Membrane Permeation Characteristics and Fouling Control through the Coating of Poly(vinyl alcohol) on PVDF Membrane Surface

DOI: http://dx.doi.org/10.14579/MEMBRANE_JOURNAL.2014.24.4.276

PVDF막 표면에 폴리비닐알코올 코팅을 통한 분리막의 투과특성 및 막오염 제어

장 한 나*^,**⋅김 인 철*⋅이 용 택**^,†

*한국화학연구원 산업바이오화학연구그룹, **충남대학교 화학공학과 (2014년 6월 30일 접수, 2014년 8월 12일 수정, 2014년 8월 12일 채택)

Membrane Permeation Characteristics and Fouling Control through the Coating of Poly(vinyl alcohol) on PVDF Membrane Surface

Hanna Jang*

*Research Center for Biobased Chemistry, Korea Research Institute of Chemical Technology, P.O. Box 107, Daejeon 305-600, Republic of Korea

**Department of Chemical Engineering, Chungnam National University, Daejeon, 305-764, Korea (Received June 30, 2014, Revised August 12, 2014, Accepted August 12, 2014)

요 약: 본 연구에서는 소수성 PVDF막 표면에 중성 친수성 고분자인 Poly(vinyl alcohol) (PVA)를 코팅한 후 순수 투과 도를 측정하고 대표적인 단백질 오염물질인 bovin serum albumin (BSA)에 대하여 파울링 실험을 수행하였다. BSA 용액 20 ppm 조건에서 파울링 실험을 수행한 결과, 코팅 전 막에 비하여 순수 투과도는 감소하였지만 내오염성은 현저히 증가됨을 알 수 있었다. 코팅된 PVA의 분자량이 커질수록 순수 투과도는 감소하였으나, 내오염성이 증가하는 경향을 보였다. 또한, 코 팅된 PVA의 농도가 높아질수록 순수 투과도는 감소하였고, 내오염성이 증가하였다. 이는 접촉각과 AFM 측정 결과와 관련 하여 코팅 후 막 표면에 친수성의 증가와 거칠기가 감소했기 때문으로 여겨진다.

Abstract: In this study, a hydrophobic polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane was modified by coating neutral hy- drophilic poly(vinyl alcohol). The flux of pure water was measured and then fouling test was conducted with bovin serum albumin (BSA) as model protein foulant. As a result, the experiments showed that pure water flux was decreased but an- ti-fouling property was significantly enhanced. Pure water flux with increasing molecular weights of the polymer was de- creased and fouling resistance was enhanced. Also, Pure water flux with increasing solution concentration was decreased and fouling resistance was enhanced. It is probably due to the increase in hydrophilicity and decrease in roughness of the mem- brane surface, as revealed by contact angle and AFM analysis.

Keywords: Fouling, Surface modification, Polyvinylidene fluoride (PVDF), Poly(vinyl alcohol) (PVA)

1. 서 론

1)

분리막을 이용한 공정은 에너지 절약 및 환경 친화적 공정으로 주목받고 있으며, 각종 폐수처리 및 음용수 처리, 의약합성, 식품분야, 해수담수화 등 여러 분야에 다양하게 활용되고 있다[1-7]. 한외여과막은 비교적 장 치가 간단하면서도 처리효율이 좋아 수질개선 및 폐수 처리 등의 목적으로 많이 사용된다[8-10]. 정수처리 분

†

Corresponding author(e-mail: [email protected])

야에서는 작은 막 면적으로도 대용량의 물을 처리할 수 있도록 고투과성 및 고내압성을 가지는 분리막이 요구 된다. 따라서 대부분의 분리막의 경우 내구성, 기계적 강도, 열 안정성, 내화학성이 우수한 polysulfone (PSF), polyethersulfone (PES), polyvinylidene fluoride (PVDF) 등의 소수성 소재를 많이 사용하고 있다[11-13].

이 중 PVDF는 불소원자가 대칭으로 분포하여 있는 구조로 산이나 알칼리 등을 포함하는 화학적 환경에 견 딜 수 있는 내 화학성과 내열성이 다른 물질들보다 매

있다. 이것은 막의 내구성 및 처리효율을 감소시키므로 오염에 대한 영향인자를 파악하고 제어할 수 있어야 한 다. 이러한 현상이 일어나는 이유는 막표면 또는 막세 공 내에 콜로이드, 입자상 용질, 거대분자 등의 유⋅무 기물들의 비가역적으로 침지되기 때문인데, 주로 친수 성 막보다는 소수성 막에서 많이 나타난다[16]. 소수성 막들은 물과 반발력이 생겨 물이 투과되기 어렵고, 수 중 여과대상물질의 대부분이 소수성을 띄고 있는 유기 물질이기 때문에 소수성인 분리막 표면에 매우 쉽게 흡 착되어 막오염을 일으키기 쉬워 결국 막 성능을 저하시 킬 수 있다. 막오염에 있어서 일반적으로 친수성 막보 다는 소수성 막에의 단백질 용질의 흡착량이 크기 때문 에 유기물에 의한 오염이 크고 이것은 막의 순수 투과 도를 급격하게 저하시키는 원인이 된다[17]. 농도분극 은 막 표면에의 용질의 가역적 침지 현상이기 때문에 조작조건의 변화로 제어가 가능하나, 막오염은 용질의 비가역적 침지 현상이기 때문에 단순히 조작조건을 변 화시키는 방법으로는 제어가 거의 불가능하여 막오염 을 제어하기 위하여 다양한 방법으로 분리막 연구가 진 행되어오고 있다[18-22].

이를 개선하기 위해 소수성 다공성 막 표면에 친수성 기를 도입하는 방법은 매우 효과적이며 비교적 간단하 다. 예를 들어 화학적 표면 개질, 코팅, 극성단량체의 표면 그래프트 중합, 블랜딩 등의 방법이 있으며 극성 기능성기의 도입으로 표면에너지가 증가되면서 위의 문제를 해결할 수 있다[23-32].

Poly(vinyl alcohol) (PVA)은 고분자 반복단위에 친수 성 하이드록시기(-OH) 그룹을 가지고 있는 중성 친수 성 고분자로서 막오염 저항성이 뛰어난 장점이 있다.

또한 주 사슬이 -C-C- 결합으로 형성되어있어 화학적으 로 매우 안정하며 가교결합을 통한 네트워크 형성이 쉬 워 막 표면에 코팅이 용이하다[33-39]. 우수한 친수성은 물과 강한 결합을 의미하며 이는 분리막과 물 사이에서 발생할 수 있는 저항을 최소화하여 분리막의 수 투과도 의 증가와 내오염성을 부여하여 막오염을 감소시키고 자 하는 본 연구에 적합하였다.

2. 실 험

2.1. 실험 재료

본 연구에서 지지층 제조에 사용한 고분자는 PVDF (polyvinylidene fluoride, solvay)를 구입하여 사용하였 고, 고분자용액을 제조하기 위한 용매로는 DMAc (dimethyl acetamide, Samchun)를 사용하였다. 첨가제 로 PVP (poly(vinyl pyrrolidone), Wako)를 구입하여 사 용하였다. 지지층 위에 코팅물질로 사용된 고분자는 세 가지의 PVA (poly(vinyl alcohol))로 Acros-Organics사 의 Mn (Number-average molecular weight) 88,000과 Aldrich사의 Mn 13,000~23,000과 Mn 31,000~50,000 을 구입하여 사용하였다. 첨가제로 Glycerin (Samchun) 을 일부 사용하였다. 가교반응을 위하여 가교제인 GA (glutaraldehyde)와 산 촉매인 HCl (hydrogen chloride) 은 Kasei Chemical에서 구입하여 사용하였다. 단백질 모 델 오염물질로 BSA (bovin serum albumin, Across Organics)를 구입하여 전처리 없이 사용하였고, 초순수는 Milli-Q system (Millipore)으로 생산하여 사용하였다.

2.2. PVA 코팅 막 제조

지지층인 PVDF는 소수성으로 소수성인 콜로이드, 오일, 단백질, 유기물 등에 막오염이 심각하게 일어나므 로 막오염을 감소하기 위하여 PVA로 표면을 개질하였 다. 중성의 친수성 고분자인 PVA 코팅을 통하여 표면 거칠기를 줄이고 친수성을 높여 투과율은 감소하지만 내오염성이 증가되는 것을 기대하였다. 개질된 PVDF 분리막의 제조방법을 Fig. 1에 자세히 나타내었다.

먼저 PVDF 지지층 위에 GA 5 wt%와 HCl 0.5 wt%

를 초순수에 2시간 동안 교반시켜 용해시킨 용액에 1분 간 침지한다. 그 뒤 롤러로 과량의 용액을 제거한 뒤 건조시킨다. 0.1 wt%의 PVA를 90°C에서 5시간 동안 초순수에 녹인 후 그 용액에 건조된 PVDF 분리막 지 지체를 1분간 침지한 후 건조시킨다. 건조된 막은 증류 수에 보관하였다.

Fig. 1. Preparation of PVDF membrane coated with PVA.

Fig. 2. Schematic representation of the crosslinking reaction of PVA with glutaraldehyde.

80 μm

Fig. 3. The cross sectional images for PVDF support mem- brane (× 500).

Fig. 2는 PVA 코팅에 대한 반응식이다. 이 식에 의 하여 분리막 표면은 가교되어 코팅이 이루어진다. PVA 가 가진 -OH 그룹과 산 촉매 하에 -COH 그룹과 빠른 반응을 일으켜 가교반응을 진행시킨다.

2.3. 분리막 표면 특성 평가

분리막의 표면을 관찰하기 위하여 field emission scanning electron microscope (FE-SEM, Tescan Mira 3 LMU FEG, 10kV)를 이용하여 분리막의 표면을 관찰하 였다. 시료의 전처리로 Quorum Q150T ES를 이용하여 10 mA의 전류로 120초 동안 Pt coating을 실시하였다.

기공 크기는 Capillary flow porometer (PMI, Porous

Material Inc., CFP-1500-AEL, USA)를 사용하여 측정 되었으며, 또한 코팅 후 표면의 친수화 정도를 알아보 기 위하여 contact angle (SEO Phoenix 300A)을 측정 하였고, 동일 시료를 3번 이상 측정하여 평균값으로 사 용하였다. 표면 거칠기를 확인하기 위하여 atomic force microscopy (AFM, Bruker Dimension Icon Nanoscope V)을 측정하였다. 이로써 친수성 고분자의 코팅 유무를 확인하였다.

2.4. 투과 성능 및 막오염 특성 평가

투과실험은 파울링이 가장 잘 일어나는 dead-end의 형태인 batch stirred cell (Amicon)에서 실시하였다. 장 치의 용량은 200 mL이고 test cell의 유효면적은 28.26 cm²이다. 장치는 순환형으로 용액을 계속 공급할 수 있 도록 연결해 주었고 수압으로 일정압력을 가해주었다.

다양한 조건으로 코팅된 분리막을 막 모듈에 장착하여 순수를 유입하여 초기에 3 kgf/cm²의 압력 하에서 120 분 동안 안정화 시킨 다음, 다시 측정 압으로 낮추어 120분 동안 안정화시켰다. 충분히 안정화한 후 투과도 가 일정해 지면 순수투과도를 측정한다. 내오염성을 평 가하기 위하여 BSA를 20 ppm 농도로 제조한 용액으로 교체한 후 막에 접촉시켜 120분 동안 투과도 감소를 측 정하였다. 막오염은 분리막이 용액에 접촉한 후 단시간 동안 이루어지기 때문에 흡착실험 시간은 120분으로 한정시킨 후 실험을 진행하였다. 측정된 값은 투과도에 따른 상대 투과도 감소비율(Normalized flux, J/J0)로 환

(a)

(b)

(b)

0.05 wt%

(d)

0.1 wt%

(e)

0.1 wt%

Add glycerin

(f)

Fig. 4. FE-SEM images of the membrane surfaces. (a) PVDF support membrane and membrane coated with different PVA contents of (b) 0.005 wt%, (c) 0.01 wt%, (d) 0.05 wt%, (e) 0.1 wt%, (f) 0.1 wt% + 3 wt% glycerin (× 50,000).

산하여 비교하였고, 이 값은 클수록 내오염성이 우수함 을 나타낸다. 투과실험이 끝난 후 2시간 이상 초순수로 완전히 세척한 뒤 새로운 막으로 교체하여 다음 실험을 진행하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1. PVA 코팅 막의 특성

제조된 분리막은 높은 투수량을 가짐과 동시에 막오 염을 최소화하기 위하여 제조되었다. 지지층은 PVDF 단독으로 제조할 경우 투수량이 매우 낮아 첨가제로 PVP를 넣어 제조하였다. 지지층이 너무 얇을 경우 코 팅이 제대로 되지 않아 지지층의 두께는 250 µm로 고 정하였고, 최적화된 코팅액 농도는 18 wt%로 고정하였 다. Fig. 3과 같이 지지층은 전체적으로 거대기공을 형 성하면서 핑거 구조를 나타내었고, 지지층 두께는 약 80 µm로 확인할 수 있었다.

Fig. 4는 (a) PVDF 지지층, (b)~(f) 농도에 따른 PVA 코팅 막의 표면 모습이다. PVDF 지지층은 표면 이 거칠고 기공이 크고 많은 반면 PVA와 같은 친수성

고분자 코팅 후 코팅 농도가 높아짐에 따라 표면 기공 이 작아짐을 알 수 있었다. 코팅 농도가 0.005 wt%일 때는 개질 전 막에 비하여 기공이 조금 감소하였지만, 농도가 0.1 wt%로 증가함에 따라 표면 기공이 거의 보 이지 않을 정도로 확실히 감소함을 알 수 있었다. 이는 농도가 증가할수록 막 표면에 코팅되는 PVA가 많아지 므로 표면에 있는 거대기공이 줄어들고 매끈한 표면을 가지게 되는 것으로 사료된다. 또한 Fig. 4의 (e)와 (f) 에서 글리세린 첨가 전 후를 비교하였을 때, 두 경우 모두 기공이 거의 없는 모습으로 비슷한 형태로 관찰할 수 있었지만 글리세린이 첨가된 경우의 막 표면은 다소 매끄럽지 못한 모습을 나타내었다.

다음으로 접촉각을 비교하여 친수성 증가정도를 알 아보았다. 접촉각의 크기가 작을수록 친수화도가 큼을 의미한다. Fig. 5에서 (a) PVDF 지지층, (b)~(f) 농도에 따른 PVA 코팅 막의 접촉각을 나타내었다. 기본 PVDF 지지층은 접촉각이 60.51°이었고, PVA를 0.005 wt%의 농도로 코팅한 막은 접촉각이 52.28°로 개질 전 막에 비하여 8.23° 감소하였다. PVA를 0.01 wt%의 농도로 코팅한 막은 접촉각이 50.83°로 개질 전 막에 비하여

60.51°

support

(a)

52.28°

0.005 wt%

(b)

50.83°

0.01 wt%

(c)

49.49°

0.05 wt%

(d)

47.50°

0.1 wt%

(e)

50.71°

0.1 wt%

Add glycerin

(f)

Fig. 5. Contact angles of (a) PVDF support membrane and membrane coated with different PVA contents of (b) 0.005 wt%, (c) 0.01 wt%, (d) 0.05 wt%, (e) 0.1 wt%. (f) 0.1 wt% + 3 wt% glycerin.

(a)

(b)

Fig. 6. AFM images of the surfaces of (a) PVDF support membrane and (b) modified membrane coated with 0.1 wt%

of PVA.

9.68° 감소하였다. PVA를 0.05 wt%의 농도로 코팅한 막은 접촉각이 49.49°로 개질 전 막에 비하여 11.02°

감소하였다. PVA를 0.1 wt%의 농도로 코팅한 막은 접 촉각이 47.50°로 개질 전 막에 비하여 13.01°나 감소하 였다. 코팅 농도가 증가할수록 접촉각이 현저히 낮아짐 을 알 수 있었다. 이는 농도가 증가함에 따라 가교제와 결합할 수 있는 PVA의 양이 많아지기 때문에 주 사슬 에 달려있는 -OH 그룹 또한 많아져 친수성이 증가하게 되는 것이다. 글리세린을 첨가한 막의 경우 첨가 전 막 과 비교하여 볼 때, 접촉각이 3.21° 정도 증가한 값을 나타내었다. 코팅용액 제조 시 글리세린이 첨가되면서 PVA 가교반응이 다소 방해되어 막 표면의 접촉각이 조금 증가한 것으로 사료된다.

Fig. 6의 AFM을 보면 표면 거칠기가 친수성 개질 후 확실히 감소함을 알 수 있었다. 개질 전 PVDF막은 높 이차가 커서 다소 울퉁불퉁한 표면을 가지고 있으며, 개질 후 막은 개질 전 막에 비하여 표면이 완만하게 되 었음을 알 수 있었다. 평균 거칠기 값인 Ra 값은 작을

수록 완만한 표면을 나타내는데, 측정 결과 Ra 값이 개 질 전 32.3 nm에서 개질 후 12.3 nm로 친수성 고분자 코팅 후 거칠기가 감소함을 알 수 있었다.

3.2. 분자량에 따른 PVA 코팅막의 투과 성능 및 내오 염성 평가

운전 압력을 1 kgf/cm²으로 고정시킨 후, 분자량을 10,000~20,000, 30,000~50,000, 88,000의 3가지 범위 로 나누어 코팅하였다. 코팅 고분자의 분자량을 10,000 이하로 할 경우, 고분자의 내구성이 떨어지고 분자량을 88,000 이상으로 할 경우 solvent에 녹이기 힘든 문제점 이 있었다. Fig. 7, Table 1에서와 같이 세 가지 고분자 를 0.1 wt%의 농도로 코팅하였을 때 PVA의 분자량이 낮을수록 분자 간 결합력이 약하여 물에 쉽게 용해되 고, 제조된 막의 순수 투과도가 큰 경향을 보였다. 분자 량이 10,000~20,000인 경우는 순수 투과도가 269 L/m²hr 이고 단백질 용액에 120분 접촉 후 normalized flux가 0.16으로 측정되었다. 또한 분자량이 30,000~50,000인 경

PVDF

(support) 1965 39

10,000-20,000 269 41

30,000-50,000 202 41

88,000 155 63

0 20 40 60 80 100 120

0.0 0.2 0.4

N o rm al

Operating time (min)

Fig. 7. Normalized fluxes of the membranes coated with PVA of different molecular weights. Flux was measured at 1 kgf/cm

with 20 ppm BSA aqueous solution.

우는 순수 투과도가 202 L/m²hr이고 단백질 용액에 120 분 접촉 후 normalized flux가 0.20으로 측정되었다. 이는 코팅 전 PVDF막(순수투과도 1965 L/m²hr, normalized flux = 0.01)에 비하여 순수의 투과도가 많이 감소되었 지만 내오염성은 증가된 결과를 나타내었다. 상대적으 로 분자량이 낮은 경우 고분자 내의 결합을 끊기가 쉬 워 물에 쉽게 용해되고 가교제와의 반응에 있어 상대적 으로 높은 분자량을 가진 PVA보다 체인이 끝나는 -CH3기가 더욱 많이 존재하기 때문에 가교결합이 덜 일어나게 된다. 코팅 후에도 투수량이 큰 편이었으나, BSA에 120분 접촉 후에 투과도가 코팅 전 PVDF막과 비교하였을 때 거의 비슷하여 투과도 상승에는 큰 영향 이 없었다. 반면 분자량이 88,000인 경우 순수 투과도 가 155 L/m²hr에서 단백질 용액에 120분 접촉 후 투과 도가 63 L/m²hr로 감소하였는데, 이는 코팅 전 PVDF 막이 동일 조건에서 투과도가 39 L/m²hr로 감소한 것과 비교하여 볼 때, PVA를 코팅한 막이 단백질 용액에 접 촉 후에 더 큰 투과도를 가졌고, 동시에 내오염성이 상 당히 증가된 결과를 나타내었다. 고분자의 경우 분자량 이 높을수록 고분자의 물성이 좋아지며 내구성이 향상 되는 경향이 있다. 충격을 가할 경우 저분자는 서로가 독립적이어서 쉽게 갈라질 수 있지만, 긴 실처럼 되어 있는 고분자는 서로 얽혀 있어서 분리가 쉽지 않게 된 다. 그래서 분자량이 높아질수록 질기고 기계적 강도가 뛰어나게 되는 경향을 보인다. 서로 다른 분자량에 따 라 막을 제조한 결과 분자량이 높을수록 투과도는 감소 하였지만 내오염성은 매우 증가함을 알 수 있었다. 특 히 PVA의 분자량을 88,000으로 하여 코팅한 경우 최 종 normalized flux (J/J0)가 0.4로 내오염성이 가장 우

수한 결과를 나타내었다. 이것은 분자량이 높아 결합이 잘 끊어지지 않고, 친수성 PVA가 가교제와 결합이 충 분히 이루어졌기 때문으로 여겨진다.

3.3. 코팅농도에 따른 PVA 코팅막의 투과 성능 및 내 오염성 평가

코팅에 사용된 PVA가 고분자(Mn 88,000)이므로 소 량 사용해도 투과플럭스가 크게 감소하게 된다. 따라서 PVA 농도를 투과도를 많이 감소시키지 않는 범위인 0.005~0.1 wt%로 변화시키면서 운전압력을 1 kgf/cm² 로 고정하여 내오염성을 평가하였다(Fig. 8, Table 2).

PVA의 농도가 올라갈수록 투과도는 감소하였으며, 내 오염성은 증가하는 경향을 나타내었다. 농도가 0.005 wt%인 경우는 순수 투과도가 262 L/m²hr이고 단백질 용액에 120분 접촉 후 normalized flux가 0.20으로 측정 되었다. 농도를 0.01 wt%로 높였을 때 순수 투과도가 173 L/m²hr이고 단백질 용액에 120분 접촉 후 normal- ized flux가 0.24로 측정되었다. 농도가 0.05 wt%인 경 우는 순수 투과도가 145 L/m²hr이고 단백질 용액에 120분 접촉 후 normalized flux가 0.29로 측정되었다.

농도가 0.1 wt%인 경우는 순수 투과도가 155 L/m²hr 이고 단백질 용액에 120분 접촉 후 normalized flux가 0.40으로 측정되었다. 순수 투과도는 코팅액의 농도가 증가할수록 감소하는 경향을 보였는데, 농도가 높을수 록 가교제와 결합할 수 있는 PVA 양이 많아져 코팅이 더 많이 되었기 때문에 투과도의 감소가 큰 것으로 여 겨진다. 특히 코팅액의 농도가 0.1 wt%인 경우 순수 투

Concentration (wt%)

Pure water flux (L/m²hr)

Flux after 120 mins (L/m²hr) PVDF

(support) 1965 39

0.005 262 54

0.01 173 41

0.05 145 43

0.1 155 63

0.1

Add glycerin 167 42

Table 2. Permeate Flux of the Membrane Coated with PVA of Different Solution Concentration Measured at 1 kgf/cm

with 20 ppm BSA Aqueous Solution

0 20 40 60 80 100 120

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

N o rm a liz ed f lu x ( J/J

)

Operating time (min)

0.01 wt%

0.05 wt % 0.1 wt %

Fig. 8. Normalized fluxes of the membranes coated with PVA (Mn 88,000) of different concentrations. Flux was measured at 1 kgf/cm

with 20 ppm BSA aqueous solution.

0 20 40 60 80 100 120

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

N o rm al iz ed f lu x ( J/ J

)

Operating time (min)

Fig. 9. Effect of glycerin on normalized fluxes of the membranes coated with PVA (Mn 88,000). Flux was meas- ured at 1 kgf/cm

with 20 ppm BSA aqueous solution.

과도는 낮지만 내오염성이 코팅 전 PVDF막에 비하여 현저하게 상승한 것을 볼 수 있었다.

3.4. 글리세린 첨가 따른 PVA 코팅막의 투과 성능 및 내오염성 평가

PVA만을 사용하여 코팅한 경우 순수의 투과도가 많 이 낮기 때문에 투과 플럭스를 상승시키고자 코팅액 농 도는 0.1 wt%로 고정시킨 뒤 글리세린을 소량 첨가하 여 투과실험을 진행하였다(Fig. 9). Table 2에서 글리세 린을 첨가하였을 때 순수 투과도는 167 L/m²hr로 PVA 만 코팅하였을 때보다 소폭 증가하였지만 투과도가 상 승되면서 막오염이 조금 더 증가하게 되어 단백질 용액 에 120분 접촉 후 투과도가 42 L/m²hr로 감소하는 결 과를 나타내었다. 글리세린의 첨가로 순수 투과도 상승 에는 영향을 줄 수 있었지만, 글리세린이 내오염성을 증가시키는 것에는 크게 영향을 끼치지 않았다.

4. 결 론

본 연구에서는 막오염에 취약한 소수성 PVDF막을 개선시키기 위하여 친수성 고분자인 PVA를 막 표면에 코팅 후 막 특성을 알아보고 내오염성을 평가하였다.

FE-SEM을 통하여 코팅 후에 기공크기가 작아짐을 알 수 있었고, AFM을 통하여 막 표면 roughness의 감소와 contact angle이 낮아진 것으로 보아 막 표면에 친수성 고분자의 코팅이 잘 이루어졌음을 확인하였다. PVA를 분자량별로 코팅하여 제조된 막으로 내오염성 평가를

실시한 결과 분자량이 높을수록 순수투과도는 낮아지 고, 내오염성은 증가하는 경향을 나타내었다. 이는 분자 량이 높아 결합이 잘 끊어지지 않고, 친수성 PVA가 가 교제와 결합이 충분히 되었기 때문이라고 할 수 있다.

PVA를 농도별로 코팅하여 제조된 막으로 내오염성 평 가를 실시한 결과 농도가 높을수록 순수투과도는 낮아 지고, 내오염성은 증가하는 경향을 나타내었다. 순수투 과도를 상승시키기 위하여 글리세린을 첨가한 결과 순 수 투과도는 조금 상승되었으나 내오염성은 투과도 증 가와 함께 감소하였다. 가장 우수한 결과를 나타낸 막은

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