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연구에서는 비대칭 polyvinylidene fluoride (PVDF)막을 기질막으로 하여 Pore-filled 이온교환막을 제조하였다. 먼저 다공성 PVDF막의 기공에 80%의 chloromethylate aryl ring을 가지고 있는 poly(vinylbenzyl chloride) (PVBCI)과 1,4- diaminobicyclo［2,2,2］octane (DABCO)을 tetrahydrofuran (THF)와 dimethylforamide (DMF)가 8:2로 혼합된 용액에 녹여서 채워 넣고 겔화시킨 후, 남아 있는 chloromethyl group에 trirnethylamine (TMA, 40 wt% in water)을 이용하여 양이온 암모니움 site를 형성시키면 pore-filled 음이온교환막이 형성된다. 이와 같이 2단계의 제조 방식으로 제조된 pore-filled 막은 크기의 변화가 없으며, 가교도의 조절로써 최종 막의 특성이 간단하게 조절되는 것을 보여주었다. SEM과 AFM의 표면촬영의 결과로부터 기질막의 기공 내에 고분자겔의 존재를 확인하였다. 투과도와 배제율에 많은 영향을 미치는 용매를 조사한 결과 tetrahydrofuran (THF)만을 사용하여 제조한 막보다 THF와 DMF를 함께 사용할 때 더 우수한 막이 제조되었다. 제조된 최종 막의 수투과도 조사결과, 가교도 10% 막의 경우 아주 낮은 압력에서(100 Kpa) 전형적인 한외여과막의 투과도(8∼10 kg/m2hr)를 보여주었으며 배제율 또한 우수한 결과(55∼60%)를 보여주었다. 압력에 대한 pore-filled 이온교환막의 성능을 관찰한 결과 압력이 증가할수록 투과도와 배제율은 함께 증가하였다.
In this study, the pore-filled ion-exchange membranes were prepared by using the asymmetric PVDF membrane as a nascent membrane. First, the solution of PVBCI having the chlorornethylate aryl ring of 80 percents and DABCO was made with the mixed solvent of THF and DU (8:2). These mixed solution was then, filled in the pores of PVDF membrane, and left for a day to complete the gelation. Finally the pore-filled anion-exchange membrane is obtained fallowed by the amination of the remaining chloromethyl groups with trimethylamine (TMA, 40 wt% in water) forming the positive ammonium ion sites. This 2 step procedure enabled us to produce the pore-filled membranes without change of size, and to control the properties of final membrane with various degree of cross-linking. The results of SEM and AFM showed the polyelectrolyte existed in the pores of nascent membrane as a certain configuration. From the investigation of the solvent affecting much to the permeability and rejection, it was found that the membranes using mixed solvent of THE and DMF (8:2) showed better performances than the membranes produced by THF only. The result of an investigation for the water permeability of the final membrane at low pressure (100 Kpa) showed a typical ultrafiltration membrane's permeability (8 ∼ 10 kg/m2hr) and good values of rejection (55∼60 percent).
