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Silane 화합물을 이용한 역삼투막 활성층의 표면개질

Surface Modification of Reverse Osmosis Membrane Skin Layer by Silane Compound

멤브레인 = Membrane Journal, v.16 no.2, 2006년, pp.106 - 114  

이용택 (경희대학교 환경.응용화학대학) ,  신동호 (경희대학교 환경.응용화학대학) ,  김노원 (동의대학교 공과대학 환경공학과)

초록
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방향족 폴리아미드 역삼투 복합 박막에 트리알콕시알킬 실란 화합물을 안정적으로 정착시켜 내염소성이 향상된 복합막을 제조하는 방법에 관하여 조사하였다. 실란 화합물의 알킬 그룹의 탄소가 1개인 methyltriethoxysilane (METES)와 8개인 octyltriethoxysilane (OCTES) 표면 개질에 사용하였다. 긴 알킬 체인을 갖는 실란(OCTES)이 정착된 멤브레인의 경우, 일반 폴리아미드 역삼투막 또는 짧은 알킬 체인을 갖는 실란(METES)에 비해 개염소성이 크게 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 표면 분석을 통하여 OCTES 코팅막과 METES또는 상용막과의 내염소성 차이를 설명하고자 하였다. EDX 원소 분석을 통하여 실란 화합물 둘 다 폴리아미드상에 안정적으로 고정되었음을 볼 수 있었으나 표면 조도나 접촉각 분석에서는 긴 알킬 체인을 가진 OCTES가 혐수성에 큰 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study is concerned with preparation of chlorine resistant (CR) thin layer composite (TFC) membranes. The novel method for making CR membranes from commercially available RO membranes is based on sol-gel condensation of trialkoxyalkylsilane derivatives. The silane coupling agents used in this st...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 방향족 폴리아미드 역삼투 복합막에알킬실란 화합물을 안정적으로 정착시켜 내 염소성이 향상된 복합막을 제조하는 방법에 관하여 조사하였다. 내염소성을 갖는 관능기로 실란 구조를 기본 골격으로 하며 알킬 관능기를 갖는 화합물을 2차 박막 코팅 재로 선정하여 sol-gel법을 통하여 역삼투막을 표면 개질 하였으며 이 막에 대한 내염소성과 투과 성능을 비교하였다.
  • 마찬가지로 세라믹 막을 제외한 대부분의 막은 고분자로 이루어져 있는데, 고분자 재료의 표면 개질 방법으로 막에 기능성을 부여할 수가 있다 [14]. 연구에서는 표면개질 시 상용막 표면을 활성화시키기 위하여 에칭 과정을 통해 라디칼을 형성시키고자 하였다.
  • 그러나 내오염성 개선 방법과 내염소성 개선 방법 모두 역삼투막의 활성층 제조 후 표면 전하의 조절을 위한 2 차 박막 코팅 기술을 근거로 이루어져 기존 활성층 역삼투막의 유량에 비해 감소하는 현상을 보이고 있다. 이에 본 연구는 이러한 2차 코팅에 의한 유량 감소를 막을 수 있으면서 염 제거 또는 오염 물질에 의한 성능 저하를 최소화 하는 방법을 연구하고자 하였다. 기존 연구에서는 트리 플루오르기를 함유한 실란커플링제로 플루오르기에 의해 막 표면의 소수성을 높여 잔류염소에 의한 폴리아미드 체인의 내염소성을 향상시키고자 하였다[11].
  • 또한, 코팅한 막의 내염소성을 평가하기 위해 공급수로 NaCl과 고농도의 NaOCl 을 첨가한 혼합용액을 사용하여 염제거율과 수 투과도의 변화를 측정한 결과 긴 알킬체인을 갖는 실란 (OCTES)이 정착된 막의 경우 일반 폴리아미드 역삼투막 또는 짧은 알킬체인을 갖는 실란(M頂TES)에 비해내염소성이 크게 향상됨을 볼 수 있었다. 특히, 표면분석을 통하여 OCTES 코팅막과 METES 또는 상용 막과의 내염소성 차이를 설명하고자 하였다. EDX 원소분석을 통하여 실란 화합물 둘 다 폴리아미드상에 안정적으로 고정되었음을 볼 수 있었으나 표면 조도나 접촉각 분석에서는 긴 알킬체인을 가진 OCTES가 혐수성에 큰 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다.
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참고문헌 (18)

  1. W. S. Winston Ho and K. K. Sirkar, 'Membrane Handbook', Chapman and Hall Pub., USA (1992) 

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  3. Y. T. Lee and N. W. Kim, 'Reverse Osmosis Membrane with High Salt Rejection for Seawater Desalination.' J. Korean Ind. Eng. Chem., 15(4), 466 (2004) 

  4. R. Singh and Rajindar, 'Polyamide polymer solution behavior nder chlorination conditions', J. Mem. Sci., 88, 285 (1994) 

  5. R. Singh, 'Characteristics of a chlorine-resistant reverse osmosis membrane', Desalination, 95, 27 (1994) 

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  7. M. Kurihara, T. Uemura, Y. Himeshima, K. Ueno, and R. Bairinji, 'Development of crosslinked aromatic polyamide composite reverse osmosis membrane', J. Chem. Soc. Jpn., 2, 97 (1994) 

  8. J. Glater, S. K. Hong, and M. Elimelech, 'The search for a chlorine-resistant reverse osmosis membrane', Desalination, 95, 325 (1994) 

  9. R. Singh, 'Characteristics of a chlorine-resistant reverse osmosis membrane', Desalination, 95, 27-37 (1994) 

  10. Julius Glater, Seung-Kwan Hong, and Menachem Elimelech, 'The search for a chlorine-resistant reverse osmosis membrane', Desalination, 95, 325 (1994) 

  11. Y. G. Kim, N. W. Kim, and Y. T. Lee, 'A study on Chlorine Resistance Improvement of Reverse Osmosis Membrane by Surface Modification', Mem. J., 15(4), 320 (2005) 

  12. S. Belfer, Y. Purinson, R. Fainshtein, Y. Radchenko, and O. Kedem, 'Surface modification of commercial composite polyamide reverse osmosis membranes', J. Mem. Sci., 139, 175 (1998) 

  13. V. Freger., J. Gilron, and S. Belfer. 'TFC polyamide membranes modified by grafting of hydrophilic polymers: an FT-IR/AFM/TEM study', J. Mem. Sci., 209, 283 (2002) 

  14. M. Kurihara, T. Uemura, Y. Himeshima, K. Ueno, and R. Bairinji, 'Development of crosslinked aromatic polyamide composite reverse osmosis membrane', J. Chem. Soc. Jpn. 2, 97 (1994) 

  15. Y. G. Kim, N. W. Kim, and Y. T. Lee, 'Interpretation of Permeation Characteristics and Membrane Transport Models Through Polyamide Reverse Osmosis Membrane', Mem. J., 14(1), 75, (2004) 

  16. W. S. Yun, 'Scanning Probe Microscopy and Polymer', Polymer Sci. Tech., 15(3), 363 (2004) 

  17. K. J. Ihn, 'Study of Polymeric Materials Using AFM', Polymer Sci. Tech., 7(3), 332 (1996) 

  18. Wiesendanger, R., Guntherodt, H.-J, Springer, Wiesendanger, R., Guntherodt, H.-J, and Baumeister, W. 'Scanning Tunneling Microscopy II', Springer-Berlag, Berlin (1993) 

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