최근 전 세계적으로 큰 문제로 대두되고 있는 물부족과 물오염 문제를 해결하기 위하여 분리막이 널리 적용되고 있다. PVDF는 우수한 기계적, 화학적 물성과, 내열성, 유연함 등으로 분리막 제조에 널리 쓰이는 소재이다.
다공성의 PVDF 분리막은 대체로 NIPS 와 TIPS에 의해 제조된다.
다공성의 분리막을 제조하는데 있어 ...
최근 전 세계적으로 큰 문제로 대두되고 있는 물부족과 물오염 문제를 해결하기 위하여 분리막이 널리 적용되고 있다. PVDF는 우수한 기계적, 화학적 물성과, 내열성, 유연함 등으로 분리막 제조에 널리 쓰이는 소재이다.
다공성의 PVDF 분리막은 대체로 NIPS 와 TIPS에 의해 제조된다.
다공성의 분리막을 제조하는데 있어 TIPS 공정은 NIPS에 비해 많은 장점을 가진 것으로 알려져 있다.
TIPS 공정에서는 다공성의 분리막이 Solid-Liquid 상분리와 Liquid-Liquid 상분리에 의해 제조된다. 기본적으로 Polymer와 solvent의 compatibility에 의해 두가지의 상분리가 결정되게 된다. compatibility가 높을수록 Solid-Liquid 상분리가, 낮을수록 Liquid-Liquid 상분리가 발생한다.
TIPS에 의한 결정성고분자 분리막의 구조는 열역학적인 상호작용과 결정화 속도와 고분자와 희석제의 특성에 의해 결정된다.
본 연구를 통해, bicontinuous 한 미세기공을 갖는 PVDF 중공사막이 TIPS와 연신의 복합공정에 의해 제조되었다.
이 분리막 제조의 메카니즘은 Liquid-Liquid 상분리에 기초하며, 최종 중공사막은 bicontinuous 한 구조와 연신에 의해 fibrill 구조를 가지게 되어, Nodular 구조를 갖는 Solid-Liquid 상분리 분리막과 bicintinuous 한 구조만을 갖는 Liquid-Liquid 상분리 분리막과 차별화 된다.
우선, TIPS 에 의해 다양한 종류의 희석제를 사용하여 중공사막 precursor를 제조하였다. 본 연구에서는 gamma-butyrolacton, di methyl phthalate(DMP),di ethyl phthalate(DEP), di butyl phthalate(DBP) and di octyl phthalate(DOP)등을 희석제로 사용하였다.
본 연구에서 냉각조건과 PVDF 와 희석제의 함량을 조절함으로써 중공사막의 외부표면을 porous 하게, 혹은 dense 하게 만들 수 있었다. 이후 중공사막 precursor는 상온에서 연신되었으며, 에탄올에 추출하여 , 최종적인 중공사막을 제조하였다.
SEM에의해 연신율에 따른 구조의 변화를 관찰하였으며, 각각에 대해 수투과도, 기공율, 기공크기, 인장강도 등을 조사하였다.
또한 연신과 TIPS의 복합공정에 의해 제조된 중공사막과, Liquid-Liquid 상분리에 의해 제조된 중공사막, Solid-Liquid 상분리에 의해 제조된 중공사막의 서로다른 기공구조와 기계적 물성, 기공크기, 기공율, 표면소수성, 표면조도 등을 분석하였다.
이들 세 가지 중공사막에 대하여 여과테스트와 막오염 경향을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 막오염 테스트를 위해서는 유기오염에 대해 humic acid를, 무기오염에 대해 각종 ionic salt들을 사용하였다.
최근 전 세계적으로 큰 문제로 대두되고 있는 물부족과 물오염 문제를 해결하기 위하여 분리막이 널리 적용되고 있다. PVDF는 우수한 기계적, 화학적 물성과, 내열성, 유연함 등으로 분리막 제조에 널리 쓰이는 소재이다.
다공성의 PVDF 분리막은 대체로 NIPS 와 TIPS에 의해 제조된다.
다공성의 분리막을 제조하는데 있어 TIPS 공정은 NIPS에 비해 많은 장점을 가진 것으로 알려져 있다.
TIPS 공정에서는 다공성의 분리막이 Solid-Liquid 상분리와 Liquid-Liquid 상분리에 의해 제조된다. 기본적으로 Polymer와 solvent의 compatibility에 의해 두가지의 상분리가 결정되게 된다. compatibility가 높을수록 Solid-Liquid 상분리가, 낮을수록 Liquid-Liquid 상분리가 발생한다.
TIPS에 의한 결정성고분자 분리막의 구조는 열역학적인 상호작용과 결정화 속도와 고분자와 희석제의 특성에 의해 결정된다.
본 연구를 통해, bicontinuous 한 미세기공을 갖는 PVDF 중공사막이 TIPS와 연신의 복합공정에 의해 제조되었다.
이 분리막 제조의 메카니즘은 Liquid-Liquid 상분리에 기초하며, 최종 중공사막은 bicontinuous 한 구조와 연신에 의해 fibrill 구조를 가지게 되어, Nodular 구조를 갖는 Solid-Liquid 상분리 분리막과 bicintinuous 한 구조만을 갖는 Liquid-Liquid 상분리 분리막과 차별화 된다.
우선, TIPS 에 의해 다양한 종류의 희석제를 사용하여 중공사막 precursor를 제조하였다. 본 연구에서는 gamma-butyrolacton, di methyl phthalate(DMP),di ethyl phthalate(DEP), di butyl phthalate(DBP) and di octyl phthalate(DOP)등을 희석제로 사용하였다.
본 연구에서 냉각조건과 PVDF 와 희석제의 함량을 조절함으로써 중공사막의 외부표면을 porous 하게, 혹은 dense 하게 만들 수 있었다. 이후 중공사막 precursor는 상온에서 연신되었으며, 에탄올에 추출하여 , 최종적인 중공사막을 제조하였다.
SEM에의해 연신율에 따른 구조의 변화를 관찰하였으며, 각각에 대해 수투과도, 기공율, 기공크기, 인장강도 등을 조사하였다.
또한 연신과 TIPS의 복합공정에 의해 제조된 중공사막과, Liquid-Liquid 상분리에 의해 제조된 중공사막, Solid-Liquid 상분리에 의해 제조된 중공사막의 서로다른 기공구조와 기계적 물성, 기공크기, 기공율, 표면소수성, 표면조도 등을 분석하였다.
이들 세 가지 중공사막에 대하여 여과테스트와 막오염 경향을 파악하기 위한 연구를 수행하였다. 막오염 테스트를 위해서는 유기오염에 대해 humic acid를, 무기오염에 대해 각종 ionic salt들을 사용하였다.
Recently, water shortage and water pollution have been serious problems all over the world. To solve these problems, membrane separation is widely applied for water purification.
Poly vinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in membrane separation processes for the advantages of their go...
Recently, water shortage and water pollution have been serious problems all over the world. To solve these problems, membrane separation is widely applied for water purification.
Poly vinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in membrane separation processes for the advantages of their good mechanical, chemical, and thermal resistance, flexibility.
Porous PVDF membranes are usually prepared by two phase separation methods: non-solvent induced phase separation (NIPS) and thermally induced phase separation (TIPS).
Thermally induced phase separation (TIPS) process is known as the membrane preparation technique to form porous membranes and has many advantages over the NIPS technique.
In TIPS process, porous membranes are prepared by the solid-liquid and liquid-liquid phase separation.
Basically, two types of phase separation depend on the compatibility between polymer and solvent. When the degree of such compatibility is high, solid-liquid phase separation takes place, and when the degree is low, liquid-liquid phase separation takes place.
The structure of the crystalline polymer membrane prepared by TIPS determined by the effects of thermodynamic interactions, crystallization kinetics and properties of polymer and diluent.
In this research, microporous and bicontinuous poly vinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membranes were prepared via hybrid process of the thermally induced phase separation (TIPS) method and stretching method.
The mechanism of these membranes preparation is based on liquid-liquid separation. And the final membranes have a characteristic structure which have both bicontinuous and fibrillar morphology by appling the stretching method. It's quite different with the spherulitic or nodular structure of S/L TIPS and bicontinuous structure of L/L TIPS.
At first, Poly vinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber precursors were prepared via thermally induced phase separation (TIPS) method using various kind of diluent mixtures.
In this research, We used gamma-butyrolacton, di methyl phthalate(DMP),di ethyl phthalate(DEP), di butyl phthalate(DBP) and di octyl phthalate(DOP) as diluent, specially DEP and DBP.
We could make hollow fiber membranes which had porous outer surface and dense outer surface by controling the cooling conditions, PVDF concentration and the ratio of diluent mixtures.
Finally, these hollow fiber were stretched at room temperature and diluents were extracted by ethanol.
The effects of the stretching rate on the membrane morphology were investigated using scanning electron microscope (SEM). In addition, we measured pure water permeability, porosity, mean pore radius and tensile strength.
In this study, PVDF hollow fiber membranes were manufactured in the laboratory with three different preparation methods such as hybrid process of TIPS and stretching, L-L TIPS and S-L TIPS, respectively. The above mentioned membranes had different characteristics of structure, mechanical strength, pore size, porosity, surface hydrophobicity and surface roughness, etc. And membranes having dissimilar material properties were compared each other in terms of the filtration and fouling tendencies. The fouling tests were conducted by humic acid and ionic salts.
Recently, water shortage and water pollution have been serious problems all over the world. To solve these problems, membrane separation is widely applied for water purification.
Poly vinylidene fluoride (PVDF) membranes are widely used in membrane separation processes for the advantages of their good mechanical, chemical, and thermal resistance, flexibility.
Porous PVDF membranes are usually prepared by two phase separation methods: non-solvent induced phase separation (NIPS) and thermally induced phase separation (TIPS).
Thermally induced phase separation (TIPS) process is known as the membrane preparation technique to form porous membranes and has many advantages over the NIPS technique.
In TIPS process, porous membranes are prepared by the solid-liquid and liquid-liquid phase separation.
Basically, two types of phase separation depend on the compatibility between polymer and solvent. When the degree of such compatibility is high, solid-liquid phase separation takes place, and when the degree is low, liquid-liquid phase separation takes place.
The structure of the crystalline polymer membrane prepared by TIPS determined by the effects of thermodynamic interactions, crystallization kinetics and properties of polymer and diluent.
In this research, microporous and bicontinuous poly vinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber membranes were prepared via hybrid process of the thermally induced phase separation (TIPS) method and stretching method.
The mechanism of these membranes preparation is based on liquid-liquid separation. And the final membranes have a characteristic structure which have both bicontinuous and fibrillar morphology by appling the stretching method. It's quite different with the spherulitic or nodular structure of S/L TIPS and bicontinuous structure of L/L TIPS.
At first, Poly vinylidene fluoride(PVDF) hollow fiber precursors were prepared via thermally induced phase separation (TIPS) method using various kind of diluent mixtures.
In this research, We used gamma-butyrolacton, di methyl phthalate(DMP),di ethyl phthalate(DEP), di butyl phthalate(DBP) and di octyl phthalate(DOP) as diluent, specially DEP and DBP.
We could make hollow fiber membranes which had porous outer surface and dense outer surface by controling the cooling conditions, PVDF concentration and the ratio of diluent mixtures.
Finally, these hollow fiber were stretched at room temperature and diluents were extracted by ethanol.
The effects of the stretching rate on the membrane morphology were investigated using scanning electron microscope (SEM). In addition, we measured pure water permeability, porosity, mean pore radius and tensile strength.
In this study, PVDF hollow fiber membranes were manufactured in the laboratory with three different preparation methods such as hybrid process of TIPS and stretching, L-L TIPS and S-L TIPS, respectively. The above mentioned membranes had different characteristics of structure, mechanical strength, pore size, porosity, surface hydrophobicity and surface roughness, etc. And membranes having dissimilar material properties were compared each other in terms of the filtration and fouling tendencies. The fouling tests were conducted by humic acid and ionic salts.
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