• Membrane and Water Treatment
• /
• 제10권4호
• /
• pp.287-298
• /
• 2019

Lotus leaf has a special dual micro and nano surface structure which gives its highly hydrophobic surface characteristics and so-called self cleaning effect. In order to endow PVDF hollow fiber membrane with this special structure and improve the hydrophobicity of membrane surface, PVDF hollow fiber composite membranes was obtained through the immersion coating of poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) dilute solution on the outside surface of PVDF support membrane. The prepared PVDF composite membranes were used in the vacuum membrane distillation (VMD) for the desalination. The effects of PVDF-HFP dilute solution concentration in the dope solution and coating time on VMD separation performance was studied. Membranes were characterized by SEM, WCA measurement, porosity, and liquid entry pressure of water. VMD test was carried out using $35g{\cdot}L^{-1}$ NaCl aqueous solution as the feed solution at feed temperature of $30^{\circ}C$ and the permeate pressure of 31.3 kPa. The vapour flux reached a maximum when PVDF-HFP concentration in the dilute solution was 5 wt% and the coating time was kept in the range of 10-60 s. This was attributed to the well configuration of micro-nano rods which was similar with the dual micro-nano structure on the lotus leaf. Compared with the original PVDF membrane, the salt rejection can be well maintained which was greater than 99.99 % meanwhile permeation water conductivity was kept at a low value of $7-9{\mu}S{\cdot}cm^{-1}$ during the continuous testing for 360 h.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제12권10호
• /
• pp.51-56
• /
• 2011

본 연구에서는 스케일형성 제어와 막 파울링 저감을 위한 펄스 전기장 처리의 적용성을 실험적으로 검토하였다. 수용액 중의 칼슘이온 78%가 감소되었으며, $CaCO_3$입자의 크기는 커지는 것으로 확인되었다. 또한, $CaCO_3$의 결정형태는 비교적 제거가 힘든 Aragonite 구조에서 비교적 제거가 쉬운 Calcite 구조로 변화됨을 알 수 있었다. 막투과 유량과 막투과 유속은 펄스 전기장처리전에 비하여 더 높게 나타났으며, 스케일형성 가능성지수인 LI값 역시 감소하는 경향을 나타내었다. 결과로부터 펄스 전기장처리가 막 여과의 전처리로써 $CaCO_3$파울링을 경감시키기 위한 효과적인 방법으로 판단된다.

• 멤브레인
• /
• 제33권6호
• /
• pp.369-376
• /
• 2023

본 연구에서는 에너지 소모가 큰 기존 진공 증류 공정의 대안으로 친환경이면서 에너지 효율적인 투과증발 분리공정을 이용하여 1,2 hexane diol/water (1,2 HDO/water) 혼합물에서 물을 분리하는 데 적용되었다. 사용한 분리막은 glutaraldehyde (GA)로 가교된 PVA를 알루미나 중공사 막(Al-HF) 내부에 코팅하여 사용하였다. 1,2 HDO/water 투과증발 분리공정에서는 PVA/GA 비율, 경화 온도 및 투과증발 분리공정 운전 조건에 대한 막의 최적화를 연구하였다. 장기 안정성 시험에서 PVA/GA (몰 비율 = 0.08, 경화 온도 = 80℃) 로 코팅된 Al-HF 막이 공정온도 40℃에서 1.90~2.16 kg/m²h 범위의 투과도를 보였으며, 투과용액의 수분 함량은 99.5% (separation factor = 68) 이상이었다.

• 멤브레인
• /
• 제19권3호
• /
• pp.252-260
• /
• 2009

산성 용액의 수처리가 폴리아크릴로니트릴계 중공사형 한외여과막에 미치는 영향을 십자흐름 방식의 순환식 막 모듈 여과 장치를 이용하여 연구하였다. 막 모듈 여과장치를 이용하여 pH 2인 강산성 용액의 수처리를 시작한 지 약 80시간이 경과되었을 때 막 투과량(permeate flux)이 급격히 감소하는 것을 관측하였다. 또한, 수처리 시간 별로 막 모듈 여과장치의 공급조에서 채취한 샘플 용액의 자외선/가시광선 흡수 스펙트럼과 기체 크로마토그래피/질량분석(gas chromatography/mass spectrometry, GC/MS) 스펙트럼을 분석한 결과 수처리 시간이 경과함에 따라 막 모듈을 통과한 농축액 속에 새로운 유기 화합물이 생성된다는 사실을 알아내었다. 질량스펙트럼 분석을 통해 이 화합물을 1,6-dioxacyclododecane-7,12-dione이라고 예측하였으며, 각종 플라스틱 특히 폴리우레탄 제조 시 사용되는 첨가제 중 하나라는 사실도 알아내었다. 수처리에 사용된 막에 대한 전자주사 현미경 사진 및 고체 NMR 분석 등의 추가 실험을 통해 산성 용액 수처리 과정에서 발생한 막 투과량의 감소는 산성 용액 하에서 일어나는 UF막의 변형에 의한 것이 아니라 막 모듈 여과장치에 사용된 폴리우레탄 튜브에서 산과의 반응에 의해 용출된 저 분자량의 유기화합물이 막 오염 현상을 일으켰기 때문인 것으로 결론지었다. 이번 연구 결과는 산성 용액의 수처리 공정 시 UF막 자체의 산에 대한 반응성 뿐 아니라 막 모듈을 포함한 수처리 장치 자체의 산에 대한 반응성 역시 산 용액의 수처리 효율은 물론, 산을 이용한 막의 화학 세정 효율 및 수처리 막의 pH 사용 한계를 결정하는 데 매우 중요한 요소 중 하나라는 것을 보여준다.

• 상하수도학회지
• /
• 제28권4호
• /
• pp.397-409
• /
• 2014

Algal problem in drinking water treatment is being gradually increased by causing deterioration of water supplies therefore, especially taste and odor compounds such as geosmin and 2-MIB occur mainly aesthetic problem by its unpleasant effects resulting in the subsequent onset of complaints from drinking water consumer. Recently, geosmin and 2-MIB are detected frequently at abnormally high concentration level. However, conventional water treatment without advanced water treatment processes such as adsorption and oxidation process, cannot remove these two compounds efficiently. Moreover, it is known that the advanced treatment processes i.e. adsorption and oxidation have also several limits to the removal of geosmin and 2-MIB. Therefore, the purpose of this study was not only to evaluate full scale nanofiltration membrane system with $300m^3/day$ of permeate capacity and 90% of recovery on the removal of geosmin and 2-MIB in spiked natural raw water sources at high feed concentration with a range of approximately 500 to 2,500 ng/L, but also to observe rejection property of the compounds within multi stage NF membrane system. Rejection rate of geosmin and 2-MIB by NF membrane process was 96% that is 4% of passage regardless of the feed water concentration which indicates NF membrane system with an operational values suggested in this research can be employed in drinking water treatment plant to control geosmin and 2-MIB of high concentration. But, according to results of regression analysis in this study it is recommended that feed water concentration of geosmin and 2-MIB would not exceed 220 and 300 ng/L respectively which is not to be perceived in drinking tap water. Also it suggests that the removal rate might be depended on an operating conditions such as feed water characteristics and membrane flux. When each stage of NF membrane system was evaluated relatively higher removal rate was observed at the conditions that is lower flux, higher DOC and TDS, i.e., $2^{nd}$ stage NF membrane systems, possibly due to an interaction mechanisms between compounds and cake layer on the membrane surfaces.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제52권2호
• /
• pp.272-277
• /
• 2014

본 연구는 인쇄회로기판(PCB) 제조 시 에칭공정에서 발생되는 구리이온($Cu^{+2}$)을 고농도로 함유한 황산 폐에칭액을 NF 막분리법을 사용하여 에칭액 회수와 구리이온 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막여과 공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 미국 Koch사의 SelRO MPS-34 4040 NF 막을 대상으로 구리이온을 고농도(5~30 g/L)로 함유한 모의 황산 폐에칭액의 cross-flow 나노여과 실험을 수행하여 투과 플럭스와 구리이온의 총괄 배제도를 측정하였다. 이 결과 투과 플럭스는 황산 폐에칭액 내 구리이온의 농도가 증가할수록, 황산 폐에칭액의 pH가 낮을수록 작아졌으며, 그 값은 최소 $4.5L/m^2{\cdot}h$에서 최대 $23L/m^2{\cdot}h$이었다. 황산 폐에칭액 내 구리이온의 총 배제도는 구리이온의 농도가 클수록, 용액의 pH가 낮을수록 그리고 폐에칭액의 순환유량이 작을수록 낮아졌으며, 황산 폐에칭액의 pH가 1 이상인 상태에서 70% 이상의 구리이온 배제가 가능하였다. NF 막을 12개월 동안 황산용액 내에 보관하여도 투과 플러스 와 구리이온 배제도의 유의한 변화가 없어 SelRO MPS-34 막모듈을 강산 조건에서 1년이상 막모듈의 교체 없이 산성 폐에칭액 처리에의 사용이 가능하였다.

• 멤브레인
• /
• 제20권3호
• /
• pp.222-227
• /
• 2010

본 연구의 목적은 다양한 셀룰로오스 계 고분자를 이용한 정삼투(FO) 막을 제조하고 각각의 고분자 및 첨가제에 따른 성능의 차이를 평가하는 것이다. 셀룰로오스 아세테이트(CA)와 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA)를 기반으로 상전환법을 통하여 정삼투막을 제조하고 가압조건과 정삼투 조건하에서 투과유량 및 염제거율을 비교하였다. CA 정삼투막은 용매의 증발 및 annealing 수행 시간에 따라 막의 성능의 변화가 발생하였으며, CTA 정삼투막의 경우에는 annealing보다는 첨가제를 활용하여 성능의 향상을 이끌어낼 수 있었다. 또한 CTA 정삼투막의 정삼투 투과유량은 $4.46\;L/m^2hr$였으나 CA/CTA 정삼투막의 경우에는 $8.89\;L/m^2hr$로, 단일 고분자를 사용하기 보다는 CTA에 CA를 혼합하여 막을 제조하는 것이 정삼투 투과유량 증가에 보다 효율적이었다.

• 멤브레인
• /
• 제23권1호
• /
• pp.92-99
• /
• 2013

본 연구는 인쇄회로기판(PCB) 제조 시 에칭공정에서 발생되는 구리이온($Cu^{+2}$)을 고농도로 함유한 황산 폐에칭액을 NF 막분리법을 사용하여 에칭액 회수와 구리이온 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막여과 공정의 운전 조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 미국 Koch사의 SelRO MPS-34 4040 NF 막을 대상으로 구리이온을 고농도(5~25 g/L)로 함유한 모의 황산 폐에칭액의 회분식(dead-end) 나노여과 실험을 수행하여 투과 플럭스와 구리이온의 총괄 배제도를 측정하였다. 이 결과 황산용액에의 막 보관기간이 길수록, 황산용액의 pH가 낮을수록 황산에 의한 NF 막의 손상이 더 크게 발생하여 순수 투과 플러스가 증가하였다. 황산 폐에칭액의 투과 플럭스는 황산용액 내 구리이온의 농도가 증가할수록 막 표면에의 구리이온 농축(농도분극)의 증가에 따라 감소하였으며, 구리이온의 배제도는 구리이온의 농도가 높을수록, pH가 낮을수록, 황산용액 내의 막 보관기간이 길수록 낮아져 초기 37%에서 최소 15% 수준으로까지 감소하였다.

• 멤브레인
• /
• 제28권5호
• /
• pp.340-350
• /
• 2018

본 연구에서는 바늘형 종결정 코팅 양을 조절함으로써 결정학적으로 b-축 그리고 c-축으로 배향된 모데나이트(MOR) 제올라이트 분리막을 제조하고 결정학적 배향이 투과증발 에탄올 탈수 거동에 미치는 영향을 고찰하였다. c-축으로 배향된 종결정의 코팅 양이 증가할수록 b-축에서 c-축으로 배향된 분리막이 얻어졌고 이는 진화론적 성장으로 설명되었다. b-축 방향으로 배향된 분리막의 경우 1000 이상의 높은 선택도와 $0.2kg/m^2h$의 총 투과도를 나타내었으며 c-축 배향된 분리막 보다 우수한 분리성능을 나타내었다. 이는 물의 운동역학적 직경이 b-축 방향으로 단일 존재하는 8R 기공채널의 직경에 비하여 작기 때문에 물의 이동이 방해되지 않는 반면 에탄올은 상대적으로 방해받기 때문으로 설명되었다. 따라서 본 연구로부터 바늘형 종결정 코팅 양을 조절함으로써 모데나이트 분리층의 결정학적 배향을 조절할 수 있었고, b-축으로 배향된 모데나이트 분리막이 보다 우수한 투과증발 에탄올 탈수 거동을 보임을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제22권1호
• /
• pp.8-15
• /
• 2012

다공성 $La_{0.6}Sr_{0.4}Ti_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$로 코팅된 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 관형 분리막은 압출성형 및 dip coating 방법으로 제조 되었다. 코팅된 관형 분리막의 특성은 X-선 회절분석기(XRD)와 전자 주사 현미경(SEM)을 이용하여 분석하였으며, 분석결과 $2{\mu}m$의 다공성 코팅 층을 갖는 페롭스카이트 구조임을 알 수 있었다. 산소투과량 분석은 $750{\sim}950^{\circ}C$ 범위에서 공급측과 투과 측을 대기 중 공기와 진공으로 하여 수행되었다. 다공성의 $La_{0.6}Sr_{0.4}Ti_{0.3}Fe_{0.7}O_{3-{\delta}}$로 코팅된 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}Co_{0.8}Fe_{0.2}O_{3-{\delta}}$ 관형 분리막의 산소투과량은 $950^{\circ}C$에서 $3.2mL/min{\cdot}cm^2$로 코팅되지 않은 분리막보다 높게 나타났으며, 11일 동안의 장기 안정성 실험결과 코팅 층에 의해 안정성이 증가됨을 알 수 있었다.