Ahmad, Rizwan;Kim, Jin Kyu;Kim, Jong Hak;Kim, Jeonghwan
Membrane Journal
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v.27
no.4
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pp.328-335
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2017
Fabricating photocatalytic composite membrane with a mesoporous and tailored morphological structure would have significant implication for environmental remediation. In this study, we reported hybrid $TiO_2$ immobilized photocatalytic membrane and its application for the treatment of dye solution. Photocatalytic film with high porosity and homogeneity was fabricated by graft copolymer as polymer template. Hybridization of membrane filtration with photocatalysis was successfully achieved by photocatalytic membrane reactor developed. Result showed that membrane permeability was significantly reduced after immobilizing the $TiO_2$ film on bare $Al_2O_3$ support. The membrane characterization indicated that well organized $TiO_2$ film was successfully formed on $Al_2O_3$ support. Benefiting from the controlled morphology of $TiO_2$ film, the composite membrane exhibited almost complete degradation of organic dye within 5 h of filtration under UV illumination. Langmuir-Hinshelwood model explained degradation of organic dye. First-order rate constant was approximately six times with $TiO_2$ immobilized composite ceramic membrane, higher than the one with the bare $Al_2O_3$ support (0.0081 vs. $0.0013min^{-1}$).
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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1992.10a
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pp.9-9
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1992
막 반응기(membrane reactor)는 365 nm 의 파장을 갖는 UV를 담체튜브 및 코팅막에 조사시켜 막 표면에서 유기물의 산화반응이 일어날수 있도록 고안하였으며 일차적으로 formic acid의 산화효율을 측정하였다. 코팅된 담체는 코팅하지 않은 담체에 비해 flux가 상당히 저하하는 반면에 formic acid의 산화효율은 이에 비례하여 증가하였다. 또한 본 실험의 결과로부터 수처리공정에서 문제시되는 난분해성 유기물질의 산화분해처리에 대한 광촉매 막의 응용성을 제시하고자 한다.
The objectives of this study are to manufacture an efficient $TiO_2$, photocatalyst and to delineate optimum operational parameters for TCE (trichloroethylene) degradation in a photocatalytic oxidative reactor. The $TiO_2$ photocatalyst irradiated by 365 nm UV light is expected to increase degradation of TCE in solution by a series of photocatalytic oxidations in the reactor. A new membrane $TiO_2$ photocatalyst wns eventually developed by coating a mixture of Davan-C(0.24 wt%) and PVA(0.16 wt%) on the surface of slips using the slip-casting method. Results show that increase in the number of coating of $TiO_2$ sol on surface of photocatalysts and in the surface thickness improved the endurance and photocatalysts, but these physical modifications caused significant decrease in the overall degradation efficiency of TCE. Pre-aeration or recirculation of the influents to the reactors containing TCE increased degradation efficiency of TCE. The optimum operational conditions far the surface area of photocatalysts and UV light intensity appeared to be $1.47\;mL/cm^2$ and $225\;W/cm^2{\times}100$, respectively, in the reactor. Based on the overall experimental results, the photocatalytic oxidation of TCE with the new membrane $TiO_2$ photocatalyst is found to be very effective under the operational conditions delineated in this study.
The oxidation/degradation efficiency of formic acid through the photoelectrochemical reaction has been investigated as a basic research in order to develope the process for degrading toxic organic compounds dissolved in water. A $TiO_{2}$ photoelectro-membrane reactor for purification of water, in which filtration as well as photoelectrocatalytic oxidation of organic compounds could be carried out simultaneously, was developed. Porous $SnO_{2}$ tubes prepared by slip casting and commercial porous stainless steel tubes, being electrically conductive, were used as not only supports but also working electrodes. The UV light with the wavelength of 365 nm was applied as a light source for photocatalytic reactions. The photoelectrocatatytic composite membranes were prepared by coating the support surface with the $TiO_{2}$ sol of pH 1.45. The oxidation efficiency of formic acid increased with the reaction time and the applied voltage, but was almost independent of the solution flux. The results showed that more than 90% of formic acid could he dograded at 27V using the $TiO_{2}$/stainless steel composite membrane, while about 77% in case of the $TiO_{2}/SnO_{2}$ Composite membrane. It was also concluded that the oxidation efficiencies of formic acid could be significantly improved by about 6~7 times by the photoelectrochemical reaction in comparison with those by the photocatalytic reaction only.
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2004.05a
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pp.39-42
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2004
Ceramic membranes have attracted a great attention because they have excellent resistance to most organic solvents and can be used over a wide temperature range. Especially, titania (titanium oxide, TiO$_2$) shows excellent chemical resistance and can be used both acidic and alkali solutions, and therefore, titania is one of the most promising materials for the preparation of porous membranes; titania membranes having pore sizes in the range of nanofiltration (NF) to ultrafiltration (UF) membrane have been prepared by the sol-gel process (Tsuru 2001).(omitted)
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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1993.10a
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pp.39-39
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1993
반도성 세라믹 광촉매 막 반응기 (membrane reactor)에 의한 난분해성 유독 유기물질의 분해공정을 개발하기 위한 기초연구로서 $TiO_2$ 막 반응기의 formic acid 및 trichloromethane에 대한 광분해 효율이 연구되었다. 막 반응기는 용액의 정밀여과 (microfiltration)는 물론 유기물의 광분해를 동시에 수행할 수 있도록 다공성 $TiO_2$ 튜브 (평균기공 : $0.2 \mu m$)를 이용한 새로운 타입으로 ㅐㄱ발되었으며 광원으로는 365 nm 파장을 갖는 UV를 사용하였다. 또한 반응기의 광분해 효율을 증진시키기 위하여 슬립케스팅법으로 제조한 $TiO_2$ 튜브표면을 $TiO_2$ 졸로 코팅하였다.
This work focused on the degradation of natural organic matter (NOM) present in lake water using a combined pkotocatalysisimicrofiltration (MF) process. The system performances were investigated in terms of organic removal efficiency and membrane permeability. The addition of iron oxide particles (IOP) into the photocatalytic membrane reactor improved initial NOM removal by sorption, but during photocatalysis the removal efficiency was reversed, probably due to the scattering of UV light by IOP. The modification of TiO$_2$ surfaces by IOP deposition was conducted to enhance the photocatalytic NOM removal efficiency. A minimal amount of Impregnation of IOP on TiO$_2$ surfaces was required to prevent the light scattering effect as well. The coating of MF membranes with IOP helped to improve the NOM removal efficiency while sorbing NOM by IOP. Regardless of tile operating conditions and particles addition examined, no significant fouling was occurring at a flux of 15 L/$m^2$-h during entire MF operation.
In this study, combined effect of airflow rate, $TiO_2$ concentration, solution pH and $Ca^{+2}$ addition on HA (humic acid) fouling in submerged, photocatalytic hollow-fiber microfiltraiton was investigated systematically. Results showed that UV irradiation alone without $TiO_2$ nanoparticles could reduce HA fouling by 40% higher than the fouling obtained without UV irradiation. Compared to the HA fouling without UV irradiation and $TiO_2$ nanoparticles, the HA fouling reduction was about 25% higher only after the addition of $TiO_2$ nanoparticles. Both adsorptive and hydrophilic properties of $TiO_2$ nanoparticles for the HA can be involved in mitigating membrane fouling. It was also found that the aeration itself had lowest effect on fouling mitigation while the HA fouling was affected significantly by solution pH. Transient behavior of zeta potential at different solution pHs suggested that electrostatic interactions between HA and $TiO_2$ nanoparticles should improve photocatalytic efficiency on HA fouling. $TiO_2$ concentration was observed to be more important factor than airflow rate to reduce HA fouling, implying that surface reactivity on $TiO_2$ naoparticles should be important fouling mitigation mechanisms in submerged, photocatalyic microfiltraiton. This was further supported by investigating the effect of $Ca^{+2}$ addition on fouling mitigation. At higher pH (= 10), addition of $Ca^{+2}$ can play an important role in bridging between HA and $TiO_2$ nanoparticles and increasing surface reactivity on nanoparticles, thereby reducing membrane fouling.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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