KR101572105B1 - Membrane for desalination and the method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다공성 멤브레인을 제조하는 방법에 있어서, 상기 멤브레인에 원자층 증착법을 이용하여 친수성 산화막층을 형성하는 단계와 상기 친수성 산화막층의 외측에 원자층 증착법을 통하여 소수성 박막층을 형성하는 단계를 통해 상기 멤브레인의 기공을 제어하는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인과 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention provides a method of manufacturing a porous membrane, comprising: forming a hydrophilic oxide layer on the membrane using atomic layer deposition; and forming a hydrophobic thin layer on the outer side of the hydrophilic oxide layer by atomic layer deposition, And controlling the pores of the membrane, and a method for producing the same.
Description
본 발명은 담수화용 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 담수화용 멤브레인의 기공의 크기를 제어하여 여과효율을 증대시키기 위한 멤브레인 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a membrane for desalination and a method for producing the same, and more particularly, to a membrane for increasing the filtration efficiency by controlling the size of pores of a desalting membrane, and a method for manufacturing the membrane.
지구 면적의 약 70%를 차지하고 있으며 전 지구상에 존재하는 물의 양의 97%를 차지하고 있는 바다는 이를 직접 생활용수나 산업용수로는 사용할 수 없고 이를 제외한 3%정도만이 담수로 존재하고 있는데, 이 담수 중 대부분이 빙산 및 빙하형태로 존재하며 육지에서의 하천, 호수, 지하수 등에 존재하는 물은 매우 한정적이다.It occupies about 70% of the Earth's surface area. The sea which occupies 97% of the total amount of water in the world can not be used for living water or industrial waterway. Only 3% of the sea water exists as fresh water. It is present in the form of icebergs and glaciers, and the water present in rivers, lakes and groundwater on land is very limited.
따라서, 지구상에 존재하는 담수의 전부를 이용할 수 있는 것이 아니라 지구에 존재하는 물의 1% 정도만이 인간이 이용할 수 있는 담수이며, 이들 중 약 90% 정도가 농업용수로 이용되는데, 농업용수로 사용한 담수는 미사나 화학물질 등에 오염되어 수질이 크게 떨어지게 된다.Therefore, not all of the fresh water existing on the earth can be used, but only about 1% of the water present on the earth is human-made fresh water, about 90% of which is used as agricultural water. Or chemical substances, resulting in a significant drop in water quality.
이와 같이, 지구상에 존재하는 담수의 양은 제한적이며, 환경오염에 따른 수질오염 확산 및 수자원 고갈에 의한 담수 공급 잠재력은 날이 갈수록 급감하고 있는 반면에 세계적인 인구증가와 상업화에 따른 수자원의 수요는 지속적으로 증가되고 있어, 이에 대한 문제점 해결방안이 시급히 요망되고 있는 시점에 있다.As such, the amount of fresh water on the earth is limited, and the water supply potential due to water pollution spread and water depletion due to environmental pollution is decreasing day by day. On the other hand, And there is an urgent need for a solution for this problem.
해수나 기수 등으로부터 담수를 획득하기 위해서는 그 용액에 용존되어 있거나 부유하는 성분들을 용수 및 음용수 기준에 적합하도록 제거해야 한다. 해수나 기수 등을 담수화하는 방법은 크게 증발법과 역삼투법으로 구분될 수 있으며, 특히, 역삼투법은 멤브레인과 삼투압을 이용하여 해수 등에 녹아 있는 물질을 제거하여 순도가 높은 담수를 얻는 방법으로써 해수나 기수의 담수화 이외에도 산업폐수의 처리, 무방류 재이용 등의 여러 분야에서도 주목 받고 있는 고도 수처리 방법이다. 역삼투법에 의한 담수화는 물에 용해되어 있는 이온성 물질은 거의 배제되고 순수한 물은 통과시키는 멤브레인에 의해 해수 중에 용해되어 있는 이온성 물질을 여과시키는 것이다. 일반적으로 담수화용 멤브레인은 이온성 물질을 여과시키기 위해 매우 작은 크기의 기공들을 가지고 있으며, 이러한 멤브레인을 제조하는 데에는 높은 기술력이 필요하다. 현재, 담수화용 멤브레인을 제조하기 위한 기술개발이 계속해서 진행되고 있지만, 멤브레인 기공 크기를 일정하게 만들거나 10㎚ 수준 또는 그 이하가 되게 만드는 것이 쉽지 않은 실정이다. To acquire fresh water from sea water or sea water, dissolved or suspended components in the solution must be removed to meet water and drinking water standards. The reverse osmosis method can be classified into evaporation method and reverse osmosis method. In particular, the reverse osmosis method uses a membrane and osmotic pressure to remove substances dissolved in sea water or the like, thereby obtaining fresh water having high purity. In addition, it is an advanced water treatment method attracting attention in various fields such as treatment of industrial wastewater, and free circulation reuse. Reverse osmosis desalination is the filtration of ionic substances that are dissolved in seawater by a membrane that is almost free of ionic substances dissolved in water and passes through pure water. Generally, desalination membranes have very small pores to filter ionic materials, and high technology is needed to manufacture such membranes. Currently, the development of techniques for producing desalination membranes is ongoing, but it is not easy to make the membrane pore size constant or make it 10 nm or less.
한국공개특허 제 2005-0022986 호(복합 카본에어로겔 멤브레인, 그 제조방법 및 이를 이용한 담수화 시스템, 이하 선행문헌 1이라 함.)는 도 1에 도시된 바와 같이 레졸사이놀(resorcinol), 포름알데히드(formaldehyde), 용매 및 촉매를 포함하여 구성되는 졸 용액과, 상기 졸 용액에 상기 다공성 멤브레인을 담가 멤브레인의 표면 또는 내부 기공에 졸 용액이 채워지도록 하고, 상기 다공성 멤브레인의 표면 또는 내부에 채워진 상기 졸 용액을 겔화시켜 습윤겔을 얻고, 상기 습윤겔 내부의 기공수(pore water)를 유기용매로 치환하고, 상기 다공성 멤브레인을 건조 및 가열하는 단계를 포함하여 구성되는 복합 카본에어로겔 멤브레인 제조방법에 관한 것으로, 선행문헌 1은 레졸사이놀, 포름알데히드 등을 포함하는 졸용액으로 멤브레인의 기공을 제어하나, 포름알데히드는 다른 화학물질과 쉽게 결합하는 특성이 있어 합판 접착제나 방부제 등으로 사용되나, 포름알데히드는 유해물질로 인체에 해로운 물질이며, 선행문헌 1의 멤브레인 제조방법 또한 번거로운 문제점이 있었다. 따라서, 멤브레인의 기공을 효과적으로 제어하여 여과효율을 증대시킬 수 있으며 그 제조방법 또한 단순한 방법이 개발되어져야 한다.
Korean Unexamined Patent Publication No. 2005-0022986 (a composite carbon aerogel membrane, a method for producing the same, and a desalination system using the same, hereinafter referred to as prior art 1), comprises resorcinol, formaldehyde ), A solvent, and a catalyst; and a step of immersing the porous membrane in the sol solution to fill the surface or inside pores of the membrane with a sol solution, and the sol solution filled on the surface or inside of the porous membrane And drying and heating the porous membrane, wherein the step of forming the porous carbon membrane comprises the steps of: forming a porous gel layer on the porous gel; Document 1 controls the pores of the membrane with a sol solution comprising resorcinol, formaldehyde and the like, but formaldehyde There are characteristics that readily combined with other chemicals, but using a plywood glue or preservatives such as formaldehyde are harmful to the human body as a hazardous material, the membrane manufacturing method of Prior Art 1, there was also a complicated problem. Therefore, the filtration efficiency can be increased by effectively controlling the pores of the membrane, and a simple method for manufacturing the membrane should be developed.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 멤브레인의 기공의 크기가 제어 가능하여 여과효율을 증대시킬 수 있는 멤브레인을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a membrane capable of controlling the size of pores of a membrane to increase filtration efficiency.
또한, 원자층 증착법을 이용하는 단순한 제조방법으로 멤브레인의 기공을 제어할 수 있는 제조방법을 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide a manufacturing method capable of controlling pores of a membrane by a simple manufacturing method using an atomic layer deposition method.
본 발명은, 다공성 멤브레인(100)을 제조하는 방법에 있어서, S1) 상기 멤브레인(100)에 원자층 증착법을 이용하여 친수성 산화막층(200)을 형성하는 단계; 및 S2) 상기 친수성 산화막층(200)이 형성된 면에 원자층 증착법을 통하여 소수성 박막층(300)을 추가적으로 형성하는 단계;를 통해 상기 멤브레인의 기공을 제어하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a method of manufacturing a porous membrane (100), comprising the steps of: S1) forming a hydrophilic oxide layer (200) on the membrane (100) by atomic layer deposition; And S2) further forming a hydrophobic thin film layer (300) on the surface of the hydrophilic oxide layer (200) through atomic layer deposition to control the pore of the membrane.
또한, 상기 다공성 멤브레인(100)은 양극산화알루미늄, 산화타이타늄 및 산화지르코늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The porous membrane 100 may be formed of any one of anodic aluminum oxide, titanium oxide, and zirconium oxide, or a combination thereof.
또한, 상기 친수성 산화막층(200)은 산화알루미늄, 산화타이타늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the hydrophilic oxide layer 200 may be formed of any one of aluminum oxide and titanium oxide, or a combination thereof.
또한, 상기 소수성 박막층(300)은 탄소결합으로 이루어진 탄소나노튜브, 메틸기를 포함하는 탄화수소 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The hydrophobic thin film layer 300 is formed of any one of carbon nanotubes composed of carbon bonds or hydrocarbon materials including methyl groups, or a combination thereof.
또한, 상기 다공성 멤브레인(100)은 상기 친수성 산화막층(200) 및 소수성 또한, 상기 멤브레인(100)의 기공은 0.1nm 내지 5nm 범위 내에서 제어되는 것을 특징으로 한다.
In addition, the porous membrane 100 is hydrophilic and hydrophobic, and the pores of the membrane 100 are controlled within a range of 0.1 nm to 5 nm.
본 발명은, 다수개의 기공을 포함하는 멤브레인(100); 상기 멤브레인(100) 표면에 원자층 적층법을 이용하여 형성되는 친수성 산화막층(200); 및 상기 친수성 산화막층(200)가 형성된 면에 원자층 적층법을 이용하여 추가적으로 형성되는 소수성 박막층(300);로 이루어지되, 상기 친수성 산화막층(200) 및 소수성 박막층(300)이 복수개의 층으로 형성됨에 따라 기공의 크기를 제어할 수 있는 다공성 멤브레인을 특징으로 한다.
The present invention relates to a membrane (100) comprising a plurality of pores; A hydrophilic oxide layer 200 formed on the surface of the membrane 100 using an atomic layer deposition method; And a hydrophobic thin film layer 300 formed additionally on the surface of the hydrophilic oxide layer 200 using an atomic layer deposition method, wherein the hydrophilic oxide layer 200 and the hydrophobic thin layer 300 are formed of a plurality of layers And is characterized by a porous membrane capable of controlling the size of the pores as they are formed.
본 발명은 원자층 증착법을 이용하여 종래의 용액을 이용하여 기공을 제어하는 방법과 대비하여 멤브레인의 기공을 효과적으로 제어할 수 있다는 장점이 있다.The present invention is advantageous in that the pores of the membrane can be effectively controlled in comparison with the method of controlling the pores using the conventional solution using atomic layer deposition.
또한, 원자층 증착법을 이용하여 다공성의 멤브레인을 제작할 경우, 기공의 크기가 일정하고 원하는 크기의 기공을 형성할 수 있어 기공 밀도가 높은 멤브레인을 제조할 수 있다는 장점이 있다.In addition, when a porous membrane is fabricated using atomic layer deposition, it is possible to produce a membrane having a high pore density because a pore size can be constant and pores having a desired size can be formed.
또, 친수성 산화막층과 소수성 박막층을 복수개의 층으로 구비함에 따라 기공의 크기를 사용자 또는 여과환경에 맞게 제조할 수 있다는 장점이 있다.Further, since the hydrophilic oxide film layer and the hydrophobic thin film layer are provided as a plurality of layers, it is possible to manufacture the pore size according to the user or the filtration environment.
더불어, 친수성 산화막층에 소수성 박막층을 구비함에 따라 투수율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
In addition, since the hydrophilic thin film layer is provided in the hydrophilic oxide film layer, the permeability can be increased.
도 1은 종래의 다공성 멤브레인의 제작을 위한 순서도
도 2는 본 발명에 따른 다공성 멤브레인의 제작을 위한 순서도
도 3은 본 발명에 따른 다공성 멤브레인의 단면도1 is a flow chart for producing a conventional porous membrane
2 is a flow chart for fabricating a porous membrane according to the present invention
3 is a cross-sectional view of a porous membrane according to the present invention
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 멤브레인(100) 및 이의 제조방법을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, a membrane 100 according to the present invention having the above-described characteristics and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional or dictionary sense, and the inventor should appropriately define the concept of the term to describe its invention in the best possible way The present invention should be construed in accordance with the spirit and concept of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.
도 1은 종래의 다공성 멤브레인 제조방법의 순서도를 도시한 것으로, 앞에서 언급한 것과 같이 멤브레인의 제조단계가 복잡하고, 사용자가 원하는 크기의 기공으로의 제조가 어려웠다. FIG. 1 shows a flowchart of a conventional porous membrane manufacturing method. As described above, the manufacturing steps of the membrane are complicated, and it is difficult for the user to manufacture the pores having a desired size.
따라서, 본 발명은 원자층 증착법을 이용하여 다공성 멤브레인의 표면에 친수성 산화막층 및 소수성 박막층을 연속적으로 형성하여 사용자가 원하는 크기의 다공성 멤브레인을 제작할 수 있는 방법과 이러한 제조방법으로 제조된 멤브레인을 제공하는데 목적이 있다.
Accordingly, the present invention provides a method for fabricating a porous membrane of a desired size by continuously forming a hydrophilic oxide layer and a hydrophobic thin layer on the surface of a porous membrane using an atomic layer deposition method, and a membrane manufactured by such a method There is a purpose.
도 2는 본 발명에 따른 다공성 멤브레인의 제조방법에 대한 순서도를 도시하고 있으며, 도 3은 본 발명의 원자층 증착법을 이용하여 기공의 크기가 제어된 멤브레인의 단면도를 도시하고 있다. 이하 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 멤브레인 및 이의 제조방법에 대해 더욱 자세히 설명한다.
FIG. 2 illustrates a flow diagram of a method for fabricating a porous membrane according to the present invention, and FIG. 3 illustrates a cross-sectional view of a membrane having pore size controlled using the atomic layer deposition method of the present invention. Hereinafter, the membrane of the present invention and the method of manufacturing the same will be described in more detail with reference to FIGS. 2 to 3. FIG.
본 발명의 무기 다공성 멤브레인은 양극산화알루미늄(anodic aluminum oxide :AA0), 산화타이타늄, 산화지르코늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있으며 상기와 같은 화합물로 구성됨으로써 내구성 또한 향상시킬 수 있다. 이하, 본 발명의 다공성 멤브레인에 대하여 자세히 설명한다.
The inorganic porous membrane of the present invention may be formed of any one of anodic aluminum oxide (AAO), titanium oxide, and zirconium oxide, or a combination thereof, and the durability of the inorganic porous membrane may be improved. Hereinafter, the porous membrane of the present invention will be described in detail.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 간략하게 S1) 멤브레인(100)에 원자층 증착법을 이용하여 친수성 산화막층(200)을 형성하는 단계와 S2) 친수성 산화막층이 형성된 면에 원자층 증착법을 통하여 소수성 박막층(300)을 추가적으로 형성하는 단계를 통해 멤브레인(100)의 기공을 제어하는 것을 특징으로 한다. As shown in FIG. 2, the present invention comprises the steps of: S1) forming a hydrophilic oxide layer 200 on a membrane 100 using atomic layer deposition; and S2) forming an atomic layer on the hydrophilic oxide layer And the pores of the membrane 100 are controlled through the step of forming the hydrophobic thin film layer 300 additionally.
상기 멤브레인(100)을 이용한 상기 원자층 증착법(Atomic Layer Deposition: ALD)은 상기 멤브레인(100)의 원자단위(약 0.1 ~ 0.15nm)의 증착으로, 30nm 기공에서 약 100사이클로 1nm이하의 기공을 균일하게 제어하는 방법이 가장 바람직하나, 이는 일실시예에 해당하며, 당업자에 의해 실험조건이 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.
Atomic layer deposition (ALD) using the membrane 100 is performed by depositing an atomic unit (about 0.1-0.15 nm) of the membrane 100 to form pores of 1 nm or less in about 100 cycles in 30 nm pores, However, the present invention is not limited thereto and can be carried out by those skilled in the art by variously changing experimental conditions.
상기 멤브레인(100)의 표면에 원자층 증착법을 통해 형성되는 상기 친수성 산화막층(200)은 산화알루미늄, 산화타이타늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다. The hydrophilic oxide layer 200 formed on the surface of the membrane 100 by atomic layer deposition is formed of any one of aluminum oxide and titanium oxide or a combination thereof.
상기 친수성 산화막층(200)이 상기 산화알루미늄, 산화타이타늄 등으로 이루어지는 것은 하중을 가했을 때, 외력에 대응하는 성질, 즉 기계적으로 강하고, 일반적으로 정밀여과막에 사용되는 주요 재질에 대한 산과 알칼리 등의 화학약품에 견디는 내약품성이 뛰어나므로 내부를 보호하는데 도움이 된다. When the hydrophilic oxide layer 200 is made of aluminum oxide or titanium oxide, when the load is applied, the hydrophilic oxide film layer 200 has a property corresponding to an external force, that is, a chemical such as acid and alkali, which is mechanically strong and generally used for a microfiltration film It is resistant to chemicals and has excellent chemical resistance, which helps to protect the inside.
하지만 상기 친수성 산화막층(200)을 형성하는 화합물을 상기와 같이 산화알루미늄, 산화타이타늄 등에 한정하지 않고 이는 당업자에 의해 다양하게 변경되어 실시될 수 있다. However, the compound forming the hydrophilic oxide layer 200 is not limited to aluminum oxide, titanium oxide, and the like as described above, and may be variously modified by those skilled in the art.
또한, 상기 소수성 박막층(300)은 1nm이하의 두께로 여러 층을 통해 기공을 제어할 수 있으며, 전기 전도도가 구리와 비슷하고, 열전도율은 다이아몬드와 같으며, 강도는 철강보다 100배 이상 뛰어나다. In addition, the hydrophobic thin film layer 300 has a thickness of 1 nm or less and can control pores through several layers. The electric conductivity is similar to that of copper, the thermal conductivity is equal to that of diamond, and the strength is 100 times or more superior to that of steel.
탄소섬유는 1％만 변형시켜도 끊어지는 반면, 탄소나노튜브는 15％가 변형되어도 견딜 수 있는 장점으로 탄소나노튜브나 그래핀(graphene)과 같은 탄소결합 물질 및 이들의 조합으로 이루어지는 것이 가장 바람직하나, 이에 한정되지 않고 당업자에 의해 다양하게 형성될 수 있다. The carbon nanotubes are most preferably made of a carbon-binding material such as carbon nanotubes or graphene, or a combination thereof because the carbon nanotubes can withstand 15% of deformation even when only 1% of the carbon fibers are deformed , But the present invention is not limited thereto and can be variously formed by those skilled in the art.
상기 소수성 박막층(300)은 탄소를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 소수성 박막층(300)이 탄소나노튜브와 같은 탄소를 포함함으로써, 탄소결합 물질의 강도는 철강보다 100배 이상 뛰어나 박막층의 강도를 향상시킬 수 있으며, 상기 멤브레인(100)을 산화가 되어 있는 내식성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.The hydrophobic thin film layer 300 includes carbon. Since the hydrophobic thin film layer 300 includes carbon such as carbon nanotubes, the strength of the carbon-bonded material is 100 times or more higher than that of steel, And the corrosion resistance to which the membrane 100 is oxidized can be improved.
상기 멤브레인(100)은 상기 친수성 산화막층(200)만을 포함하여 형성될 수 있고 또한, 상기 멤브레인(100)은 상기 친수성 산화막층(200) 및 상기 소수성 박막층(300)이 복수개의 층으로 연속적으로 구비될 수 있으나, 이는 당업자에 의해 다양하게 실시될 수 있다.
The membrane 100 may include only the hydrophilic oxide layer 200 and the membrane 100 may be formed by sequentially forming the hydrophilic oxide layer 200 and the hydrophobic thin layer 300 as a plurality of layers. But it can be variously practiced by those skilled in the art.
상기 원자층 증착법(Atomic layer deposition : ALD)을 이용한 담수화용 멤브레인(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 사이클로 실시되어 원자를 한 층 단위로 물질을 적층시킬 수 있으나, 상기 멤브레인(100)의 기공을 더욱 미세하게 조절하기 위해 상기 친수성 산화막층(200)과 상기 소수성 박막층(300)을 연속적으로 원자층 증착법을 실시함에 따라 박막 두께나 기공의 크기를 약 1nm 정도로 정밀하게 조절할 수 있다. As shown in FIG. 2, the desalination membrane 100 using atomic layer deposition (ALD) may be formed in a single cycle so that atoms can be stacked in layers. However, The hydrophilic oxide film layer 200 and the hydrophobic thin film layer 300 are successively subjected to atomic layer deposition so as to precisely control the thickness of the thin film or the pore size to about 1 nm.
상기 다공성 멤브레인(100)의 표면에 원자층 증착법을 이용하여 상기 친수성 산화막층(200)과, 상기 친수성 산화막층(200)가 형성된 면에 원자층 증착법을 통하여 상기 소수성 박막층(300)이 형성함에 따라 물의 흐름을 크게 증가시켜 투수율을 증가시킬 수 있다.As the hydrophobic thin film layer 300 is formed on the surface of the porous membrane 100 by atomic layer deposition using the atomic layer deposition method on the hydrophilic oxide layer 200 and the hydrophilic oxide layer 200, The water flow can be greatly increased and the permeability can be increased.
일반적으로 상기 멤브레인(100)의 기공의 크기를 일정하게 만들거나 10nm 수준 또는 그 이하로 제작하기 어려워 여과의 효율이 낮았으나, 본 발명에서 상기 멤브레인(100)의 기공크기에서 원자층 층작법으로 기공 크기를 0.1nm 내지 5nm 범위로 제조가 가능함에 따라 미세하게 여과가 가능하므로 여과 효율을 크게 증대시킬 수 있다는 장점이 있다. 상기 멤브레인(100)의 기공은 0.1nm 내지 5nm 범위로 제어되는 것이 가장 바람직하나, 이는 당업자에 의해 다양하게 변경되어 실시될 수 있다.Generally, the efficiency of filtration is low because it is difficult to make the pore size of the membrane 100 constant or to fabricate the membrane at a level of 10 nm or less. However, In the present invention, since the pore size of the membrane 100 can be fabricated in the range of 0.1 nm to 5 nm by the atomic layer deposition method, the membrane can be finely filtered and thus the filtration efficiency can be greatly increased. Most preferably, the pores of the membrane 100 are controlled in the range of 0.1 nm to 5 nm, which can be modified by a person skilled in the art.
본 발명은 상기의 제조방법으로 제작되는 멤브레인은 다수개의 기공을 포함하며, 상기 멤브레인(100)은 상기 멤브레인(100) 표면에 원자층 적층법을 이용하여 형성되는 친수성 산화막층(200)을 포함하고, 상기 친수성 산화막층(200)이 형성된 면에 원자층 적층법을 이용하여 추가적으로 소수성 박막층(300)을 더 형성하는 것을 특징으로 하되, 상기 친수성 산화막층(200) 및 상기 소수성 박막층(300)이 복수개의 층으로 형성될 수 있으며, 상기 소수성 박막층(300)이 탄소를 포함함에 따라 기공의 크기를 제어할 수 있다. The membrane manufactured by the above-described method includes a plurality of pores, and the membrane 100 includes a hydrophilic oxide layer 200 formed on the surface of the membrane 100 using an atomic layer deposition method A hydrophobic thin film layer 300 is further formed on the surface on which the hydrophilic oxide film layer 200 is formed using an atomic layer deposition method wherein the hydrophilic thin film layer 200 and the hydrophobic thin film layer 300 have a plurality of Layer, and the size of pores can be controlled as the hydrophobic thin film layer 300 includes carbon.
따라서 본 발명을 요약하자면 다공성 멤브레인을 제조하는 방법으로 상기 멤브레인에 원자층 증착법을 이용하여 친수성 산화막층을 형성하는 단계와 상기 친수성 산화막층의 외측에 원자층 증착법을 통하여 소수성 박막층을 형성하는 단계를 통해 상기 멤브레인의 기공을 제어하며, 친수성 산화막층과 소수성 박막층을 복수개의 층으로 구비함에 따라 사용자 또는 여과환경에 맞게 기공의 크기를 제어할 수 있는 멤브레인 제조방법과 이러한 제조방법으로 제조된 멤브레인에 관한 것이다.Accordingly, the present invention provides a method for producing a porous membrane, comprising: forming a hydrophilic oxide layer on the membrane by atomic layer deposition; and forming a hydrophobic thin layer on the outer side of the hydrophilic oxide layer by atomic layer deposition And controlling the size of the pores according to the user or the filtration environment by controlling the pores of the membrane and providing the hydrophilic oxide layer and the hydrophobic thin layer as a plurality of layers, and a membrane manufactured by such a manufacturing method .
이러한 방법으로 제조된 멤브레인은 기공의 밀도가 높아 여과 효율을 증대시킬 수 있으며, 원자층 증착법을 통해 형성된 친수성 산화막층 면에 원자층 증착법을 통해 소수성 박막층을 추가 형성함으로써 투수율을 증대시킬 수 있다는 장점이 있다.
Membranes prepared by this method can increase the filtration efficiency due to high density of pores and can further increase the permeability by further forming a hydrophobic thin layer through atomic layer deposition on the surface of the hydrophilic oxide layer formed by atomic layer deposition have.
S1 내지 S2 : 본 발명의 멤브레인을 제작하는 순서
100 : 다공성 멤브레인
200 : 친수성 산화막층
300 : 소수성 박막층≪ RTI ID = 0.0 > S1 to S2 < / RTI >
100: Porous membrane
200: hydrophilic oxide film layer
300: hydrophobic thin film layer
Claims (7)
S1) 상기 기공의 내주면을 포함하는 상기 멤브레인(100)에 원자층 증착법을 이용하여 친수성 산화막층(200)을 형성하는 단계; 및
S2) 상기 친수성 산화막층(200)이 형성된 면에 원자층 증착법을 통하여 소수성 박막층(300)을 추가적으로 형성하는 단계;
를 통해 상기 멤브레인의 기공의 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
1. A method of making a porous membrane (100) comprising a plurality of pores,
S1) forming a hydrophilic oxide layer (200) on the membrane (100) including the inner peripheral surface of the pores by atomic layer deposition; And
S2) forming a hydrophobic thin film layer (300) on the surface of the hydrophilic oxide layer (200) by atomic layer deposition;
And controlling the size of the pores of the membrane through the membrane.
양극산화알루미늄, 산화타이타늄 및 산화지르코늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the porous membrane (100)
Anodic aluminum oxide, titanium oxide, and zirconium oxide, or a combination thereof.
산화알루미늄, 산화타이타늄 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the hydrophilic oxide layer (200)
Aluminum oxide, or titanium oxide, or a combination thereof.
탄소결합으로 이루어진 탄소나노튜브, 메틸기를 포함하는 탄화수소 물질 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the hydrophobic thin film layer (300)
A carbon nanotube composed of a carbon bond, and a hydrocarbon material including a methyl group, or a combination thereof.
상기 친수성 산화막층(200) 및 소수성 박막층(300)이 복수개의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
The method of claim 1, wherein the porous membrane (100)
Wherein the hydrophilic oxide layer (200) and the hydrophobic thin layer (300) are provided in a plurality of layers.
0.1nm 내지 5nm 범위 내에서 제어되는 것을 특징으로 하는 다공성 멤브레인의 제조방법.
2. The method of claim 1, wherein the pores of the membrane (100)
Wherein the pH of the porous membrane is controlled within a range of 0.1 nm to 5 nm.
상기 기공의 내주면을 포함하는 상기 멤브레인(100) 표면에 원자층 적층법을 이용하여 형성되는 친수성 산화막층(200); 및
상기 친수성 산화막층(200)가 형성된 면에 원자층 적층법을 이용하여 추가적으로 형성되는 소수성 박막층(300);
으로 이루어지되,
상기 친수성 산화막층(200) 및 소수성 박막층(300)이 복수개의 층으로 형성됨에 따라 기공의 크기를 제어할 수 있는 다공성 멤브레인.
A membrane (100) comprising a plurality of pores;
A hydrophilic oxide layer 200 formed on the surface of the membrane 100 including the inner circumferential surface of the pore using an atomic layer deposition method; And
A hydrophobic thin film layer 300 additionally formed on the surface of the hydrophilic oxide layer 200 using an atomic layer deposition method;
Lt; / RTI >
Wherein the hydrophilic oxide layer (200) and the hydrophobic thin film layer (300) are formed of a plurality of layers to control the size of the pores.
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