셀룰로즈 아세테이트 및 폴리 비닐 알코올 역삼투막을 이용한 유기물의 분리

Abstract

여러수축 온도 에서 처리한 Cellulose Acetate Membrane과 formaline 으로 교차 결합 (crosslinking)시킨 PVA Membrane 을 사용하여 100기압의 연속 식 조업 조건 에서 수용액상의 여러 유기 용질들의 투과도 및 투과량을 조사했다. Alcohol류는 그 화학적 성질이 물과 유사하여 다른 용질들에 비해 투과 거부도 (rejection)가 작게 나타났으며, 분자량의 증가 순서인 methanol, ethanol, i-propanol 의 순으로 점진적인 투과거부도의 증가와 투과량의 감소를 보였다. 그 종류에 따라 pH 의 차이가 많이 나는 아미노산의 경우에서는 적정 pH 에서 많이 벗어날 경우 투과 거부도가 다소 떨어졌다. 이당류의 이성질체인 설탕, 젖당, 맥아당 등은 거의 비슷한 결과를 보였으나 membrane 의 관능기와의 친화도 (affinity) 차이에 의해 약간의 변이를 보인것 같고, 단당류인 과당과 포도당도 같은 이유에서 과당의 투과도 가 포도당보다 크게 나타났는데 C.A 및 PVA Membrane 의 hydroxyl group에 의한 영향으로 생각된다. 한편 과당과 포도당의 혼합물에 $NaHSO_3$, NaCl, $Na_2CO_3$를 첨가하였을 때 포도당의 투과도가 줄어들어 분리도가 향상되었고, $CaCl_2$ 를 첨가하였을 경우에는 과당의 투과도가 줄어들어 포도당보다도 작아졌다. 이 들 첨가제들이 포도당 혹은 과당과 선택적으로 complex 를 형성하여 그 크기의 증가에서 오는 투과도의 감소 라고 여겨진다. 요소의 경우 다소 투과 거부도가 낮은 편인데 미소 하지만 음의 투과 거부 현상 (negative rejection )을 보이기도 했다. 계면 활성제인 Tween-80 의 경우, 낮은 수축온도에서 처리한 C.A. Membrane 에서도 95% 이상의 높은 투과 거부도를 보였는데 Tween-80 의 친유성 부분이 membrane 에 부착되어 pore 의 수축이 생겼기 때문 이라고 생각된다. C.A. Membrane 의 경우 수축 온도가 상승함에 따라 pore 의 수축이 심해져 투과 거부도 가 높아지며 투과량은 줄어든다. 또 용매 증발 속도가 커짐에 따라 membrane 의 구조 가 더욱 미세하여지므로, 수축 온도의 상승과 유사한 효과를 나타낸다. 한편 높은 온도에서 수축시킨 것일수록 투과량에서 안정성을 보인다. PVA Membrane 은 그 투과량의 변화폭이 매우 크고 투과 거부도가 대체로 낮은 편이며 과당과 포도당의 혼합물 분리에서는 C.A. Membrane 과 비슷한 경향을 보였다.