• Membrane and Water Treatment
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• 제9권4호
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• pp.221-231
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• 2018

A new procedure to produce poly(vinylidene fluoride)/boron nitride hybrid membrane is presented for application in membrane distillation (MD) process. The influence of hexagonal boron nitride (h-BN) incorporation on the performance of the polymeric membranes is studied through the present investigation. For this aim, h-BN nanopowders were successfully synthesized using the simple chemical vapor deposition (CVD) route and subsequent solvent treatments. The resulting h-BN nanosheets were blended with poly(vinylidene fluoride) (PVDF) solution. Then, the prepared composite solution was subjected to phase inversion process to obtain PVDF/h-BN hybrid membranes. Various examinations such as scanning electron microscopy (SEM), wettability, permeation flux, mechanical strength and liquid entry pressure (LEP) measurements are performed to evaluate the prepared membrane. Moreover, Air gap membrane distillation (AGMD) experiments were carried out to investigate the salt rejection performance and the durability of membranes. The results show that our hybrid PVDF/h-BN membrane presents higher water permeation flux (${\sim}18kg/m^2h$) compared to pristine PVDF membrane. In addition, the experimental data confirms that the prepared nanocomposite membrane is hydrophobic (water contact angle: ${\sim}103^{\circ}$), has a porous skin layer (>85%), as well competitive fouling resistance and operational durability. Furthermore, the total salt rejection efficiency was obtained for PVDF/h-BN membrane. The results prove that the novel PVDF/h-BN membrane can be easily synthesized and applied in MD process for salt rejection purposes.

• 멤브레인
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• 제18권2호
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• pp.116-123
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• 2008

폴리스티렌-블록-폴리히드록에틸 메타크릴레이트(PS-b-PHEMA), 술포석시닉산(SA), 인텅스텐산(PWA)으로 구성된 수소 이온 전도성 나노복합 고분자 전해질막을 제조하였다. 폴리히드록에틸 메타크릴레이트(PHEMA) 블록의 히드록실그룹(-OH)와 술포석시닉산(SA)의 -COOH 그룹과의 에스테르 반응에 의하여 전해질막을 가교시켰다. 폴리헤테로산(PWA)을 도입했을 때, $SO_3^-$ 그룹의 신축 밴드가 $1187cm^{-1}$에서 $1158cm^{-1}$로 낮아졌으며, 이는 PWA 입자가 전해질막의 술폰산 그룹과 상호작용함을 나타낸다. PWA 함량이 30wt%가 되었을 때, 상온 전도도는 0.045에서 0.062S/cm로 증가되었으며, 이는 PWA 입자의 고유 전도도 특성과 전해질막의 술폰산기의 산도가 증가했기 때문이다. 또한 30wt%를 함유한 복합 전해질막은 $100^{\circ}C$에서는 최대 0.126 S/cm의 수소 이온 전도도를 나타내었다 PWA가 첨가됨에 따라 복합 전해질막의 열적특성 또한 증가하였다.

• 멤브레인
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• 제19권2호
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• pp.96-103
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• 2009

본 연구에서는 poly(vinyl chloride) (PVC)가지형 공중합체 전해질과 헤테로폴리산(HPA)을 이용하여 유무기 합성 전해질막을 제조하였다. poly(vinyl chloride)-g-poly(styrene sulfonic acid) (PVC-g-PSSA)는 PVC의 이차 염소의 직접적인 개시를 이용한 atom transfer radical polymerization (ATRP)로 합성하였다. 이때, HPA 나노입자는 수소 결합을 통해 PVC-g-PSSA 가지형 공중합체와 결합하는 것을 FT-IR spectroscopy를 통하여 확인하였다. 전해질막의 수소이온 전도도는 HPA의 질량 분율이 0.3이 될 때까지 상온에서 0.049에서 0.068 S/cm로 증가하였다. 이것은 HPA 나노입자 고유의 전도도와 가지형 공중합체가 가지고 있는 술폰산의 강화된 산도 때문이라고 추정된다. 합습률은 HPA의 질량 분율이 0.45까지 증가할수록 130에서 84%로 감소하였다. 이것은 HPA나노입자와 고분자 메트릭스 사이의 수소 결합의 상호작용 때문에 물을 흡수하는 site의 수가 감소한 결과라고 볼 수 있다. 열중량 분석결과 HPA의 농도가 증가할수록 전해질막의 열적 안정성이 강화된다는 것을 알 수 있었다.

• Macromolecular Research
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• 제14권4호
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• pp.430-437
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• 2006

The ultra-drawing process of an ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) gel film was examined by incorporating linear low-density polyethylene (LLDPE) and $BaTiO_3$ nanoparticles. The effects of LLDPE and the draw ratios on the morphological development and mechanical properties of the nanocomposite membrane systems were investigated. By incorporating $BaTiO_3$ nanoparticles in the UHMWPE/LLDPE blend systems, the ultra-drawing process provided a highly extended, fibril structure of UHMWPE chains to form highly porous, composite membranes with well-dispersed nanoparticles. The ultra-drawing process of UHMWPE/LLDPE dry-gel films desirably dispersed the highly loaded $BaTiO_3$ nanoparticles in the porous membrane, which could be used to form multi-layered structures for electronic applications in various embedded, printed circuit board (PCB) systems.

• 멤브레인
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• 제30권3호
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• pp.158-172
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• 2020

수처리용 멤브레인의 기능 개선은 물과 에너지 자원 부족의 문제를 해결할 대표적인 과제로 떠오르고 있다. 나노 멤브레인을 활용한 정수 과정이 실용 가능할 수준에 도달하려면, 여과막의 표면에 박테리아나 미생물이 축적되는 생물 오손(biofouling)을 해소하는 전략이 필수적으로 고안되어야 한다. 더 높은 내구성을 가지면서도 기본적인 목적인 여과에 대한 성능 저하 없이 작동하는 수처리용 멤브레인을 합성하기 위해 현재 수많은 연구가 진행되고 있으며, 이러한 연구들에서 다루어지는 전략들은 크게 두 가지 종류로 분류될 수 있다. 이 중 일반적으로 제시되는 유형은 멤브레인의 표면에 은 나노 입자를 고정하는 방식이다. 은 나노 입자를 활용하는 방법에도, 은 나노 입자가 오염 방지의 역할을 효과적으로 수행하는 데 필요한 표면과의 유의미한 결합을 실현하기 위해 여러 가지 세부 전략들이 제안되어진다. 은 나노 입자를 사용하는 방식에서 단점이나 독성 유발 가능성 등의 위험성이 제기되면서, 은 외에도 구리, 그래핀 또는 아연 산화물, 아민 부분과 같은 물질의 입자들을 적용하여 멤브레인을 알맞게 기능화 하는 유형의 연구들 또한 진행되었다. 위 두 가지 유형의 전략들을 주제로 한 연구들은 여러 번의 시도와 실험을 거쳐 합성된 멤브레인의 표면에서 박테리아의 박멸이나 그의 번식을 예방하는 등의 몇 가지 주목할 만한 성과를 낳았으며, 향후 추가적인 연구가 필요한 점들을 제시하였다. 본 리뷰논문은 금속 나노 입자 및 기타 물질들이 수처리용 멤브레인의 표면과 결합하여 그의 방오화 특성에 기인하는 영향을 조사한 연구들에 대하여 다루고 있다.

• 한국세라믹학회지
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• 제44권4호
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• pp.194-197
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• 2007

Polyacrylonitrile (PAN)/$Fe_2O_3$ nanocomposite membranes with a thickness of 0.02 mm were electrospun by adding 0 to 5 wt% of $Fe_2O_3$ into PAN. The surface tension, density, kinematic viscosity and dynamic viscosity of the PAN solution were determined to be $33.8{\pm}1mN/m$, 0.9794 g/ml, $1548.6mm^2/sec$ and 1516.7 cP, respectively. The average diameters of PAN fibers containing 0, 1 2, 3, and 4 wt% $Fe_2O_3$ particles were 300, 260, 210, 130, and 90 nm, respectively. Fourier-transform infrared spectroscopy results showed that the addition of $Fe_2O_3$ nanoparticles to the PAN mat reduced the absorption peak intensity at $2242cm^{-1}$ ($C{\equiv}N$ bond) while it caused a sharp increase in the peak intensity at $2356cm^{-1}$(C=O bond). Thus, it appears that an appropriate amount of $Fe_2O_3$ nanoparticles in the PAN backbone leads to an improvement of the performance of the $CO_2$ gas sensor, most likely due to the change of functional groups in the membrane.

• 폴리머
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• 제34권1호
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• pp.1-7
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• 2010

기체 분리막의 투과 특성을 향상시키기 위하여 불소계 폴리이미드(6FDA-6FpDA) 고분자 매트릭스에 실리카 나노입자를 첨가한 유기-실리카계 복합 소재 막을 제조하였다. 실리카 입자의 분산도를 높이기 위하여 먼저 $\gamma$-MPS를 이용한 표면처리 과정을 거친 후, 6FDA-6FpDA와 단일상을 이룰 수 있는 PMMA를 실리카 나노입자 표면에 도입하였다. PMMA-graft-silica와 비교해 보았을 때, 순수 실리카 입자의 경우 불규칙 분산성으로 인하여 투과도는 증가하나 기체에 대한 낮은 선택도를 가졌다. PMMA를 도입시킨 실리카 입자를 첨가한 복합막의 경우 실리카 입자의 함량에 따라 고분자 필름을 제조하여 He, $O_2$, $N_2$, $CO_2$의 기체투과도를 측정하였다. 실험 결과 실리카 입자의 함량이 높아 질수록 사슬 정렬 방해에 의한 자유 부피가 증가되어 투과도가 증가되나 1 wt% 이후에는 과량의 실리카 입자의 첨가로 인한 고분자 내의 유효면적 감소로 인해 투과도가 감소하는 결과를 보였다. 전체적으로 가스의 투과도 증가로 인해 선택도의 감소를 보였으나 이산화탄소의 경우 선택도의 증가를 보였으며 이는 실리카 나노입자와 고분자 매트릭스 사이의 상호 결합으로 인해 나타나는 크기 제어에 의한 선택도 향상이다.