• 한국응용과학기술학회지
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• 제36권4호
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• pp.1088-1095
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• 2019

CKD 추출액은 시멘트공정에서 발생한 폐기물인 CKD를 시멘트 원료로 재사용하기 위해 공정 방해물질로 작용하는 KCl을 추출한 폐수이며, 폐수처리시설 증설 등의 문제로 추출액 무방류 및 이를 재이용하고자 하였다. 이온교환법을 적용하여 KCl을 제거한 결과, 이온교환 후 추출액의 pH는 12.7에서 pH 2 미만으로 감소하였으며 양이온교환수지의 H⁺가 이온교환을 거쳐 추출액에 용해되었음을 확인하였다. 이온교환의 선택성에 의해 Ca²⁺, K⁺ 순서로 제거되었으며, K⁺ 이온을 제거하기 위해 접촉시간의 증가가 필요함을 판단하였다. 이온교환수지와 직접접촉시간이 약 6배 높은 접촉시간을 갖는 회분식장치에서 연속흐름식장치 대비 4배 높은 K⁺ 제거 효율을, 7배 높은 Cl^- 제거 효율을 확인하였다. 양이온교환수지의 H⁺가 음이온교환수지의 OH^- 대비 1.2배 빠른 교환속도를 가짐을 추출액 pH 변화를 통해 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제16권1호
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• pp.77-84
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• 2006

전기탈이온 장치를 통한 니켈이온의 이동메커니즘이 이온교환섬유의 전기화학적 특성을 이용하여 조사되었다. 포러스 플러그 모델과 확장된 넌스트-플라크 식이 니켈이온의 이동 현상의 해석을 위해서 적용되었다. 적용된 모델을 통해 전기탈이온 시스템의 성능증가는 이온교환섬유를 통해 변화되는 이동도에 기인하는 것이 아니라, 이온교환매개체의 자체 전도도에 의해 일어나는 전류 유발 효과에 의한 것으로 나타났다. 또한, 최적의 전기탈이온 공정운전이 최소화된 전기적 재생영역하에서 일어남을 본 연구를 통해 제시되었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
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• 한국산학기술학회 2002년도 추계학술발표논문집
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• pp.306-308
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• 2002

원자로냉각재계통(Reactor Coolant System) 및 사용 후 저장조정화계통(Spent Fuel Pool Purification System)에는 양ㆍ음이온 교환수지가 충진된 혼상 이온교환수지탑을 설치하여 계통수에 존재하는 방사성 핵종을 제거하고 있으며, 정화율을 나타내는 제염계수(Decontamination Factor)가 특정값 이하이면 수지를 교체하고 있다. 그러나 특정 핵종에 대한 제염계수가 수지 사용기간에 관계없이 기준값 이하로 나타나고 있고, 수지탑의 성능을 예측하고 있지 못하는 실정이다. 원자력발전소 1차 계통에 설치되어 불순물을 제거하는 이온교환 수지탑에 대한 연속화학평형모델에 적용한 결과 수지탑에서 이온 용출은 수지에 대한 이온 선택도 순서와 동일하고 냉각재계통에는 붕산이 주성분이므로 음이온수지에서 붕산이 가장 먼저 누출된다. 그리고 붕산으로 포화된 음이온수지의 음이온 불순물 제거능력은 저하되지 않으며, 리튬으로 포화된 양이온수지의 양이온 불순물 제거능력은 저하된다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제24권2호
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• pp.73-86
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• 1999

현재 경수로형 원자력발전소의 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환방법은 제염효과가 우수하고 공정이 단순하며 조작이 간편하기 때문에 광범위하게 활용되고 있으나 비금속성분도 함께 제거하여 수지의 수명이 단축되고 폐이온교환수지가 발생되는 단점이 있다. 본 연구에서는 일차계통 냉각수 정화를 위해 사용되는 이온교환수지의 대체공정으로서 전기투석과 이온교환이 결합된 전기탈이온법의 사용가능성을 조사하기 위해 모의 용액을 이용하여 다양한 실험조건하에서 수행하였다. 실험결과 유입유량이 증가할수록 제거율은 증가하고 전력소모는 감소하였다. 금속성분 제거율에서 제염계수 1000으로 일정한 경향을 나타내었으며 전력소모 면에서는 TDS 3 ppm이하를 기준으로 유입유량이 $2.0{\ell}/min$일 때 $40.3mWh/{\ell}$ 이었다. 유입유속이 동일한 조건에서는 희석실에 채운 이온 교환수지의 함량이 증가할수록 금속성분 제거율과 전력소모에서 효과적인 것으로 평가되었다. 이온 교환수지를 채운 전기탈이온 공정은 이온교환수지 자체에 의한 수리적 저항과 현탁질에 의한 수지의 오염으로 인해 운전이 계속될수록 유량이 감소하게 된다. 이러한 단점을 극복하기 위해 이온교환수지 대신 이온전도성 스페이서를 설치하여 실험한 결과 유입유량 문제는 해결할 수 있었으나 전력소모와 금속성분 제거율 및 전류효율 면에서 비효율적인 것으로 평가되었다. 전기탈이온 공정의 연속운전에서도 금속성분 제거율에서 제염계수가 1000으로 안정적인 수준을 유지하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.296-300
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• 2003

다성분 양이온 교환을 위한 평형과 동역학 데이터는 질량 작용 법칙과 표면 착화 모델을 이용하여 수행 및 평가하였다. 양이온 흡착의 평형과 칼럼 실험은 양이온 교환 합성 수지 IRN 77로 H/sup +/, Li/sup +/, Na/sup +/, NH₄/sup +/, Mg²/sup +/ 이용하여 2, 3, 4, 5 성분 양이온 교환을 수행하였다. 질량 작용 법칙과 표면 착화 모델은 이온 선택도와 경쟁적 양이온 교환을 조사하기 위하여 데이터에 대해 시험하였다. 표면 착화 모델은 질량 작용 모델보다 평형과 동역학 실험 데이터를 정확히 예측하였다.

• 멤브레인
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• 제26권6호
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• pp.432-448
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• 2016

최근 이온 교환 고분자 전해질 막을 활용한 고효율 에너지 전환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 고분자 전해질 연료전지, 레독스 흐름전지 및 역전기투석 등 다양한 에너지 시스템에서 에너지 효율 향상을 위해 이온교환 전해질 막의 양/음이온의 선택적 수송 거동이 중요시되고 있다. 본 총설은 각각의 고효율 전해질 전지 시스템에 따라 요구되는 다양한 이온 교환막의 선택적 양/음이온 투과 거동의 한계점을 고찰하고, 한계를 극복하기 위한 다양한 구조의 고분자 이온 교환 복합막의 장점 및 단점을 정리하였다. 고분자 가교법 및 다공성 지지체 복합막 이외에 다양한 구조의 신규다공성 무기 나노입자를 유-무기 이온교환 복합막에 도입하는 시도가 이루어지고 있는 동시에, 이온 선택도 향상을 위한 다양한 형태의 표면 개질 방법이 개발되고 있으며, 이를 통해 이온 교환 복합막의 선택적 양/음이온 거동의 한계를 극복하는 전략을 제시하고 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권2호
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• pp.51-58
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• 2017

본 연구에서는 오염퇴적물의 원위치 피복을 위한 소재의 적용성 평가를 위해 양이온교환용량이 다른 제올라이트의 중금속 흡착특성을 평가하였다. 실험을 위해 양이온교환용량이 높은 제올라이트(HCzeo, 163.74 cmol/kg), 중간 값의 양이온교환용량의 제올라이트(MCzeo, 127.20 cmol/kg), 양이온교환용량이 낮은 제올라이트(LCzeo, 70.62 cmol/kg)를 사용하였다. 비표면적을 측정한 결과 HCzeo ($59.43m^2/g$) > MCzeo ($52.10m^2/g$) > LCzeo ($10.12m^2/g$)순으로 높은 결과를 나타내었다. 광물학적 조성 분석을 위해 XRD 측정결과 LCzeo는 quartz와 albite로 구성되었고 MCzeo와 HCzeo의 구성광물은 quartz, albite와 더불어 clinoptilolite, heulandite, mordenite도 측정되었다. HCzeo, MCzeo, LCzeo를 이용한 Cd, Cu, Ni, Zn의 동역학적 흡착실험 결과 실험 6시간대에 흡착 평형에 도달하였다. 평형흡착실험 결과 Cd과 Zn의 흡착은 제올라이트의 양이온교환용량에 따라 증가하였지만 Cu와 Ni의 흡착은 양이온교환용량에 따라 증가하는 경향을 보이지 않았다. 이에 따라 오염퇴적물의 원위치 피복적용에 있어 Cd과 Zn으로 오염된 지역은 양이온교환용량이 높은 제올라이트의 피복적용이 효과적이지만 Cu와 Ni로 오염된 지역의 경우 가격이 저렴한 양이온교환용량이 낮은 제올라이트를 적용하여도 무방할 것으로 판단된다.

• 청정기술
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• 제3권2호
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• pp.28-30
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• 1997

발효 아미노산을 분리하는 기존의 공정인 이온교환법에서 폐액 및 폐수처리에 따른 문제점을 해결하기 위한 새로운 분리공정으로 탈염 전기투석과 Water-splitting Electrodiaysis를 이용한 발효 아미노산의 분리 가능성 및 다양한 cell configuration과 막에 대한 성능 실험을 실시하였다. 실험결과 전기투석에 의해 경도물질을 제거한 후 양이온교환막과 bipolar 막으로 구성된 2-compartment WSED로 효과적으로 발효액에서 아미노산을 분리 할 수 있었으나 1가 양이온에 선택성을 지닌 양이온교환막으로는 아미노산의 분리가 어려움을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제10권6호
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• pp.871-875
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• 1999

인산형 양이온교환수지 특성 계산과, 이온교환수지의 전위차 적정곡선의 형태에 따른 정확한 이온교환용량을 결정할 수 있는 방법을 알아보았다. 이온교환수지는 divinylbenzene 4%로 가교화된 polystyrene 공중합체를 인산화한 것으로 이온교환용량이 5.7 meq/g이다. 인산형 양이온교환수지는 직선의 식으로 설명할 수 있었고, 직선 기울기로부터 적정시 zero중화와 완전중화사이의 평형상수 음의 대수(pK) 값의 차인 ${\Delta}pK$의 값을 구할 수 있었으며, ${\mathit{x}}=0.5$에서 얻어진 실험 및 이론의 pK값이 잘 일치하는 것을 알 수 있었다. 이온교환수지의 전위차 적정곡선은 NaOH나 $Ba(OH)_2$로 적정할 때 ${\mathit{x}}$의 변화에 따른 pK의 실험 값과 계산 값이 잘 일치하는 것을 알 수 있었다. 전위차 적정곡선의 변곡점은 원자가가 1가인 이온보다는 2가 이온이 크게 변화되는 것을 알 수 있었으며, g값과 도함수 ${\partial}pH/{\partial}g$의 관계를 Lorentz함수로서 나타내어 더욱 정확한 이온교환용량을 결정할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제10권1호
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• pp.51-57
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• 1999

원자로 정지시 냉각제 계통내 탈염 공정의 최적운전에 도움을 줄 목적으로 Amberite IRN 77 양이온 교환수지상에서 Ni(II), Co(II) 및 Ag(I) 이온의 흡착특성을 연구하였다. 양이온 교환수지상에서 Ni(II), Co(II) 및 Ag(I) 이온 각각의 흡착 메카니즘은 Langmuir isotherm에 잘 일치하였다. 양이온교환수지의 형태에 따른 영향으로서 $H^+$-형의 수지의 흡착 및 처리 용량은 $Li^+$-형의 수지보다 우수하였다. 다성분계의 용액을 위한 연속식 이온교환공정에서 양이온교환수지의 흡착선택성은 Ni(II)${\approx}$Co(II)>Ag(I)였으며, 유속의 증가는 수지의 처리용량 뿐만 아니라 파과곡선의 기울기를 감소시켰다.