Abstract
Sulfonated poly(ether sulfone)(SPES) of various ion exchange capacity (IEC) was prepared by heterogeneous sulfonation with chlorosulfonic acid (CSA) to make hydrophilic ultrafiltration membrane for reducing fouling. The effects of CSA concentration, reaction temperature and reaction time has been investigated. The reaction was effective when the temperature is above 10$\circ$C and the CSA concentration is over 0.05 mol, although polymer chain has been significantly degraded. The substitution of sulfonic acid groups was characterized by FTIR and $^1$H-NMR. Transport properties and fouling test have been conducted to the modified SPES ultrafiltration rnembranrs by heterogeneors method. Membranes were obtained using DCM and PVP as a non-solvent and pore forming agent, respectively. Flux reduced and rejection increased with ion exchange capacity. Finger-like structure was disappeared and the thickness of top layer was increased. Dense membrane by non-solvent DCM and porous membrane by pore forming agent PVP was prepared. Fouling was reduced with increasing ion exchange capacity because of hydrophilicity.
Fouling을 줄이기 위한 한외여과용 친수성 막을 제조하기 위해서 chlorosulfonic acid(CSA)를 사용하여 이온교환용량이 다른 여러 종류의 sulfonated polyethersulfone(SPES)을 불균일계에서 제조하고 특성조사를 하였다. CSA농도, 반응온도, 반응시간 등의 반응조건에 따른 반응도와 분해정도를 알아본 결과 10$\circ$C 이상의 온도와 0.05 mol 이상의 CSA 농도에서 효과적으로 반응이 일어나지만 고분자 주쇄의 분해가 심하게 일어나는 경향을 나타내었다. 술폰산기의 치환여부는 FTIR과 $^1$H-NMR로 확인할 수 있었다. 불균일계에서 개질된 SPES 한외여과막의 단백질에 의한 fouling 감소효과를 알아보기 위해 같은 투과성능을 갖는 막을 비용매인 DCM과 pore 형성제 PVP를 첨가제로 사용하여 막을 제조하였다. 이온교환용량이 증가함에 따라 투과속도는 감소하고 배제율은 상당히 증가되었다. 이런 결과는 SEM에 의해서도 확인할 수 있었다. Finger 구조가 사라지면서 top layer의 두께도 증가하였다. 비용매인 DCM에 의해서 치밀한 막을, pore 형성제인 PVP에 의해서 다공성 막을 제조할 수 있었다. 이온교환 용량이 높을수록 친수성이 증가하여 fouling을 감소시킬 수 있었다.
