Interfacial polymerization has been used for various applications because it can synthesize a nanometer scale selective layers via a solution process. The performance of membrane depends on the type of reactive monomers as well as reaction conditions. This study focuses on how the viscosity of organic phase affects the performance of the corresponding thin film composite (TFC) membrane. To investigate the effect of viscosity, three different types of organic solvents including n-hexane, light/heavy mineral oils were used. Trimesoyl chloride (TMC) and m-phenylenediamine (MPD) were selected for monomers in the organic and the aqueous phase, respectively, to produce TFC membranes for desalination. The membrane was characterized by measuring the water permeability and the salt rejection by using 0.2 wt% NaCl feed solution at 15 bar and 25 °C. The highest salt rejection was achieved by using a TMC/MPD ratio of 1:10 w/w%. At this concentration ratio, the water permeability decreases with increasing the concentration, while the salt rejection increases. When mineral oil is used for the organic phase, there exist certain conditions at which the formation of TFC membranes failed. It is most likely because high viscosity substantially reduces the diffusion rate of TMC, inhibiting TMC monomers from reacting with MPD monomers during interfacial polymerization.

계면중합법은 나노두께의 선택층(분리막)을 용액상에서 만들 수 있어 다양한 응용분야에 적용되고 있다. 분리막 성능은 반응에 참여하는 단량체 종류뿐만 아니라, 계면중합 조건에 따라 변화한다. 본 연구에서는 유기용매 점도가 분리막 형성 및 성능에 어떤 영향을 주는지 알아보고자 하였다. 점도 영향을 관찰하기 위해 유기상에 n-hexane, light mineral oil, heavy mineral oil을 사용하였다. 계면중합에 트리메조일 클로라이드(trimesoyl chloride, TMC)와 메타페닐렌다이아민(m-phenylenediamine, MPD)을 사용하여 담수화용 폴리아마이드 복합분리막을 제작하였다. 0.2 wt% 소금물을 사용하여 15 bar에서 물투과도 및 염배제율을 측정하여 분리막 성능을 평가하였다. 가장 높은 염배제율을 보이는 비율은 1:10 w/w% TMC/MPD이었다. 동일한 농도비에서 농도가 증가할수록 물투과도는 감소하는 반면 염배제율은 증가하였다. 저점도 n-hexane 고점도 mineral oil을 사용할 경우 TMC 농도가 낮을수록, MPD 농도는 높을수록 분리막이 형성되지 않았다. 이들 조건에서, TMC의 아실클로이드(acyl chloride)는 모두 반응에 참여하여 말단의 아민기들과 충분한 네트워크를 만들기 위해 새로운 TMC 공급이 필요할 것이다. 하지만, 고점도 유기상에서는 TMC 확산속도가 느리기 때문에 주워진 계면중합 시간 동안 공급이 원활하지 않아 분리막이 만들어지지 않았을 것이다.

Keywords: interfacial polymerization; viscosity; mineral oil; polyamide thin film composite; membrane