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선택적인 유속을 가지는 박막복합재료

전문가 제언: ○ 용액이 어떤 막을 통과해서 확산하는 현상을 “삼투”라고 한다. 삼투현상을 이용해서 용액에서 용질과 용매를 분리하는 기술은 오래전부터 생체주변과 산업현장에서 쉽게 볼 수 있다. 액체를 다루는 산업체에서 용액에 포함된 유용한 용질을 용매에서 추출하는 공정은 물질의 삼투현상을 활용하는 기술이다.

○ 용매는 자유로이 투과하나 용질은 투과하지 못하는 반투막을 고정해 두고 반투막의 한편에는 용액을, 다른 한편에는 순용매를 가두었을 경우 용매의 일부는 용액가운대로 침투하여 평형에 도달한다. 이때 양편의 온도는 같으나 양면에 미치는 압력은 같지 않다. 양측의 압력차를 삼투압이라고 한다. 삼투압의 차이에 따라 용매의 이동이 일어난다.

○ 특허에서 보여주는 내용은 역-삼투현상을 활용한 기술이다. 물이나 유기용매의 분자가 박막가운대로 확산할 때에 박막의 반대편에서 이들 용매가 증발하는 현상이 오래전에 알려졌다. 식초산 셀룰로오스를 박막으로 사용해서 바닷물(물과 소금)에 압력을 가해주면 물만이 막을 통과하는 현상을 1953년 미국에서 논문으로 발표된 적이 있다.

○ 식초산 셀룰로오스 막은 물 분자는 통과 하나 이온은 통과하지 못하는, 즉 구멍이 없는 박막이다. 이러한 박막이 반투막이다. 생체의 세포막도 하나의 반투막이다. 반투막을 사용해서 물과 수용액을 분리하면 물은 막을 지나서 수용액 측으로 들어가서 수용액은 점점 희석되어 나중에는 물이 스며들어가는 현상이 정지된다.

○ 수용액 측에 생긴 압력이 삼투압에 해당한다. 압력의 크기는 용질농도에 의하여 결정된다. 수용액 측에 삼투압 이상의 압력을 가하면 수용액에 들어있는 물이 다시 박막 밖으로 밀려나간다. 이것이 역-삼투현상이며 해수를 정제하는 방법이다. 경남 울산에 있는 “성진지오텍”에서 역삼투법으로 해수를 담수로 만드는 설비를 제작하고 있다.

저자: Yip, Ngai, Yin , et al.
자료유형: 특허정보