• Environmental Engineering Research
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• 제15권3호
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• pp.141-147
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• 2010

The objective of this study was to assess the biofouling characteristics of the Bacillus biofilm formed on reverse osmosis (RO) membranes. For the study, a sporogenic Bacillus sp. was isolated from the seawater intake to a RO process, with two distinct sets of experiments performed to grow the Bacillus biofilm on the RO membrane using a lab-scale crossflow membrane test unit. Two operational feds were used, 9 L sterile-filtered seawater and 109 Bacillus cells, with flow rates of 1 L/min, and a constant 800 psi-pressure and pH 7.6. From the results, the membrane with more fouling, in which the observed permeate flux decreased to 33% of its initial value, showed about 10 and 100 times greater extracellular polymeric substances and spoOA genes expressions, respectively, than the those of the less fouled membrane (flux declined to 20% of its initial value). Interestingly; however, the number of culturable Bacillus sp. in the more fouled membrane was about 10 times less than that of the less fouled membrane. This indicated that while the number of Bacillus had less relevance with respect to the extent of biofouling, the activation of the genes of interest, which is initiative of biofilm development, had a more positive effect on biofouling than the mass of an individual Bacillus bacterium.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제12권1호
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• pp.73-87
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• 2016

Combining power generation and water production by desalination is economically advantageous. Most desalination projects use fossil fuels as an energy source, and thus contribute to increased levels of greenhouse gases. Environmental concerns have spurred researchers to find new sources of energy for desalination plants. The coupling of nuclear power production with desalination is one of the best options to achieve growth with lower environmental impact. In this paper, we will per-form a sensitivity study of coupling nuclear power to various combinations of desalination technology: {1} thermal (MSF [Multi-Stage Flashing], MED [Multi-Effect Distillation], and MED-TVC [Multi-Effect Distillation with Thermal Vapour Compression]); {2} membrane RO [Reverse Osmosis]; and {3} hybrid (MSF-RO [Multi-Stage Flashing & Reverse Osmosis] and MED-RO [Multi-Effect Distillation & Reverse Osmosis]). The Korean designed reactor plant, the APR1400 will be modeled as the energy production facility. The economical evaluation will then be executed using the computer program DEEP (Desalination Economic Evaluation Program) as developed by the IAEA. The program has capabilities to model several types of nuclear and fossil power plants, nuclear and fossil heat sources, and thermal distillation and membrane desalination technologies. The output of DEEP includes levelized water and power costs, breakdowns of cost components, energy consumption, and net saleable power for any selected option. In this study, we will examine the APR1400 coupled with a desalination power plant in the Kingdom of Saudi Arabia (KSA) as a prototypical example. The KSA currently has approximately 20% of the installed worldwide capacity for seawater desalination. Utilities such as power and water are constructed and run by the government. Per state practice, economic evaluation for these utilities do not consider or apply interest or carrying cost. Therefore, in this paper the evaluation results will be based on two scenarios. The first one assumes the water utility is under direct government control and in this case the interest and discount rate will be set to zero. The second scenario will assume that the water utility is controlled by a private enterprise and in this case we will consider different values of interest and discount rates (4%, 8%, & 12%).

• 상하수도학회지
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• 제25권3호
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• pp.285-291
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• 2011

Membrane fouling is an unavoidable phenomenon and major obstacle in the economic and efficient operation under sea water reverse osmosis (SWRO). When fouling occurs on the membrane surface, the permeate quantity and quality decrease, the trans-membrane pressure (TMP) and operation costs increase, and the membrane may be damaged. Therefore, chemical cleaning process is important to prevent permeate flow from decreasing in RO membrane filtration process. This study focused on proper chemical cleaning condition for Shuaibah RO plant in Saudi Arabia. Several chemical agents were used for chemical cleaning at different contact time and concentrations of chemicals. Also autopsy analysis was performed using LOI, FT-IR, FEEM, SEM and EDX for assessment of fouling. Specially, FEEM analysis method was thought as analyzing and evaluating tool available for selection of the first applied chemical cleaning dose to predict potential organic fouling. Also, cleaning time should be considered by the condition of RO membrane process since the cleaning time depends on the membrane fouling rate. If the fouling exceeds chemical cleaning guideline, to perfectly remove the fouling, certainly, the chemical cleaning is increased with membrane fouling rate influenced by raw water properties, pre-treatment condition and the point of the chemical cleaning operation time. Also choice of cleaning chemicals applied firstly is important.

• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.314-322
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• 2019

기후변화로 인해 가속화되고 있는 충남 지역 가뭄현상에 대응하고 대산 임해산업단지의 증가하는 용수 수요를 만족하기 위해서, K-water에서는 100,000 ㎥/일 규모 역삼투 해수담수플랜트 건설 사업을 추진하고 있다. 이에 본 연구에서는 해수담수플랜트 운영비용의 70% 이상을 담당하는 역삼투 공정 성능에 영향을 미치는 주요 인자에 대한 성능 분석을 수행하였다. 대산 지역 해수 염분농도 및 수온 변화 조건에서 RO 공정의 전력소모는 2.39 ± 0.13 kWh/㎥로 나타났으며, 막여과유속과 회수율이 낮을수록 전력소모가 절감되어 연간 운영비용이 감소하였다. 주요 막 제조사별 고유량 막의 성능 비교 결과, 전량 2단 여과공정(full two pass) 기준 생산수 TDS는 평균 3.84 mg/L로 양호하였고, 전력소모는 2.22 ± 0.13 kWh/㎥ 수준으로 확인되었다. 역삼투 공정 구성을 전량 2단 여과방식에서 partial 또는 split partial 방식으로 변경함에 따라 전력소모는 최대 0.29 kWh/㎥, 막모듈 설치비용은 최대 15.6% 절감 가능할 것으로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.679-686
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• 2018

폴리아미드 역삼투막을 이용하여 염화나트륨, 아세트산나트륨, 구연산나트륨 용액의 역삼투 농축실험을 행하고, 농도분극 현상을 압력, 용질의 종류, 농축액의 초기 농도를 변수로 연구하였다. 투과 플럭스에 대한 압력과 농도의 영향을 살펴보면, 공정 압력이 증가할수록 그리고 원액의 초기 농도가 작을수록 투과플럭스가 증가하였다. 농도분극이 일어나면 막 표면의 농도가 증가하여 투과플럭스가 감소한다. 농도분극은 농축이 진행됨에 따라 투과 플럭스의 감소로 이어지고 농도분극 층에서 용질 역확산을 통하여 점차 감소하였다. 이온의 크기, 분자량, 전하량이 증가함에 따라 막표면에서 정전기적 반발력이 커서 농도분극의 이론적 해석과 실험값의 차이가 컸다.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권4호
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• pp.185-190
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• 2012

Rejection characteristics of perchlorate ($ClO_4^-$) were examined for commercially available reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes. A bench-scale dead-end stirred-cell filtration system was employed to determine the toxic ion rejection and the membrane flux. Model water solutions were used to prepare $ClO_4^-$ solutions (approximately, $1,000{\mu}g/L$) in the presence of background salts (NaCl, $Na_2SO_4$, and $CaCl_2$) at various pH values (3.5, 7, and 9.5) and solution ionic strengths (0.001, 0.01, and 0.01 M NaCl) in the presence of natural organic matter (NOM). Rejection by the membranes increased with increasing solution pH owing to increasingly negative membrane charge. In addition, the rejection of the target ion by the membranes increased with increasing solution ionic strength. The rejection of $ClO_4^-$ was consistently higher for the RO membrane than for the NF membrane and $ClO_4^-$ rejection followed the order $CaCl_2$ < NaCl < $Na_2SO_4$ at conditions of constant pH and ionic strength for both the RO and NF membranes. The possible influence of NOM on $ClO_4^-$ rejection by the membranes was also explored.

• 멤브레인
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• 제29권2호
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• pp.96-104
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• 2019

본 연구는 분리막 성능 저하로 기능을 상실한 역삼투막의 힐링을 통한 복원의 가능성을 알아보고자 하는 데에 목적이 있다. 손상된 막은 양이온고분자인 poly(styrene sulfonic acid) sodium salt (PSSA)와 음이온고분자인 polyethyleneimine(PEI)를 염석법을 이용하여 이중으로 코팅했으며 또한 소재의 순서를 바꿔 코팅을 수행했다. 그리고 농도, 시간, 이온세기 등에 따라 코팅된 역삼투막의 투과도와 배제율을 측정하여 손상된 막으로부터 복원된 정도를 알아보았다. 또한 역삼투 평막에서 복원이 우수한 조건을 가정용 정수기 모듈에 적용하여 손상된 역삼투막 모듈에 또한 대하여 복원 가능성을 알아보았다. 이로부터 PEI 30,000 ppm (IS = 0.1)/PSSA 20,000 ppm (IS = 0.7) 코팅 조건에서 역삼투막 모듈에 적용했을 때 염 배제율은 69%에서 86% (손상 전 모듈의 경우 90%)까지 복원되었다.

• 멤브레인
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• 제25권4호
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• pp.332-342
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• 2015

본 연구는 역삼투막의 막오염을 해결하기 위하여 실란-에폭시 층을 형성시킨 다층 표면개질법을 이용하여 역삼투막의 내오염성을 향상시키고자 하였다. Sol-gel법을 이용하여 Octyltrimethoxysilane (OcTES)을 막 표면에 가교를 통해 고분자화 하였으며 n = 8인 OcTES의 알킬기가 자발적인 self-assembly를 통하여 막 표면에 가지구조를 형성시켰다. 그 위에 ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE)의 ether기를 ring-opening을 통해 막 표면에 친수성을 부여하여 역삼투막의 내오염성을 향상시키고자 하였다. FE-TEM, AFM을 이용하여 막의 단면 및 표면구조 분석을 하였고 막 표면의 ridge and valley 구조와 OcTES, EGDE의 다층 표면개질로 인한 bridge 구조를 확인하였으며, 거칠기의 증가를 통해 막 표면의 가지가 잘 형성되었음을 확인하였다. XPS를 통하여 막 표면의 화학구조에 대한 관찰과 표면개질이 잘 이루어졌음을 확인하였으며, contact angle 분석을 통해 표면개질막의 표면에 친수성이 부여되었음을 확인하였다. EGDE 표면개질 조건 최적화를 진행한 결과 EGDE 농도는 0.5 wt%, ring-opening 온도는 $70^{\circ}C$가 가장 적합하였고, 내오염성 실험 결과 및 막오염지수(MFI)는 SUL-H10, $PA-OcTES_{1.0}$, $PA-OcTES_{1.0}-EGDE_{0.5}$이 68.7, 60.4, 5.4 ($10E-8hr/mL^2$)로 나타나 다층 표면 개질막의 내오염성이 매우 향상되었음을 확인할 수 있었다.

• 공업화학전망
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• 제14권6호
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• pp.9-20
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• 2011

전 세계는 물 부족 문제를 해결하기 위한 대체수자원 개발에 다양한 노력을 기울이고 있으며, 그 중에 해수 담수화 기술이 가장 주목받고 있다. 특히 역삼투 방식의 해수담수화기술은 기존 증발식에 비해 에너지 소비량이 적기 때문에 매년 10% 이상의 높은 성장률을 기록하고 있다. 그러나 역삼투 방식의 해수담수화는 지표수를 이용하는 시스템에 비해 상당히 많은 에너지를 필요로 한다. 따라서 에너지 효율을 높이기 위한 다양한 공정 개발이 시도되고 있으며, 그 중에 대표적인 기술이 삼투현상을 이용한 FO (Forward Osmosis)와 PRO (Pressure Retarded Osmosis) 공정이다. 본 논문에서는 역삼투막을 이용한 해수담수화 기술의 현황과 한계를 살펴보고, 현 해수담수화공정을 보완할 기술로써 FO와 PRO 공정개발에 관한 최근 연구 동향과 이러한 신기술의 상용화에 필수적으로 요구되는 막에 대한 개발 현황을 살펴보았다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권9호
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• pp.497-503
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• 2016

살균기능에 박리와 탈리기능 추가된 비유독물인 친환경살균제를 역삼투(RO)막 부착된 유기물 등 오염물질 제거를 위하여 현장 적용시 역삼투막 차압증가 도달시간을 기준 적용시 평균 93.0%의 개선효율을 보였다, 또한 친환경살균제를 사용한 역삼투막을 Autopsy한 결과, 무기 및 유기오염의 비율이 기존살균제에 비하여 친환경살균제를 사용한 역삼투막이 유기오염의 비율이 적은 것으로 조사됨에 따라 친환경살균제의 바이오필름 제거(분산, 박리) 및 살균력이 기존 약품보다 우수한 것으로 확인되었다.