이 연구의 목적은 폴리머의 물리적, 화학적 방법을 통해 막증류 법에 사용되는 막의 소수성 향상시킴으로써 막의 젖음 현상을 개선하는 것을 목표로 한다. 막의 소수성을 향상시키기 위해, 폴리머에 소수성을 향상 시켜줄 수 있는 시약 을 화학적 결합 또는 물리적 섞음 방법을 통해 개질을 한다. 화학적 결합으로는 styrene, pentafluorostyrene 등을 ATRP(atom transfer radical polimerization)를 통해 합성하고, 물리적 섞음으로는 PTFE(poly tetra fluoro ethylene)을 섞어 준비하였다. 두 방법 모두 평막을 제조하여 ft-ir로 결과를 확인하였고, 접촉각을 측정해 소수성을 평가하는 것으로 폴리머의 소수성 향상 여부를 확인하였다.

이 연구의 목적은 폴리머의 물리적 혼합 또는 화학적 합성 방법을 통해 막증류 법에 사용되는 막의 소수성을 변화시킴으로써 막증류법의 수투과도 변화를 측정 하고자 한다. 막의 소수성을 향상시키기 위해, 물리적 혼합 방법으로 PTFE 을 섞어 준비하였고, 화학적 결합 방법으로는 Styrene, pentafluorostyrene 등을 ATRP 방법을 통해 합성하여 막을 준비하고, 그에 따른 화학적 구조를 FT-IR로 확인하였다. 두 방법을 통해 준비된 중공사 막을 MD에 적용하였을 때 순수 막과 비교하여 소수성 및 성능의 향상 여부를 확인하였다.

수처리용 MF 막의 소재로 널리 쓰이는 PVDF는 높은 소수성으로 인해 막 오염현상 등의 문제점을 발생시킨다. 본 연구에서는 이러한 현상을 해결하기 위해 PVDF 중공사막 표면과 기공 내부에 defluorination을 시켜 hydroxyl기를 형성하고 epoxy, aldehyde functional PEG를 grafting하여 기공 내부와 막 표면의 친수화를 달성하고자한다. 이를 통해 막 오염현상을 감소시킴은 물론 수투과도 향상 또한 기대할 수 있다. PVDF 중공사 표면에 grafting된 functional PEG를 확인하고, 개질된 막의 친수화 정도와 anti-fouling 특성을 평가하고자 한다.

수처리용 MF 막의 소재로 널리 쓰이는 PVDF는 높은 소수성으로 인해 막 오염현상 등의 문제점을 발생시킨다. 본 연구에서는 이러한 현상을 해결하기 위해 PVDF 중공사막 표면과 기공 내부에 defluorination을 시켜 hydroxyl기를 형성하고 epoxy, aldehyde functional PEG를 grafting하여 기공 내부와 막 표면의 친수화를 달성하고자한다. 이를 통해 막 오염현상을 감소시킴은 물론 수투과도 향상 또한 기대할 수 있다. PVDF 중공사 표면에 grafting된 functional PEG를 확인하고, 개질된 막의 친수화 정도와 장기운전 성능을 평가하고자 한다.

Pad-dry-cure 방식으로 ethylene cyanohydrin을 이용하여 견직물을 acrylonitrile화 시킬 때 건조 시간, curing 온도 및 시간, ethylene cyanohydrin 처리 농도, 처리 농도 등 조건 변화에 따른 변화와 반응양식을 규명하고자 하였다. 가공된 견직물의 FT-IR과 DSC 분석을 통하여 다음과 같은 결과를 얻었다. Curing을 에서 2분, ethylene cyanohydrin 처리 농도 5%, 처리농도 0.1%, 건조 온도를 로 하여 건조 시간 경과에 따른 견직물의 FT-IR 분석 결과, 건조 시간 경과에 따라 -OH() 특성 peak가 전부 장파장 쪽으로 shift 되어 나타났고, random coil에 의한 amide peak()는 단파장 쪽으로 shift되어 -sheet peak()와 중복되어 나타났다. 건조를 에서 3분, curing을 에서 2.5분, 농도를 0.1%로 하여 ethylene cyanohydrin 처리 농도에 따른 가공 견직물의 FT-IR 분석에서 -OH () 특성 peak에서 변화가 나타나 견직물의 -OH기가 반응에 관여하고 있는 것을 알 수 있었다. 위와 같은 조건으로 가공된 견직물의 DSC 분석에서 ethylene cyanohydrin 처리에 의해 견직물의 열분해 온도는 무처리의 에서 대략 로 상승하는 것으로 나타났다. 건조를 에서 3분, curing을 에서 2.5분, ethylene cyanohydrin 처리농도 5%로 하여 처리 농도에 따른 가공 견직물의 FT-IR 분석에서는 촉매 처리농도 0.8%일 경우를 제외하고는 -OH() 특성 peak에서 대부분 무처리와 비슷한 결과를 보여 주고 있으나, 0.8%의 경우에는 peak에 큰 변화를 나타냈다. 같은 조건에서 가공된 견직물의 DSC 분석에서, ethylene cyanohydrin 처리에 의해 견직물의 열분해 온도는 촉매농도와는 관계없이 무처리()에 비해 가공 견직물(대략 )의 열분해 온도가 상승됨을 알 수 있었다. 건조를 에서 70초, ethylene cyanohydrin 처리농도 5%, 처리농도 0.8%, Curing 시간을 2.5분으로 하고 curing 온도를 각각 110, 120, 130, 140, 150, 로 변화시켜 가공한 견직물의 FT-IR의 분석 결과, curing 온도 110, 150, 에서 -OH특성 peak의 변화가 크게 나타났다. 같은 조건으로 가공한 견직물의 DSC 분석에서는 ethylene cyanohydrin 처리에 의한 견직물의 열분해 온도는 curing 온도에 상관없이 미처리구()에 비해 전부 열분해 온도(대략 )가 상승함을 알 수 있었다.

Single-walled carbon nanotubes (SWNTs)를 320 ℃에서 90분 동안 가열하여 비정질 탄소를 제거하고 남아 있는 금속 촉매를 제거하기 위해 염산에 24시간 처리하였다. 정제된 SWNT 표면에 산화반응을 통해 카복실기를 도입하였으며, 가혹한 환경으로 인해 길이가 짧아진 SWNT를 얻었다. 세정된 실리콘 웨이퍼를 3-aminopropyldiisopropylethoxysilane (3-APDIPES)의 톨루엔 용액에 담가 표면에 3-APDIPES의 자기 조립 단층막을 형성시켰다. SWNT의 카복실기와 3-APDIPES의 아미노기 사이의 산-염기 반응을 통해 생성되는 이온 사이의 정전기적 인력을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면에 SWNT를 배열하였다. Atomic Force Microscopy (AFM) 분석을 통해 반응시간과 농도에 따른 효과를 확인하였고, Transmission Electron Microscopy (TEM)을 이용해 산 처리 시간에 따른 효과를 확인하였다.

Multi-walled carbon nanotube (MWNT)를 황산과 질산의 혼산(3:1)에 넣고 상온에서 ultrasonication 을 가해주어 MWNT의 표면에 산화반응을 통하여 카복실기를 도입하였다. 세정된 실리콘 웨이퍼를 3-aminopropylethoxysilane (3-APDIPES)의 톨루엔 용액에 담그어 실리콘 웨이퍼 표면에 3-APDIPES의 자기 조립 단층막을 형성하였다. 이 과정에서 실리콘 웨이퍼 표면에 형성된 3-APDIPES 자기 조립 단층막의 두께는 8 Å 이며, 이 단층막이 매우 견고하게 실리콘 웨이퍼 표면에 결합되어져 있음을 확인하였다. MWNT의 카복실기와 3-APDIPES의 아미노기 사이의 산-염기 반응을 통하여 생성되는 이온 사이의 정전기적 인력을 이용하여 실리콘 웨이퍼 표면에 MWNT를 배열하였다. 이 때 얻어지는 MWNT의 배향은 수직 배향이 아니라 수평 배향임을 atomic force microscopy (AFM)와 field emission-scanning electron microscopy (FE-SEM) 분석을 통하여 확인하였다.