본 연구에서는 수처리 분리막의 적용을 위하여 기계적 물성과 내화학성이 우수한 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)의 특성평가를 진행하였다. 열유도상분리법을 통한 분리막을 제조하기 위하여 사용된 희석제는 dibutyl-phthalate(DBP)를 사용하였으며, 고분자와 희석제의 비율에 따른 결정화 온도, 녹는점, 흐림점, SEM 이미지 등을 관찰하였다. 고분자의 함량이 높아질수록 결정화 온도 및 녹는점은 높아졌으며 반대로 흐림점 온도는 낮아짐을 확인하였다. 최종적으로 상평형도작도를 통하여 고분자함량 62 wt%, 제막 온도 $125^{\circ}C$ 이상에서 안정적인 분리막이 제조 가능함을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 수처리 분리막의 적용을 위하여 기계적 물성과 내화학성이 우수한 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)의 특성평가를 진행하였다. 열유도상분리법을 통한 분리막을 제조하기 위하여 사용된 희석제는 dibutyl-phthalate(DBP)를 사용하였으며, 고분자와 희석제의 비율에 따른 결정화 온도, 녹는점, 흐림점, SEM 이미지 등을 관찰하였다. 고분자의 함량이 높아질수록 결정화 온도 및 녹는점은 높아졌으며 반대로 흐림점 온도는 낮아짐을 확인하였다. 최종적으로 상평형도 작도를 통하여 고분자함량 62 wt%, 제막 온도 $125^{\circ}C$ 이상에서 안정적인 분리막이 제조 가능함을 확인할 수 있었다.
In this study, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane with excellent mechanical properties and chemical resistance was prepared and characterized for the application of water treatment. Dibutyl-phthalate (DBP) was used as a diluent for making a membranes through temperature induced phase separation...
In this study, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane with excellent mechanical properties and chemical resistance was prepared and characterized for the application of water treatment. Dibutyl-phthalate (DBP) was used as a diluent for making a membranes through temperature induced phase separation (TIPS) method, and the crystallization temperature, melting point, cloud point and SEM image were observed with different ratio of diluent in polymer/diluent mixture. The crystallization temperature and melting point increased proportionally with the content of polymer, while the cloud point temperature decreased. Finally, it was confirmed that stable membrane could be manufactured at a polymer content of 62 wt% and a temperature $125^{\circ}C$ using the phase diagram of PVDF/DBP mixtures with temperatures.
In this study, polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane with excellent mechanical properties and chemical resistance was prepared and characterized for the application of water treatment. Dibutyl-phthalate (DBP) was used as a diluent for making a membranes through temperature induced phase separation (TIPS) method, and the crystallization temperature, melting point, cloud point and SEM image were observed with different ratio of diluent in polymer/diluent mixture. The crystallization temperature and melting point increased proportionally with the content of polymer, while the cloud point temperature decreased. Finally, it was confirmed that stable membrane could be manufactured at a polymer content of 62 wt% and a temperature $125^{\circ}C$ using the phase diagram of PVDF/DBP mixtures with temperatures.
본 논문에서는 기계적 물성 및 내화학성이 우수한 수처리막 소재인 PVDF를 이용하여 열유도상분리법에 적용하기 위한 기초 실험을 진행하였다. PVDF의 열적 특성 및 흐림점 관찰을 통하여 상분리 그래프를 직접 작도하였으며 분리막을 제막한 뒤 단면의 모폴로지 구조 변화를 관찰하였다.
제안 방법
본 논문에서는 기계적 물성 및 내화학성이 우수한 수처리막 소재인 PVDF를 이용하여 열유도상분리법에 적용하기 위한 기초 실험을 진행하였다. PVDF의 열적 특성 및 흐림점 관찰을 통하여 상분리 그래프를 직접 작도하였으며 분리막을 제막한 뒤 단면의 모폴로지 구조 변화를 관찰하였다.
대상 데이터
본 실험에서는 poly(vinylidene fluoride)(PVDF, KYNAR®761 PWD)로 녹는점이 165~172℃인 분말가루 형태 제품을 사용하였고, 희석제는 플라스틱 가공 공정에 많이 이용되고 있는 dibutyl phthalate (DBP, Daejung chemicals, Extra pure)를 사용하였다. Fig.
성능/효과
이를 이용하여 최종적으로 상평형도를 작도하여 열유도상분리법을 이용하여 안정적으로 분리막을 제조할 수 있는 조건을 찾을 수 있었다. PVDF/DB의 혼합에서는 고분자 함량 62 wt%, 제막 온도 125℃ 를 넘어서야 안정적인 분리막으로 제조할 수 있을 것으로 판단된다.
PVDF의 DBP에 대한 영향을 알아보고자 고분자 함량을 점차 증가시켜가며 특성평가를 진행하였다. 고분자 함량이 증가함에 따라 SEM이미지상 결정화되는 고분자의 입자 크기가 증가하는 것을 알 수 있었고, 고-액 상분리에 의해 모폴로지가 형성됨을 확인할 수 있었다. 흐림점의 경우 고분자 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며, 반대로 결정화 온도 및 녹는점은 점점 높아짐을 확인하였다.
고분자 함량이 증가함에 따라 SEM이미지상 결정화되는 고분자의 입자 크기가 증가하는 것을 알 수 있었고, 고-액 상분리에 의해 모폴로지가 형성됨을 확인할 수 있었다. 흐림점의 경우 고분자 함량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었으며, 반대로 결정화 온도 및 녹는점은 점점 높아짐을 확인하였다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 고분자의 함량이 증가함에 따라 융점강하현상이 증가하여 나타나는 경향으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
분리막의 정의는 무엇인가?
일반적으로 분리막이란 두 개의 삼차원 균일상을 분리시키고 있는 상(phase)으로, 상의 물리화학적 성질에 의해 물질 및 에너지의 교환속도가 좌우되는 제3의 상으로 정의할 수 있다.
분리막 기술의 장점은 무엇인가?
분리막 기술의 장점은 분리막의 종류에 따라 제거 효율 및 생산량을 조절할 수 있으며, 기존의 공정 대비 에너지 소비가 적고, 새로이 생성되는 부산물이 없으며, 화학물질 사용 및 배출이 없어 친환경적이다. 또한 분리막 시스템은 설치 면적이 콤팩트하며 scale-up이 다른 공정에 비하여 매우 간단하다는 장점이 있다[6-8].
정밀여과막과 한외여과막의 제조는 어떻게 이뤄지는가?
정밀여과막과 한외여과막의 기공 크기는 각각 100~500 nm와 2~100 nm로 입자가 적은 물질부터 수µm 정도의 콜로이드성 물질을 분리하는데 사용된다. 정밀여과막 및 한외여과막의 제조는 주로 고분자 소재를 이용하며 연신공정, 상전이법을 통하여 평판형 또는 중공사형 분리막이 제조되고 있다[9,10]. 나노여과막 및 역삼투막의 기공 크기는 각각 1~10 nm와 1 nm 이하로 주로 작은 용매 분자의 분리나 이온의 분리에 이용된다[11,12].
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