• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.1-20
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• 2018

고분자 재질의 압력 구동 기반 분리막을 이용하여 담수를 얻기 위한 공정은 에너지 효율이 높은 방법으로 알려져 있다. 하지만, 분리막 운전 중에 투과성능을 떨어트리는 막 오염 문제가 발생 하기에, 막 오염을 제어하는 것은 분리막 공정의 에너지 효율을 높이는 데 필수적이다. 막 오염은 일반적으로 분리막 표면과 막 오염 물질과의 상호 작용으로 발생하며, 분리막 표면을 개질하는 방법은 막 오염을 방지하여 높은 투과 특성을 지속적으로 유지하게 할 수 있는 좋은 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 압력 구동 기반 분리막인 미세여과, 한외여과, 나노여과 및 역삼투용 분리막의 표면을 개질할 수 있는 방법을 정리하였다. 구체적인 개질 방법으로는 개질 물질의 흡착 및 코팅 방법인 물리적 방법과 가교제 이용, 자유 라디칼 중합(FRP), 원자 이동 라디칼 중합(ATRP), 플라즈마 및 자외선 조사 기반 중합인 화학적 방법으로 나누어 정리하였다. 본 총설에서는 최근 논문상에 보고되고 있는 물리화학적 표면 개질 방법을 소개하고, 막 오염 저항성을 높일 수 있는 분리막 제조를 위한 연구방향을 제시하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제22권4호
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• pp.272-279
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• 2012

본 연구에서는 폴리아마이드 역삼투 복합막 표면에 중성 친수성 고분자인 poly (vinyl alcohol) (PVA)를 코팅한 후 모델 오염물질인 bovine serum albumin (BSA), humic acid (HA), sodium alginate (SA)에 대하여 파울링 개선 효과가 있는지를 알아보고자 하였다. 고분자의 파울링 유도를 위해 모델 오염물질인 BSA, HA, SA 등이 100 ppm으로 용해된 공급원액을 2, 4, 8 atm 조건에서 PVA 코팅된 막과 코팅되지 않은 막에 대하여 파울링 실험을 수행한 결과. 압력이 증가함에 모든 오염물질에 대해서 파울링은 심화되었다. 파울링 심화 현상은 BSA > HA > SA의 순으로 일어났으며, PVA가 코팅된 막에 대해 파울링 개선효과는 HA > BSA > SA의 순으로 나타났다. 전자현미경 사진 결과에서도 같은 경향을 보여주고 있다. 결국, PVA가 코팅된 역삼투막은 어느 경우에서나 파울링 개선효과는 뚜렷하게 있었으며 HA의 경우에서 가장 두드러졌다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제6권2호
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• pp.127-139
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• 2015

Rejection of ionic solutes by reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes is controlled mainly by electrochemical interaction as well as pore size, but it is very difficult to directly evaluate such electrochemical interaction. In this work, we used an inverse HPLC method to investigate the interaction between ionic solutes and poly (m- phenylenediaminetrimesoyl) (PPT), a polymer similar to the skin layer of polyamide RO and NF membranes. Silica gel particles coated with PPT were used as the stationary phase, and aqueous solutions of the ionic solutes were used as the mobile phase. Chromatographs obtained for the ionic solutes showed features typical of exclusion chromatographs: the ionic solutes were eluted faster than water (mobile phase), and the exclusion intensity of the ionic solute decreased with increasing solute concentration, asymptotically approaching a minimum value. The charge density of PPT was estimated to be ca. 0.007 mol/L. On the basis of minimum exclusion intensity, the exclusion distances between a salt and neutralized PPT was examined, and the following average values were obtained: 0.49 nm for 1:1 salts, 0.57 nm for 2:1 salts, 0.60 nm for 1:2 salts, and 0.66 nm for 2:2 salts. However, $NaAsO_2$ and $H_3BO_3$, which are dissolved at neutral pH in their undissociated forms, were not excluded.

• 상하수도학회지
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• 제32권4호
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• pp.357-361
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• 2018

Forward osmosis (FO) process has been attracting attention for its potential applications such as industrial wastewater treatment, wastewater reclamation and seawater desalination. Particularly, in terms of fouling reversibility and operating energy consumption, the FO process is assumed to be preferable to the reverse osmosis (RO) process. Despite these advantages, there is a difficulty in the empirical step due to the lack of separation and recovery techniques of the draw solution. Therefore, rather than using FO alone, recent developments of the FO process have adapted a hybrid system without draw solution separation/recovery systems, such as the FO-RO osmotic dilution system. In this study, we investigated the performance of the hollow fiber FO module according to various operating conditions. The change of permeate flow rate according to the flow rates of the draw and feed solutions in the process operation is a factor that increases the permeate flow rate, one of the performance factors in the positive osmosis process. Our results reveal that flow rates of draw and feed solutions affect the membrane performance, such as the water flux and the reverse solute flux. Moreover, use of hydraulic pressure on the feed side was shown to yield slightly higher flux than the case without applied pressure. Thus, optimizing the operating conditions is important in the hollow fiber FO system.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.591-591
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• 2016

최근에는 재이용을 위한 하 폐수의 처리 공정에 막을 이용한 기술적용이 증가되고 있는 추세이다(현 등, 2005). 막(membrane)을 이용한 수처리 공정은 원수에 상관없이 고도처리가 가능하며, 재이용수 이용 용도에 따른 수질제어가 가능할 뿐만 아니라 운용의 편리성 때문에 많은 각광을 받고 있다(박 등, 2004). 본 연구에서는 하수처리에 이용되는 분리막의 성능을 극대화하고, 분리막의 오염부하를 줄여주기 위하여 분리막 직전 전처리 시설로 부상방식의 고액분리장치를 개발하였다. 초고속 고액분리시스템은 기존의 응집부상공정을 응용한 기술로서 유기물의 응집시간을 최대 10초~2분 이내로 줄이는 기술을 바탕으로 타워형 모듈 형태로 개발하였다. 초고속 고액분리시스템과 분리막을 연계한 재이용수 수처리시스템의 성능 평가 및 현장적용을 위해 제주도 서부 하수 처리장에 일 $3,000m^3$ 규모의 Test-bed를 구축하였다. 구축된 하수재이용시스템의 처리 공정도는 "유입${\rightarrow}$고액분리시스템${\rightarrow}$분리막(UF, RO)${\rightarrow}$농경지 공급"으로 구성되어 있다. 먼저 하수처리장 방류수를 1차 유입조에 압송하면 전처리시설인 고액분리시스템을 통해 SS 등 입자성 물질이 처리되고, 다음 공정인 2차 처리공정(UF/RO)을 통과한 처리수는 인근지역의 농업용수로 공급되고 있다. 고액분리시스템은 ZT(Zeta Potential Tower) 모듈에서 유입수에 함유되어 있는 부유물질(SS), 유기물(질소, 인)을 응집제와 순간 반응시켜 응결, 응집, 부상방식으로 제거하는 공정이다. 고속 고액분리장치는 분리막 공정과 융 복합하여 다양한 유입수 성상에 따른 수처리를 가능하게 하여 재이용수 수질 향상뿐만 아니라 안정된 수자원 확보 측면에서 긍정적인 기술로 평가되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제23권4호
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• pp.474-484
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• 2018

The cleaning efficiency of reverse osmosis (RO) membranes inevitably fouled by organic foulants depends upon both chemical (type of cleaning agent, concentration of cleaning solution) and physical (cleaning time, flowrate, temperature) parameters. In attempting to determine the optimal procedures for chemical cleaning organic-fouled RO membranes, the design of experiments concept was employed to evaluate key factors and to predict the flux recovery rate (FRR) after chemical cleaning. From experimental results and based on the predicted FRR of cleaning obtained using the Central Composite Design of Minitab 17, a modified regression model equation was established to explain the chemical cleaning efficiency; the resultant regression coefficient ($R^2$) and adjusted $R^2$ were 83.95% and 76.82%, respectively. Then, using the optimized conditions of chemical cleaning derived from the response optimizer tool (cleaning with 0.68 wt% disodium ethylenediaminetetraacetic acid for 20 min at $20^{\circ}C$ with a flowrate of 409 mL/min), a flux recovery of 86.6% was expected. Overall, the results obtained by these experiments confirmed that the equation was adequate for predicting the chemical cleaning efficiency with regards to organic membrane fouling.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.75-82
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• 2018

정삼투법을 이용한 해수담수화는 역삼투 공정에 비해 에너지 절감이 가능하여 해수담수화 차세대 기술로 주목받고 있다. 막을 기반으로 하는 수처리 분야에서 분리 성능을 향상시키고 새로운 기능을 부여하기 위해, 고분자 매트릭스에 필러인 나노물질을 삽입하는 박막 나노복합체 분리막(thin film nanocomposite, TFN) 개발에 대한 연구가 요구되고 있다. 본 연구에서는 딥 코팅(dip coating) 방법을 기반으로 한 다층박막적층법(Layer-by-layer, LBL)을 이용하여 산화그래핀(graphene oxide, GO)의 나노 적층구조를 제어하여, 정삼투 공정에서의 높은 안정성 및 높은 수투과도 및 염 제거, 낮은 염 역확산을 갖는 그래핀 나노복합체 분리막을 개발하고자 하였다. 정삼투 공정의 성능 향상을 위한 산화그래핀의 환원 반응시간과 LBL 딥코팅 적층 수의 최적화를 통해, 수투과도 2.51 LMH/bar, 물분자 선택성 8.3 L/g, 염 제거율 99.5%를 갖는 나노복합체 분리막을 개발하였다. 이는 상용화된 CTA FO 분리막보다 수투과도는 10배, 물분자 선택성은 4배 높게 향상되었으며, 염 제거율은 비슷한 수준으로 나타났다.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.943-949
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• 1998

본 연구는 에멀젼을 이용한 침출수 내의 이온 물질 제거에 관한 연구로서 다음의 두 단계에 걸쳐 실험을 행하였다. 첫 번째 단계로 담체로서, Aliquat336을 함유한 액막과 di(2-ethylhexyl)phosphoric acid를 함유한 액막으로 음이온성 물질과 양이온성 물질의 제거에 관한 조건을 확립하였으며, 두 번째 단계로 위의 조건 하에서 침출수 처리 실험을 수행하였다. 막상의 계면활성제(Arlacel80)의 함량과 담체(Aliquat336, DEHPA)의 농도, 내수상의 동반이온의 농도 등을 변화시키며 실험을 수행하였다. 실험 결과 반응 12분 후에 추출 평형에 도달하였으며, 침출수 성분의 80%(COD) 이상을 제거할 수 있었다. 또한, 제막 조건에 가장 큰 영향을 미치는 인자는 담체의 농도로서 일정량 이상의 담체는 막의 물질 전달 저항을 증가시켜 제거 효과를 감소시킴을 알 수 있었다. 그리고 막상의 계면활성제의 양, 내수상의 동반이온의 양은 최종 제거 효과보다는 추출 속도에 더 큰 영향을 미침을 알 수 있었다.

• 한국환경농학회지
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• 제39권4호
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• pp.281-288
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• 2020

BACKGROUND: Generally, ammonia occurs from agricultural waste disposal. Ammonia is known as a harmful substance to the human body and has a bad influence such as eutrophication on the ecosystem. It is possible to remove the ammonia by ammonia adsorption method using natural zeolite, without external influence. However, due to the natural zeolite shape, it is hard to reuse. METHODS AND RESULTS: Electrospinning method can produce fiber with constant diameter. Moreover, electrospinning method has no limitation for selecting the material to make the fiber, and thus, it is valuable to reform the surface of adsorbent. In this study, reusable membrane was made by electrospinning method. The highest removal efficiency was shown from the membrane with 20% of zeolite included, and it has been verified that it is possible to reuse the membrane through chemical treatment. The highest ammonia removal efficiency was about 92.4%. CONCLUSION: In this study, ammonia adsorption characteristics of zeolite fibers were studied. Electrospinning method can produce zeolite fiber with even distribution. Ammonia can be removed efficiently from ion exchange ability of the natural zeolite. The result of adsorption isotherm indicated that both Freundlich model and Langmuir model provided the best fit for equilibrium data. And study on desorption has demonstrated that the ion exchange from zeolite was reversible when 0.01 M NaCl and KCl solution were used.

• 상하수도학회지
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• 제24권2호
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• pp.143-155
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• 2010

Fouling by inorganic scales needs to be prevented to effectively operate sea water reverse osmosis(SWRO) membrane systems. The extents of inorganic scaling with different array designs including one-pass, two-pass and several hybrid designs were evaluated using seawater from southern sea near the city of Chang-Won. The used methods for evaluation were Stiff and Davis Index(S&DSI) calculation and several laboratory experiments. The formation potential of inorganic scale fouling was quite great under the examined conditions, which was confirmed by the laboratory experimental results. The inorganic scale was not avoidable fouling if any anti-scaling measures were not applied. The RO showed decreased flux under the scale formation conditions. The increases in S&DSI from 1.43 to 5 made small decreases in flux, which indicated that formation of inorganic scales had more substantial effects on RO flux than amount of inorganic scales.