• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.303-310
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• 2017

Pressure retarded osmosis(PRO) has attracted much attention as potential technology to reduce the overall energy consumption for reverse osmosis(RO) desalination. The RO/PRO hybrid process is considered as the most logical next step for future desalination. The PRO process aims to harness the osmotic energy difference of two aqueous solutions separated by a semipermeable membrane. By using the concentrated water(RO brine) discharged from existing RO plants, the PRO process can effectively exploit a greater salinity gradient to reduce the energy cost of processing concentrated water. However, in order to use RO brine as the draw solution, PRO membrane must have high water flux and enough mechanical strength to withstand the high operational pressure. This study investigates the development of a thin film composite PRO membrane and spiral wound module for high power density. Also, the influence of membrane backing layer on the overall power density was studied using the characteristic factors of PRO membranes. Finally, the performance test of an 8-inch spiral wound module was carried out under various operating conditions(i.e. hydraulic pressure, flow rate, temperature). As the flow rate and temperature increased under the same hydraulic pressure, the PRO performance increased due to the growth of water permeability coefficient and osmotic pressure. For a high performance PRO system, in order to optimize the operating conditions, it is highly recommended that the flow pressure be minimized while the flow rate is maintained at a high level.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권4호
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• pp.303-312
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• 2020

This study aims to investigate at a laboratory scale fluorides removal from an industrial wastewater having excessive F^- concentration through a hybrid process combining neutralization and membrane separation. For the membrane separation operation, both Reverse Osmosis (RO) and Nanofiltration (NF) were investigated and confronted. The optimized neutralization step with hydrated lime allowed reaching fluoride removal rates of 99.1± 0.4 %. To simulate continuous process, consecutive batch treatments with full recirculation of membrane process brines were conducted. Despite the relatively high super saturations with respect to CaF₂, no membrane cloaking was observed. The RO polishing treatment allowed decreasing the permeate fluoride concentration to 0.9± 0.3 mg/L with a fluoride rejection rate of 93± 2% at the optimal transmembrane pressure of around 100 psi. When NF membrane was used to treat neutralization filtrate, the permeate fluoride concentration dropped to 1.1± 0.4 mg/L with a fluoride rejection rate of 88± 5% at the optimal pressure of around 80 psi. Thus, with respect to RO, NF allowed roughly 20% decrease of the driving pressure at the expense of only 5% drop of rejection rate. Both NF and RO permeates at optimal operating transmembrane pressures respect environmental regulations for reject streams discharge into the environment.

• 한국물환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.387-394
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• 2002

본 연구는 $TiO_2$ 광촉매 및 응집-여과-중화공정을 거친 아크릴폐수를 UF(tubular)/RO(spiral wound)공정에 적용하여 적용압력과 온도변화에 따른 성능변화를 고찰하였다. 한외여과 관형모듈에서 광촉매 전처리수와 응집-여과-중화 전처리수의 COD, T-N은 온도 및 압력변화에 크게 영향을 받지 않고, 제거효율도 낮은 것으로 확인할 수 있었다. TDS 및 turbidity의 경우 한외여과 관형 모듈에서 광촉매 전처리수가 응집-여과-중화공정의 처리수에 비해 처리효율이 우수함을 확인하였다. T-N, TDS는 역삼투막 공정에서 우수한 제거효율을 나타내었다.

• 한국물환경학회지
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• 제30권5호
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• pp.517-523
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• 2014

In order to remove both nitrate and sulfate present in the concentrate of RO(reverse osmosis) process, a combined bio-regeneration and ion-exchange(IX) system was studied. For this purpose, both denitrifying bacteria(DNB) and sulfate reducing bacteria(SRB) were simultaneously cultivated in a bio-reactor under anaerobic conditions. When the IX column containing a nitrate-selective A520E resin was fully exhausted by nitrate and sulfate, the IX column was bio-regenerated by pumping the supernatant of the bio-reactor, which contains MLSS concentration of $125{\pm}25mg/L$, at the flowrate of 360 BV/hr. Even though the nitrate-selective A520E resin was used, the breakthrough curves of ionic species showed that sulfate was exhausted earlier than nitrate. The reason for this result is due to the fact that the concentration of sulfate in RO concentrate was 36 to 48 times higher than nitrate. The bio-reactor was successfully operated at a volumetric loading rate of 0.6 g $COD/l{\cdot}d$, nitrate-N loading rate of 0.13 g $NO_3{^-}-N/l{\cdot}d$, and sulfate loading rate of 0.08 g $SO_4{^{2-}}/l{\cdot}d$. The removal rate of SCOD, nitrate-N, sulfate was 90, 100, and 85%, respectively. When the virgin resin was fully exhausted and consecutively bio-regenerated for 2 days, 81% of nitrate and 93% of sulfate were reduced. When the virgin resin was repeatedly used up to 4 cycles of service and bio-regeneration, the ion-exchange capacity of bio-regenerated resin decreased to 95, 91, 88, and 81% of virgin resin.

• 멤브레인
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• 제24권4호
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• pp.317-324
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• 2014

기존의 폴리아마이드 박막 역삼투 복합막(PA TFC RO Membrane)은 우수한 분리투과특성을 지니고 있으나 내염소성이 상대적으로 낮은 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 표면에 -OH나 -COOH 기가 도입된 다공성 지지체를 제조하고, 그 표면에 폴리아마이드 박막을 형성하여 역삼투 복합막을 제조하였다. 제조된 역삼투막의 구조 및 분리투과 특성은 여러 가지 기기분석 방법과 투과테스트 방법으로 분석하였다. 폴리아마이드 박막을 제조하기 위하여 아민계 단량체로는 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 2,6-디아민 톨루엔(2,6-DAT)을 사용하였고, 디엑시드계 단량체로는 트리-메소일 클로라이드(TMC)를 사용하였다. 제조된 복합막의 투과도는 800 psi에서 약 $1.0m^3/m^2day$ 이상이었으며 이때 염배제율은 99.0% 이상이었다. 내염소성도 친수성기가 없는 폴리설폰 지지체를 사용한 복합막에 비하여 우수한 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• 멤브레인
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• 제32권4호
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• pp.209-217
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• 2022

이온교환막(IEM)은 다양한 종류의 단가이온과 다가이온을 분리하기 위해 사용되는 막의 한 종류로, 배터리, 연료전지, 염화물-알칼리 공정 등에 사용된다. 이온교환막을 통한 막분리는 전기 구동력을 기반으로 한 녹색 분리 방식이며, 해수 담수화와 수처리 분야에서 떠오르는 방식이다. 전기투석(ED)은 양이온과 음이온이 이온교환막을 따라 선택적으로 이동하는 기술이다. 음이온 교환막(AEM)은 전기투석의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 공정 효율을 향상시키는 데 상당한 역할을 한다. 이온교환막에 가교결합을 도입하면 자유 부피의 감소로 인해 이온 선택 분리 성능이 향상된다. 역삼투(RO) 공정을 통한 해수 담수화 시 RO 농축수에 용해된 염이 다량 존재한다. 따라서 1가 양이온 선택막으로 구성된 전기투석 공정은 오염을 줄이고 막 플럭스를 개선한다. 이 검토는 전기투석, 음이온 교환막, 그리고 양이온 교환막의 세 부분으로 나뉜다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.390-400
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• 2022

나노여과막(NF)은 식품가공, 제약 등 폐수는 물론 지자체 하수처리시설에서 배출되는 폐수 처리에 있어 훨씬 낮은 압력으로 운용이 가능해 역삼투막(RO)보다 인기가 높다. NF막의 경우 분리 메커니즘은 투과확산 기작과 더불어 RO 박막보다 낮은 가교밀도로 인한 체거름 메커니즘이다. 막 오염은 세라믹 막과 달리 고분자 막의 경우 나노 여과 공정의 고질적인 문제 중 하나이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 차아염소산나트륨을 사용한 멤브레인 세척이 이루어진다. 폴리머 멤브레인에 비해 세라믹 멤브레인은 이러한 화합물에 매우 안정적이다. 본 리뷰에서는 NF 프로세스에 의한 폐수 처리의 다양한 유형의 세라믹 막 적용에 대해 논의한다.

• 대한환경공학회지
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• 제36권7호
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• pp.492-497
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• 2014

해수담수화 시설에서 전처리와 역삼투막(reverse osmosis, RO) 공정의 유기물 제거특성을 살펴보고, 유기물의 특성변화가 막오염 지수에 미치는 영향을 조사하였다. 연구에서 비교된 전처리 공정은 다중여재여과(dual media filter, DMF), 가압형 정밀여과(MF), 침지형정밀여과(SMF) 이다. 유기물의 특성변화를 알아보기 위해 원수와 공정별 처리수의 탁도, $UVA_{254}$, DOC, size exclusion chromatography (SEC), fluorescence excitation emission matrix (FEEM), transparent exopolymer particles (TEP) 등을 분석하였다. 이온성 물질과 무기물 항목은 전처리 공정의 종류에 관계없이 처리되지 않았고 RO공정을 거치면서 99% 이상 제거되었다. 유기물에 의한 막오염에 큰 영향을 미치는 소수성 유기물은 전처리를 통해 상대적으로 제거가 용이하였다. 전처리 공정의 유기물 제거율은 막여과 공정(MF, SMF)이 기존 DMF 공정에 비해 높았다. 처리수내 유기물의 농도가 감소할수록 막오염지수 중 하나인 silt density index (SDI) 값도 감소하였다. MF로 전처리한 경우 SDI값이 가장 낮게 나타났는데, 처리수 내의 $0.1-0.4{\mu}m$ TEP 농도가 MF와 SMF 막오염지수의 차이와 상관관계를 보였다.

• 멤브레인
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• 제13권1호
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• pp.9-19
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• 2003

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.