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침지침강 상변환법으로 폴리에테르설폰(PES)-TiO2 복합막을 제조하였다. 14 wt% 및 20 wt%의 PES/NMP 기준 고분자 용액에 TiO2 나노입자를 PES에 대해 0~60 wt%로 첨가량을 달리하여 복합막 제조에 사용될 캐스팅 용액을 준비하였다. 제조된 PES-TiO2 복합막의 막 특성과 몰폴로지를 TiO2 첨가량에 따른 캐스팅 용액의 점도, coagulation value, 광투과도와 복합막의 인장강도, 세공크기 및 접촉각, 표면 및 단면 SEM 사진, BSA 용액의 한외여과 실험을 통해 규명하였다. 캐스팅 용액에 첨가시킨 TiO2 입자의 함유량이 증가함에 따라 점도는 증가하고 coagulation value는 낮아져 캐스팅 용액의 열역학적 불안정성이 증가하였다. TiO2 입자의 첨가량이 증가함에 따라 1) 순간분리의 침강형식을 유지하면서 침강속도가 빨라졌으며, 2) 순수투과량, 세공크기 및 압밀화 안정성이 증가하며, 3) 인장강도와 접촉각은 감소하였다. PES-TiO2 복합막의 BSA 용액에 대한 전량여과식 한외여과 실험결과 TiO2 입자의 함유량이 증가함에 따라 막의 친수화 특성이 증가하여 투과플럭스가 증가하였으며, TiO2가 첨가되지 않은 막과 비교하여 최대 7배까지 투과 플럭스가 향상되었다.
The polyethersulfone(PES)-titanium oxide(TiO2) hybrid membranes were prepared by immersion precipitation phase inversion method. The casting solution for the preparation of PES-TiO2 hybrid membrane was provided by adding TiO2 nano particles into the basis polymer solution of 14 wt% and 20 wt% PES/N-methyl-2-pyrrolidone(NMP). The TiO2 loading [wt% (TiO2/NMP)] in eating solution was varied from 0 to 60 wt%. Membrane performance and morphological change of the resulting PES-TiO2 hybrid membranes were discussed in aspect of TiO2 loading, by viscosity, coagulation value and light transmittance of the casting solution, measurement of tensile strength, pore size and contact angle, surface and cross sectional SEM images of the hybrid membrane, and ultrafiltration experiments using the hybrid membrane. According as increase of TiO2 loading in the casting solution, viscosity is increased and coagulation value becomes lower, therefore the thermodynamic instability of the casting solution is increased. It is found that when TiO2 loading is increased, 1) precipitation rate becomes faster while instantaneous demixing is maintained, 2) pure water flux, membrane pore size and compaction stability of the resulting membranes are increased, 3) tensile strength and contact angle are decreased. Dead-end ultrafiltration of bovine serum albumin(BSA) solution using the hybrid membrane shows that membrane performance(flux of BSA solution) enhanced up to 7 times compared with the results obtained using the pure PES membrane(not containing TiO2 particle), due to the increase of hydrophilicity.
