• 대한환경공학회지
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• 제22권7호
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• pp.1183-1191
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• 2000

UF를 이용한 용존성 유기물질 제거시 파울링을 저감할 수 있는 운전인자를 알아보기 위하여 pilot plant 규모의 중공사형 UF막을 다양한 실험조건에서 운전하였다. 연구결과 유입압력이 높으면 막표면에 생성된 케익의 압밀화화 흡착이 증대되어 막간차압의 증가폭과 투과플럭스 감소폭이 커졌다. 역세효과는 역세압을 높여서 유효압을 증가시키거나 역세빈도를 짧게 할수록 좋았다. 유효압이 증가할수록 역세후 막표면의 오염물질이 감소하고 역세빈도가 짧을수록 재순환수의 오염물질농도가 감소하기 때문이다. 파울링과 상관성이 높은 운전인자는 역세압, 유입압력, 회수율, 누적투과플럭스, 투과플럭스였다. 이 중 역세압력이 파울링과 가장 밀접한 관계가 있었고 유입압력이 두 번째로 상관성이 높았다. 이것으로 보아 막표면의 케익층 압밀화와 흡착의 원인이 되는 압력이 파울링과 밀접한 관계가 있는 것으로 생각된다.

• 상하수도학회지
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• 제23권4호
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• pp.459-469
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• 2009

It is well known that coagulation pretreatment can reduce foulants prior to membrane filtration. The purpose of this research was to investigate the effects of coagulation on fouling of ceramic microfiltration membrane($0.1 {\mu}m$) using pilot plant of $150m^3/day/train$ capacity. Train A membrane system has pretreatment process of ozonation and coagulation while train B has only coagulation. Two types of coagulation operation were investigated: back mixer(rapid mixing with or without slow mixing) which is a conventional mechanically stirred mixer and an inline static mixer. Ozone dose rate for train A was 1 mg/L and ozone contact time was 12 min. The coagulation dose(PACl 10% as $Al_2O_3$) rate was changed 20~40 mg/L according to experimental schedule. In this experimental conditions, the coagulation of back mixer type with rapid mixing(GT=72,000) and slow mixing(GT=45,000) was the best effective in reduction of ceramic membrane fouling regardless preozonation. Especially, the effect of inline static mixer was sensitive to change in water quality. Ozonation mainly affected irreversible fouling rather than reversible fouling in accordance with less adsorption of NOM on the membrane surface. Thus, the increase rate of the nomalized TMP(trans membrane pressure) at $25^{\circ}C$ for train A was relatively lower than that of train B under same coagulation process with same coagulant dosage. The best performance of ceramic membrane appeared in case of combined process with ozonation, therefore this integrated process is able to archive less coagulant dosing and secure a stability of ceramic membrane system.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.107-109
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• 2004

• Advances in nano research
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• 제8권2호
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• pp.183-190
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• 2020

The objectives of this research were the reduction of membrane fouling and improvement of sludge properties by using synthesized H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 zeolites. These two nano zeolites were synthesized and added to the membrane bioreactor (MBR). Three similar MBRs with the same operational condition were used in order to evaluate their effect on the mentioned matters. The evaluated parameters were trans-membrane pressure (TMP), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), particle size distribution (PSD), soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substances (EPS) and, excitation-emission matrix (EEM). The MBR₀ was without any additional zeolite while 0.4 g/L of H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 were added to MBR_HZSM-5 and MBR_NH4ZSM-5, respectively. The COD removal of the MBR₀, MBR_H-ZSM-5 and MBR_NH4-ZSM-5 were 87.5%, 93.3% and 94.6%, respectively. The TMP of the MBR_H-ZSM-5 was 45% less than MBR₀ whereas the reduction for MBR_NH4-ZSM-5 was 65.5%. Also results showed that both H-ZSM-5 and NH₄-ZSM-5 caused reduction in protein and polysaccharide related EPS but the NH₄-ZSM-5 had better performance toward the elimination of organic compounds.

• 폴리머
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• 제36권6호
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• pp.810-815
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• 2012

본 연구에서는 폴리아미드 역삼투 복합막 표면에 양이온교환 고분자인 poly(styrene sulfonic acid)(PSSA)를 코팅한 후 모델 오염물질인 bovine serum albumin(BSA), humic acid(HA), sodium alginate(SA)에 대하여 파울링 개선 효과가 있는지를 알아보고자 하였다. PSSA가 코팅된 폴리아미드 복합막의 표면에 대한 접촉각을 확인한 결과 $78^{\circ}$에서 $58^{\circ}$로 낮아져 표면이 친수화된 것을 확인하였다. 모델 오염물질로서 BSA, HA, SA 등이 100 ppm 용해된 공급원액을 2, 4, 8 atm 조건에서 PSSA 코팅된 막과 코팅되지 않은 막에 대하여 파울링 실험을 수행한 결과 압력이 증가함에 모든 오염물질에 대해서 파울링은 심화되었다. 파울링은 BSA>SA>HA의 순으로 일어났으며 PSSA가 코팅된 막에 대해 파울링 개선효과는 HA>SA>BSA의 순으로 나타났다. 이는 막표면의 PSSA가 지니는 설폰산과 오염물질의 작용기간의 상호작용으로 인한 결과이며, 이는 SEM으로 관찰한 사진과도 같은 경향을 보여주었다. 결론적으로 PSSA가 코팅된 역삼투막은 파울링 개선효과가 있었으며 HA의 경우에서 가장 두드러졌다.

• 멤브레인
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• 제22권4호
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• pp.272-279
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• 2012

본 연구에서는 폴리아마이드 역삼투 복합막 표면에 중성 친수성 고분자인 poly (vinyl alcohol) (PVA)를 코팅한 후 모델 오염물질인 bovine serum albumin (BSA), humic acid (HA), sodium alginate (SA)에 대하여 파울링 개선 효과가 있는지를 알아보고자 하였다. 고분자의 파울링 유도를 위해 모델 오염물질인 BSA, HA, SA 등이 100 ppm으로 용해된 공급원액을 2, 4, 8 atm 조건에서 PVA 코팅된 막과 코팅되지 않은 막에 대하여 파울링 실험을 수행한 결과. 압력이 증가함에 모든 오염물질에 대해서 파울링은 심화되었다. 파울링 심화 현상은 BSA > HA > SA의 순으로 일어났으며, PVA가 코팅된 막에 대해 파울링 개선효과는 HA > BSA > SA의 순으로 나타났다. 전자현미경 사진 결과에서도 같은 경향을 보여주고 있다. 결국, PVA가 코팅된 역삼투막은 어느 경우에서나 파울링 개선효과는 뚜렷하게 있었으며 HA의 경우에서 가장 두드러졌다.

• 멤브레인
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• 제29권1호
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• pp.18-29
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• 2019

BSA 용액의 전량 한외여과에서 막모듈의 중력에 대한 경사각($0{\sim}180^{\circ}$) 변화에 따라 유발된 자연대류 불안정 흐름(natural convection instability flow; NCIF)의 막오염 제어 효과를 플럭스 증가 정도로 측정하고 막힘여과 모델로 해석하였다. 막모듈의 경사각이 $0^{\circ}$에서 $180^{\circ}$로 커질수록 NCIF 유발이 증가하여 막오염 제어 효과가 커져 플럭스가 증가하였다. NCIF의 유발이 가장 큰 경사각 $180^{\circ}$에서의 플럭스 값을 NCIF의 유발이 없는 $0^{\circ}$에서의 값과 비교한 결과, 2시간의 단기간 운전에서는 플럭스 향상성이 5배, 20시간의 장기간 운전에서는 17배까지 증가하였다. 막힘여과 모델을 적용하여 NCIF의 유발에 따른 플럭스 증가 효과를 해석한 결과, 운전시간 15분 이내에서는 중간막힘 모델 그 이후에는 케이크여과 모델로 해석하는 것이 타당하였다. 막모듈 경사각 $180^{\circ}$에서 유발된 NCIF는 15분 이내의 운전 초기에는 중간막힘 오염을 67%까지 감소시키고, 그 이후의 운전 시간에서는 케이크층 오염을 99.9%까지 감소시켰다. 따라서 막모듈에 유발된 NCIF의 주된 막오염 제어 기작은 케이크층 형성을 억제시키는 것이었다.

• 대한환경공학회지
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• 제30권9호
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• pp.948-954
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• 2008

침지형 MBR 공정에서 막 오염과 플럭스 감소의 주요 원인인 케이크층에 의한 저항을 저감하기 위하여 분리막 모듈의 외부에 원통형 관을 도입하였다. 도입된 원통형관 안에 노즐과 산기관을 적용하여 공기 주입량에 따른 공기와 액체의 2상흐름(Two phase flow)중 slug 흐름을 유도하여 공기 방울에 의한 막세정의 효과를 비교 분석하였다. 실험결과 동일한 유량의 공기를 공급할 경우 노즐에서 발생한 공기방울이 원통형관으로 유입되면서 효율적인 slug 흐름을 형성으로 산기관을 사용한 공급 방식보다는 막오염 방지에 효과적이었음을 알 수 있었다. 그러나 노즐로 공급되는 공기의 유량을 최적화하지 않는다면 원통형 관의 벽 부분부터 활성슬러지 혼합액이 퇴적하게 되거나 막간에 슬러지가 퇴적되어 관 내부의 급격한 막힘 현상이 발생하여 일정시간이 경과하면, 오히려 산기관보다 급격한 막오염 현상을 나타냄을 알 수 있었다. 또한 원통형 관 내부에 침지된 분리막의 면적의 최적 비율, A$_m$/A$_t$가 비율이 존재하는 것을 확인할 수 있었다. 산기관의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.27일 때 최소화된 막오염이 관찰된 반면에, 노즐의 경우에는 A$_m$/A$_t$ 비율이 0.55일 때 막오염이 최소값을 보였다. 따라서 상승하는 공기방울에 의한 막오염 저감효과는 관 내부의 중공사막이 차지하고 있는 비율, A$_m$/A$_t$에 크게 의존하고 있으며, 산기관과 노즐의 경우 그 최적비율은 각각 다름을 알 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제25권4호
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• pp.479-488
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• 2011

Nanofiltration was performed with polyaluminium chloride solutions at different pH conditions to understand effects of inorganic compounds on aluminum hydrolysis products, i.e., three distinctive groups of aluminum species: polymeric Al at low pH; $Al(OH)_3$ at neutral pH; and ${Al(OH)_4}^-$ at high pH. The PACl solution was prepared to be approximately 4.0mM and adjusted to the designated pH. The influence of inorganic compounds on Al species fouling was investigated with 4.9mM $CaCl_2$ and 3.5mM $MgSO_4$ because $Ca^{2+}$, $Mg^{2+}$, $Cl^-$, ${SO_4}^{2-}$ are the most common inorganics in the drinking water. NF membrane fouling was measured by flux decline rate. The impact of $CaCl_2$ was not significant on the individual Al hydrolysis products fouling. However, the flux decline rate was drastically changed in the presence of $MgSO_4$. The concentration of particulate matters was considerably increased possibly due to interaction between Al species and ${SO_4}^{2-}$ where $MgSO_4$ was introduced. The particulates were accumulated on the membrane and enhanced the hydraulic resistance of the cake layer. In addition, conductivity removal of the membrane was decreased when Al-hydroxide was dominant due to reduction of membrane surface charge. The rejection of $Ca^{2+}$and $Mg^{2+}$ were considerably different, which implys that composition of inorganics paly a role on conductivity removal.

• 멤브레인
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• 제21권1호
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• pp.46-54
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• 2011

자연유기물을 처리하는 침지형 중공사막 정밀여과 시스템에서 $TiO_2$ 나노입자와 UV를 이용한 광촉매 반응을 적용 시 공기폭기, $TiO_2$ 농도, 용액의 pH 그리고 $Ca^{+2}$의 존재가 자연유기물에 의한 파울링에 미치는 혼합영향을 관찰하였다. 실험결과, $TiO_2$ 나노입자 없이 단순 UV의 조사만으로 자연유기물에 의한 파울링은 약 40% 정도 감소시킬 수 있었다. 또한 UV의 조사 없이 $TiO_2$ 나노입자의 교반만으로 약 25%의 파울링 감소효과를 나타내었다. 공기폭기가 광촉매 반응에 미치는 영향을 확인해 본 결과 공기폭기를 적용해 주지 않은 경우와 비교했을시 공기폭기로 인한 자연유기물의 제거효율은 약 12% 정도 향상되었다. 이는 공기폭기로 인한 분리막 표면으로부터 자연유기물의 물리적인 역수송 보다는 산소공급으로 인해 광촉매 반응이 더욱 향상된 것으로 판단된다. 공기폭기 유량, $TiO_2$ 농도, 용액의 pH 영향정도를 관찰한 결과 공기폭기가 자연유기물 파울링 감소에 미치는 영향이 가장 낮은 것으로 나타났다. 반면, 용액의 pH 경우 낮은 pH (= 4.5)에서 파울링 감소에 미치는 영향이 가장 높은 것으로 관찰되었다. 또한 $TiO_2$ 나노입자 농도가 증가할 수록 파울링 감소효과도 증가하였으며 용액의 pH를 낮출수록 파울링 감소는 증가하였다. 이는 낮은 pH에서 서로 반대전하를 지닌 자연유기물과 $TiO_2$ 나노 입자간의 정전기적인 인력이 증가하여 $TiO_2$ 나노입자 표면에서 자연유기물의 광촉매분해능이 향상된 것으로 사료된다. 또한 자연유기물 중 $Ca^{+2}$의 첨가는 상대적으로 높은 pH (= 10)에서 자연유기물과 $TiO_2$ 나노입자 사이 가교현상을 촉진시켜 $Ca^{+2}$이 첨가되지 않은 경우와 비교시 높은 파울링 감소효과와 자연유기물의 분해효과를 달성시킬 수 있었다.