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KR20150079213A - Reverse-osmosis membrane having excellent pressure-resistant and method for manufacturing thereof - Google Patents

Reverse-osmosis membrane having excellent pressure-resistant and method for manufacturing thereof Download PDF

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KR20150079213A
KR20150079213A KR1020130169281A KR20130169281A KR20150079213A KR 20150079213 A KR20150079213 A KR 20150079213A KR 1020130169281 A KR1020130169281 A KR 1020130169281A KR 20130169281 A KR20130169281 A KR 20130169281A KR 20150079213 A KR20150079213 A KR 20150079213A
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KR
South Korea
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polymer
inorganic particles
reverse osmosis
osmosis membrane
flow rate
Prior art date
Application number
KR1020130169281A
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Korean (ko)
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이현웅
이종민
홍성표
구자영
Original Assignee
도레이케미칼 주식회사
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Abstract

The present invention relates to a reverse osmosis membrane with an excellent pressure resistance and a manufacturing method thereof and more particularly, to a reverse osmosis membrane with an excellent pressure resistance wherein the reverse osmosis membrane has an appropriate permeation flow rate and salt rejection rate, compared with a conventional reverse osmosis membrane and at the same time shows an excellent pressure resistance in a high-temperature and high-pressure environment, thus minimizing a reduction of a flow rate. The invention also relates to a manufacturing method thereof.

Description

내압성이 우수한 역삼투막 및 이의 제조방법{Reverse-osmosis membrane having excellent pressure-resistant and method for manufacturing thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance and a method of manufacturing the same,

본 발명은 내압성이 우수한 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 종래의 역삼투막과 대비하여 적절한 투과유량 및 염제거율을 가짐과 동시에 고온, 고압의 환경에서도 내압성이 현저히 우수하여 유량감소를 최소화하는 내압성이 우수한 역삼투막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance and a method for producing the reverse osmosis membrane, and more particularly to a reverse osmosis membrane having excellent permeation flow rate and salt removal ratio as compared with conventional reverse osmosis membranes, A reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance and a method for producing the same.

일반적으로 해리된 물질은 다양한 유형의 선택적인 분리막을 이용하여 그 용매로부터 분리할 수 있다. 이러한 선택적 분리막을 기공 크기의 증가 순서로 기재하면 역삼투 분리막, 한외여과막 및 정밀여과막으로 분류된다.Generally, the dissociated material can be separated from the solvent using various types of selective membranes. These selective membranes are classified into reverse osmosis membranes, ultrafiltration membranes and microfiltration membranes in order of increasing pore size.

종래 역삼투막의 사용용도는 반염수 또는 해수의 탈염공정이며, 이러한 탈염공정은 공업, 농업, 또는 가정용에 상대적으로 적합한 담수 또는 순수를 대량으로 제공하게 한다. 역삼투막을 사용한 반염수 또는 해수의 탈염공정은 염수로부터 염, 다른 용해된 이온 또는 분자들을 문자 그대로 여과시키는 공정으로, 염수를 역삼투막에 통과시켜 가압함으로써 정제된 물이 분리막을 통과하는 반면 염, 다른 용해된 이온 또는 분자들은 분리막을 통과하지 못한다. 삼투압은 역삼투 공정에서 필연적으로 발생하며, 이때 원수의 농도가 높을수록 삼투압이 커지기 때문에 이를 처리하기 위해서는 보다 높은 압력이 필요하게 된다. 이에, 역삼투막이 상업적으로 염수 및 해수를 대량으로 탈염화하는데 이용되기 위해서는 몇 가지 갖춰져야 할 조건이 있는데, 그 중 하나는 높은 염제거율을 갖는 것이다. 현재 상업적으로 적용하기 위한 반염수에 대한 역 삼투막의 염제거율은 적어도 97% 이상이 요구된다.Conventional use of reverse osmosis membranes is a desalination process of semi-saline or seawater, and this desalination process allows a large amount of fresh or pure water that is relatively suitable for industrial, agricultural, or domestic use. The desalination process of semi-brine or seawater using reverse osmosis membrane is a process of literally filtering salts, other dissolved ions or molecules from the brine. By passing the brine through the reverse osmosis membrane, the purified water passes through the membrane, Ions or molecules can not pass through the separator. The osmotic pressure is inevitably generated in the reverse osmosis process, and the higher the concentration of the raw water, the higher the osmotic pressure. Therefore, in order for the reverse osmosis membrane to be commercially used for dechlorinating a large amount of saline and seawater, there are some conditions to be equipped, one of which has a high salt removal rate. At present, the salt removal rate of the reverse osmosis membrane for semi-saline water for commercial application is at least 97%.

이에 따라 역삼투막에 대한 연구는 높은 염제거율을 구비하는데, 주력해왔으며 더 나아가 높은 유량, 내화학성을 개선하기 위한 방향들의 연구가 지속되고 있다. As a result, studies on reverse osmosis membranes have been focused on, with high salt removal rates, and further studies for improving the flow rate and chemical resistance have been continued.

이러한 노력의 일환으로 가장 연구가 많이 되는 부분은 염배제를 위한 결정적 역할을 담당하는 선택층에 집중되고 있으며, 그 결과 현재는 염배제를 위한 선택층으로써 폴리아미드층을 사용하는 것이 일반적이 되었다. 도 1은 통상적인 역삼투막의 단면도로써, 지지체(101)상에 고분자지지층(102)이 형성되고, 상기 고분자지지층(103)상에 선택층으로써 폴리아미드층(103)이 형성되어 있다. 상기 폴리아미드층(103)은 다관능성 아민과 다관능성 아실할라이드의 계면 중합에 의하여 형성시키는 것이 일반적이다. As a part of this effort, the most studied part is focused on the selective layer that plays a crucial role for salt exclusion, and as a result, it is now common to use a polyamide layer as a selective layer for salt exclusion. 1 is a cross-sectional view of a conventional reverse osmosis membrane. A polymer supporting layer 102 is formed on a support 101 and a polyamide layer 103 is formed as a selective layer on the polymer supporting layer 103. The polyamide layer 103 is generally formed by interfacial polymerization of a polyfunctional amine and a polyfunctional acyl halide.

한편, 염제거율을 높이기 위해 종래에는 상기 폴리아미드층 표면을 개질시키거나 하는 등의 방법을 통해 폴리아미드층에 초점을 두어 염제거율을 높여왔다. 그러나 본 발명의 발명자는 폴리아미드층이 아닌 고분자지지층을 통해 보다 나은 염제거율 및 유량을 수득하려 연구를 계속하던 중 고분자지지층에 탄소나노튜브를 포함시켜 종전의 역삼투막에 대비하여 향상된 염제거율 및 유량을 수득할 수 있었으며 본 발명자에 의한 대한민국 특허출원 제2012-0141506호는 고분자지지층에 탄소나노튜브를 포함하는 역삼투막을 개시하고 있다. On the other hand, in order to increase the salt removal rate, conventionally, the salt removal rate has been increased by focusing on the polyamide layer through a method such as modifying the surface of the polyamide layer. However, the inventors of the present invention have been studying to obtain a better salt removal rate and flow rate through a polymer support layer rather than a polyamide layer. In the course of the research, it has been found that by incorporating carbon nanotubes in a polymer support layer, Korean Patent Application No. 2012-0141506 by the present inventor discloses a reverse osmosis membrane containing carbon nanotubes in a polymer support layer.

그러나 본 발명자에 의한 대한민국 특허출원 제2012-0141506호의 역삼투막은 종래보다 우수한 염제거율 및 유량을 수득할 수는 있었어도, 내압성능이 저조하여 장시간 고압 가동 후 유량의 저하가 현저한 문제점이 있었다.However, the reverse osmosis membrane of Korean Patent Application No. 2012-0141506 by the present inventors has a problem that the pressure resistance performance is poor and the flow rate after the long-time high pressure operation is remarkably lowered even though the salt removal rate and the flow rate can be obtained better than the conventional ones.

역삼투막은 삼투 분리막을 경계로 농도가 서로 다른 두 유체간에 구배되는 삼투압 이상의 압력을 필수적으로 견뎌야 하며, 압력을 견디지 못하는 역삼투막은 내구성이 좋지 않아 역삼투막의 사용주기가 현저히 저하되거나 물성적으로 목적하는 유량을 수득할 수 없다.The reverse osmosis membrane must withstand the pressure above the osmotic pressure which is gradient between the two fluids having different concentrations through the osmotic membrane and the reverse osmosis membrane which can not withstand the pressure is poor in durability and the use period of the reverse osmosis membrane is significantly decreased, Can not be obtained.

이에 따라 통상적인 역삼투막과 대비하여 적절한 유량 및 염제거율을 가지는 동시에 내압성이 현저히 향상되어 고압의 환경조건에서도 운전이 가능한 역삼투막에 대한 연구가 시급한 실정이다.As a result, it is urgently required to study reverse osmosis membranes which have an appropriate flow rate and salt removal ratio as compared with conventional reverse osmosis membranes, and have a remarkably improved pressure resistance and can be operated under high-pressure environmental conditions.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 역삼투막의 투과유량 및 염제거율은 적정하게 유지하면서도 내압성이 현저히 우수하여 고압의 환경에서도 운전이 가능하고, 유량저하가 방지되며, 고압에서도 사용주기가 현저히 향상될 수 있는 내압성이 우수한 역삼투막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 역삼투 모듈을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a reverse osmosis membrane capable of operating in a high-pressure environment and preventing a decrease in flow rate, And a reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance that can significantly improve the service life even at a high pressure, a method for manufacturing the reverse osmosis membrane, and a reverse osmosis module including the reverse osmosis membrane.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, (1) 지지체의 적어도 일면에 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자용액을 처리하여 고분자 지지층을 형성하는 단계; 및 (2) 상기 고분자 지지층에 다관능성 아민을 포함하는 수용액을 부가한 후 다관능성 산할로겐 화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 폴리아미드층을 형성시키는 단계;를 포함하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method of manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising the steps of: (1) treating a polymer solution containing inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 mu m on at least one surface of a support to form a polymer support layer; And (2) adding an aqueous solution containing a polyfunctional amine to the polymer support layer and then contacting the polymer solution with an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound to form a polyamide layer. to provide.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 고분자 용액은 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 또는 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 용매를 포함할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the polymer solution of step (1) may be selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO) DMAc) may be included.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 고분자 용액은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer solution of the step (1) may be at least one selected from the group consisting of a polysulfone polymer, a polyamide polymer, a polyimide polymer, a polyester polymer, an olefin polymer, polyvinylidene fluoride , A polybenzimidazole polymer, and a polyacrylonitrile. ≪ IMAGE >

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 무기입자의 입경이 10 ~ 30㎛일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the particle size of the inorganic particles in the step (1) may be 10 to 30 탆.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 무기입자는 고분자용액에 포함된 고분자 물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles in the step (1) may be added in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer solution.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 형상이 구형이며, 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스 및 이산화티탄으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles are spherical in shape and may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified by surface modification with a hydrophilic group, and titanium dioxide.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (1) 단계의 무기입자는 고분자용액에 포함된 고분자 물질 100 중량부에 대하여 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles in step (1) may be included in an amount of 0.04 to 0.35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer solution.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 형상이 구형이며, 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles are spherical in shape and may include at least one of a glass and a glass surface-modified with a hydrophilic group.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 지지체; 상기 지지체의 적어도 일면에 형성된 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자 지지층; 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층;을 포함하는 내압성이 우수한 역삼투막을 제공한다.Further, in order to solve the above-mentioned problems, A polymeric support layer formed on at least one surface of the support and including inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 mu m; And a polyamide layer formed on the polymer support layer. The present invention also provides a reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance.

본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 지지체는 패브릭일 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the support may be a fabric.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 지지층의 두께는 30 ~ 300㎛일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the thickness of the polymer supporting layer may be 30 to 300 mu m.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polymer support layer may be formed of a polymer such as a polysulfone polymer, a polyamide polymer, a polyimide polymer, a polyester polymer, an olefin polymer, polyvinylidene fluoride, A polymer, and a polyacrylonitrile. ≪ IMAGE >

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자의 입경이 10 ~ 30㎛일 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the particle size of the inorganic particles may be 10 to 30 탆.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 고분자 지지층에 포함된 고분자물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부로 포함될 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles may be included in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer support layer.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 형상이 구형이며, 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스, 및 이산화티탄으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles are spherical in shape and may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified with a hydrophilic group, and titanium dioxide.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 고분자 지지층 100 중량부에 대해 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles may be contained in an amount of 0.04 to 0.35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer support layer.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 무기입자는 형상이 구형이며, 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the inorganic particles are spherical in shape and may include at least one of a glass and a glass surface-modified with a hydrophilic group.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량이 19 GFD 이상, 염제거율이 99% 이상일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane may have a permeation flow rate of 19 GFD or more and a salt removal rate of 99% or more after being operated for 2 hours at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 하기의 관계식 1에 의한 유량감소율이 6.0% 이하일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the reverse osmosis membrane may have a flow rate reduction rate of 6.0% or less according to the following formula 1 after 2 hours' operation at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.

[관계식 1][Relation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

* 유량 1은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 25℃, 800psi 압력조건에서의 투과유량임.* Flow 1 is the permeate flow rate at 25 ° C and 800 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.

* 유량 2는 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량임.
* Flow 2 is the permeate flow rate after 2 hours of operation at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.

또한, 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈을 제공한다.The present invention also provides a reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane according to the present invention in order to solve the above problems.

본 발명의 역삼투막은 통상의 역삼투막과 대비하여 적절한 투과유량 및 염제거율을 가짐과 동시에 고온, 고압의 환경에서도 내압성이 현저히 우수하여 유량감소를 최소화하는 동시에 연장된 사용주기를 가질 수 있다.The reverse osmosis membrane of the present invention has an appropriate permeation flow rate and salt removal ratio as compared with a conventional reverse osmosis membrane and has a remarkably excellent pressure resistance even in a high temperature and high pressure environment so that the flow rate reduction can be minimized and the service life can be extended.

도 1은 통상적인 역삼투막의 단면모식도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투막의 단면모식도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투 모듈의 분해사시도이다.
1 is a schematic cross-sectional view of a conventional reverse osmosis membrane.
2 is a schematic cross-sectional view of a reverse osmosis membrane according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of a reverse osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이 종래의 역삼투막에 대한 연구 방향은 선택층인 폴리아미드층의 친수화 개질 등을 통한 염제거율, 내오염성, 내화학성 향상 및 수투과 향상에 초점이 맞추어져 있을 뿐 고분자지지층에 대한 연구는 미흡한 실정이며, 특히, 상기의 물성들에만 초점이 맞추어져 역삼투막이 반드시 갖추어야 할 내압성에 대한 연구는 미흡한 실정이었다. 특히 종래의 역삼투막은 고압의 환경에서 가동 시에 유량감소가 현저하여 운전 조건에 한계가 있는 문제점이 있었다. 또한, 미흡한 내압성은 고압의 조건에서 가동에 따른 막의 내구성 저하를 유발하여 사용주기를 현저히 단축시키는 문제점이 있었다.
As described above, the research direction of the conventional reverse osmosis membrane is focused on improving the salt removal rate, stain resistance, chemical resistance, and water permeation through hydrophilization modification of the polyamide layer as a selective layer. And particularly, the above-mentioned properties are focused only on the reverse osmosis membrane. In particular, the conventional reverse osmosis membrane has a problem that the flow rate is remarkably reduced at the time of operation in a high-pressure environment, which limits operating conditions. In addition, the insufficient pressure resistance has a problem that the durability of the membrane due to the operation is lowered under the condition of high pressure, thereby remarkably shortening the use period.

이에 본 발명에서는 (1) 지지체의 적어도 일면에 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자용액을 처리하여 고분자 지지층을 형성하는 단계; 및(1) forming a polymer support layer on at least one surface of a support by treating a polymer solution containing inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 탆; And

(2) 상기 고분자 지지층에 다관능성 아민을 포함하는 수용액을 부가한 후 다관능성 산할로겐 화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 폴리아미드층을 형성시키는 단계;를 포함하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법을 제공함으로써 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 통상의 역삼투막과 대비하여 적절한 투과유량 및 염제거율을 가짐과 동시에 고온, 고압의 환경에서도 내압성이 현저히 우수하여 유량감소를 최소화하는 동시에 연장된 사용주기를 가질 수 있는 내압성이 우수한 역삼투막을 제공할 수 있다.
(2) adding an aqueous solution containing a polyfunctional amine to the polymer support layer and then contacting the polymer solution with an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound to form a polyamide layer; Thereby solving the above-mentioned problem. Accordingly, it is possible to provide a reverse osmosis membrane having excellent permeation flow rate and salt removal ratio as compared with a conventional reverse osmosis membrane and having excellent pressure resistance even in a high temperature and high pressure environment, minimizing the flow rate reduction and having an extended service life, .

본 발명은 (1) 단계로써, 지지체상에 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자용액을 처리하여 고분자 지지층을 형성하는 단계를 수행한다.
In the step (1) of the present invention, a step of forming a polymer support layer by treating a polymer solution containing inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 μm on a support is carried out.

먼저, 상기 지지체에 대해 구체적으로 설명한다.First, the support will be described in detail.

상기 지지체는 통상적으로 역삼투막의 지지체 역할을 하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 패브릭일 수 있다. 구체적으로 상기 패브릭은 직물, 편물 또는 부직포를 의미하는 것으로써, 직물은 경사와 위사로 제직됨에 따라 종횡의 방향성이 있으며, 편성물은 편성방법에 따라 구체적인 방향성은 달라질 수 있으나 넓은 의미에서는 종횡 중 어느 한 방향으로의 방향성을 가질 수 있다. 또한, 부직포는 상기 직물 또는 편물과 다르게 종횡의 방향성이 없다.The support is not particularly limited as long as it is a support for a reverse osmosis membrane, but may be a fabric. Specifically, the fabric means a fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric. The fabric has a vertical and horizontal orientation as it is woven with warp and weft. The knitted fabric may have a specific directionality depending on the knitting method, Direction. ≪ / RTI > Further, the nonwoven fabric has no longitudinal and transverse directions unlike the above-mentioned fabric or knitted fabric.

상기 패브릭이 직물일 경우 경, 위사를 형성하는 섬유의 종류, 섬도, 경위사의 밀도, 직물의 조직 등을 조절하여 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.  When the fabric is a fabric, physical properties such as porosity, pore size, strength, permeability, etc. of the target support can be controlled by controlling the type of fiber forming the fiber, the fineness, the density of the fiber, and the texture of the fabric.

또한, 상기 패브릭이 편물일 경우 편물에 포함되는 섬유의 종류, 섬도, 편물의 조직, 게이지, 커트 등을 조절하여 목적하는 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.In addition, when the fabric is a knitted fabric, properties such as porosity, pore size, strength, and permeability of the desired support can be controlled by controlling the type of fibers, fineness, texture of the knitted fabric, gauges, cuts and the like contained in the knitted fabric.

또한, 상기 패브릭이 부직포일 경우, 부직포에 포함되는 섬유의 종류, 섬도, 섬유장, 평량, 밀도 등을 조절하여 목적하는 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.In addition, when the fabric is a nonwoven fabric, properties such as porosity, pore size, strength, permeability, etc. of the desired support can be controlled by controlling the type, fineness, fiber length, basis weight, density and the like of the fibers included in the nonwoven fabric.

상기 지지체의 재질은 통상적으로 막의 지지체 역할을 수행할 수 있으며, 통상적인 분리막의 지지체에 사용하는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나. 이에 대한 비제한적 예로써, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 합성섬유; 또는 셀룰로오스계를 포함 하는 천연섬유; 가 사용될 수 있다.The material of the support may serve as a support for the membrane, and may be used without limitation as long as it is used for a support of a conventional separation membrane. By way of non-limiting example, synthetic fibers selected from the group consisting of polyester, polypropylene, nylon and polyethylene; Or natural fibers including cellulosic fibers; Can be used.

상기 지지체는 평균공경이 바람직하게는 1 내지 100㎛이고, 보다 바람직하게는 1 내지 50㎛를 만족할 수 있다. 평균 공경이 1㎛미만인 경우 유량저하의 문제점이 있으며, 필터의 차압을 발생시키는 등의 문제점이 있을 수 있으며, 평균 공경이 100㎛를 초과하는 경우 지지체의 기계적 강도가 저하되어 지지역할을 제대로 수행할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.The support preferably has an average pore size of 1 to 100 mu m, more preferably 1 to 50 mu m. When the average pore size is less than 1 탆, there is a problem of lowering the flow rate, and there may be a problem such as generating differential pressure of the filter. When the average pore size exceeds 100 탆, the mechanical strength of the support is lowered, There is a problem that can not be done.

본 발명의 지지체의 두께는 20 내지 150㎛가 바람직하며, 만일 20㎛ 미만이면 전체 막의 강도와 지지역할에 미흡하고, 150㎛를 초과하면 유량 저하의 원인이 될 수 있다.
The support of the present invention preferably has a thickness of 20 to 150 mu m, and if it is less than 20 mu m, the strength and supporting ability of the entire film are insufficient, and if it exceeds 150 mu m, the flow rate may be decreased.

다음으로 상기 지지체의 적어도 일면에 처리되는 고분자 용액에 대해 설명한다. Next, the polymer solution to be treated on at least one side of the support will be described.

먼저 상기 고분자 용액에 포함되는 용매는 고분자 용액에 포함되는 고분자물질을 침전물의 형성 없이 균일하게 용해할 수 있는 것이 라면 특별한 제한은 없으나, 보다 바람직하게는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 또는 디메틸아세트아마이드(DMAc) 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다.The solvent contained in the polymer solution is not particularly limited as long as it can dissolve the polymer material contained in the polymer solution uniformly without forming precipitates, but more preferably N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) , Dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), or dimethylacetamide (DMAc), or the like.

상기 용매는 20 내지 90℃인 것이 바람직한데, 20℃ 미만일 경우 고분자의 용해가 이루어지지 않아 막의 제조가 불가능할 수 있으며, 90℃를 초과할 경우 고분자 용액의 점도가 너무 묽어져 막 제조가 어려울 수 있다.If the temperature is lower than 20 ° C, the polymer may not be dissolved and the membrane may not be produced. If the temperature is higher than 90 ° C, the viscosity of the polymer solution may become too thin, and thus the membrane may be difficult to produce .

상기 고분자 물질은 통상적인 역삼투막 고분자지지층에 포함되는 고분자 물질을 사용할 수 있으며, 기계적 강도를 고려하기 위해 중량 평균 분자량이 65,000 내지 150,000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 바람직한 일례로써, 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The polymeric material may be a polymeric material contained in a conventional reverse osmosis membrane polymeric support layer. In consideration of mechanical strength, it is preferable to use a polymeric material having a weight average molecular weight in the range of 65,000 to 150,000. As a preferable example, polysulfone- A polyimide-based polymer, a polyester-based polymer, an olefin-based polymer, polyvinylidene fluoride, a polybenzimidazole polymer, and polyacrylonitrile.

상기 고분자 용액은 바람직하게는 상술한 고분자물질이 7 내지 35중량%를 포함될 수 있다. 고분자 물질이 7중량% 미만일 경우 강도가 저하되고, 용액점도가 낮아 막 제조에 어려움이 있으며 문제가 있으며, 35중량%를 초과할 경우 고분자 용액의 농도가 지나치게 높아서 막 제조에 어려움이 있을 수 있다.The polymer solution may preferably contain 7 to 35% by weight of the polymer material. If the content of the polymeric substance is less than 7% by weight, the strength is lowered and the solution viscosity is low. Thus, the film is difficult to manufacture and has a problem. When it exceeds 35% by weight, the concentration of the polymer solution is too high.

본 발명의 역삼투 분리막에 사용되는 고분자 지지층은 일반적인 미세 다공성 지지층이며, 그 종류가 특별히 한정되지 않으나 일반적으로 투과수가 투과할 수 있을 정도로 충분한 크기여야 하고, 그 위에 형성된 초박막의 가교를 방해할 정도로 크지 않아야 한다. 이때, 다공성 지지층의 공경은 1 내지 500nm가 바람직하며, 500nm를 초과하면, 박막 형성 후 상기 초박막이 그 공경 내로 함몰되어, 요구되는 평탄한 시트 구조를 달성하기 어려울 수 있다.
The polymer support layer used in the reverse osmosis membrane of the present invention is a general microporous support layer and is not particularly limited in its kind but is generally large enough to permit permeation of permeated water and large enough to interfere with the ultra- Should not. At this time, the pore size of the porous support layer is preferably from 1 to 500 nm, and when the thickness exceeds 500 nm, the ultra thin film may sink into the pore size after the formation of the thin film, so that it may be difficult to achieve the required flat sheet structure.

한편, 상기 고분자 용액은 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함한다. On the other hand, the polymer solution includes inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 mu m.

본 발명자는 종래보다 보다 나은 염제거율 및 유량을 수득하기 위해 고분자용액에 탄소나노튜브를 포함시켜 고분자지지층을 제조함으로써, 탄소나노튜브 자체의 내부 벽면의 소수성 및 매끄러운 재질로 인해 물분자의 마찰저항이 미미하게 되고, 서로 근접한 물 분자간의 수소결합력에 의해 물분자가 연환형(chain)으로 줄지어서 이동하여 종래의 역삼투막에 비해 투과유량을 크게 증가시켰다. 그러나 이러한 역삼투막은 고압의 운전조건에서 유량저하가 현저하여 고압의 조건에서 사용하는데 한계가 있는 문제점이 있었다.The present inventors have found that by providing a polymer support layer by incorporating carbon nanotubes in a polymer solution to obtain a salt removal rate and a flow rate that are better than those of the prior art, the friction resistance of water molecules due to the hydrophobic and smooth materials of the inner wall surface of the carbon nanotubes itself And the water molecules move in a chain shape by the hydrogen bonding force between water molecules close to each other, thereby increasing the permeation flow rate compared to the conventional reverse osmosis membrane. However, such a reverse osmosis membrane has a problem that the flow rate is considerably lowered under high-pressure operating conditions and is limited in use under high-pressure conditions.

이에 본 발명의 발명자는 고분자 용액에 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함시킴으로써 종전과 대비해 적정한 유량 및 염제거율을 수득함과 동시에 내압성을 현저히 향상시켜 고압의 운전조건에서도 유량의 감소를 최소화할 수 있었다. 만일 무기입자의 입경이 10㎛ 미만인 경우 고분자 지지체의 투과유량 및 역삼투막의 투과유량은 향상될 수 있으나 고압의 운전조건에서 유량이 현저하게 감소하고, 내압성을 향상시키는 효과가 미미할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 입경이 55㎛를 초과하는 경우에는 고분자 지지체의 투과유량 및 고압의 운전조건에서 유량이 현저히 감소하고, 지지층 표면에서 결점으로 작용하여 염제거율이 하락하는 문제점이 있을 수 있다. 상기 무기입자는 고압, 고온의 환경에서 보다 우수한 투과유량 및 염제거율을 발현하기 위해 보다 바람직하게는 입경이 10 ~ 30㎛일 수 있고 보다 더 바람직하게는 입경이20 ~ 30㎛일 수 있다.The inventors of the present invention have found that by including inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 탆 in a polymer solution, it is possible to obtain an appropriate flow rate and salt removal ratio as compared with the past, and at the same time, Could. If the particle size of the inorganic particles is less than 10 탆, the permeation flow rate of the polymer scaffold and the permeate flow rate of the reverse osmosis membrane may be improved, but the flow rate may remarkably decrease at a high pressure operating condition and the effect of improving the pressure resistance may be insignificant. If the particle size exceeds 55 μm, the flow rate may be significantly decreased under the operating conditions of the permeation flow rate and the high pressure of the polymer scaffold, and the salt removal rate may be decreased due to a defect on the surface of the support layer. The inorganic particles may have a particle diameter of 10 to 30 탆, more preferably 20 to 30 탆, in order to exhibit a better permeation flow rate and a salt removal rate in an environment of high pressure and high temperature.

상기와 같은 입경범위를 가질 수 있는 무기입자는 바람직하게는 형상이 구형일 수 있으며 이를 통해 고분자용액에 분산성을 높일 수 있고, 제조되는 고분자 지지층내 고르게 분포될 수 있음에 따라 역삼투막이 보다 우수한 내압성을 가질 수 있다. 상기 무기입자의 구체적인 종류에 있어 바람직하게는 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스, 이산화티탄, 산화알루미늄(Al2O3) 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스 및 이산화티탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 고온, 고압의 조건에서 보다 우수한 유량을 확보하기 위해 보다 더 바람직하게는 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상일 수 있다.The inorganic particles having a particle size range as described above may preferably be spherical in shape so that the dispersibility of the polymer particles in the polymer solution can be increased and the particles can be evenly distributed in the prepared polymer support layer, Lt; / RTI > Specific examples of the inorganic particles may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass surface-modified with a hydrophilic group, titanium dioxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium carbonate. More preferably, it may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified by surface modification with a hydrophilic group, and titanium dioxide. In order to secure a better flow rate under high temperature and high pressure conditions, And a glass surface-modified with a hydrophilic group.

상기 무기입자는 고분자 용액에 포함된 고분자물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부 포함될 수 있고, 보다 더 바람직하게는 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함될 수 있다. 만일 무기입자가 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 내압성의 향상 정도가 미비할 수 있어 고압의 조건에서 수득되는 유량이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 무기입자가 0.5 중량부를 초과하여 포함될 경우 고압의 조건에서 투과유량이 감소하는 문제점이 있을 수 있다. The inorganic particles may be contained in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight, and more preferably 0.04 to 0.35 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer solution. If the inorganic particles are contained in an amount of less than 0.01 part by weight, the degree of improvement of the pressure resistance may be insufficient and the flow rate obtained under high pressure conditions may be deteriorated. If the inorganic particles are contained in an amount exceeding 0.5 parts by weight, There may be a problem that the permeation flow rate decreases.

상기 무기입자를 고분자용액에 혼합할 때는 균등한 분산을 위해 4 ~ 8시간 교반하여 1차 분산 후 보다 더 균등한 분산을 위해 다시 2차 분산시킬 수 있으며, 상기 2차 분산은 바람직하게는 배스타입의 초음파 세척기를 이용하여 70 ~ 90%의 강도로 50분 ~ 2시간 동안 분산시킬 수 있다. 이후 분산된 무기입자를 포함하는 고분자용액은 고분자 용액에 포함된 기포를 제거하는 단계를 더 거칠 수 있으며, 이때, 제거방법은 바람직하게는 20 분 ~ 1시간 동안 진공조건으로 제거할 수 있다.When the inorganic particles are mixed into the polymer solution, they can be further dispersed for more uniform dispersion after the primary dispersion by stirring for 4 to 8 hours for even dispersion, and the secondary dispersion is preferably a bass type Using an ultrasonic washing machine of 70 to 90% for 50 minutes to 2 hours. Thereafter, the polymer solution containing the dispersed inorganic particles may be further subjected to a step of removing bubbles contained in the polymer solution, wherein the removing method may preferably be performed under a vacuum condition for 20 minutes to 1 hour.

상기와 같이 무기입자가 분산된 고분자용액을 상술한 지지체의 적어도 일면에 처리할 수 있으며, 바람직하게는 도포의 방법을 통해 고분자지지층을 형성시킬 수 있고, 도포시킬 때 지지체상에 40 ~ 60㎛의 두께로 도포시킬 수 있다. 이후 상전이를 위해 고분자 용액이 도포된 지지체를 20 ~ 30℃의 바람직하게는 증류수에 침지하여 기공을 형성시킬 수 있으며, 충분한 수세를 통해 잔여 용매와 물을 치환하여 지지체상에 형성된 고분자 지지층을 제조할 수 있다. 상술한 고분자 지지층의 형성을 위한 구체적인 방법에 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 구체적인 방법은 변경하여 실시할 수 있다.
The polymer solution in which the inorganic particles are dispersed as described above can be treated on at least one surface of the support, and preferably the polymer support layer can be formed through the coating method. When the polymer solution is coated, Thickness. Thereafter, the support on which the polymer solution is applied for phase transition is immersed in distilled water, preferably at 20 to 30 ° C, to form pores, and the remaining solvent and water are substituted by sufficient water washing to prepare a polymer support layer formed on the support . The method for forming the above-described polymeric support layer is not limited to a specific method, but the specific method may be modified according to the purpose.

다음으로 (2) 단계로써, 상기 (1) 단계를 통해 제조된 고분자 지지층에 다관능성 아민을 포함하는 수용액을 부가한 후 다관능성 산할로겐 화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 폴리아미드층을 형성시키는 단계를 수행한다.Next, in step (2), an aqueous solution containing a polyfunctional amine is added to the polymer support layer prepared in the step (1), and then the polymer solution is contacted with an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound to form a polyamide layer .

구체적으로, 상기 다관능성 아민은 단량체 당 2~3개 아민 관능기를 갖는 물질로 1급 아민 또는 2급 아민을 포함하는 폴리아민일 수 있다. 이때, 폴리아민으로는 메타페닐렌디아민, 파라페닐렌디아민, 오르소페닐디아민 및 치환체로 방향족 1급 디아민이 사용되며, 또 다른 예로 알리파틱 1급 디아민, 사이클로헥센디아민과 같은 사이클로알리파틱 1급 디아민, 피페라진과 같은 사이클로알리파틱2급아민, 아로마틱 2급아민 등을 사용할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 다관능성 아민 중 메타페닐렌디아민을 사용하는 것이며, 이때 농도는 메타페닐렌디아민0.5 내지 10중량% 함유 수용액 형태가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 메타페닐렌디아민이 1 내지 4중량%가 함유될 수 있다.Specifically, the polyfunctional amine may be a polyamine having two or three amine functional groups per monomer, and may include a primary amine or a secondary amine. As the polyamines, aromatic primary diamine is used as the metaphenylenediamine, paraphenylenediamine, orthophenyldiamine and the substituent. As another example, aliphatic primary diamine and cycloaliphatic primary diamine such as cyclohexenediamine , Cycloaliphatic secondary amines such as piperazine, and aromatic secondary amines. More preferably, the polyfunctional amine is selected from the group consisting of metaphenylenediamine, and the concentration thereof is preferably in the form of an aqueous solution containing 0.5 to 10 wt% of metaphenylenediamine, more preferably 1 to 4 wt% % May be contained.

본 발명의 폴리아미드층 형성 시, 고분자 지지층상에 상기 다관능성 아민 함유수용액을 0.1 내지 10분간 도포하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1분간 침지할 수 있다.Upon formation of the polyamide layer of the present invention, the polyfunctional amine-containing aqueous solution may be applied onto the polymer support layer for 0.1 to 10 minutes, more preferably for 0.5 to 1 minute.

또한, 본 발명의 폴리아미드층 형성 시 사용되는 상기 다관능성 아민과 반응하는 물질로는 다관능성 산할로겐 화합물 즉, 다관능성 아실할라이드이다. 바람직하게는 트리메조일클로라이드, 이소프탈로일클로라이드, 5-메톡시-1,3-이소프탈로일클로라이드, 테레프탈로일클로라이드 등의 단독 또는 혼합형태로 사용할 수 있다. 이때, 혼합형태 사용이 염 제거율 측면에서 가장 바람직하다. 상기 다관능성 아실할라이드는 지방족 탄화수소 용매에 0.01 내지 2중량%로 용해될 수 있으며, 이때 지방족 탄화수소 용매는 탄소수 5 내지 12개인 n-알칸과 탄소수 8개인 포화 또는 불포화 탄화 수소의 구조이성질체를 혼합 사용하거나 탄소수 5 내지 7개의 고리탄화수소를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 다관능성 아실할라이드함유용액은 지방족 탄화수소 용매에 다관능성 아실할라이드 0.01 내지 2중량%가 용해되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.3중량%가 용해될 수 있다. 본 발명의 폴리아미드층 형성 시, 상기 다관능성 아민 함유수용액을 처리한 막에 상기 다관능성 산할로겐화합물을 0.1 내지 10분간 도포하고, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 1분간 침지할 수 있다.
The material which reacts with the polyfunctional amine used in forming the polyamide layer of the present invention is a polyfunctional acid halide, that is, a polyfunctional acyl halide. Preferably, it may be used alone or in a mixed form of trimesoyl chloride, isophthaloyl chloride, 5-methoxy-1,3-isophthaloyl chloride, terephthaloyl chloride and the like. At this time, the use of the mixed form is most preferable in terms of the salt removal rate. The polyfunctional acyl halide may be dissolved in an aliphatic hydrocarbon solvent in an amount of 0.01 to 2% by weight. The aliphatic hydrocarbon solvent may be a mixture of n-alkanes having 5 to 12 carbon atoms and structural isomers of saturated or unsaturated hydrocarbons having 8 carbon atoms It is preferable to use a cyclic hydrocarbon having 5 to 7 carbon atoms. The polyfunctional acyl halide-containing solution preferably dissolves 0.01 to 2% by weight, more preferably 0.05 to 0.3% by weight, of the polyfunctional acyl halide in the aliphatic hydrocarbon solvent. In forming the polyamide layer of the present invention, the polyfunctional acid halide compound may be applied to the membrane treated with the aqueous solution containing the polyfunctional amine for 0.1 to 10 minutes, more preferably for 0.5 to 1 minute.

이상의 제조방법에 의해 제조된 역삼투막은 지지체, 상기 지지체의 적어도 일면에 형성된 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자 지지층 및 상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층을 포함한다.The reverse osmosis membrane produced by the above production method comprises a support, a polymer support layer including inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 탆 formed on at least one side of the support, and a polyamide layer formed on the polymer support layer.

구체적으로 도 2는 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투막에 대한 단면모식도로써, 지지체(201)의 적어도 일면에 형성된 무기입자(210)를 포함하는 고분자지지층(202) 및 상기 고분자지지층(202)상에 형성된 폴리아미드층(203)을 포함한다.
2 is a cross-sectional schematic diagram of a reverse osmosis membrane according to one preferred embodiment of the present invention. The polymer support layer 202 includes inorganic particles 210 formed on at least one side of a support 201, and the polymer support layer 202, Lt; RTI ID = 0.0 > 203 < / RTI >

상기 지지체(201)에 대해 먼저 설명한다. The support 201 will be described first.

상기 지지체(201)는 통상적으로 역삼투막의 지지체 역할을 하는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 바람직하게는 패브릭일 수 있다. 구체적으로 상기 패브릭은 직물, 편물 또는 부직포를 의미하는 것으로써, 직물은 경사와 위사로 제직됨에 따라 종횡의 방향성이 있으며, 편성물은 편성방법에 따라 구체적인 방향성은 달라질 수 있으나 넓은 의미에서는 종횡 중 어느 한 방향으로의 방향성을 가질 수 있다. 또한, 부직포는 상기 직물 또는 편물과 다르게 종횡의 방향성이 없다.The support 201 is not particularly limited as long as it serves as a support for a reverse osmosis membrane, but may be a fabric. Specifically, the fabric means a fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric. The fabric has a vertical and horizontal orientation as it is woven with warp and weft. The knitted fabric may have a specific directionality depending on the knitting method, Direction. ≪ / RTI > Further, the nonwoven fabric has no longitudinal and transverse directions unlike the above-mentioned fabric or knitted fabric.

상기 패브릭이 직물일 경우 경, 위사를 형성하는 섬유의 종류, 섬도, 경위사의 밀도, 직물의 조직 등을 조절하여 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.  When the fabric is a fabric, physical properties such as porosity, pore size, strength, permeability, etc. of the target support can be controlled by controlling the type of fiber forming the fiber, the fineness, the density of the fiber, and the texture of the fabric.

또한, 상기 패브릭이 편물일 경우 편물에 포함되는 섬유의 종류, 섬도, 편물의 조직, 게이지, 커트 등을 조절하여 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.In addition, when the fabric is a knitted fabric, physical properties such as porosity, pore size, strength, and permeability of the desired support can be controlled by controlling the type of fibers, fineness, texture of the knitted fabric, gauges, cuts and the like contained in the knitted fabric.

또한, 상기 패브릭이 부직포일 경우, 부직포에 포함되는 섬유의 종류, 섬도, 섬유장, 평량, 밀도 등을 조절하여 목적하는 지지체의 기공율, 공경, 강도, 투과성 등의 물성을 조절할 수 있다.When the fabric is a nonwoven fabric, physical properties such as porosity, pore size, strength, permeability and the like of the desired support can be controlled by controlling the type, fineness, fiber length, basis weight, density and the like of the fibers contained in the nonwoven fabric.

상기 지지체의 재질은 통상적으로 막의 지지체 역할을 수행할 수 있으며, 통상적인 분리막의 지지체에 사용하는 것이라면 제한없이 사용할 수 있으나. 이에 대한 비제한적 예로써, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 나일론 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군에서 선택되는 합성섬유; 또는 셀룰로오스계를 포함하는 천연섬유;가 사용될 수 있다.The material of the support may serve as a support for the membrane, and may be used without limitation as long as it is used for a support of a conventional separation membrane. By way of non-limiting example, synthetic fibers selected from the group consisting of polyester, polypropylene, nylon and polyethylene; Or a natural fiber including a cellulose system can be used.

상기 지지체는 평균공경이 바람직하게는 1 내지 100㎛이고, 보다 바람직하게는 1 내지 50㎛를 만족할 수 있다. 평균 공경이 1㎛미만인 경우 유량저하의 문제점이 있으며, 필터의 차압을 발생시키는 등의 문제점이 있을 수 있으며, 평균 공경이 100㎛를 초과하는 경우 지지체의 기계적 강도가 저하되어 지지역할을 제대로 수행할 수 없는 문제점이 있을 수 있다.The support preferably has an average pore size of 1 to 100 mu m, more preferably 1 to 50 mu m. When the average pore size is less than 1 탆, there is a problem of lowering the flow rate, and there may be a problem such as generating differential pressure of the filter. When the average pore size exceeds 100 탆, the mechanical strength of the support is lowered, There is a problem that can not be done.

본 발명의 지지체의 두께는 20 내지 150㎛가 바람직하며, 만일 20㎛ 미만이면 전체 막의 강도와 지지역할에 미흡하고, 150㎛를 초과하면 유량 저하의 원인이 될 수 있다.
The support of the present invention preferably has a thickness of 20 to 150 mu m, and if it is less than 20 mu m, the strength and supporting ability of the entire film are insufficient, and if it exceeds 150 mu m, the flow rate may be decreased.

다음으로 상기 지지체의 적어도 일면에서 형성된 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자(210)를 포함 하는 고분자 지지층(202)에 대해 설명한다. Next, the polymer supporting layer 202 including the inorganic particles 210 having a particle diameter of 10 to 55 μm formed on at least one surface of the support will be described.

상기 고분자 지지층(202)은 역삼투막을 형성할 수 있는 것이라면 특별한 제한은 없으나, 기계적 강도를 고려하기 위해 중량 평균 분자량이 65,000 내지 150,000 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 바람직한 일례로는 폴리술폰 또는 폴리에테르술폰을 포함하는 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 폴리프로필렌 등의 올레핀계 고분자, 폴리벤조이미다졸 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아크릴로니트릴 등의 단독 또는 혼합 형태일 수 있다.The polymer support layer 202 is not particularly limited as long as it can form a reverse osmosis membrane. However, in consideration of mechanical strength, it is preferable to use a polymer support layer having a weight average molecular weight in the range of 65,000 to 150,000, Based polymers such as polyamide-based polymers, polyimide-based polymers, polyester-based polymers, and polypropylene; polysulfone-based polymers such as polybenzimidazole polymers, polyvinylidene fluoride or polyacrylonitrile; Alone or in a mixed form.

상기 고분자 지지층의 두께는 30 내지 300㎛일 수 있으며, 30㎛ 미만일 경우 압밀화에 의한 유량 저하 및 내구성의 문제가 있을 수 있으며, 300㎛를 초과할 경우 유로가 길어짐에 따른 유량 저하의 문제가 있을 수 있다. 또한, 고분자 지지층의 공경은 1 내지 500nm인 것이 바람직하다.
The thickness of the polymer support layer may be in the range of 30 to 300 占 퐉. If the thickness is less than 30 占 퐉, there may be a problem of lowering the flow rate and durability due to compaction, and if it is more than 300 占 퐉, . The pore size of the polymer support layer is preferably 1 to 500 nm.

본 발명에 따른 고분자 지지층(202)은 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함한다. The polymeric support layer 202 according to the present invention includes inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 mu m.

고분자 지지층(202)은 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자(210)를 포함함으로써, 통상의 역삼투막과 대비해 적정한 유량 및 염제거율을 수득함과 동시에 내압성을 현저히 향상시켜 고압의 운전조건에서도 유량의 감소를 최소화할 수 있다. 만일 무기입자의 입경이 10㎛ 미만인 경우 고분자 지지체의 투과유량 및 역삼투막의 투과유량은 향상될 수 있으나 고압의 운전조건에서 유량이 현저하게 감소하고, 내압성을 향상시키는 효과가 미미할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 입경이 55㎛를 초과하는 경우에는 고분자 지지체의 투과유량 및 고압의 운전조건에서 유량이 현저히 감소하고, 지지층 표면에서 결점으로 작용하여 염제거율이 하락하는 문제점이 있을 수 있다. 상기 무기입자는 고압, 고온의 환경에서 보다 우수한 투과유량 및 염제거율을 발현하기 위해 보다 바람직하게는 입경이 10 ~ 30㎛일 수 있고 보다 더 바람직하게는 입경이20 ~ 30㎛일 수 있다.Since the polymer support layer 202 contains the inorganic particles 210 having a particle diameter of 10 to 55 탆, it is possible to obtain an appropriate flow rate and salt removal ratio as compared with a conventional reverse osmosis membrane, and at the same time to significantly improve the pressure resistance, Reduction can be minimized. If the particle size of the inorganic particles is less than 10 탆, the permeation flow rate of the polymer scaffold and the permeate flow rate of the reverse osmosis membrane may be improved, but the flow rate may remarkably decrease at a high pressure operating condition and the effect of improving the pressure resistance may be insignificant. If the particle size exceeds 55 μm, the flow rate may be significantly decreased under the operating conditions of the permeation flow rate and the high pressure of the polymer scaffold, and the salt removal rate may be decreased due to a defect on the surface of the support layer. The inorganic particles may have a particle diameter of 10 to 30 탆, more preferably 20 to 30 탆, in order to exhibit a better permeation flow rate and a salt removal rate in an environment of high pressure and high temperature.

상기와 같은 입경범위를 가질 수 있는 무기입자(210)는 바람직하게는 형상이 구형일 수 있으며 이를 통해 고분자용액에 분산성을 높일 수 있고, 제조되는 고분자 지지층내 고르게 분포될 수 있음에 따라 역삼투막이 보다 우수한 내압성을 가질 수 있다. 상기 무기입자의 구체적인 종류에 있어 바람직하게는 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스, 이산화티탄, 산화알루미늄(Al2O3) 및 탄산칼슘으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스 및 이산화티탄으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 고온, 고압의 조건에서 보다 우수한 유량을 확보하기 위해 보다 더 바람직하게는 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상일 수 있다.The inorganic particles 210 having a particle size range as described above may preferably be spherical in shape so that the dispersibility of the inorganic particles 210 in the polymer solution can be increased and evenly distributed in the prepared polymer support layer, It is possible to have better pressure resistance. Specific examples of the inorganic particles may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass surface-modified with a hydrophilic group, titanium dioxide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and calcium carbonate. More preferably, it may include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified by surface modification with a hydrophilic group, and titanium dioxide. In order to secure a better flow rate under high temperature and high pressure conditions, And a glass surface-modified with a hydrophilic group.

상기 무기입자(210)는 고분자 지지층에 포함된 고분자물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부 포함될 수 있고 보다 더 바람직하게는 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함될 수 있다. 만일 무기입자가 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 내압성의 향상정도가 미비할 수 있어 고압의 조건에서 수득되는 유량이 저하되는 문제점이 있을 수 있으며, 무기입자가 0.5 중량부를 초과하여 포함될 경우 고압의 조건에서 투과유량이 감소하는 문제점이 있을 수 있다.
The inorganic particles 210 may be included in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight, and more preferably 0.04 to 0.35 parts by weight, based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer support layer. If the inorganic particles are contained in an amount of less than 0.01 part by weight, the degree of improvement of the pressure resistance may be insufficient and the flow rate obtained under high pressure conditions may be deteriorated. If the inorganic particles are contained in an amount exceeding 0.5 parts by weight, There may be a problem that the permeation flow rate decreases.

다음으로 상기 무기입자(210)를 포함하는 고분자지지층(202)상에 형성된 폴리아미드층(203)에 대해 설명한다.Next, the polyamide layer 203 formed on the polymer support layer 202 including the inorganic particles 210 will be described.

상기 폴리아미드층(203)은 염제거 등을 위한 선택층으로써의 기능을 담당하며, 통상적인 역삼투막에 포함되는 폴리아미드층일 수 있다. 폴리아미드층(203)은 다관능성 아민을 포함하는 수용액에 침지한 후 다관능성 산할로겐화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 계면중합으로 형성될 수 있다. 상기 폴리아미드층(203)의 두께는 0.1 내지 1 ㎛ 일 수 있는데, 0.1 ㎛ 미만일 경우 염 제거 능력이 저하되어 선택층으로서의 역할을 할 수 없고, 1 ㎛을 초과할 경우 선택층의 두께가 지나치게 두꺼워서 유량이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
The polyamide layer 203 serves as a selective layer for salt removal and the like, and may be a polyamide layer included in a conventional reverse osmosis membrane. The polyamide layer 203 may be formed by interfacial polymerization after being immersed in an aqueous solution containing a polyfunctional amine and then contacting an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound. If the thickness of the polyamide layer 203 is less than 0.1 탆, the salt removing ability of the polyamide layer 203 can not be reduced. If the thickness is more than 1 탆, the thickness of the selective layer is too thick There is a problem that the flow rate is lowered.

이상으로 상술한 본 발명에 따른 역삼투막은 고온, 고압의 운전조건에서 향상된 유량 및 우수한 염제거율을 수득할 수 있음에 따라, 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량이 17 GFD 이상, 염제거율이 99% 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 투과유량이 19 GFD 이상 이상일 수 있다.
As described above, since the reverse osmosis membrane according to the present invention can obtain an improved flow rate and an excellent salt removal rate under high temperature and high pressure operation conditions, it can be operated at a pressure of 853 psi at 40 ° C for 2 hours in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride The permeate flow rate may be 17 GFD or more, and the salt removal rate may be 99% or more, and more preferably, the permeate flow rate may be 19 GFD or more.

또한, 본 발명에 따른 역삼투막은 고온, 고압의 운전조건에서 내압성이 우수하여 고압이 아닌 상태에서의 유량 대비하여 고압, 고온의 조건에서의 유량감소율이 6% 이하이다. 구체적으로 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 하기의 관계식 1에 의한 유량감소율이 6% 이하이다. In addition, the reverse osmosis membrane according to the present invention has excellent pressure resistance under high temperature and high pressure operating conditions and has a flow rate reduction ratio of 6% or less under high pressure and high temperature conditions in comparison with a flow rate under a non-high pressure condition. Concretely, the flow rate reduction rate according to the following relational expression 1 is less than 6% after 2 hours of operation at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.

[관계식 1][Relation 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

이때, 유량 1은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 25℃, 800psi 압력조건에서의 투과유량이며, 유량 2는 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량이다.
At this time, the flow rate 1 is a permeate flow rate at 25 ° C and 800 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride, and the flow rate 2 is a permeate flow rate after 2 hours operation at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride .

한편, 본 발명은 상술한 본 발명에 따른 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈을 포함한다.Meanwhile, the present invention includes a reverse osmosis module including a reverse osmosis membrane according to the present invention.

상기 모듈의 구성은 통상적인 역삼투 모듈의 구성일 수 있으며, 이에 대한 비제한적인 예로써, 상기 역삼투막은 유로 형성 목적인 스페이서와 함께 다공성투과수 유출관에 나권형으로 권취될 수 있으며 권취된 막의 양 끝에 권취된 분리막의 형상 안정성을 위해 엔드캡을 포함할 수 있다. 상기 스페이서와 엔드캡의 소재, 형상, 크기는 통상적인 역삼투 모듈에 사용되는 스페이서와 엔드캡일 수 있다. 상기와 같이 권취된 역삼투막은 외부케이스에 하우징될 수 있으며, 상기 외부케이스의 재질, 크기, 형상 역시 통상적인 역삼투 모듈에 사용되는 외부케이스의 재질, 크기, 형상일 수 있다.As a non-limiting example, the reverse osmosis membrane may be wound into a porous permeable effluent tube in a spiral wound with spacers for flow path formation, and the amount of wound membrane And an end cap for shape stability of the membrane wound on the end. The material, shape, and size of the spacer and end cap can be spacers and end caps used in conventional reverse osmosis modules. The reverse osmosis membrane thus wound may be housed in an outer case, and the material, size, and shape of the outer case may be the material, size, and shape of the outer case used in a conventional reverse osmosis module.

구체적으로 도 3은 본 발명의 바람직한 일구현예에 따른 역삼투 모듈의 분해사시도로써, 상기 외부케이스(30)에 역삼투막(20)이 다공성투과수유출관(21)에 나권형으로 권취되어 포함될 수 있다.
3 is an exploded perspective view of a reverse osmosis module according to a preferred embodiment of the present invention in which the reverse osmosis membrane 20 is wrapped around the porous permeation and outflow tube 21 in a bobbin form in the outer case 30 .

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.
The present invention will now be described more specifically with reference to the following examples. However, the following examples should not be construed as limiting the scope of the present invention, and should be construed to facilitate understanding of the present invention.

<실시예 1> &Lt; Example 1 >

먼저 19 중량%의 폴리술폰을 81중량%의 다이메틸아세트아미드 (DMAc)에 천천히 추가하면서 60℃에서 6시간동안 교반하여 폴리술폰 용액을 제조하였다. 폴리술폰 100중량부에 대하여 입경이 40 ~ 50㎛인 구형의 글라스 비드(Glass bead) 0.056중량부를 폴리술폰 용액에 추가하여 6시간 동안 교반 후 물리적으로 1차 분산시키고, 배스 타입의 초음파 세척기에서 80% 강도로 1시간 동안 처리하여 2차 분산시켰다. 이 후 30분 동안 진공조건으로 폴리술폰 용액내의 기포를 제거하여 사용하였다.First, 19% by weight of polysulfone was added to 81% by weight of dimethylacetamide (DMAc) slowly while stirring at 60 DEG C for 6 hours to prepare a polysulfone solution. 0.056 parts by weight of a spherical glass bead having a particle diameter of 40 to 50 占 퐉 was added to the polysulfone solution per 100 parts by weight of the polysulfone, and the mixture was stirred for 6 hours and physically dispersed first, and then dispersed in a bath type ultrasonic cleaner % Strength for 1 hour. After that, bubbles in the polysulfone solution were removed by vacuum for 30 minutes.

그 뒤 폴리에스테르 부직포(100㎛) 상에 상기 폴리술폰 용액을 약 50㎛의 두께로 캐스팅하고, 즉시 이것을 25℃의 증류수에 침지하여 상변이 시킨 후 부직포 보강 폴리술폰 기질을 충분히 수세하여 기질중의 용매와 물을 치환한 후, 상온하의 순수에 보관하여 부직포상에 형성된 고분자지지층을 제조하였다.Thereafter, the polysulfone solution was cast on a polyester nonwoven fabric (100 mu m) to a thickness of about 50 mu m, the membrane was immediately dipped in distilled water at 25 DEG C to make a phase change, and then the nonwoven fabric-reinforced polysulfone substrate was sufficiently washed with water, After replacing the solvent and water, the solution was stored in pure water at room temperature to prepare a polymer support layer formed on the nonwoven fabric.

그런 후, 상기 무기입자를 포함한 부직포상에 형성된 고분자지지층을 3.0중량% 농도의 메타페닐렌디아민 함유 수용액에 1분간 침지한 후 압착방법으로 표면의 물층을 제거하였다. 이후 0.07중량%의 트리메조일클로라이드와 0.1중량% 이소프탈로일클로라이드가 함유된 유기용액에 1분간 침적하여 계면중합시킨 직후 상온(25℃)에서 1분 30초간 자연 건조시켜 폴리아미드층을 형성하여 총 두께가 150㎛인 역삼투막을 제조하였다.
Thereafter, the polymer support layer formed on the nonwoven fabric containing the inorganic particles was immersed in an aqueous solution containing m-phenylenediamine at a concentration of 3.0% by weight for 1 minute, and then the water layer on the surface was removed by a pressing method. Thereafter, the mixture was immersed in an organic solution containing 0.07% by weight of trimethoyl chloride and 0.1% by weight of isophthaloyl chloride for one minute to perform interfacial polymerization, and then naturally dried at room temperature (25 ° C) for 1 minute and 30 seconds to form a polyamide layer A reverse osmosis membrane having a total thickness of 150 μm was prepared.

<실시예 2 ~ 6> &Lt; Examples 2 to 6 >

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 구형의 글라스 비드(Glass bead)를 0.056중량부 대신에 각각 0.14, 0.28, 0.42, 0.56, 1.1 중량부로 사용하여 역삼투막을 제조하였다.
Except that the spherical glass beads were used in an amount of 0.14, 0.28, 0.42, 0.56, and 1.1 parts by weight, respectively, instead of 0.056 parts by weight, to prepare a reverse osmosis membrane.

<실시예 7 ~ 9> &Lt; Examples 7 to 9 >

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 구형의 글라스 비드(Glass bead)의 입경을 40 ~ 50㎛ 대신에 각각 30 ~ 40㎛, 20 ~ 30 ㎛, 10 ~ 20㎛인 글라스 비드를 사용하여 역삼투막을 제조하였다.
Except that spherical glass beads were prepared in the same manner as in Example 1 except that glass beads having a particle size of 30 to 40 탆, 20 to 30 탆 and 10 to 20 탆 were used instead of 40 to 50 탆, .

<실시예 10 ~ 11> &Lt; Examples 10 to 11 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 구형의 글라스 비드(Glass bead) 대신에 각각 구형의 실리카, 구형의 이산화티탄을 사용하여 역삼투막을 제조하였다.
Except that spherical silica and spherical titanium dioxide were used in place of spherical glass beads to prepare a reverse osmosis membrane.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 글라스 비드를 폴리술폰 용액에 포함시키지 않고 역삼투막을 제조하였다.
The reverse osmosis membrane was prepared in the same manner as in Example 1 except that the glass beads were not included in the polysulfone solution.

<비교예 2>&Lt; Comparative Example 2 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 구형의 글라스 비드 대신에 양 말단의 연통된 길이가 0.2um인 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 폴리술폰 용액에 포함시켜 역삼투막을 제조하였다.
(MWCNT) having a length of 0.2 μm communicated at both ends instead of spherical glass beads was prepared in the polysulfone solution to prepare a reverse osmosis membrane.

< 비교예 3 ~ 4> &Lt; Comparative Examples 3 and 4 &

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 구형의 글라스 비드(Glass bead)의 입경을 40 ~ 50㎛ 대신에 각각 1 ~ 10㎛, 60 ~ 70㎛인 것을 사용하여 역삼투막을 제조하였다.
Except that spherical glass beads having particle diameters of 1 to 10 μm and 60 to 70 μm were used instead of 40 to 50 μm, respectively, to prepare a reverse osmosis membrane.

<실험예 1><Experimental Example 1>

상기 실시예 및 비교예를 통한 제조과정 중에 폴리아미드층을 형성하기 전 제조된 부직포 및 부직포상에 형성된 고분자지지층 자체에 대한 성능평가를 위해 하기의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
The following properties were measured for the performance evaluation of the polymer support layer itself formed on the nonwoven fabric and the nonwoven fabric prepared before the formation of the polyamide layer during the manufacturing process through the above Examples and Comparative Examples.

1. 투과유량(GFD, gallon per feet2·day)1. Permeation flow (GFD, gallon per feet 2 · day)

25℃, 탈이온화수로 1 kg·f/㎠ 압력하에서 평막 평가기(웅진케미칼㈜ 제작)을 이용하여 투과유량을 측정하였다.
The permeation flow rate was measured using a flat-film evaluation machine (manufactured by Woongjin Chemical Co., Ltd.) under the pressure of 1 kg · f / cm 2 with deionized water at 25 ° C.

2. 폴리에틸렌옥사이드 제거율(%)2. Polyethylene Oxide Removal Rate (%)

25℃, 1 kg·f/㎠ 압력하에서 2000 ppm의 폴리에틸렌옥사이드 (중량평균분자량이 100,000)를 이용하여 제거율을 측정하였다.
The removal rate was measured using 2000 ppm of polyethylene oxide (weight average molecular weight of 100,000) under a pressure of 1 kg · f / cm 2 at 25 ° C.

<실험예 2><Experimental Example 2>

상기 실시예 및 비교예를 통한 제조된 역삼투막에 대한 성능평가를 위해 하기의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
The following properties were measured for the performance evaluation of the reverse osmosis membrane manufactured through the above Examples and Comparative Examples, and the results are shown in Table 1 below.

1. 투과유량 및 염제거율 측정1. Measurement of permeate flux and salt removal rate

투과유량 및 염제거율(%) 성능 측정은 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 25℃, 800psi 압력조건에서 교차흐름방식(cross-flow mode)으로 측정하였다.Permeate flow rate and salt removal rate (%) Performance measurements were performed in a 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution at 25 ° C and 800 psi pressure in a cross-flow mode.

상기 유량은 얻어진 생산수의 유량을 단위면적 및 단위 압력당 유량 값으로 나타내었고, 염제거율은 생산수의 이온전도도값(TDS)을 측정하여 그 제거성능을 나타낸 값으로, 다음과 같은 방법으로 구할 수 있다.The flow rate is expressed by the flow rate of the obtained product water by the unit area and the flow rate per unit pressure, and the salt removal rate is a value showing the removal performance by measuring the ion conductivity (TDS) of the product water. .

염제거율(%) = {1-(생산수의 전도도 값/원수의 전도도값)}× 100
Salt removal rate (%) = {1- (conductivity value of produced water / conductivity value of raw water)} x 100

2. 내압성 측정2. Pressure resistance measurement

장시간 고온, 고압의 조건에서의 투과유량 및 염제거율 성능평가를 위해 32,000ppm 염화나트륨 수용액의 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 교차흐름방식(cross-flow mode)으로 측정하였다.Permeate flow rate and salt removal rate under long-term high-temperature and high-pressure conditions were measured in a 32,000 ppm sodium chloride aqueous solution at 40 ° C under 853 psi pressure for 2 hours in a cross-flow mode.

상기 유량은 얻어진 생산수의 유량을 단위면적당 단위 압령 당의 값으로 나타내었고, 염제거율은 생산수의 이온전도도값(TDS)을 측정하여 그 제거성능을 나타낸 값으로, 다음과 같은 방법으로 구할 수 있다.The flow rate is expressed by the value of the flow rate of the obtained product water per unit volume per unit area and the salt removal rate is a value indicating the removal performance by measuring the ion conductivity value (TDS) of the product water, which can be obtained by the following method .

염제거율(%) = {1-(생산수의 전도도 값/원수의 전도도값)}× 10
Salt removal rate (%) = {1- (Conductivity value of production water / Conductivity value of raw water)} × 10

지지체 성능Support performance 역삼투 분리막 성능Reverse osmosis membrane performance 내압성 평가
(2h, 853psi/40℃ 운전 후)
Pressure resistance evaluation
(2h, after 853 psi / 40 ° C operation)
투과유량
(GFD)
Permeate flow rate
(GFD)
PEO 제거율(%)PEO removal rate (%) 투과유량
(GFD)
Permeate flow rate
(GFD)
염 제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 투과유량
(GFD)
Permeate flow rate
(GFD)
염 제거율 (%)Salt Removal Rate (%) 유량 감소율 (%)Flow rate reduction (%)
실시예 1Example 1 162.33162.33 87.5887.58 18.9218.92 99.4299.42 17.8217.82 99.4399.43 5.825.82 실시예 2Example 2 172.24172.24 88.2288.22 18.7718.77 99.5199.51 17.7517.75 99.5099.50 5.455.45 실시예 3Example 3 161.71161.71 84.4584.45 17.8917.89 99.4499.44 16.9616.96 99.4799.47 5.225.22 실시예 4Example 4 150.67150.67 81.8581.85 16.4916.49 99.3999.39 15.6815.68 99.4399.43 4.894.89 실시예 5Example 5 145.79145.79 82.8882.88 16.2216.22 99.2199.21 15.4215.42 99.3199.31 4.924.92 실시예 6Example 6 126.14126.14 83.2183.21 15.9915.99 99.1599.15 15.2315.23 99.2199.21 4.784.78 실시예 7Example 7 165.37165.37 89.9889.98 20.2120.21 99.4599.45 19.1419.14 99.4399.43 5.295.29 실시예 8Example 8 173.15173.15 88.4888.48 20.8520.85 99.5099.50 19.6219.62 99.5199.51 5.925.92 실시예 9Example 9 200.81200.81 88.7288.72 21.221.2 99.4899.48 19.5419.54 99.4999.49 7.827.82 실시예 10Example 10 159.92159.92 85.8885.88 18.8018.80 98.5598.55 16.8116.81 99.0399.03 10.5810.58 실시예 11Example 11 169.82169.82 87.1287.12 19.9119.91 99.0199.01 17.0217.02 99.2199.21 14.5214.52 비교예 1Comparative Example 1 158.43158.43 83.2983.29 19.1019.10 99.3199.31 14.7114.71 99.3899.38 22.9822.98 비교예 2Comparative Example 2 186.65186.65 86.5886.58 21.221.2 99.4199.41 16.2716.27 99.4299.42 23.2523.25 비교예 3Comparative Example 3 155.43155.43 87.8887.88 18.9218.92 99.2999.29 16.7716.77 99.3399.33 11.3611.36 비교예 4Comparative Example 4 200.91200.91 81.9181.91 20.120.1 97.1297.12 16.9916.99 97.8897.88 15.4715.47

구체적으로 상기 표 1에서 확인할 수 있듯이, 무기입자의 함량이 증가할수록 역삼투막의 투과유량 및 고압, 고온의 조건에서 투과유량이 감소하는 것을 확인할 수 있으며(실시예 1 내지 5)Specifically, as shown in Table 1, it can be seen that as the content of the inorganic particles increases, the permeate flow rate decreases at the permeate flow rate of the reverse osmosis membrane, the high pressure and the high temperature (Examples 1 to 5)

또한, 무기입자의 입경이 작을수록 800psi의 압력조건에서 유량은 증가하나, 853psi의 고압, 40℃의 고온의 조건에서는 입경의 크기가 일정크기 이상으로 작아질 경우 유량이 감소함을 확인할 수 있다.(실시예 1, 7 ~ 9, 비교예 3)In addition, the smaller the particle size of the inorganic particles, the larger the flow rate at a pressure of 800 psi. However, the flow rate decreases when the particle size becomes smaller than a certain size at a high pressure of 853 psi and a high temperature of 40 캜. (Examples 1, 7 to 9 and Comparative Example 3)

또한, 통상적으로 역삼투막의 경우 염제거율이 소수점 두 번째 자리에서 증가되더라도 제거율이 우수하다 평가하는바, 무기입자의 입경이 60 ~ 70㎛인 비교예 4의 경우 내압성 평가에서 염배제율이 97.88로 1.5% 이상 감소한바, 제거율이 현저히 저하되었음을 확인할 수 있다.
In the case of Comparative Example 4 in which the particle size of the inorganic particles was 60 to 70 탆, the salt rejection rate was 97.88 in the pressure resistance evaluation, %, It can be confirmed that the removal rate is remarkably decreased.

또한, 무기입자의 종류가 글라스 비드가 아닌 실리카나 이산화티탄을 사용한 실시예 10, 11의 경우 800psi의 압력조건에서 유량은 증가하나, 853psi의 고압, 40℃의 고온의 조건에서는 실시예 1에 비해 내압성 효과가 미미하고, 실시예 7 ~ 9에 비해서는 현저히 내압성이 저하된 것을 알 수 있다.
In Examples 10 and 11 in which the inorganic particles were not glass beads but silica and / or titanium dioxide, the flow rate was increased under the pressure of 800 psi. However, in the case of high pressure of 853 psi and high temperature of 40 캜, It was found that the pressure resistance effect was insignificant and the pressure resistance remarkably decreased as compared with Examples 7 to 9.

또한, 무기입자를 포함하지 않은 비교예 1의 경우 실시예 1에 비해 내압성 평가결과 수득되는 유량이 현저히 감소되는 것을 알 수 있고, 고압의 압력을 가하기 이전 보다 유량감소율이 현저히 증가했음을 알 수 있다.
In addition, it can be seen that the flow rate obtained as a result of the pressure resistance evaluation is significantly reduced in Comparative Example 1 which does not include the inorganic particles, as compared with Example 1, and the flow rate reduction rate significantly increases before applying the high pressure.

또한, 무기입자로 탄소나노튜브를 사용한 비교예 2의 경우 실시예 1에 비해 통상적인 역삼투 조건에서 투과유량은 우수하나, 고압, 고온의 조건에서는 투과유량이 저하가 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있다.In Comparative Example 2 using carbon nanotubes as the inorganic particles, the permeation flow rate was excellent under the normal reverse osmosis condition as compared with Example 1, but the decrease in the permeation flow rate was remarkably reduced under the conditions of high pressure and high temperature .

Claims (20)

(1) 지지체의 적어도 일면에 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자용액을 처리하여 고분자 지지층을 형성하는 단계; 및
(2) 상기 고분자 지지층에 다관능성 아민을 포함하는 수용액을 부가한 후 다관능성 산할로겐 화합물을 포함하는 유기용액에 접촉시켜 폴리아미드층을 형성시키는 단계;를 포함하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
(1) treating a polymer solution containing inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 占 퐉 on at least one surface of a support to form a polymer support layer; And
(2) adding an aqueous solution containing a polyfunctional amine to the polymer support layer, and then contacting the polyimide layer with an organic solution containing a polyfunctional acid halide compound to form a polyamide layer.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 고분자 용액은 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 디메틸포름아마이드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 또는 디메틸아세트아마이드(DMAc)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 용매를 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
The polymer solution of step (1) may be one or more selected from the group consisting of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), or dimethylacetamide And a solvent.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 고분자 용액은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
The polymer solution in the step (1) may be at least one selected from the group consisting of polysulfone polymers, polyamide polymers, polyimide polymers, polyester polymers, olefin polymers, polyvinylidene fluoride, polybenzimidazole polymers and polyacrylonitrile Wherein the at least one polymeric material is selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinylidene fluoride (PVDF).
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 무기입자의 입경이 10 ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the particle size of the inorganic particles in the step (1) is 10 to 30 占 퐉.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 무기입자는 고분자용액에 포함된 고분자 물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles in step (1) are contained in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer solution.
제1항에 있어서,
상기 무기입자는 형상이 구형이며, 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스 및 이산화티탄으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles are spherical in shape and include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified by surface modification with a hydrophilic group, and titanium dioxide.
제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 무기입자는 고분자용액에 포함된 고분자 물질 100 중량부에 대하여 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles in step (1) are contained in an amount of 0.04 to 0.35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer material contained in the polymer solution.
제1항에 있어서,
상기 무기입자는 형상이 구형이며, 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the inorganic particles have a spherical shape and include at least one of a glass and a glass surface-modified with a hydrophilic group.
지지체;
상기 지지체의 적어도 일면에 형성된 10 ~ 55㎛의 입경을 갖는 무기입자를 포함하는 고분자 지지층; 및
상기 고분자 지지층상에 형성된 폴리아미드층;을 포함하는 내압성이 우수한 역삼투막.
A support;
A polymeric support layer formed on at least one surface of the support and including inorganic particles having a particle diameter of 10 to 55 mu m; And
And a polyamide layer formed on the polymer support layer.
제9항에 있어서,
상기 지지체는 직물 또는 부직포인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the support is a fabric or a nonwoven fabric.
제9항에 있어서,
상기 고분자 지지층의 두께는 30 ~ 300㎛인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the polymer support layer has a thickness of 30 to 300 占 퐉.
제9항에 있어서,
상기 고분자 지지층은 폴리술폰계 고분자, 폴리아미드계 고분자, 폴리이미드계 고분자, 폴리에스테르계 고분자, 올레핀계 고분자, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리벤조이미다졸 고분자 및 폴리아크릴로니트릴로 이루어지는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 고분자 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
The polymer support layer may be at least one selected from the group consisting of a polysulfone polymer, a polyamide polymer, a polyimide polymer, a polyester polymer, an olefin polymer, polyvinylidene fluoride, a polybenzimidazole polymer, and polyacrylonitrile A reverse osmosis membrane having excellent pressure resistance, comprising at least one polymer material.
제9항에 있어서,
상기 무기입자의 입경이 10 ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles have a particle diameter of 10 to 30 占 퐉.
제9항에 있어서,
상기 무기입자는 고분자 지지층에 포함된 고분자물질 100 중량부에 대해 0.01 ~ 0.5 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles are contained in an amount of 0.01 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymeric substance contained in the polymer support layer.
제9항에 있어서,
상기 무기입자는 형상이 구형이며, 실리카, 글라스, 친수성기로 표면 개질된 글라스 및 이산화티탄으로 이루어진 군에 선택된 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles are spherical in shape and include at least one selected from the group consisting of silica, glass, glass modified with a hydrophilic group, and titanium dioxide.
제9항에 있어서,
상기 무기입자는 고분자 지지층 100 중량부에 대해 0.04 ~ 0.35 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles are contained in an amount of 0.04 to 0.35 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer support layer.
제9항에 있어서,
상기 무기입자는 형상이 구형이며, 글라스 및 친수성기로 표면 개질된 글라스 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the inorganic particles are spherical in shape and include at least one of a glass and a glass surface-modified with a hydrophilic group.
제9항에 있어서,
상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량이 19 GFD 이상, 염제거율이 99% 이상인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
10. The method of claim 9,
Wherein the reverse osmosis membrane has a permeation rate of 19 GFD or more and a salt removal rate of 99% or more after an operation at 40 ° C under a pressure of 853 psi for 2 hours in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.
제9항에 있어서,
상기 역삼투막은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 하기의 관계식 1에 의한 유량감소율이 6.0% 이하인 것을 특징으로 하는 내압성이 우수한 역삼투막.
[관계식 1]
Figure pat00003

* 유량 1은 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 25℃, 800psi 압력조건에서의 투과유량임.
* 유량 2는 32,000ppm 염화나트륨을 포함하는 수용액에 40℃, 853psi 압력조건에서 2시간 운전 후 투과유량임.
10. The method of claim 9,
Wherein the reverse osmosis membrane has a flow rate reduction rate of 6.0% or less in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride at 40 ° C under a pressure of 853 psi for 2 hours.
[Relation 1]
Figure pat00003

* Flow 1 is the permeate flow rate at 25 ° C and 800 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.
* Flow 2 is the permeate flow rate after 2 hours of operation at 40 ° C and 853 psi pressure in an aqueous solution containing 32,000 ppm sodium chloride.
제9항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 역삼투막을 포함하는 역삼투 모듈.A reverse osmosis module comprising a reverse osmosis membrane according to any one of claims 9 to 19.
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