[고분자 필터]고성능 PVA 한외여과막 (ultrafiltration membrane)의 제조 및 성능평가

소개

PVA 나노섬유를 지지체로 하여 그위에 친수성 박막 PVA를 코팅한 고성능
한외여과막을 PVA의 분자량 및 가수분해도에 따라 기계적특성을 측정하여
제조하고 그 필터의 성능을 평가한 논문이며 이
논문을 프리젠테이션 자료로 만든것입니다.

목차

High performance ultrafiltration composite membranes based on poly(vinyl alcohol) hydrogel coating on crosslinked nanofibrous poly(vinyl alcohol) scaffold

1. Introducton
1. 1. 1. Ultrafiltration (UF)의 필요성
▶ 기존의 고분자 한외여과막 (UF)의 한계
1. 1. 2. Ultrafiltration membrane
1. 1. 3. 필터의 종류
1. 2. UF막의 코팅층이 갖추어야 하는 요소
1. 3. PVA를 주성분으로하는 고성능 UF 복합막의 도식
1. 4. 전기방사법의 장점
예) 나일론 -6 나노섬유
▶ 응용가능성
1. 5. PVA의 특성
▶ PVA가 사용된 이유
● 본 연구의 목표

2. Materials and methods
2. 1. 재료
2. 2. PVA 용액의 전기방사
● PVA 수용액의 제조
● PVA 수용액의 전기방사
2. 3. 전기방사된 PVA 스케폴드의 가교
▶ 최적 가교조건 및 방법
► 각 멤브레인의 다공도 (porosity) 계산식
2. 4. 한외여과 (ultrafiltration)를 위한 친수성 나노섬유복합체 막의 제조
▶ 제조방법
2. 5. 형태적 특성분석
2. 6. 기계적 특성 분석
2. 7. 한외여과 (Ultrafiltration)의 평가
여과환경
Permeation flux는 아래의 식을 사용하여 계산되었다:

3. Results and discussion
3. 1. 1. PVA 분자량에 따른 PVA 나노섬유의 형태
3. 1. 2. PVA 분자량에 따른 PVA 나노섬유의 기계적 특성
3. 1. 3. 96% 가수분해된 고분자량 PVA 스케폴드
3. 1. 4. 가수분해도에 따른 PVA 스케폴드의 Stress-elongation curves
3. 1. 5. PVA 나노섬유의 기계적 특성분석
3. 1. 6. 가교된 PVA 나노섬유의 형태
3. 2. 1. 한외여과용 PVA 하이드로젤복합 멤브레인의 제조
3. 2. 2. 한외여과용 PVA 하이드로겔 막의 cross-flow 측정
3. 2. 3. 한외여과용 PVA 하이드로겔 막의 성능

4. Conclusions

본문내용

1. 1. 1. Ultrafiltration (UF)의 필요성

Ultrafiltration (UF)은 폐수처리와 식품산업에 매우 중요한 구성요소이다.

식품안전성 만큼 환경에 대한 관심과 규정이 증가함에 따라 한외여과 과정이 더욱 세밀해졌으며 보다 빠르고 효율적인 수처리 기술개발이 필요할 뿐만 아니라 시급한 실정이다.


▶ 기존의 고분자 한외여과막 (UF)의 한계
1. 상대적으로 낮은 기공도
:기공도가 낮기 때문에 유동속도가 느리다 (즉 침투성 제한).
2. 넓은 기공 크기 분포
: 비대칭적 기공분포를 가진 표면에 작은 기공분포로 인한 많은 퇴적
및 부착물 형성

2. 7. 한외여과 (Ultrafiltration)의 평가

Cross-flow 측정은 대두 기름 (1350 ppm), 비이온성 계면활성제 (Dow Corning 193 fluid, 150 ppm)와 물을 포함하는 기름/물 에멀젼의 분리에 의해 수행되었다.

여과환경
- 인가압력 (P): 100 psi; 온도: 30–35 ℃; 여과 지속시간: 24 h; 유효 여과면적: 66.5 cm2

여과수의 수질은 UV–vis spectroscopy (based on the absorbance at 230 nm)로 평가했다.
0–100 ppm 범위의 폐유성 물의 보정곡선은 여과수의 유기 농도결정에 사용되었다.

Permeation flux는 아래의 식을 사용하여 계산되었다:
J: permeation flux (L/m2 h)
Q: permeation volume of the testing solution
A: effective area of the tested membrane (m2)
t: sampling time (h).

. 2. UF막의 코팅층이 갖추어야 하는 요소
1. 빠른 용액 유동속도 허용
2. 낮은 부착물 형성률
3. 선택적 용질 배제능
4. 최적의 물리적 강도
5. 적절한 내 압축강도
6. 투과유동에 대한 최소한의 저항

참고자료

· Journal of Membrane Science (In Press)