본 연구에서는 polyvinylidene fluoride (PVDF) 막의 수투과도 및 내오염성 향상을 위해 MWCNT 나노복합체를 ATRA법을 도입하여 막을 제조하였다. PVDF분리막은 상전이 공정을 이용하여 제조되었으며, 용매로 1-Methyl- 2-Pyrrolidone (NMP)를 사용하였고 관능기별 MWCNT 첨가 및 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막을 제조하였다. 제조된 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막은 ATR-FTIR과 ...
본 연구에서는 polyvinylidene fluoride (PVDF) 막의 수투과도 및 내오염성 향상을 위해 MWCNT 나노복합체를 ATRA법을 도입하여 막을 제조하였다. PVDF분리막은 상전이 공정을 이용하여 제조되었으며, 용매로 1-Methyl- 2-Pyrrolidone (NMP)를 사용하였고 관능기별 MWCNT 첨가 및 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막을 제조하였다. 제조된 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막은 ATR-FTIR과 XPS 분석을 통해 PVDF 개질 및 MWCNT 나노복합체 형성을 확인하였으며, FE-SEM, Contact Angle, AFM을 통해 분리막의 표면 및 단면 구조변화를 확인하였다. 순수투과도, 내오염성 평가를 통해 분리막의 성능을 평가하였다. PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막의 경우 PVDF 분리막에 비해 약 122 % 이상의 수투과도 증가를 확인하였다. 이는 PVDF와 Cu[DNDP)3MWCNT-ODA]+F- complex가 coordination compound로 존재하여 hydrogen bond와 coordination의 상호작용과 음전하를 띠는 PVDF의 F와 MWCNT-ODA의 N이 양전하를 띠는 물 분자의 H와 수소결합 네트워크를 형성하여 물 분자를 쉽게 끌어 당겨 투과도 향상에 영향을 주었다. 또한, –ODA의 친수성인 amine 그룹의 영향으로 수투과도가 향상되었으며 긴 alkyl 작용기가 MWCNT의 응집을 억제 시켜주기 때문이다. 내오염성 평가를 통해 PVDF 분리막의 경우 약 29%의 투과도 감소를 보이는 반면 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막은 19%의 투과도 감소를 확인하였다. 이는 MWCNT-ODA를 블랜드하여 제조한 분리막의 투과 감소율인 35% 보다 우수한 결과이다. PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막의 경우 안정적인 분산 및 표면 거칠기 감소로 우수한 수투과도와 내오염성이 향상된 결과로 기존의 분리막 보다 수투과도 및 내오염성이 향상된 분리막을 제조하였다.
본 연구에서는 polyvinylidene fluoride (PVDF) 막의 수투과도 및 내오염성 향상을 위해 MWCNT 나노복합체를 ATRA법을 도입하여 막을 제조하였다. PVDF 분리막은 상전이 공정을 이용하여 제조되었으며, 용매로 1-Methyl- 2-Pyrrolidone (NMP)를 사용하였고 관능기별 MWCNT 첨가 및 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막을 제조하였다. 제조된 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막은 ATR-FTIR과 XPS 분석을 통해 PVDF 개질 및 MWCNT 나노복합체 형성을 확인하였으며, FE-SEM, Contact Angle, AFM을 통해 분리막의 표면 및 단면 구조변화를 확인하였다. 순수투과도, 내오염성 평가를 통해 분리막의 성능을 평가하였다. PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막의 경우 PVDF 분리막에 비해 약 122 % 이상의 수투과도 증가를 확인하였다. 이는 PVDF와 Cu[DNDP)3MWCNT-ODA]+F- complex가 coordination compound로 존재하여 hydrogen bond와 coordination의 상호작용과 음전하를 띠는 PVDF의 F와 MWCNT-ODA의 N이 양전하를 띠는 물 분자의 H와 수소결합 네트워크를 형성하여 물 분자를 쉽게 끌어 당겨 투과도 향상에 영향을 주었다. 또한, –ODA의 친수성인 amine 그룹의 영향으로 수투과도가 향상되었으며 긴 alkyl 작용기가 MWCNT의 응집을 억제 시켜주기 때문이다. 내오염성 평가를 통해 PVDF 분리막의 경우 약 29%의 투과도 감소를 보이는 반면 PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막은 19%의 투과도 감소를 확인하였다. 이는 MWCNT-ODA를 블랜드하여 제조한 분리막의 투과 감소율인 35% 보다 우수한 결과이다. PVDF/MWCNT 나노복합체 분리막의 경우 안정적인 분산 및 표면 거칠기 감소로 우수한 수투과도와 내오염성이 향상된 결과로 기존의 분리막 보다 수투과도 및 내오염성이 향상된 분리막을 제조하였다.
In this study, porous polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet membranes with good fouling resistance were developed by modification of PVDF membrane. The modification of PVDF membrane was achieved by introducing a modified MWCNT. The modification of MWCNT was analyzed by ATR-FTIR and XPS. The morp...
In this study, porous polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet membranes with good fouling resistance were developed by modification of PVDF membrane. The modification of PVDF membrane was achieved by introducing a modified MWCNT. The modification of MWCNT was analyzed by ATR-FTIR and XPS. The morphology of membranes was observed by SEM, contact angle and AFM. Finally, membrane performance and fouling resistance were shown. Water flux of the modified membrane was increased more than 122 % compare to the PVDF membrane, which it could be caused by the hydrophilic amine (-NH) groups of the MWCNT–ODA, and also a long alkyl chains of the MWCNT. Fouling resistance of the modified membrane was much better than the PVDF membrane. Whereas, PVDF/MWCNT-ODA membrane exhibited a poor antifouling performance, its the water flux was decreased by 35%. As a results, MWCNT-ODA membranes tended to have an excellent water flux and fouling resistance performances due to the homogeneous dispersion of MWCNT and decreasing the roughness of a surface.
In this study, porous polyvinylidene fluoride (PVDF) flat sheet membranes with good fouling resistance were developed by modification of PVDF membrane. The modification of PVDF membrane was achieved by introducing a modified MWCNT. The modification of MWCNT was analyzed by ATR-FTIR and XPS. The morphology of membranes was observed by SEM, contact angle and AFM. Finally, membrane performance and fouling resistance were shown. Water flux of the modified membrane was increased more than 122 % compare to the PVDF membrane, which it could be caused by the hydrophilic amine (-NH) groups of the MWCNT–ODA, and also a long alkyl chains of the MWCNT. Fouling resistance of the modified membrane was much better than the PVDF membrane. Whereas, PVDF/MWCNT-ODA membrane exhibited a poor antifouling performance, its the water flux was decreased by 35%. As a results, MWCNT-ODA membranes tended to have an excellent water flux and fouling resistance performances due to the homogeneous dispersion of MWCNT and decreasing the roughness of a surface.
주제어
#Keyword: Polyvinylidenefluoride (PVDF) Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) Nano composite membrane Atom Transfer Radical Addition (ATRA) Fouling resistance
학위논문 정보
저자
정두식
학위수여기관
경희대학교 대학원
학위구분
국내박사
학과
화학공학과
지도교수
이용택
발행연도
2016
총페이지
vi, 98 p.
키워드
Keyword: Polyvinylidenefluoride (PVDF) Multi-Walled Carbon Nanotubes (MWCNTs) Nano composite membrane Atom Transfer Radical Addition (ATRA) Fouling resistance
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