This paper describes fabrication and characteristics of ceramic pressure sensor for working at high temperature. The proposed pressure sensor consists of a Ta-N thin-film, patterned on a Wheatstone bridge configuration, sputter deposited onto thermally oxidized Si membranes with an aluminium interconnection layer. The fabricated pressure sensor presents a low temperature coefficient of resistance, high sensitivity, low non-linearity and excellent temperature stability. The sensitivity is 1.097~1.21mV/$V{\cdot}kgf/cm^2$ in the temperature range of $25{\sim}200^{\circ}C$ and the maximum non-linearity is 0.43 %FS.
물 오염, 지구 온난화, 기후 변화를 해결하기 위한 해결책이 시급한 상황에서, 담수의 수요를 충당하고 친환경 에너지를 생산하기 위한 방법으로 염도차를 이용한 압력지연삼투공정이 제시되고 있다. 압력지연삼투공정에 대한 꾸준한 연구에도 불구하고 최근 기술의 부족과 비싼 멤브레인의 가격 등의 한계로 인해 상용화가 되지 않고 있다. 한편 멤브레인은 압력지연삼투공정과 염도차 발전 기술에 가장 중요한 구성품이다. 염도차 발전 기술에 사용되는 산화그래핀 멤브레인과 나노복합체 멤브레인의 기술 발전 연구가 지속되고 있다. 특히 낮은 온도의 폐기물 온도에서도 높은 에너지 효율 발전이 가능하도록 효율이 높은 멤브레인과 용매 및 용질에 대한 연구가 활발하다. 높은 투과도와 분리도를 가진 멤브레인, 특히 산화그래핀 멤브레인을 사용함으로써 농도 분극을 줄이고 전력 밀도를 높이는 연구들도 진행 중이다. 본 총설에서는 압력지연삼투 멤브레인과 이를 통한 이론적 모델링, 그 외 기술을 통해 공정의 효율을 발전시키는 방법에 대해 논의한다.
This paper describes fabrication and characteristics of metal thin-film pressure sensor for working at high temperature. The proposed pressure sensor consists of a chrom thin-film, patterned on a Wheatstone bridge configuration, sputter-deposited onto thermally oxidized Si membranes with an aluminium interconnection layer. The fabricated pressure sensor presents a low temperature coefficient of resistance, high-sensitivity, low non-linearity and excellent temperature stability. The sensitivity is 1.097 $\sim$ 1.21 mV/V kgf/$cm^2$ in the temperature range of 25 $\sim$$200^{\circ}C$ and the maximum non-linearity is 0.43 %FS.
Rejection characteristics of heavy metals by nanofiltration membranes were investigated. Nanofiltration membranes rejected heavy metals much better than chloride, sulfate and TOC, of which concentration in synthetic wastewater was higher than that of heavy metals. To consider rejection characteristics of various metals by nanofiltration membranes, separation coefficient, which is the ratio of the metal permeation rate to the chloride ion or TOC permeation rate, was introduced. In spite of different materials and different nominal salt rejection of nanofiltration membrane used, the separation coefficients of metals were nearly the same. In particular, the separation coefficient of arsenic against chloride ion and TOC was larger than any other separation coefficient of heavy metals. These phenomena were observed in the relationship between the molar conductivity and the separation coefficient for heavy metals.
무전해 PCB 도금 공정 수세액을 분리막으로 처리하여 투과수는 공업용수로 재사용하고 유가금속인 금(Au)을 회수하는 방법에 관하여 연구하였다. 역삼투 분리막 테스트 셀을 이용하여 수세액 처리에 적합한 분리막을 선정하였으며 scale-up을 위한 나권형 모듈 투과 실험을 실시하였다. 먼저, (주)새한에서 생산되는 RO-TL(tap water, low pressure), RO-BL(brackish water, low pressure), RO-normal(for water purifier)막으로 투과실험하였으며 그 중 RO-TL막이 soft etching, 촉매 및 Ni 수세액 처리에 우수한 것으로 판명되었다. 따라서 RO-TL막으로 제작한 나권형 가정용 정수기 모듈로 7bar, $25^{\circ}C$에서 scale-up 실험을 수행하였다. Au수세액의 투과 유속은 약 30 LMH로서 가장 높았으나 Au 제거율이 80% 미만이었다. Pd, Ni 및 soft etching 수세액의 투과유속은 각각 약 22, 17, 10 LMH 정도이며 Pd의 제거율은 85% 이상, Ni 및 Cu 제거율은 97% 이상이었다. 또한 Au, Ni 및 Cu 이온이 함유된 수세액 중 유가금속인 Au를 선택적으로 회수하기 위하여 NF막을 사용하였다. Au수세액 중 Ni 및 Cu 이온은 대부분 제거되었으며 투과액 중에 Au이온이 81.9% 존재하였고 계속하여 RO-TL막으로 Au를 농축 회수하였다. 마지막으로 4"직경의 NF 및 RO-TL 나권형 모듈을 연속적으로 사용하여 Au를 효과적으로 회수할 수 있음을 재확인하였다.인하였다.
Surface modification by low-pressure ammonia ($NH_3$) plasma on commercial thin-film composite (TFC) membranes was investigated in this study. Surface hydrophilicity, total surface free energy, ion exchange capacity (IEC) and zeta (${\zeta}$)-potentials were determined for the TFC membranes. Qualitative and quantitative analyses of the membrane surface chemistry were conducted by attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR FT-IR) spectroscopy. Results showed that the $NH_3$ plasma treatment increased the surface hydrophilicity, in particular at a plasma treatment time longer than 5 min at 50 W of plasma power. Total surface free energy was influenced by the basic polar components introduced by the $NH_3$ plasma, and isoelectric point (IEP) was shifted to higher pH region after the modification. A ten (10) min $NH_3$ plasma treatment at 90 W was found to be adequate for the TFC membrane modification, resulting in a membrane with better characteristics than the TFC membranes without the modification for water treatment. The thin-film chemistry (i.e., fully-aromatic and semi-aromatic nature in the interfacial polymerization) influenced the initial stage of plasma modification.
Park, Byungkyu;Byungpyo Hong;Kwangsoo Yu;Hongsik Byun
한국막학회:학술대회논문집
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한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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pp.207-210
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2004
The pore-filled anion-exchange membranes were prepared in this study with an asymmetric poly(vinylidene fluoride)(PVDF) membrane as a nascent membrane and poly(vinylbenzyl chloride)(PVBCl) as a polyelectrolyte. The solution of PVBCI having the chloromethylate aryl ring of 80 percents and 1,4-diaminobicyclo [2,2,2]octane(DABCO) was made with the solvent of tetrahydrofuran(THF) and N,N-Dimethylformamide(DMF), which is in the rotio of 8:2. A new preparation method in this study, i.e. in-situ crosslinking, enabled us to produce the pore-filled membranes without change of size, and to control the properties of final membrane with various degree of cross-linking. From the result of surface morphologies of SEM and AFM the polyelectrolyte exists in the pores of nascent membrane as a certain configuration. From the investigation of the solvent affecting much to the permeability and rejection, it was found. that the membranes using DMF and THF showed better performances than the membranes produced by THF only. The water permeability of the final membrane at low pressure(100㎪) showed a typical ultrafiltation membrane's permeability (8-10kg/㎡hr) and good values of rejection(55∼60 percent).
It is generally recognized that thin Pd-Cu alloy films fabricated by sputtering show a wide range of microstructures and properties, both of which are highly dependent on the sputtering conditions. In view of this, the present study aims to investigate the relationship between the performance of hydrogen separation membranes and the microstructure of Pd alloy films depending on sputtering deposition conditions such as substrate temperature, working pressure, and DC power. We fabricated thin and dense Pd-Cu alloy membranes by the micro-polishing of porous Ni support, an advanced Pd-Cu sputtered multi-deposition under the conditions of high substrate temperature / low working pressure / high DC power, and a followed by Cu-reflow heat-treatment. The result of a hydrogen permeation test indicated that the selectivity for $H_2/N_2$ was infinite because of the void-free and dense surface of the Pd alloy membranes, and the hydrogen permeability was 10.5 $ml{\cdot}cm^{-2}{\cdot}min^{-1}{\cdot}atm^{-1}$ for a 6 ${\mu}m$ membrane thickness.
수용성 에멀젼형 절삭유의 한외여과 및 정밀여과 특성을 실험적으로 연구하였다. 한외여과막의 경우 오일/물 에멀젼의 투과 거동은 film model을 잘 따랐으나 정밀여과막인 ASYPOR막의 경우에는 이러한 거동을 벗어났다. 본 연구에서 사용된 모든 분리막의 경우 운전압력이 투과유속에는 큰 효과를 나타내지 않았다. 저압에서는 투과 초기 및 후기에서의 투과유속 감소율이 적은 반면 고압에서는 초기 투과유속은 매우 컸으나 투과유속의 감소율이 커서 후기에는 모두 비슷한 투과유속을 보여 주었다. 소수성이 큰 polycarbonate 정밀여과막의 경우 일반적인 경우와는 달리 운전시간이 증가함에 따라 투과유속이 증가하는 경향을 나타내었다. 교반하지 않은 cell에서의 임계투과압력은 150 ppm의 에멀젼 농도에서 약 $2.2kg_f/cm^2$이었으나 500 ppm의 농도에서는 $3.8kg_f/cm^2$ 압력에서 나타났다.
환경 오염과 천연 자원의 고갈에 대한 증가하는 우려는 환경적으로 지속 가능한 기술의 개발을 촉진했습니다. 퍼바포레이션은 낮은 에너지 소비, 환경 영향 및 성능 효율로 인해 최근 수십 년 동안 주목을 받아 왔습니다. 이 방법은 막이 원하는 선택도를 충족하도록 미세 조정될 수 있기 때문에 화학 종을 분리하고 유기 용매를 탈수하는 데 사용되었습니다. 역삼투 및 증류와 같은 여러 분리 공정은 실험 환경 및 산업 응용 분야에서 모두 활용되고 있습니다. 그러나 퍼바포레이션은 작동 압력 및 온도가 낮고 거부율이 높은 등 여러 이점이 있습니다. 그럼에도 불구하고, 현재 막 기술의 상태만으로는 실용적인 응용에 대한 요구를 충분하게 할 수 없습니다. 반면, 복합막은 유기 물질과 무기 물질의 장점을 모두 활용할 수 있습니다. 많은 연구들이 현재 한계를 해결하기 위해 그래핀 산화물(GO) 및 MXene (MX)과 같은 무기 나노 물질을 고분자 막에 효과적으로 통합했습니다. 이 검토는 투과증발에서의 2D 복합막의 최근 발전을 조사하고 성능 향상을 평가합니다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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