본 연구는 수처리에 사용되는 고분자분리막에 대한 내화학적 특성 변화를 측정하였다. 막세정에 사용되는 화학세정제를 이용하여 분리막을 가속노화 시킨 후 분리막의 투과특성 및 재질의 특성변화에 대하여 연구하였다. 실험에 사용한 세정약품은 막 세정에 주로 사용되는 유효염소 0.5 % 차아염소산나트륨과 산성조건인 ...
본 연구는 수처리에 사용되는 고분자분리막에 대한 내화학적 특성 변화를 측정하였다. 막세정에 사용되는 화학세정제를 이용하여 분리막을 가속노화 시킨 후 분리막의 투과특성 및 재질의 특성변화에 대하여 연구하였다. 실험에 사용한 세정약품은 막 세정에 주로 사용되는 유효염소 0.5 % 차아염소산나트륨과 산성조건인 HCl 1wt%, pH 4 용액 그리고 알카리조건인 NaOH 4wt%, pH 10 용액이며 1일, 3일, 5일, 10일동안 침적시킨 후 분리막의 내구성 변화를 인장강도와 파단시 신장률의 변화를 통해 확인하였다.. 또한 온도변화(5℃, 25℃, 50℃)에 따른 내화학성 변화도 실험하였다. 5℃, 25℃, 50℃의 인장강도 결과를 보면 평막(PPS)은 4 % NaOH에서 10일 후에 58.3%, 80.4%, 95.3% 감소하였고 평막(CPVC)는 53.2%, 60.2%, 89.4%감소하였다. 또한 중공사막(PVDF)은 17.0%, 64.3%, 98.8% 감소하였으며 시험온도가 올라갈수록 인장강도가 감소하는 경향을 보였다. 실험에 사용한 PPS, CPVC, PVDF 분리막은 NaOH에 대하여 매우 큰 물성변화가 확인되었다. PE 재질인 중공사막은 5℃, 25℃에서는 인장강도 변화가 없었지만 50℃의 NaClO 0.5 %조건에서는 인장강도가 10일 후에 93.0% 감소하였다. 파단시 신장률의 변화는 평막(PPS)은 4 % NaOH에서 10일 후에 11.3%, 37.4%, 68.7% 감소하였고 평막(CPVC)는 54.7%, 56.9%, 72.3%감소하였다. 또한 중공사막(PVDF)은 16.5%, 51.8%, 87.0% 감소하였다. PE 재질인 중공사막은 50℃의 NaClO 0.5 %조건에서는 10일 후에 91.5% 감소하였다. 파단시 신장률은 5℃, 25℃, 50℃에서 인장강도 감소율보다 적게 감소되는 경향을 보였으며 평막(CPVC)와 중공사막은 인장강도 시험결과와 유사한 경향을 보였다. PPS 재질의 평막 재투과 실험 결과 4.0 % NaOH 조건에서 투과유속이 300 L/m2ㆍhr 이상으로 100 L/m2ㆍhr 에 비해 크게 증가하였는데 이는 강알카리성 이온이 막의 기공을 넓히는 현상을 유발했기 때문으로 판단된다. 또한 1.0 % HCl과 pH 10에서도 200 L/m2ㆍhr으로 침지전의 분리막보다 재투과율이 2배이상 증가하는 것을 관찰하였다. 평막(CPVC)은 1.0 bar에서 용액에 침지하지 않은 막의 경우 170 L/m2ㆍhr에 가까운 투과유속을 나타내었다. 재투과율 실험시 4.0 % NaOH 조건에서는 1.0 bar에서 240 L/m2ㆍhr정도로 침지하지 않은 막에 비해 투과유속이 증가하였지만, 기타 약품과 표준용액에서는 침지하지 않은 막에 비해 모두 투과유속이 감소하였다. 중공사막(PVDF)의 경우 전처리전의 투과유속이 500 L/m2ㆍhr 이었지만, 4.0 % NaOH에서 9,000 L/m2ㆍhr 이상의 매우 높은 투과유속이 관찰되었다. PVDF재질의 막은 NaOH에 매우 약한 특성을 나타냈으나 NaOCl 등 기타 약품에서는 안정화된 투과 경향을 보였다. PE막에 대하여 모든 온도조건에서 재투과율 실험을 실시하였으며 알카리 조건에서는 온도가 높을수록 투과도가 증가 하였고 산성 조건에서는 반대의 경향을 보였다. 염기성 조건에서도 온도가 높을수록 투과도가 감소를 하였는데 특히 50 ℃에서는 큰 차이를 보였다. 평막 및 중공사막의 내화학적 변화를 TGA를 이용하여 측정한 결과 모든 분리막이 NaOH 조건에서 열화되어 열분해온도가 감소되는 것을 확인 할 수 있었다.
본 연구는 수처리에 사용되는 고분자 분리막에 대한 내화학적 특성 변화를 측정하였다. 막세정에 사용되는 화학세정제를 이용하여 분리막을 가속노화 시킨 후 분리막의 투과특성 및 재질의 특성변화에 대하여 연구하였다. 실험에 사용한 세정약품은 막 세정에 주로 사용되는 유효염소 0.5 % 차아염소산나트륨과 산성조건인 HCl 1wt%, pH 4 용액 그리고 알카리조건인 NaOH 4wt%, pH 10 용액이며 1일, 3일, 5일, 10일동안 침적시킨 후 분리막의 내구성 변화를 인장강도와 파단시 신장률의 변화를 통해 확인하였다.. 또한 온도변화(5℃, 25℃, 50℃)에 따른 내화학성 변화도 실험하였다. 5℃, 25℃, 50℃의 인장강도 결과를 보면 평막(PPS)은 4 % NaOH에서 10일 후에 58.3%, 80.4%, 95.3% 감소하였고 평막(CPVC)는 53.2%, 60.2%, 89.4%감소하였다. 또한 중공사막(PVDF)은 17.0%, 64.3%, 98.8% 감소하였으며 시험온도가 올라갈수록 인장강도가 감소하는 경향을 보였다. 실험에 사용한 PPS, CPVC, PVDF 분리막은 NaOH에 대하여 매우 큰 물성변화가 확인되었다. PE 재질인 중공사막은 5℃, 25℃에서는 인장강도 변화가 없었지만 50℃의 NaClO 0.5 %조건에서는 인장강도가 10일 후에 93.0% 감소하였다. 파단시 신장률의 변화는 평막(PPS)은 4 % NaOH에서 10일 후에 11.3%, 37.4%, 68.7% 감소하였고 평막(CPVC)는 54.7%, 56.9%, 72.3%감소하였다. 또한 중공사막(PVDF)은 16.5%, 51.8%, 87.0% 감소하였다. PE 재질인 중공사막은 50℃의 NaClO 0.5 %조건에서는 10일 후에 91.5% 감소하였다. 파단시 신장률은 5℃, 25℃, 50℃에서 인장강도 감소율보다 적게 감소되는 경향을 보였으며 평막(CPVC)와 중공사막은 인장강도 시험결과와 유사한 경향을 보였다. PPS 재질의 평막 재투과 실험 결과 4.0 % NaOH 조건에서 투과유속이 300 L/m2ㆍhr 이상으로 100 L/m2ㆍhr 에 비해 크게 증가하였는데 이는 강알카리성 이온이 막의 기공을 넓히는 현상을 유발했기 때문으로 판단된다. 또한 1.0 % HCl과 pH 10에서도 200 L/m2ㆍhr으로 침지전의 분리막보다 재투과율이 2배이상 증가하는 것을 관찰하였다. 평막(CPVC)은 1.0 bar에서 용액에 침지하지 않은 막의 경우 170 L/m2ㆍhr에 가까운 투과유속을 나타내었다. 재투과율 실험시 4.0 % NaOH 조건에서는 1.0 bar에서 240 L/m2ㆍhr정도로 침지하지 않은 막에 비해 투과유속이 증가하였지만, 기타 약품과 표준용액에서는 침지하지 않은 막에 비해 모두 투과유속이 감소하였다. 중공사막(PVDF)의 경우 전처리전의 투과유속이 500 L/m2ㆍhr 이었지만, 4.0 % NaOH에서 9,000 L/m2ㆍhr 이상의 매우 높은 투과유속이 관찰되었다. PVDF재질의 막은 NaOH에 매우 약한 특성을 나타냈으나 NaOCl 등 기타 약품에서는 안정화된 투과 경향을 보였다. PE막에 대하여 모든 온도조건에서 재투과율 실험을 실시하였으며 알카리 조건에서는 온도가 높을수록 투과도가 증가 하였고 산성 조건에서는 반대의 경향을 보였다. 염기성 조건에서도 온도가 높을수록 투과도가 감소를 하였는데 특히 50 ℃에서는 큰 차이를 보였다. 평막 및 중공사막의 내화학적 변화를 TGA를 이용하여 측정한 결과 모든 분리막이 NaOH 조건에서 열화되어 열분해온도가 감소되는 것을 확인 할 수 있었다.
This study was performed to identify the change in the membranes chemical resistance characteristics in a generic precision filtering membrane and an ultrafiltration hollow-fiber membrane according to elapsed time. Membranes used for water processing are cleaned periodically according to constant in...
This study was performed to identify the change in the membranes chemical resistance characteristics in a generic precision filtering membrane and an ultrafiltration hollow-fiber membrane according to elapsed time. Membranes used for water processing are cleaned periodically according to constant intervals, with the mainly used detergent chemical being sodium hypochlorite. In this experiment, the change in the membranes durability after 1, 3, 5, and 10 days exposed to sodium hypochlorite with 0.5% effective chlorine concentration, and HCL 1.0 % as the acidity condition, pH 4 and NaOH 4.0 %, pH 10 as the alkaline condition, were checked in terms of change in tensile strength and expansion ratio at breakage. In addition, the change in chemical resistance according to temperature change (5℃, 25℃, 50℃) was also examined. The material change characteristics were examined by immersion the separation membrane at 50℃, which is higher than the normal cleaning temperature of separation membranes, and then verifying the change in permeability and material after 10 days. The experiment results showed that for the tensile strength results at 5℃, 25℃, and 50℃, the tensile strength of both generic membrane and hollow-fiber (PVDF) membrane dropped by more than 50% under 4% NaOH. The separation membrane materials PPS, CPVC, and PVDF used in the experiment showed property changes under NaOH. The hollow-fiber membrane made of PE material showed a slight decrease in tensile strength at 5℃ and 25℃; however, under 0.5% NaClO at 50℃, the tensile strength reduced greatly. The expansion rate at the breakage of the generic membrane (CPVC) fell by less than the tensile strength at 5℃, 25℃, and 50℃; generic membrane (CPVC) and hollow-fiber membrane showed similar tendencies in the tensile strength test. Permeate flux after chemical treatment test on generic PPS membranes showed that the permeate flow speed greatly increased from 100 L/m2ㆍh to 300 L/m2ㆍh at 4.0 % NaOH conditions ; we estimate that this is the result of strong alkali ions opening the membranes pores. In addition, the permeate rate at 1.0 % HCL and pH 10 was observed to be 200 L/m2ㆍh, twice that of the separation membrane before immersion. The generic membrane (CPVC) reached a permeation flow speed near 170 L/m2ㆍh if not immersion in solution. During the permeate flux after chemical treatment ratio test, the permeation flow rate was about 240 L/m2ㆍh at 4.0 % NaOH and 1.0 bar condition, and thus, increased over an membrane; however, under other chemicals and the standard solution, permeation speed was reduced in all cases relative to the membrane. In the hollow fiber membrane (PVDF), the permeation flow rate prior to pre-processing was 500 L/m2ㆍh ; however, at 4.0% NaOH, a very high permeation flow rate of 9,000 L/m2ㆍh was measured. The PVDF membrane was very weak to NaOH, but exhibited stable permeation characteristics under other chemicals such as NaOCl. The Permeate flux after chemical treatment ratio test was performed on the PE membrane under all temperature conditions. In alkali conditions, the permeation ratio increased with temperature rises ; in acidic conditions, the opposite was found. In basic conditions, the permeation ratio reduced with an increase in temperature, in particular, large differences were observed at 50℃. Measurement of the chemical resistance of generic and hollow-fiber membranes using TGA showed that all separation membranes deteriorated under NaOH conditions, resulting in a reduced decomposition temperature.
This study was performed to identify the change in the membranes chemical resistance characteristics in a generic precision filtering membrane and an ultrafiltration hollow-fiber membrane according to elapsed time. Membranes used for water processing are cleaned periodically according to constant intervals, with the mainly used detergent chemical being sodium hypochlorite. In this experiment, the change in the membranes durability after 1, 3, 5, and 10 days exposed to sodium hypochlorite with 0.5% effective chlorine concentration, and HCL 1.0 % as the acidity condition, pH 4 and NaOH 4.0 %, pH 10 as the alkaline condition, were checked in terms of change in tensile strength and expansion ratio at breakage. In addition, the change in chemical resistance according to temperature change (5℃, 25℃, 50℃) was also examined. The material change characteristics were examined by immersion the separation membrane at 50℃, which is higher than the normal cleaning temperature of separation membranes, and then verifying the change in permeability and material after 10 days. The experiment results showed that for the tensile strength results at 5℃, 25℃, and 50℃, the tensile strength of both generic membrane and hollow-fiber (PVDF) membrane dropped by more than 50% under 4% NaOH. The separation membrane materials PPS, CPVC, and PVDF used in the experiment showed property changes under NaOH. The hollow-fiber membrane made of PE material showed a slight decrease in tensile strength at 5℃ and 25℃; however, under 0.5% NaClO at 50℃, the tensile strength reduced greatly. The expansion rate at the breakage of the generic membrane (CPVC) fell by less than the tensile strength at 5℃, 25℃, and 50℃; generic membrane (CPVC) and hollow-fiber membrane showed similar tendencies in the tensile strength test. Permeate flux after chemical treatment test on generic PPS membranes showed that the permeate flow speed greatly increased from 100 L/m2ㆍh to 300 L/m2ㆍh at 4.0 % NaOH conditions ; we estimate that this is the result of strong alkali ions opening the membranes pores. In addition, the permeate rate at 1.0 % HCL and pH 10 was observed to be 200 L/m2ㆍh, twice that of the separation membrane before immersion. The generic membrane (CPVC) reached a permeation flow speed near 170 L/m2ㆍh if not immersion in solution. During the permeate flux after chemical treatment ratio test, the permeation flow rate was about 240 L/m2ㆍh at 4.0 % NaOH and 1.0 bar condition, and thus, increased over an membrane; however, under other chemicals and the standard solution, permeation speed was reduced in all cases relative to the membrane. In the hollow fiber membrane (PVDF), the permeation flow rate prior to pre-processing was 500 L/m2ㆍh ; however, at 4.0% NaOH, a very high permeation flow rate of 9,000 L/m2ㆍh was measured. The PVDF membrane was very weak to NaOH, but exhibited stable permeation characteristics under other chemicals such as NaOCl. The Permeate flux after chemical treatment ratio test was performed on the PE membrane under all temperature conditions. In alkali conditions, the permeation ratio increased with temperature rises ; in acidic conditions, the opposite was found. In basic conditions, the permeation ratio reduced with an increase in temperature, in particular, large differences were observed at 50℃. Measurement of the chemical resistance of generic and hollow-fiber membranes using TGA showed that all separation membranes deteriorated under NaOH conditions, resulting in a reduced decomposition temperature.
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