기존의 폴리아마이드 박막 역삼투 복합막(PA TFC RO Membrane)은 우수한 분리투과특성을 지니고 있으나 내염소성이 상대적으로 낮은 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 표면에 -OH나 -COOH 기가 도입된 다공성 지지체를 제조하고, 그 표면에 폴리아마이드 박막을 형성하여 역삼투 복합막을 제조하였다. 제조된 역삼투막의 구조 및 분리투과 특성은 여러 가지 기기분석 방법과 투과테스트 방법으로 분석하였다. 폴리아마이드 박막을 제조하기 위하여 아민계 단량체로는 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 2,6-디아민 톨루엔(2,6-DAT)을 사용하였고, 디엑시드계 단량체로는 트리-메소일 클로라이드(TMC)를 사용하였다. 제조된 복합막의 투과도는 800 psi에서 약 1.0 m3/m2day 이상이었으며 이때 염배제율은 99.0% 이상이었다. 내염소성도 친수성기가 없는 폴리설폰 지지체를 사용한 복합막에 비하여 우수한 것으로 나타났다.

최근 바이오 화학산업, 특히 바이오 리파이너리를 위한 발효공정에서 물질 분리를 위하여 분리막이 적용되고 있다. 이에 본 논문에서는 바이오 화학산업에서 분리막을 응용하고 있는 연구들을 살펴보고자 한다. 특히 전처리로서의 분리막응용과 발효산물의 분리막 응용을 알아보았다. 다양한 바이오 물질의 분리 및 정제를 위한 공정에서 분리막의 사용을 알아보고 특히 리그노셀룰로스를 이용한 바이오 리파이너리에서의 분리막 사용을 강조하였다.

본 연구에서는 아세틸화된 메틸 셀룰로스를 복합박막 정삼투막의 지지층으로 사용하였다. 계면중합법을 이용하여 선택성이 우수한 폴리아미드 활성층을 다양한 지지층 위에 코팅하였다. 아세틸화된 메틸 셀룰로스 지지층 위에 코팅된 복합 박막 정삼투막의 구조와 성능을 다른 지지층 위에 코팅된 복합박막 정삼투막과 비교하였다. 실험적 결과는 아세틸화된 메틸 셀룰로스 지지층 위에 코팅된 복합박막 정삼투막의 성능이 다른 정삼투막들에 비해서 우수하였으며 이것은 구조적인 특성과 염의 낮은 역확산속도 때문인 것으로 사료된다.

전도성 활성탄소와 폴리비닐리덴플로라이드(PVDF)를 이용하여 제조된 탄소막을 이용하여 폐수의 Total dissolved Solid (TDS)를 제거할 수 있는 탄소막 시스템을 제조하였다. 100 ppm의 NaCl, Na2SO4, MgCl2, MgSO4수용액을 이용하여 탄소막의 기본 특성을 알아보았으며, (주)경인양행의 실제폐수인 염료폐수로부터 TDS를 제거하는 실험을 위하여 가로 × 세로가 각각 20cm인 탄소막 240장으로 구성된 Pilot 규모의 탄소막 시스템을 구성하였다. 원폐수를 초순수로 적절히 희석하여 제조된 6가지의 TDS (941, 2050, 2810, 3830, 4960, 6030 ppm)를 지닌 실제폐수를 이용하여 제조된 Pilot규모의 탄소막 시스템의 TDS 제거성능을 알아보았으며, 여러 운전조건에 따른 탄소막 시스템의 분리특성을 알아보았다.

염색폐수처리를 위하여 피페라진, 메타페닐렌디아미, 트리메소일 클로라이드를 이용하여 계면중합법으로 폴리아마이드계 나노분리막과 폴리아마이드계 역삼투막을 제조하였으며, 이들을 오스모닉스사로부터 구입한 역삼투막의 투과특성과 비교하였다. 이들의 기본 분리투과특성 조사를 위하여 PEG 600, Na2SO4, NaCl 수용액을 이용하였으며, 제조된 분리막들은 전형적인 나노복합막과 저압용 역삼투막의 특성을 나타내었다. 제조된 이들 분리막들을 이용하여 국내 염료 제조업체인 (주)경인양행으로부터 공급된 실제 염색폐수를 처리하였으며, 이때 이들의 분리투과특성을 살펴보았다. 또한 분리막을 이용한 폐수처리 시 발생되는 분리막 오염을 제거하기 위하여 일정시간마다 CIP를 실시하였다. 이때 3종류의 서로 다른 화학세정제를 사용하였으며, 이들의 세척성능을 살펴보았다.

폴리아미드 역삼투막을 이용하여 염색폐수를 처리하였다. 염색폐수를 멤브레인 공정에 적용하기 전에 알럼, 페릭 클로라이드, HOC-100와 같은 화학응집제를 이용하여 먼저 처리하였다. 이러한 전처리가 분리막에 의한 폐수처리 공정에 어떠한 영향을 주는지 알아보기 위하여 최적의 응집/침전 조건을 찾았다. 사용된 모든 응집제에 있어서, 전처리된 폐수의 COD와 UV-흡수도는 약 70% 정도의 감소를 보였다. 이렇게 전처리된 폐수를 다시 분리막 공정으로 처리하였다. 전처리 시 사용된 응집제들이 분리막 공정에서 어떻게 분리막 오염에 영향을 주는지를 조사하였으며, 그 결과 HOC-100가 폐수 내에 존재하는, 분리막 오염을 유발하는 물질 제거에 가장 좋은 효과를 나타내는 것을 알 수 있었다.

고분자를 크게 두가지로 대별해 보면 유리상 고분자(Glassy polymer)와 고무상 고분자(Rubbery polymers) 혹은 일레스토머로 나눌수가 있으며 이는 고분자의 유리전이온도(Glass transition temperature)에 따른 분류이다. 즉 유리전이온도가 상온 보다 높아 상온에서 유리상인 고분자를 유리상 고분자라 하고 유리전이온도가 상온보다 낮아서 상온에서 고무상인 고분자를 고무상 고분자라 한다. 이들 두 종류 고분자는 화학적 구조, 화학적 성질, 그리고 물리적 성질면에 있어서 상당히 다르다.