본 논문에서는 ~1.5 μm의 기공 크기를 가지는 고투과도 알파 알루미나 지지체 위에 도포된 서스펜션의 증발유도 자기조립 현상을 이용하여 중간층을 형성하는 새로운 코팅 방식을 소개한다. 새로운 코팅 방법으로 만들어진 중간층은 일반 적으로 사용되는 담지법으로 코팅된 중간층과 비교하여 표면거칠기와 불균일도가 낮아 코팅에 적합하였다. 복합막 지지체로 서의 평가를 위해 제조된 지지체는 감마 알루미나 복합막 제조에 사용되었다. 메조 기공을 가지는 감마 알루미나 복합막은 반복코팅 없이도 매크로 기공 크기의 결함이 존재하지 않았으며 일반적으로 널리 사용되는 100~200 nm의 기공 크기를 가지 는 지지체로부터 만들어진 같은 두께의 복합막과 비교하여 2.3배 이상의 높은 질소투과도를 보였다.

FO is prominent membrane technology for desalination due to no hydraulic pressure requirement and low fouling propensity compared to RO. TFC membrane was widely used due to excellent perm-selectivity and chemical resistance. TFC membrane consists of dense and support layer. Academic efforts focused on advance TFC membranes characteristics and performances. This work attempts to fabricate TFC FO membrane with highly permeable ultra-thin intermediate layer on the support layer using polydopamine and graphene oxide. Role of the intermediate layer on performances was demonstrated via characterization and FO operation.

본 연구에서는 기공의 크기가 큰 다공성 지지체를 3~4 μm, 150 nm의 크기를 갖는 α-알루미나 입자를 물과 실 리카-지르코니아 용액에 각각 분산시키는 방법으로 표면 개질을 하였다. 3~4 μm 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액을 이 용하여 금속 지지체 및 알루미나 지지체에 코팅하였을 때, 코팅횟수가 증가할수록 지지체의 표면의 큰 기공이 감소하였고, 여 기에 150 nm 크기의 알루미나 입자가 분산된 용액으로 추가 코팅을 하면 작은 크기의 알루미나 입자가 기공 사이사이에 들 어가면서 지지체를 좀 더 매끄럽게 개질하는 역할을 하는 것을 확인하였다. 특히 실리카-지르코니아 용액을 분산매로 하여 표면 개질을 한 경우, 알루미나 입자가 실리카-지르코니아 층에 촘촘하게 박힌 모양으로 고정이 되어 지지체 개질에 효과적 임을 확인하였다. 이러한 방법으로 제조된 실리카-지르코니아 분리막의 기체투과도는 상온에서 각각 1.8 - 8.4 × 10-4 mol⋅m-2 ⋅s-1⋅Pa-1, 3.3 - 5.0 × 10-5 mol⋅m-2⋅s-1⋅Pa-1이며 수소/질소 선택도는 Knudsen 분포를 보였다. 표면 개질된 지지체에 다양 한 분리층을 형성하는 방법으로 무기 분리막 응용에 이용할 수 있을 것으로 예상된다.