Polymer(Korea), Vol.6, No.3, 171-180, June, 1982
건·습식 방사에 의해 제조된 셀룰로오스 아세테이트 중공사막에 대한 연구
A Study on the Cellulose Acetate Hollow Fiber Membranes made by Dry-Wet Spinning
초록
건습식 방사법을 사용하여 셀룰로오스 아세테이트 용액으로부터 역삼투용 중공사막을 제조하였고 그 제조 공정에 따른 중공사막의 구조와 물성을 조사하였다. 방상 원액은 셀룰로오스 아세테이트(Eastman Kodak, E-400-25)를 아세톤과 포름아미드(60:40 중량비)의 혼합액에 27% 중량비로 녹여 만들었다. 방사에 사용된 스피너렛(spinnerette)은 needle-om-orifice형으로 그 직경이 각각 0.5588mm, 0.9mm이며 길이는 1mm로서 바깥부분에는 방사원액이 흐르고 안쪽으로는 중공을 형성하기 위한 물-포름아미드 혹은 물-아세톤의 혼합액이 흐른다. 만들어진 중공사는 비대칭형 구조로서 치밀한 표면층과 다공성층의 이중구조이며 그 크기는 외경이 450㎛, 내경이 188㎛이었다. 중공사의 구조와 물성에 영향을 주는 인자로서 응고조의 온도, 공기 건조 시간, 내부 응고액의 종류와 조성, 연신의 정도, 그리고 열처리 온도에 대하여 조사하였으며, 시험 압력과의 관계도 조사하였다. 5000ppm NaCl 용액을 23.5 기압으로 가압했을 때 물이 투과율 0.4gal/ft2·day, 염배제율 96%의 값을 얻을 수 있었다.
Hollow fiber membranes for reverse osmosis were manufactured by dry-wet spinning of cellulose acetate solution. The dope used was 27% by weight of cellulose acetate (Eastman Kodak, E-400-25) in 40:60 by weight of formamide/acetone mixture; the spinning was through a single hole needle-in orifice hollow filament spinnerette. In order to coagulate the inner wall of the hollow fiber, water-formamide or water-acetone mixture was used as an internal coagulant. The effect of the coagulation bath temperature, the air-drying time, the internal coagulant composition, the annealing temperature, the stretch ratio, and the operating pressure on the hollow fiber membrane properties were studied. The hollow fiber membranes in this study were of the asymmetric type with a structure comprised of a dense selective outer surface and a porous gelled substructure. And the fiber had outside and insides diameters of 450 and 188㎛, respectively. At and operating pressure of 23.5 atm, the permeate flux was 0.4 gal·ft.-2day-1, with about 96% salt rejection, when charging with a 5000ppm NaCl solution.