Article
  • Temperature-Sensitive Polymers Adhered on FO Membrane as Drawing Agents
  • Lee CC, Lee J
  • 자극감응성 유도용질로서 정삼투막에 부착된 온도감응성 고분자
  • 이청천, 이종휘
Abstract
Water purification requires a large amount of energy that can cause pollution problems. For this reason, forward osmosis (FO) has attracted intense interest that required a relatively low amount of energy for water purification. The forward osmosis has a serious problem that it needs drawing agents creating osmotic pressure to extract water from contaminated water. In this study, a copolymer of zwitterionic moiety and an interpenetrating polymer network (IPN) hydrogel based on thermo-responsive polymer hydrogel, poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) were prepared and attached on FO membranes, which successfully played the role of drawing agents. In the copolymer hydrogel, its swelling ratio was improved, but thermo-sensitivity was decreased. The swelling ratio and thermo-sensitivity of IPN hydrogel was lowered. We could confirm that swelling ratio is related to osmotic pressure.

물을 정수하기 위해서는 그에 상응하는 막대한 양의 에너지가 소모되고, 이 때 소모되는 에너지는 환경오염을 야기할 수 있다. 이러한 문제 때문에 정수 공정 중에 상대적으로 낮은 에너지를 요구하는 정삼투 방법이 많은 관심을 받아왔다. 그러나 정삼투 방법은 오염수로부터 물을 끌어오기 위해서 높은 삼투압을 발생시킬 수 있는 유도용질이 필요하다는 점 때문에 어려움이 있었고 본 연구에서는 poly(N-isopropylacrylamide)(PNIPAM)이라는 온도 감응성 고분자 하이드로젤을 기본으로 하는 양쪽성 이온 물질과의 공중합체와 interpenetrating polymer network(IPN) 구조를 가지는 하이드로젤을 제작하고 이를 정삼투막에 부착시켜 성공적으로 유도용질 역할을 수행함을 확인하였다. 공중합체의 경우 팽윤비가 급격히 증가한 것을 확인할 수 있었으나, 그 만큼의 온도감응성이 떨어지는 모습을 보였고 IPN 구조의 경우는 온도감응성과 팽윤비 값이 PNIPAM 젤에 약간 못 미쳤다. 여기에 팽윤비 값과 삼투압의 관계를 확인하였다.

Keywords: forward osmosis; osmosis membrane; PNIPAM hydrogel; IPN hydrogel.

References
  • 1. Van der Bruggen B, Vandecasteele C, Desalination, 143(3), 207 (2002)
  •  
  • 2. Alklaibi AM, Lior N, Desalination, 171(2), 111 (2005)
  •  
  • 3. Greenlee LF, Lawler DF, Freeman BD, Marrot B, Moulin P, Water Res., 43, 2317 (2009)
  •  
  • 4. Chang IS, Clech PL, Jefferson B, Judd S, J. Environ. Eng., 128, 1018 (2002)
  •  
  • 5. Lim AL, Bai R, J. Membr. Sci., 216(1-2), 279 (2003)
  •  
  • 6. Lee YK, Won YJ, Yoo JH, Ahn KH, Lee CH, J. Membr. Sci., 427(-), 320 (2013)
  •  
  • 7. Cath TY, Childress AE, Elimelech M, J. Membr. Sci., 281(1-2), 70 (2006)
  •  
  • 8. Otake K, Inomata H, Konno M, Saito S, Macromolecules, 23, 283 (1990)
  •  
  • 9. Li D, Zhang X, Yao J, Simon GP, Wang H, Chem. Commun., 47, 1710 (2011)
  •  
  • 10. Pelton R, J. Colloid Interface Sci., 348(2), 673 (2010)
  •  
  • 11. Arotcarena M, Heise B, Ishaya S, Laschewsky A, J. Am. Chem. Soc., 124(14), 3787 (2002)
  •  
  • 12. Zhang XZ, Wu DQ, Chu CC, Biomaterials, 25, 3793 (2004)
  •  
  • 13. Taguchi T, Kishida A, Akashi M, J. Biomater. Sci., 10, 331 (1999)
  •  
  • 14. Plunkett KN, Zhu X, Moore JS, Leckband DE, Langmuir, 22(9), 4259 (2006)
  •  
  • 15. Hirotsu S, Hirokawa Y, Tanaka T, J. Chem. Phys., 87, 2 (1987)
  •  
  • 16. Seo HJ, Cha HJ, Kim TS, Kim JC, J. Ind. Eng. Chem., 19(1), 310 (2013)
  •  
  • 17. Halake K, Birajdar M, Kim BS, Bae H, Lee C, Kim YJ, Kim S, Kim HJ, Ahn S, An SY, Lee J, J. Ind. Eng. Chem., DOI: 10.1016/j.jiec.2014.01.006.
  •  
  • 18. Jeon YS, Bui QT, An JH, Chung DJ, Kim JH, Polym.(Korea), 38(1), 108 (2014)
  •  
  • 19. Lee OJ, Kim JH, Ju HW, Moon BM, Park HJ, Sheikh FA, Park CH, Polym.(Korea), 37(6), 717 (2013)
  •  
  • 20. Park S, Lee Y, Lee J, Polym.(Korea), 37(4), 533 (2013)
  •  
  • 21. Tijing LD, Choi JS, Lee S, Kim SH, Shon HK, J. Membr. Sci., 453(-), 435 (2014)
  •  
  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
  • 2023 Impact Factor : 0.4
  • Indexed in SCIE

This Article

  • 2014; 38(5): 626-631

    Published online Sep 25, 2014

  • Received on Feb 13, 2014
  • Accepted on Apr 15, 2014