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표면-변형되는 거대분자에 의한 표면변형과 막-분리 과정에서 그 응용에 관한 연구(Study on surface modification by surface-modifying macromolecules and its applications in membrane-separation processes)

전문가 제언: □ 막들의 표면화학과 형태학은 침투제의 막을 가로지르는 이동에 중요한 역할을 한다는 것은 상세히 보도되어있다. 막의 그 전체적 성능을 향상시키기 위해 자주 그 막 물질 또는 그 막 구조를 변형하는 것이 필요하다. 일반적으로 변형에 대한 목표는 그 유량과 선택성을 증가시키는 것 뿐 만아니라 화학적 내성(즉 용매내성, 불음 또는 부착물내성)을 개선하는 것, 동공크기의 조절 및 결함들의 제거도 된다.

□ Ward 등은 단지 적은 wt%의 첨가제가 그 표면성질을 변형하는데 요구되며 반면에 그 벌크성질은 변하지 않고 유지되기 때문에 이 방법이 효과적이라고 제시했다. 대부분의 공업용 플루오르폴리머들이 가공처리하기가 곤란하지만, 표면 플루오르화반응의 사용은 명백한 장점들이 있다. 공중합체들에서 플루오르화된 분절(segment)들은 보통 그 표면에 풍부하다.

□ SMM-변형된 및 비 변형된 막들은 침투속도, 분리인자 및 한외여과 중 부착물에 관한 SMM의 영향을 조사하기위해 시험되었다. Hamza 등은 DMAC의 일반용매에서 PES의 두 농도(22와 17wt%), 분자량 104의 PVP(7wt%) 및 0~1.35wt% SMM7의 다른 농도들로 제조된 폴리에테르술폰(PES)막들의 성능을 시험했다. 쉽게 에멀션을 생성하는 절삭오일(Texaco Soluble Oil)은 10vol%의 수용성 먹임 용액을 제조하기위해 사용된다.

□ Minnry는 그 두 막들에서 과 증발 유량을 두 형태들의 먹임, 물과 에탄올을 사용하여 하류압력의 함수로서 측정했다. 두 막들은 유사한 경향을 나타냈다. 하류압력이 증가될 때 그 침투유량은 감소되어 점차적으로 최소 플래토(plateau)에 접근하고 그 하류압력이 그 액체 먹임의 증기압과 같거나 또는 더욱 클 때 최저가 얻어진다. 동공흐름모델은 압력의 함수로서 물과 에탄올의 침투에 대하여 좋은 적응을 제공했다.

□ SMM-변형된 막들은 피브리노겐(fibrinogen) 흡착에 관한 혈액융화성과 염증성 세포들로부터 방출되는 리소좀(lysosome) 효소들에 의해 매개되는 생물분해에 대하여 시험되었다. 폴리우레탄은 그것의 우수한 물리적 성질들 때문에 많은 생물의학적 응용에 광범위하게 사용되는 가장 중요한 종류의 열가소성 탄성중합체들의 하나이다.

□ SMM-블렌드 된 막들의 형태학과 성능에 관한 SMMs의 영향을 확인하는데 많은 연구개발 노력이 요구된다. 막 표면으로 SMM의 이동반응속도에 영향을 주는 인자들(즉 증발시간, 막 두께, 증발온도)을 설명하기 위한 한층 더 연구가 미래연구에 중요한 목표가 될 것이다.

□ 새로운 형태의 SMMs의 디자인, 폴리에테르이미드(PEI)와 같은 다른 친수성 기본 폴리머들에서 SMMs의 블렌딩, 다른 막 배열(즉 모세관과 속빈섬유)의 사용 및 막 증류 또는 가스분리와 같은 다른 과정들에서 SMM-변형된 막들의 응용은 막 과학과 기술에 대한 새롭고 중요한 기여들로 간주될 것이다.

□ 반투막은 삼투압을 이용하여 거대분자들의 분자량측정, 역 삼투를 이용한 정수와 해수에서 금속들의 분리 등 다방면에 사용되지만 표면-변형된 거대분자들과 막 분리과정은 한외여과, 과증발, 생물의학적 응용, 이차전지 등에 사용될 수 있는 부가가치가 높은 연구개발 분야이다. 이 SMMs와 SMM-블렌드된 막들의 연구개발은 중소기업이나 대기업 모두에게 선택 가능한 분야로 이 연구리뷰가 활용될 것으로 기대된다.

저자: Khayet, M.; Suk, D. E.; Narbaitz, R. M.; Santerre, J. P.; Matsuura, T.
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