Permeabilities and fluxes of many organic aqueous solutions have been tested using continuous reverse osmosis system at the pressure of 100 atm. through Cellulose Acetate Membranes shrunk at various temperature and PVA Membranes crosslinked with formaline.
In the case of alcohols, due to the similarity to water (solvent) in chemical properties they showed lower rejection than other solutes. In the order of methanol, ethanol, i-propanol, i.e. as increase of molecular weight, gradual rise in rejection and decrease in flux were observed. Amino acids which have wide pH variation when dissolved in water, showed somewhat poor results when far out of optimum pH range for the membranes. In the case of disaccharides, sucrose, lactose, and maltose have similar permeabilities and fluxes. But the differences in affinity between functional group of membranes and disaccharides, caused small variations in their results. Fructose has higher permeabilities than glucose at all of the membranes used in this experiment, due to the same reason for disaccharides. It is expected that hydroxyl group in C.A. and PVA Membranes has different affinities with saccharides stated above, to result in permeability differences.
When the additive such as $NaHSO_3$, NaCl, $Na_2CO_3$ was added to the mixture of fructose and glucose, the permeability of glucose decreased which in turn increased the separation factor. And when $CaCl_2$ was added to the mixture, the permeability of fructose decreased to a degree under that of glucose. It can be deduced from these phenomena that these additives formed complex with glucose or fructose, selectively. The selective formation of complex means the increase in bulkiness and decrease in permeability of the solute which is involved in the complex.
Urea was not so highly rejected and in some cases it even showed sightly negative rejections. Tween-80, the hydrophillic surfactant, has remarkably high rejection at C.A, Membranes shrunk at the lower temperature.
As the shrinking temperature rises up, the micropore of the C.A. Membranes is shrunk, and thereby the flux decreases and the rejection increases. The membranes treated in the higher temperature showed stability in flux variation. Evaporation rate of solvent in membrane processing has simililar effect on membrane performances to that of shrinking temperature.
PVA Membranes have very wide flux variations and relatively low rejections to C.A. Membranes. In the separation of fructose and glucose they showed the same tendencies as C.A. Membranes.
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.
