유분으로 오염된 폐수의 청정화는 세계적으로 부족한 수자원 확보 측면에서 매우 중요하다.종래의 유분 오염수의 처리 방법인 응집법이나 공기 부상법에서는, 직경 20 마이크로미터 이하의 미소한 유적의 분리가 어렵다.한편, 막 분리법은 에너지 절약이지만, 유분 오염수 처리에서는 유적이 세공을 막고, 물의 투과가 감소한다.또한 막 표면에 단백질 등의 부착에 의한 성능 저하도 문제다.이 때문에, 초미세 유적을 효율 좋게 확실하게 분리할 수 있고, 또한 높은 투과성을 갖는 고기능성 분리막의 개발이 요구되고 있었다.

연구 그룹은 이번에 표면 수식에 의해 플러스의 전하를 준 다공막에 마이너스 전하를 가지는 실리카원을 반응시켜, 다공막의 표면에 약 10나노미터의 두께의 초박 실리카층을 형성하는 것으로 성공했다.

초박 실리카층은 친수성으로 막 표면에 얇은 물의 층을 형성하여 오일을 연주하고, 폐수로부터 유분을 분리하여 깨끗한 물을 얻는다.또한, 다공막의 세공을 폐색하지 않고, 막은 중력만으로 매우 고속으로 물을 투과할 수 있다.기름방울을 99.9% 이상 저지하고, 1시간에 6000리터(1평방미터당)의 폐수를 처리할 수 있다.수 10나노미터의 극소유 방울도 저지할 수 있어, 다종류의 유분에 의한 오염수에도 유효.또한, 막에 기름방울이 부착되기 어렵고, 간단한 세정으로 기름방울이 용이하게 벗겨져, 기름방울의 세공 폐색도 발생하기 어렵다.또한, 계면활성제나 단백질에 대해서도 더러워지기 어렵다.

이번에 개발한 막은, 베이스가 되는 다공막의 세공을 제어하면, 다양한 사이즈의 기름방울의 제거에 적용 가능.산업폐수 등 각종 유분오염수의 청정화 이용이 기대된다고 한다.

논문 정보:【Journal of Materials Chemistry A】An ultrathin in situ silicification layer developed by electrostatic attraction forced strategy for ultrahigh-performance oil-water emulsions separation