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논문 상세정보

UV를 적용한 역삼투막의 실란-에폭시 표면 개질 및 특성 평가

Characterization of Reverse Osmosis Membrane Surface Modified by Silane-epoxy Using UV

멤브레인 = Membrane Journal v.28 no.3 , 2018년, pp.169 - 179  
초록

본 연구는 역삼투막의 물리-화학적 표면 개질을 통하여 친수성 증가에 따른 내오염성 및 내염소성을 향상하고자 하였다. 자외선조사로 상용막 표면을 활성화한 후 실란 커플링제를 sol-gel법으로 개질하여 염소에 대한 민감도를 낮춰 폴리아마이드 활성층을 보호하여 내염소성을 향상시켰다. 또한, 에폭사이드의 개수가 다른 PGPE, SPE 두 종류의 에폭시로 코팅 후 에폭사이드의 개환반응으로 내오염성을 향상시켰으며, 표면 개질 조건은 접촉각과 FT-IR, XPS 분석을 통해 최적화하였다. 실란-에폭시 개질막의 오염성 평가 결과 투과도 감소율이 상용막보다 약 1.5배 감소하였고, 내염소성 평가 결과 $20,000ppm{\times}hr$에서도 염제거율이 90% 이상 유지되었다.

Abstract

The purposes of this paper were to improve both fouling and chlorine resistance by increasing the hydrophilicity of the reverse osmosis membrane. In order to improve chlorine resistance, the surface of RO membrane was activated by ultraviolet irradiation, and then it was modified by the sol-gel method using Octyltriethoxysilane (OcTES) such as the silane coupling agent to low sensitivity to chlorine, thereby the polyamide active layer was protected and chlorine resistance was improved. In addition, polyglycerol polyglycidyl ether (PGPE) and sorbitol polyglycidyl ether (SPE) coating with different number of epoxides, ring opening reaction of epoxide improved the anti-fouling resistance. The surface modification condition was optimized by FT-IR, XPS, and contact angle analysis. As a result, the permeability reduction rate of the silane-epoxy modified membrane after the fouling test was decreased about 1.5 times as compared with that of the commercial membrane. And the salt rejection was maintained over 90% at $20,000ppm{\times}hr$ even after chlorine resistance test.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
역삼투막
역삼투막이란 무엇인가?
고농도의 feed에 삼투압만큼의 구동압력을 주어 저농도 또는 순수한 용매를 얻고자 할 때 주로 사용하는 고분자 막이며 해수담수화, 폐수처리, 음료 농축 등 다양한 공정에 적용되고 있다

역삼투막은 고농도의 feed에 삼투압만큼의 구동압력을 주어 저농도 또는 순수한 용매를 얻고자 할 때 주로 사용하는 고분자 막이며 해수담수화, 폐수처리, 음료 농축 등 다양한 공정에 적용되고 있다. 역삼투막을 이용한 해수담수화 기술은 다단플래쉬법, 다중효용법, 증기압축법 등의 증발법에 비해 구조가 간단하고 에너지 소비가 낮아 경제적이므로 상용화되어 많이 이용되고 있다[1-4].

역삼투막을 이용한 해수담수화 기술
역삼투막을 이용한 해수담수화 기술의 장점은 무엇인가?
다단플래쉬법, 다중효용법, 증기압축법 등의 증발법에 비해 구조가 간단하고 에너지 소비가 낮아 경제적이므로 상용화되어 많이 이용되고 있다

역삼투막은 고농도의 feed에 삼투압만큼의 구동압력을 주어 저농도 또는 순수한 용매를 얻고자 할 때 주로 사용하는 고분자 막이며 해수담수화, 폐수처리, 음료 농축 등 다양한 공정에 적용되고 있다. 역삼투막을 이용한 해수담수화 기술은 다단플래쉬법, 다중효용법, 증기압축법 등의 증발법에 비해 구조가 간단하고 에너지 소비가 낮아 경제적이므로 상용화되어 많이 이용되고 있다[1-4].

UV 에칭과 실란-에폭시를 이용하여 물리화학적 표면 개질
UV 에칭과 실란-에폭시를 이용하여 물리화학적 표면 개질은 어떠한 방식으로 진행되었는가?
UV 식각으로 PA 구조의 C=O 결합을 끊어 OH기를 형성함으로써 친수성을 증가시키고 실란 커플링제가 결합할 수 있는 자리를 형성

이에 본 연구에서는 역삼투 분리막의 내오염성과 내염소성을 향상시키기 위해 UV 에칭과 실란-에폭시를 이용하여 물리화학적 표면 개질을 진행하였다. UV 식각으로 PA 구조의 C=O 결합을 끊어 OH기를 형성함으로써 친수성을 증가시키고 실란 커플링제가 결합할 수 있는 자리를 형성시키고자 하였다. UV 에칭 시간은 FT-IR, contact angle, 수투과도 측정 등을 통해 최적화하였다.

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