탄소나노튜브를 분리막 상부에 적층시킴에 있어 탄소나노튜브의 일부 또는 전부는 분리막의 내부에 침투하여 위치할 수 있다.When the functionalized carbon nanotubes are laminated on the separator, some or all of the carbon nanotubes can be positioned by penetrating into the separator.
탄소나노튜브가 적층된 분리막은 건조를 통해 탄소나노튜브를 포함한 분리막의 형태로 제조될 수 있다.The separation membrane in which carbon nanotubes are laminated can be manufactured in the form of a separation membrane containing carbon nanotubes through drying.
다음으로 분리막의 상부에는 고분자가 코팅되는 코팅단계를 거칠 수 있다.Next, the upper part of the membrane may be subjected to a coating step in which the polymer is coated.
상기 코팅시에 이용되는 고분자는 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 2-히드록시에틸 셀룰로오스 중 어느 하나로 코팅되는 것이 바람직하다. 코팅하는 고분자로 폴리비닐알콜(PVA)를 이용하는 것이 더 바람직하다.The polymer used in the coating is preferably coated with any one of polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG) and 2-hydroxyethylcellulose. It is more preferable to use polyvinyl alcohol (PVA) as the polymer to be coated.
상기 폴리비닐알콜을 코팅함으로써 폴리아마이드막 위에 적층된 탄소나노튜브의 유실을 막을 수 있다.By coating the polyvinyl alcohol, it is possible to prevent the loss of the carbon nanotubes stacked on the polyamide film.
상기 폴리비닐알콜(PVA)은 물에 쉽게 잘 녹아 가공 및 코팅이 용이하고 저렴하게 얻을 수 있다. 또한 폴리비닐알콜의 하이드록시기가 폴리아마이드 혹은 탄소나노튜브의 카르복실산기와 반응하여 공유결합을 형성하여 유실을 없애고 폴리비닐알콜(PVA) 자체가 나노여과막(Nanofiltration)으로도 쓰이기 때문에 기존 폴리아마이드막 내의 defect를 막아주어 염제거율을 향상 시키는 효과를 가져올 수 있다.
The polyvinyl alcohol (PVA) easily dissolves in water to be easily processed and coated, and can be obtained at low cost. Since the hydroxy group of polyvinyl alcohol reacts with the carboxylic acid group of polyamide or carbon nanotube to form a covalent bond to eliminate the loss of the polyvinyl alcohol and the polyvinyl alcohol (PVA) itself is used as a nanofiltration membrane, Thereby improving the salt removal rate.
상기 폴리비닐알콜(PVA)을 코팅함에 있어서, 먼저 물에 폴리비닐알콜(PVA)을 혼합한다. 혼합이 잘 이루어지도록 하기 위해 물은 60~90℃의 온도에서 폴리비닐알콜(PVA)를 혼합하는 것이 바람직하다.In coating the polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl alcohol (PVA) is first mixed with water. Water is preferably blended with polyvinyl alcohol (PVA) at a temperature of 60 to 90 ° C in order to ensure good mixing.
물에 혼합되는 폴리비닐알콜(PVA)은 0.1~0.3중량%로 혼합하는 것이 바람직하며, 0.2중량%로 혼합하는 것이 가장 바람직하다. 상기 범위로 혼합되어 분리막 상부에 코팅될 때 투수율이 우수한 동시에 담수화처리시에 염제거율이 우수한 효과가 있다. 폴리비닐알콜(PVA)가 0.1중량% 미만으로 혼합되는 경우 투수율은 좋으나 염제거율이 떨어지며, 탄소나노튜브가 분리막으로부터 떨어져 나가는 문제점이 있으며, 0.3 중량%를 초과하는 경우 투수율이 낮아지는 문제점이 발생할 수 있다.The polyvinyl alcohol (PVA) mixed in water is preferably mixed in an amount of 0.1 to 0.3 wt%, most preferably 0.2 wt%. When mixed in the above range and coated on the upper part of the separation membrane, the water permeability is excellent and the salt removal rate is excellent in the desalination treatment. When the content of polyvinyl alcohol (PVA) is less than 0.1 wt%, the permeability is good but the salt removal rate is low and the carbon nanotubes are separated from the separator. If the content exceeds 0.3 wt%, the permeability may be lowered have.
도 4는 본 발명에 따른 역삼투막과 구조가 다른 형태의 역삼투막의 투수율을 비교한 것이다.4 is a graph comparing permeabilities of reverse osmosis membranes having different structures from those of the reverse osmosis membrane according to the present invention.
도 4를 참조하면, 1)은 폴리아마이드막의 투수율을 측정한 것이며, 2)는 폴리아마이드막의 상부에 탄소나노튜브가 적층되며, 상부에 폴리비닐알콜(PVA)가 코팅되되, 물 99.8 중량%, 폴리비닐알콜(PVA) 0.2중량%로 혼합되어 코팅된 것이며, 3)은 탄소나노튜브 없이 폴리아마이드막 상부에 물 99.8 중량%, 폴리비닐알콜(PVA) 0.2중량%로 혼합되어 코팅된 것이다.Referring to FIG. 4, 1) is a measurement of permeability of polyamide membrane, 2) shows that poly (vinyl alcohol) (PVA) is coated on top of polyamide film, And 0.2% by weight of polyvinyl alcohol (PVA), and 3) is coated with a mixture of 99.8% by weight of water and 0.2% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) on the polyamide film without carbon nanotubes.
4) 및 5)는 폴리비닐알콜(PVA)이 물 98중량%, 폴리비닐알콜(PVA) 2중량%로 혼합되어 코팅된 것인 데, 투수율이 현저히 떨어짐을 확인할 수 있다.4) and 5) show that polyvinyl alcohol (PVA) is mixed with 98% by weight of water and 2% by weight of polyvinyl alcohol (PVA), and the permeability is remarkably decreased.
또한, 2) 및 3)을 살펴보면 폴리아마이드막 및 폴리비닐알콜(PVA)가 동일한 조건으로 형성되며 다만 2)에서 기능화된 탄소나노튜브가 존재한 것의 투수율을 비교한 것이다. 이에 따르면 2)의 투수율은 기능화된 탄소나노튜브의 존재로 인해 투수율이 향상됨을 확인할 수 있다.2) and 3), the polyamide membrane and the polyvinyl alcohol (PVA) are formed under the same conditions, but the permeability of the carbon nanotubes having functionalized in the 2) is compared. According to this, it can be confirmed that the permeability of 2) is improved due to the existence of functionalized carbon nanotubes.
폴리비닐알콜(PVA)가 혼합된 물에 탄소나노튜브가 포함된 분리막을 2~3시간 담가두어 분리막 상부에 폴리비닐알콜(PVA)를 코팅되도록 하는 것이 바람직하다. 폴리비닐알콜(PVA)가 혼합된 물에 담가두는 경우 분리막 하부는 밀폐시켜 폴리비닐알콜(PVA)와 접촉되지 않도록 한다.It is preferable that the separation membrane containing carbon nanotubes is immersed in water mixed with polyvinyl alcohol (PVA) for 2 to 3 hours to coat polyvinyl alcohol (PVA) on the separation membrane. When immersed in water mixed with polyvinyl alcohol (PVA), the bottom of the separator is sealed to prevent contact with polyvinyl alcohol (PVA).
분리막 상부에 폴리비닐알콜(PVA)이 코팅되도록 한 뒤, 물은 건조시킴으로써 기능화처리한 탄소나노튜브를 포함하는 분리막 및 상기 분리막 상부에 고분자인 폴리비닐알콜(PVA)이 코팅된 막을 형성하게 된다.Polyvinyl alcohol (PVA) is coated on the upper part of the separation membrane, and water is dried to form a separation membrane including carbon nanotubes that have been functionalized and a film coated with polyvinyl alcohol (PVA) as a polymer on the separation membrane.
한편, 분리막의 하부에는 지지체를 형성할 수 있는 데, 미세다공성 지지체 및 구조 지지체를 형성할 수 있다.On the other hand, a support may be formed under the separation membrane, and a microporous support and a structure support may be formed.
상기 미세다공성 지지체 및 구조 지지체가 형성됨으로 인해 담수화 처리 등이 이루어지는 경우에 삼투막의 형태가 유지되면서 물이 잘 통과되도록 하기 위해서이다.The microporous support and the structure support are formed to allow the water to pass through while maintaining the shape of the osmosis membrane when desalination treatment is performed.
상기 미세다공성 지지체의 바람직한 예로는 폴리술폰(polysulfone)인 것이 바람직하며, 상기 미세다공성 지지체의 두께는 20~50㎛인 것이 바람직하다.A preferred example of the microporous support is polysulfone, and the thickness of the microporous support is preferably 20 to 50 탆.
또한, 구조 지지체로는 부직포인 것이 바람직하며, 상기 구조 지지체의 두께는 50~100㎛인 것이 바람직하다.The structural support is preferably a nonwoven fabric, and the thickness of the structural support is preferably 50 to 100 占 퐉.
본 발명에 따른 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막은 투수율이 우수한 효과와 동시에 오랜시간 투수가 이루어지더라도 투수율 감소가 적은 효과가 있다.The reverse osmosis membrane using the carbon nanotubes according to the present invention has an excellent effect of the permeability and a reduction in the permeability even when the permeability for a long time is obtained.
도 5는 본 발명에 따른 역삼투막과 구조가 다른 형태의 역삼투막에 대하여 시간에 따른 투수율을 비교한 것이다.FIG. 5 is a graph comparing the permeability of the reverse osmosis membrane having a different structure from that of the reverse osmosis membrane according to the present invention.
① 폴리아마이드막으로만 이루어진 분리막으로 처리한 것이고, ②는 상용화된 분리막인 LFC(Low Fouling Compoite의 약자로 현재 상용화된 막의 모델명임)으로 처리한 것이며, ③~⑤는 본 발명에 따라 제조된 막인 폴리아마이드막/탄소나노튜브/PVA코팅으로 이루어진 막으로 처리하였을 때의 투수율을 비교한 것이다.(1) is treated with a separation membrane made only of a polyamide membrane, (2) is treated with a commercial separation membrane LFC (abbreviation for Low Fouling Compoite), and (3) to (5) And the permeability when treated with a membrane made of polyamide membrane / carbon nanotube / PVA coating.
탄소나노튜브 적층단계에서 분리막 위에서 기능화처리된 탄소나노튜브의 고른 분산을 위해서, 물에 기능화처리된 탄소나노튜브를 혼합한 뒤에, 분리막 위에 탄소나노튜브가 혼합된 물을 부어 물은 분리막 아래로 통과시켜 제거하고 기능화처리된 탄소나노튜브만 분리막 위에 남기는 방법으로 실시하는 데, 탄소나노튜브가 혼합된 양은 ③은 0.1질량%, ④는 0.2질량% 및 ⑤는 0.4질량%가 혼합된 것이다. In order to uniformly disperse functionalized carbon nanotubes on the separator in the step of laminating the carbon nanotubes, functionalized carbon nanotubes are mixed with water, then water mixed with carbon nanotubes is poured on the separator, And the functionalized carbon nanotubes are left on the separation membrane. The amount of the carbon nanotubes mixed is 0.1% by mass of ③, 0.2% by mass of ④ and 0.4% by mass of ⑤.
본 발명에 역삼투막(③~⑤)은 시간이 지나더라도 투수율의 감소가 적은 데 반해 폴리아마이드막과 LFC(Low Fouling Compoite의 약자로 현재 상용화된 막의 모델명임)막은 시간이 지남에 따라 투수율의 감소가 현저히 감소함을 확인할 수 있다.The reverse osmosis membrane (③ ~ ⑤) according to the present invention shows a decrease in the permeability even over time, while the polyamide membrane and the LFC (which is the abbreviation of Low Fouling Compoite) It can be confirmed that it is remarkably decreased.
또한, 본 발명은 막에 미생물이 생존이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있는 데, 도 6은 막에 존재하는 미생물 부착 정도를 나타낸 것이다.In addition, the present invention can confirm that the survival of the microorganism in the membrane is remarkably reduced, and FIG. 6 shows the degree of microorganism adhesion present in the membrane.
(a)는 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 역삼투막, (b)는 폴리아마이드막, (c) 폴리아마이드막에 폴리비닐알콜(PVA)이 코팅된 막에 미생물의 부착정도를 나타낸 것이다. 미생물의 부착정도가 많은 막에서는 녹색의 형광색이 많이 나타나는 데, (a)를 살펴보면 다른 막에 비해 미생물의 부착정도가 현저히 감소하였음을 확인할 수 있다. 이로인해 본 발명에 따른 역삼투막은 항균작용을 함을 예상할 수 있다.(a) shows the reverse osmosis membrane manufactured according to an embodiment of the present invention, (b) shows polyamide film, and (c) shows the degree of attachment of microorganisms to polyamide film and polyvinyl alcohol (PVA) coated film. In the case of (a), the degree of adhesion of microorganisms was significantly reduced compared to the other membranes. Accordingly, the reverse osmosis membrane according to the present invention can be antimicrobially effective.
도 7 본 발명의 일실시예에 따라 제조된 역삼투막의 SEM사진을 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 탄소나노튜브를 포함한 역삼투막의 단면 구조를 나타낸 것이다.FIG. 7 is a SEM photograph of a reverse osmosis membrane manufactured according to an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a cross-sectional view of a reverse osmosis membrane including carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 분리막(200)에 기능화처리된 탄소나노튜브(100)가 분산되어 포함되어 있으며, 상기 분리막(200) 상부에는 폴리비닐알콜(300)이 코팅된다. 또한, 분리막의 하부에는 미세다공성 지지체(400)가 위치하며, 상기 미세다공성 지지체(400) 하부에는 구조 지지체(500)가 위치한다.In the present invention, the
상기 분리막의 두께는 0.2~0.5㎛, 상기 미세다공성 지지체(400)의 두께는 20~50㎛, 상기 구조 지지체(500)의 두께는 50~100㎛인 것이 바람직하다.
The thickness of the separation membrane is 0.2 to 0.5 μm, the thickness of the
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
탄소나노튜브의 기능화처리Functionalization of Carbon Nanotubes
탄소나노튜브의 기능화처리를 위해서 산성물질에 넣어 기능화처리를 하는 데, 상기 산성물질 중에서 황산 및 질산을 혼합하여 사용하였다. 황산 및 질산의 농도는 황산 98%농도, 질산 70%농도를 이용하였으며, 황산 대 질산의 비율이 3:1의 질량비율로 이용하였다.For the functionalization of the carbon nanotubes, functionalization is carried out by adding them to an acidic substance, and sulfuric acid and nitric acid are mixed in the acidic substance. The concentrations of sulfuric acid and nitric acid were 98% sulfuric acid and 70% nitric acid, and the ratio of sulfuric acid to nitric acid was 3: 1.
황산 및 질산을 혼합한 산성물질에 탄소나노튜브의 투입량은 1L 당 탄소나노튜브 3g을 투입하였으며, 약 70℃의 온도에서 5시간 동안 처리하여 탄소나노튜브에 기능기가 결합되도록 기능화처리를 실시하였다.3 g of carbon nanotubes were added to the acidic material mixed with sulfuric acid and nitric acid at a rate of about 70 ° C. for 5 hours to perform functionalization so that the functional groups were bound to the carbon nanotubes.
5시간이 지난 후에 산성물질과 탄소나노튜브를 분리하고 분리된 탄소나노튜브에 산성물질이 함유되어 있는 관계로 이를 제거하기 위해 물을 이용하여 희석시켜 중성화를 시켜 산성물질을 제거할 수 있다. 보다 구체적으로는 기능화처리된 탄소나노튜브에 많은 양의 물을 혼합한 뒤에 필터링을 통해 탄소나노튜브만을 분리해 냄으로써 탄소나노튜브에서 산성물질을 제거할 수 있다.After 5 hours, the acidic substance is separated from the carbon nanotubes. Since the separated carbon nanotubes contain the acidic substance, the acidic substance can be removed by diluting with water to neutralize the carbon nanotubes. More specifically, it is possible to remove acidic substances from carbon nanotubes by separating only carbon nanotubes through filtering after mixing a large amount of water into functionalized carbon nanotubes.
이에 물을 제거함으로써 탄소나노튜브의 일부에 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)로 이루어진 군에서 1이상의 기가 결합된 기능화처리된 탄소나노튜브를 얻을 수 있다.
By removing water, functionalized carbon nanotubes having one or more groups bonded to a part of the carbon nanotubes in the group consisting of a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H) and a hydroperoxy group (OOH) Can be obtained.
역삼투막 제조Manufacture of reverse osmosis membrane
역삼투막을 제조함에 있어서, 분리막의 한면에 기능화처리된 탄소나노튜브를 적층하며, 분리막의 상부에 고분자인 폴리비닐알콜(PVA)를 코팅할 수 있다. 또한, 분리막의 하부에는 지지체를 형성함으로써 역삼투막을 제조할 수 있다.In preparing the reverse osmosis membrane, the functionalized carbon nanotubes may be laminated on one side of the separation membrane, and polyvinyl alcohol (PVA), which is a polymer, may be coated on the separation membrane. In addition, a reverse osmosis membrane can be manufactured by forming a support on the lower part of the separation membrane.
상기 분리막으로는 0.2~0.5㎛ 두께의 폴리아마이드막을 이용하였으며, 기능화처리된 탄소나노튜브를 물에 넣은 뒤에 분리막 위에 올려놓음으로써 물은 분리막 하부로 빠져나가도록 하고 탄소나노튜브는 분리막의 상부에 위치되어 적층되도록 한다.As the separation membrane, a polyamide membrane having a thickness of 0.2 to 0.5 탆 was used. After the functionalized carbon nanotube was put in water and placed on the separation membrane, the water was allowed to escape to the lower part of the separation membrane, and the carbon nanotube And then laminated.
탄소나노튜브가 적층된 분리막의 상부에는 폴리비닐알콜(PVA)을 코팅한다. 코팅하는 방법은 물에 폴리비닐알콜(PVA)을 혼합하는 데, 분리막의 투수율을 감안하여 물 99.8중량%, 폴리비닐알콜(PVA) 0.2중량%로 혼합한 후에 분리막의 상부에 코팅을 실시한다.Polyvinyl alcohol (PVA) is coated on the upper part of the separation membrane in which carbon nanotubes are laminated. In the coating method, polyvinyl alcohol (PVA) is mixed with water, and 99.8% by weight of water and 0.2% by weight of polyvinyl alcohol (PVA) are mixed in consideration of the permeability of the separator, and then the upper part of the separator is coated.
분리막의 상부에만 코팅하기 위해서 분리막의 크기보다 큰 유리판을 준비하여 유리판 위에 분리막을 붙였다. 즉, 유리판 위에 분리막의 하부가 접하도록 위치시킨 뒤에 분리막의 가장자리는 접착테이프를 이용하여 붙였다. To coat only the upper part of the separator, a glass plate larger than the separator was prepared and a separator was attached on the glass plate. That is, after positioning the bottom of the separation membrane on the glass plate, the edge of the separation membrane was attached using an adhesive tape.
유리판에 붙은 분리막을 폴리비닐알콜(PVA)을 혼합된 물에 넣음으로써 분리막의 상부만이 폴리비닐알콜(PVA)이 접촉되어 코팅되도록 한다. 이 경우 물의 온도는 약 75℃로 유지하며, 약 3시간 동안 폴리비닐알콜(PVA)을 혼합된 물에 담가둔다. 3시간 후에 유리판을 꺼낸 후에 100℃ 이상의 오븐에 넣어 건조시켜 물을 제거한다. 물이 제거된 분리막의 상부에는 폴리비닐알콜(PVA)가 코팅되며, 분리막의 하부에는 폴리비닐알콜(PVA)가 존재하지 않는다.Polyvinyl alcohol (PVA) is contacted and coated only on the upper part of the separation membrane by putting the separation membrane attached to the glass plate in water mixed with polyvinyl alcohol (PVA). In this case, the temperature of the water is maintained at about 75 ° C, and polyvinyl alcohol (PVA) is immersed in the mixed water for about 3 hours. After 3 hours, remove the glass plate, put it in oven at 100 ℃ or more, and dry it to remove water. Polyvinyl alcohol (PVA) is coated on the upper part of the water-removed membrane, and polyvinyl alcohol (PVA) is not present on the lower part of the membrane.
접착테이프로 접착된 부분은 제거하여 탄소나노튜브가 적층된 분리막 상부에 폴리비닐알콜(PVA)가 코팅된 형태의 분리막을 얻을 수 있다.The adhesive layer may be removed to obtain a separator in which polyvinyl alcohol (PVA) is coated on the upper surface of the separator having the carbon nanotubes stacked thereon.
상기 분리막의 하부에는 미세다공성 지지체인 폴리술폰(polysulfone)을 약 50㎛ 두께로 적층하며, 상기 폴리술폰(polysulfone) 하부에는 구조 지지체인 부직포를 100㎛ 두께로 적층하여 역삼투막을 완성하였다.Polysulfone, which is a microporous support, was laminated on the lower part of the separator to a thickness of about 50 탆, and a nonwoven fabric, which was a structural support, was laminated on the lower part of the polysulfone to a thickness of 100 탆 to complete a reverse osmosis membrane.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the inventions. It will be clear to those who have knowledge of.
Claims (30)
기능화처리된 탄소나노튜브를 분리막 상부에 적층시키는 탄소나노튜브 적층단계; 및
분리막 상부를 고분자로 코팅하는 코팅단계를 포함하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.A functionalization step of functionalizing a part of the carbon nanotubes;
A carbon nanotube laminating step of laminating the functionalized carbon nanotubes on the separator; And
And a coating step of coating an upper part of the separation membrane with a polymer.
상기 기능화처리단계에서 상기 탄소나노튜브의 일부가 카르복시기(COOH), 히드록시기(OH), 술폰산기(SO3H) 및 히드로퍼옥시기(OOH)로 이루어진 군에서 1이상의 기가 형성되어 기능화되는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein at least one of the carbon nanotubes is functionalized by forming at least one group from the group consisting of a carboxyl group (COOH), a hydroxyl group (OH), a sulfonic acid group (SO 3 H) and a hydroperoxy group (OOH) A method for manufacturing a reverse osmosis membrane using carbon nanotubes.
상기 기능화처리단계에서 탄소나노튜브를 산성물질에 넣어 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the carbon nanotubes are treated with an acidic substance in the functionalization step.
상기 산성물질은 황산 대 질산의 비율을 4:3 ~ 4:1 부피비율로 첨가하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the acidic substance is added in a ratio of sulfuric acid to nitric acid in a volume ratio of 4: 3 to 4: 1.
상기 산성물질은 60~80℃에서 4~6시간 동안 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the acidic substance is treated at 60 to 80 ° C for 4 to 6 hours.
상기 산성물질 1L당 상기 탄소나노튜브 1~5g을 처리하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method of claim 3,
Wherein 1 to 5 g of the carbon nanotubes are treated per liter of the acidic substance.
상기 산성물질로 처리된 상기 탄소나노튜브는 산성물질을 제거하여 중성화시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the carbon nanotube treated with the acidic substance is neutralized by removing an acidic substance.
상기 분리막은 폴리아마이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리피페라진-아미드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the separation membrane is one of polyamide, cellulose acetate, and polypiperazine-amide.
상기 분리막은 폴리아마이드인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the separation membrane is a polyamide.
상기 적층단계에서 기능화된 탄소나노튜브를 물에 혼합한 뒤, 분리막 상부에 올려 상기 분리막 위에 탄소나노튜브를 분산시키는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the functionalized carbon nanotubes are mixed in water and then placed on the separation membrane to disperse the carbon nanotubes on the separation membrane.
상기 코팅단계에서 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 및 2-히드록시에틸 셀룰로오스 중 어느 하나로 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the coating layer is coated with one of polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PEG), and 2-hydroxyethylcellulose.
상기 코팅단계에서 폴리비닐알콜(PVA)로 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the coating layer is coated with polyvinyl alcohol (PVA) in the coating step.
상기 폴리비닐알콜(PVA)은 60~90℃의 물에 혼합하되, 상기 폴리비닐알콜(PVA)은 0.1 ~ 0.3 중량%인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.13. The method of claim 12,
Wherein the polyvinyl alcohol (PVA) is mixed with water at 60 to 90 캜, and the polyvinyl alcohol (PVA) is 0.1 to 0.3% by weight.
폴리비닐알콜(PVA)이 혼합된 물에 탄소나노튜브가 포함된 분리막을 2~3시간 담가두어 폴리비닐알콜(PVA)를 코팅하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the separation membrane containing carbon nanotubes is immersed in water mixed with polyvinyl alcohol (PVA) for 2 to 3 hours to coat polyvinyl alcohol (PVA).
상기 코팅단계 이후에 분리막 하부에 미세다공성 지지체를 포함하도록 하는 미세다공성 지지체 적층단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.The method according to claim 1,
And further comprising a microporous support layer on the lower part of the separation membrane after the coating step. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 미세다공성 지지체는 폴리술폰(polysulfone)인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein the microporous support is polysulfone. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 미세다공성 지지체 적층후에 상기 미세다공성 지지체 하부에 구조 지지체가 더 포함하도록 하는 구조 지지체 적층단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein the microporous support further comprises a structural support at the bottom of the microporous support after the microporous support is laminated.
상기 구조 지지체는 부직포인 것을 특징으로 하는 탄소나노튜브를 이용한 역삼투막 제조방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the structure support is a nonwoven fabric.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120100477A KR101399587B1 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120100477A KR101399587B1 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140034987A KR20140034987A (en) | 2014-03-21 |
| KR101399587B1 true KR101399587B1 (en) | 2014-05-30 |
Family
ID=50645110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020120100477A KR101399587B1 (en) | 2012-09-11 | 2012-09-11 | Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101399587B1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6733959B2 (en) * | 2016-09-29 | 2020-08-05 | 国立大学法人信州大学 | Reverse osmosis composite membrane |
| WO2018074767A2 (en) * | 2016-10-20 | 2018-04-26 | 주식회사 엘지화학 | Composition for forming reverse osmosis membrane protection layer, method for preparing reverse osmosis membrane using same, reverse osmosis membrane, and water treatment module |
| KR102002367B1 (en) | 2016-10-20 | 2019-07-23 | 주식회사 엘지화학 | Composition for preparing protection layer, method for preparing reverse osmosis membrane using the same, and reverse osmosis membrane and water treatment module |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008538531A (en) * | 2005-04-22 | 2008-10-30 | セルドン テクノロジーズ，エルエルシー | Articles containing carbon nanotubes and methods for using them in the purification of fluids |
| KR20110098499A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 고려대학교 산학협력단 | Reverse osmosis membrane containing carbon nanotube and method for preparing thereof |
| KR20120099189A (en) * | 2011-01-31 | 2012-09-07 | 고려대학교 산학협력단 | Reverse osmosis membranes comprising surface-modified nanocarbon material and method for manufacturing the same |
-
2012
- 2012-09-11 KR KR1020120100477A patent/KR101399587B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008538531A (en) * | 2005-04-22 | 2008-10-30 | セルドン テクノロジーズ，エルエルシー | Articles containing carbon nanotubes and methods for using them in the purification of fluids |
| KR20110098499A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 고려대학교 산학협력단 | Reverse osmosis membrane containing carbon nanotube and method for preparing thereof |
| KR20120099189A (en) * | 2011-01-31 | 2012-09-07 | 고려대학교 산학협력단 | Reverse osmosis membranes comprising surface-modified nanocarbon material and method for manufacturing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20140034987A (en) | 2014-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10773218B2 (en) | Selectively permeable graphene oxide element | |
| Manawi et al. | Can carbon-based nanomaterials revolutionize membrane fabrication for water treatment and desalination? | |
| Vatanpour et al. | Hyperbranched polyethylenimine functionalized silica/polysulfone nanocomposite membranes for water purification | |
| CN107158980A (en) | Utilized thin film composite membranes reacted based on air liquid interface and its preparation method and application | |
| Du et al. | Recent developments in graphene‐based polymer composite membranes: Preparation, mass transfer mechanism, and applications | |
| Liu et al. | Concurrent filtration and inactivation of bacteria using poly (vinyl alcohol-co-ethylene) nanofibrous membrane facilely modified using chitosan and graphene oxide | |
| Kim et al. | Modification strategies of membranes with enhanced Anti-biofouling properties for wastewater Treatment: A review | |
| WO2019195380A1 (en) | Mixed matrix membrane with graphene oxide and polyether amide polymer for dehydration of gas | |
| KR102278939B1 (en) | Selectively Permeable Graphene Oxide Membrane | |
| KR101399587B1 (en) | Reverse osmosis membrane using CNT and preparing thereof | |
| Arjmandi et al. | Exploring the use of cheap natural raw materials to reduce the internal concentration polarization in thin-film composite forward osmosis membranes | |
| Ma et al. | Hydrophilic PAA-g-MWCNT/TiO2@ PES nano-matrix composite membranes: Anti-fouling, antibacterial and photocatalytic | |
| CN107188569B (en) | Graphene oxide-based seawater desalination composite membrane and preparation method thereof | |
| Rameesha et al. | Efficacy of MOF-199 in improvement of permeation, morphological, antifouling and antibacterial characteristics of polyvinylidene fluoride membranes | |
| Zheng et al. | Bifunctional photocatalytic nanofiltration membranes with immobilized BaTiO3/Ti3C2Tx catalysts for the simultaneous separation and degradation of azo compounds | |
| KR101599112B1 (en) | Positive electric charge-coating agent for antivirus media, Antivirus media using that and Preparing method thereof | |
| CN112334217A (en) | Selectively permeable graphene oxide element | |
| KR101448551B1 (en) | Anti-biofouling water treatment membrane and method of preparing the same | |
| KR101468012B1 (en) | Reverse osmosis membrane using CNT and PBI, and preparing thereof | |
| Salim et al. | Graphene oxide incorporated polyether sulfone nanocomposite antifouling ultrafiltration membranes with enhanced hydrophilicity | |
| CN107174975B (en) | Seawater desalination composite membrane for producing hydrogen-rich direct drinking water and preparation method thereof | |
| KR20090119075A (en) | Separation membrane employing non-woven with an activated carbon fiber and the use thereof | |
| CN115591413B (en) | Based on polyphenols MoS 2 Preparation method and application of middle layer composite loose nanofiltration membrane | |
| Millare et al. | Fabrication of Polysulfone-Zeolite Nanocomposite Membrane for Water and Wastewater Treatment Applications | |
| KR20160081549A (en) | positive electric charge-media containing multi-laminating structure and the preparing method thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160224 Year of fee payment: 6 |