Rejection Behavior of 2-MIB and Geosmin Using Polyethersulfone Nanofiltration Membrane and Surface Hydrophilicity Effect Using $TiO_2$ Particles

2-MIB와 Geosmin의 Polyethersulfone 나노 분리막 배제율 거동 및 $TiO_2$ 적용 표면 친수화 효과 관찰

In this study, rejection behavior of 2-MIB (methylisoborneal) and geosmin which are known as taste-and-odor (T & O) causing micropollutants in drinking water source was investigated using hydrophobic polyethersulfone (PES) nanofiltration "loose" membrane (MWCO : 400 Da). It was found that the rejection of the geosmin was higher than that of the 2-MIB in all experimental conditions tested. This study also showed that the rejections of 2-MIB and geosmin were increased by increasing solution pH due to enhancing electrostatic repulsions between micropollutants and membrane surface. The presence of natural organic matter led to increase the rejection of the hydrophobic 2-MIB and geosmin and the effectiveness was more pronounced at higher solution pH. Increasing hydrophilicity of the hydrophobic membrane surface by coating with $TiO_2$ particles resulted in the significant increase in the rejection of 2-MIB and geosmin. In addition to the charge repulsion, this result suggests that hydrophobic-hydrophobic interaction should be one of main rejection mechanisms of T & O compounds by NF membrane.

수중 이 취미를 유발시키는 대표적인 미량오염물질인 2-methylisoborneal (MIB)과 geosmin(지오스민)의 배제율을 소수성 polyethersulfone (PES) 나노분리막(분획분자량 : 400 Da)을 적용하여 다양한 용액조성에서 관찰하였다. 실험결과 적용된 모든 조건에서 지오스민이 2-MIB보다 다소 높은 배제율을 나타내었다. 용액의 pH 효과를 관찰한 결과 pH가 증가할수록 2-MIB와 지오스민 양쪽 모두 배제율이 증가하는 경향을 나타내었다. 한편, 수중 자연유기물질의 존재는 두 미량유기물질의 배제율을 크게 증가시켰으며 이와 같은 현상은 높은 pH일수록 더욱 뚜렷하게 나타났다. 소수성 분리막을 친수성 $TiO_2$ 입자로 표면코팅 시킨 후 배제율을 관찰한 결과 분리막의 표면을 친수화한 후 소수성인 2-MIB와 지오스민의 배제율은 증가하는 경향을 나타내었다. 따라서 소수성 상호작용은 미량유기물질 나노여과 배제율의 중요한 기작 중 하나임을 확인할 수 있었다.