Polyamide (PA) thin-film composite (TFC) membranes consisting of m-phenylenediamine (MPD) and trimesoylchloride (TMC)　monomers have been widely used in desalination process for decades. Still, a rational design of PA TFC membranes by tailoring monomer species and concentration could further reduce the energy consumption in desalination process. In this study, we prepared PA TFC membranes using mixed amine monomer depends on the number of -NH₂group and investigated the desalination performance of prepared membranes. The crosslinking between amine and acyl chloride group was confirmed by infrared spectroscopy regardless of amine species. Surface morphologies which were characterized using scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM) showed increased surface roughness.

계면중합법은 혼합되지 않은 두 용액에 용해되어 있는 반응성 단량체들이 계면에서 중합되는 기술로 다양한 분야 에 응용되고 있다. 이 중, 수처리 분리막의 경우 m-phenylene diamine과 Trimesoyl chloride를 반응물로 사용하고 있다. 분리 막의 성능은 다양한 중합 성능에 의해 영향을 받고 있으며, 본 연구에서는 유기 용액의 퍼짐 속도가 어떻게 분리막 표면 및 구조에 영향을 주는지를 주사전자현미경을 통해 고찰하였다. 퍼짐 속도는 7.6과 25 mm/sec로 조절하였으며, 유기상 용액은 1~3방울까지 조절하였다. 관찰된 결과는 퍼짐 속도가 7.6 mm/sec에서는 한 방울 떨어트릴 경우, 25 mm/sec에서는 두 방울 떨어트릴 경우 폴리아마이드 막에 균열을 발견할 수 없었다. 반면 나머지 경우에 모두 균열이 발생하였다. 따라서, 초기 유기 용액의 퍼짐 속도는 폴리아마이드 분리막의 성능에 영향을 줄 것으로 관찰되었다.

최근 폴리아마이드 선택층에 나노물질을 혼합하여 해수담수화 성능을 높이고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 총설은 역삼투 분리막 해수담수화 공정에서의 에너지 효율 향상을 위한 우수한 성능을 가진 폴리아마이드 기반 나 노복합막을 소개하고자 한다. 그래핀 옥사이드 및 탄소나노튜브와 같은 탄소나노물질 및 제올라이트, 실리카 나노입자 등의 다양한 나노물질들이 기존 폴리아마이드의 투과분리성능을 높이기 위해 적용되고 있다. 본 총설에서는 최근 연구 중인 각 나 노소재별 성능향상 특장점을 소개하고, 더 높은 성능을 갖는 나노복합막 제조를 위한 연구방향을 제시하고자 한다.

The silver nanoparticles (AgNPs) incorporated reverse osmosis (RO) membranes with an excellent antibacterial property has been reported. However, the incorporated AgNPs could increase the hydraulic resistance of membrane, indicating the decline of water flux. Here, hybrid silver nanoparticles (Ag@SiO2, 400 nm) were strongly immobilized using Ag-S chemical bonding on the polyamide surface of RO membrane for both protecting the decline membrane performance and having a strong antimicrobial property. The membrane performance was unchanged after the immobilization of silver nanoparticles, when compared to that of unmodified membrane. In addition, the silver-polyamide composite membrane significant reduced the number of live bacteria attached on the membrane surface by 92.7 ± 1.8, 99.5 ± 0.3, and 73.3 ± 5.5% for E. coli, P. aeruginosa, and S. aureus, respectively. The strong antimicrobial property is ascribed to the combination effect by the directly attachment to bacteria surface and the penetration of released silver ions inside the cell membrane of bacteria.

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.

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.