• 멤브레인
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• 제26권5호
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• pp.351-364
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• 2016

최근 폴리아마이드 선택층에 나노물질을 혼합하여 해수담수화 성능을 높이고자 하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 총설은 역삼투 분리막 해수담수화 공정에서의 에너지 효율 향상을 위한 우수한 성능을 가진 폴리아마이드 기반 나노복합막을 소개하고자 한다. 그래핀 옥사이드 및 탄소나노튜브와 같은 탄소나노물질 및 제올라이트, 실리카 나노입자 등의 다양한 나노물질들이 기존 폴리아마이드의 투과분리성능을 높이기 위해 적용되고 있다. 본 총설에서는 최근 연구 중인 각 나노소재별 성능향상 특장점을 소개하고, 더 높은 성능을 갖는 나노복합막 제조를 위한 연구방향을 제시하고자 한다.

• 멤브레인
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• 제30권2호
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• pp.111-123
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• 2020

산업화와 기후 변화는 깨끗한 식수에 대한 수요 증가를 초래하였다. 막분리공정을 이용한 해수담수화는 물의 수요에 대한 요구를 채울 수 있는 경제적으로 실현 가능한 대안 중 하나이다. 막분리공정에서 2차원 재료들은 기존 역삼투분리막(reverse osmosis membrane) 기반의 폴리아마이드 박막복합막(TFC-PA)과 비교하였을 때 막의 강도를 높여주고 투수성을 용이하게 하며 높은 염제거율 및 높은 선속률과 선택성을 보여준다. 이 리뷰 논문에서는 재료, 합성, 특징, 해수담수화 과정을 기반으로 다양한 2차원 재료로 구성된 복합막들을 소개하고 있다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권7호
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• pp.859-866
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• 2015

The aim of this work is to investigate the transport mechanism of radioactive nuclides through the reverse osmosis (RO) membrane and to estimate its effectiveness for nuclide separation from radioactive liquid waste. An analytical model is developed to simulate the RO separation, and a series of experiments are set up to confirm its estimated separation behavior. The model is based on the extended Nernst-Plank equation, which handles the convective flux, diffusive flux, and electromigration flux under electroneutrality and zero electric current conditions. The distribution coefficient which arises due to ion interactions with the membrane material and the electric potential jump at the membrane interface are included as boundary conditions in solving the equation. A high Peclet approximation is adopted to simplify the calculation, but the effect of concentration polarization is included for a more accurate prediction of separation. Cobalt and cesium are specifically selected for the experiments in order to check the separation mechanism from liquid waste composed of various radioactive nuclides and nonradioactive substances, and the results are compared with the estimated cobalt and cesium rejections of the RO membrane using the model. Experimental and calculated results are shown to be in excellent agreement. The proposed model will be very useful for the prediction of separation behavior of various radioactive nuclides by the RO membrane.

• 폴리머
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• 제39권2호
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• pp.317-322
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• 2015

염분차발전은 해수와 담수가 지속적으로 공급되는 곳에 설치된다면 다른 신재생에너지원에 비해 24시간 지속적으로 전력을 생산할 수 있는 시스템이다. 발전량은 물투과도 및 염배제율에 의해 결정되기 때문에, 세포막에 존재하는 물반투과 단백질인 아쿠아포린 분리막을 이용한 압력지연삼투법을 연구하였다. 염으로는 NaCl과 이온선택성 확인을 위하여 $NaNO_3$이 사용되었다. 생체모방형 아쿠아포린 분리막의 물투과량은 2 M 이하의 농도에서 거의 나타나지 않았다. 더욱이, 3 M 이상의 농도에서 유도용액의 농도에 따른 물투과량 차이 및 이온선택도 또한 크게 나타나지 않았다. 따라서 생체모방형 아쿠아포린 분리막은 압력지연삼투 공정에 적용하기 어렵지만, 만약 이를 극복할 수 있는 구조체가 개발된다면 세포에서의 성능치를 기대할 수 있을 것이다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2002년도 제10회 하계 Workshop
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• pp.1-12
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• 2002

Desalination by reverse osmosis (RO), which first entered commercial use in the 1970s, was initially mainly used for treating brackish water. Technological progress led to the development of an RO membrane enabling single-pass seawater desalination. Toyobo succeeded in developing a single-pass seawater desalination RO module composed of hollow fiber type membranes made of cellulose triacetate in 1978, and then in 1979 began production of the first commercially available double-element module. This double-element module has many advantages suitable for seawater desalination. It has high chlorine tolerance and high salt rejection, derived from the properties of the membrane material, and it is highly resistant to fouling and scaling matters due to the unique flow pattern and fiber bundle configuration. These advantages help to explain why the Toyobo double-element module has been used so successfully at the many seawater desalination plants around the world. Since the 1980s, large plants capable of desalinating several tens of thousands of cubic meters a day have sprung up around the Mediterranean and In the Middle East. The Jeddah RO Phase I Plant, which has a capacity of 56, 800m$^3$/day, went into operation in 1989. In 1994, the same sized Phase II Plant came on stream, giving the plant a huge total capacity of 113, 600m$^3$/day. The plant constructor Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (MHI), and the RO membrane manufacturer Toyobo Co., Ltd. In 1998, the world's largest RO seawater desalination plant in operation, which has a capacity of 128, 000m$^3$/day and is run by Saudi Arabia's Saline Water Conversion Corporation (SWCC), went into operation at Yanbu. RO seawater desalination technology has thus already reached the stage of full-scale commercial use. In order to encourage its wider use, however, RO desalination needs to be made more economical by lowering construction and water treatment costs. Toyobo has therefore developed a new economical RO desalination system by a recovery ratio of 60% using a high-pressure module with a high product flow rate. In 2000, Toyobo high recovery membrane module was selected for the largest seawater desalination plant in Japan, which has a capacity of 50, 000m$^3$/day.

• 멤브레인
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• 제27권3호
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• pp.232-239
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• 2017

본 연구에서는 사용 후 폐기되는 정수기용 역삼투(Reverse Osmosis; RO)막 필터를 세정하여 새 필터의 수준으로 복원시키는 연구를 수행하였다. 화학적 세정액으로는 수산화나트륨, 중아황산나트륨, EDTA용액을 사용하였으며 마이크로버블 발생 장치와 함께 in-situ의 방법으로 세정하였다. EDTA를 0.1%의 농도로 제조한 뒤 마이크로버블과 함께 사용하여 30분 세정하였을 때 가장 좋은 결과를 나타내었다. 이때 폐 필터와 세정 후 폐필터의 성능을 비교해 보았을 때 투과도는 19.9%, 회수율은 49.5%증가하였으며 NaCl 100 mg/L 용액에 대한 염제거율은 2.3% 감소되었는데, 이는 새 필터와 동등한 수준으로 회복이 되었다. 또한 전자현미경 분석을 이용하여 막 표면의 오염물의 제거를 육안으로 확인하였다. 이로써 전량 매립 또는 소각 되어지는 정수기용 폐 RO막 필터의 세정을 통하여 재사용이 가능할 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제17권1호
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• pp.44-53
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• 2007

본 연구에서는 나노여과막과 역삼투막의 표면 개질을 통하여 유량의 향상 및 내오염성을 향상시키는 제조 방법을 개발하였다. 실란 화합물이 코팅된 복합막의 표면 성질이 막 오염 지수 MFI 값에 미치는 영향을 살펴보았다. 상용화된 역삼투막(RE1812-LP)과 나노여과막(ESNA 4040-LF) 복합막을 기저막으로 사용하여 실란 커플링제의 농도를 달리하여 개질 복합막을 제조하였다. 실란 커플링제 aminopropylmethoxydiethoxysilane은 아민 관능기와 3개의 알콕시 관능기를 가지며 아민 관능기가 가지는 친수성 특성이 개질막의 투과 수량 및 내오염성에 미치는 영향을 조사하였다. 개질막의 실란층의 안정적인 형성을 확인하기 위하여 FE-SEM, 접촉각 측정 및 제타 전위값 등의 표면 특성 변화를 살펴보았다. 특히 개질된 나노여과막의 2가 이온 수용액을 공급수로 할 경우 염제거율에 대한 영향 없이 내오염성이 현저히 증가함을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제1권1호
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• pp.59-68
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• 2013

본 연구에서는 한외여과막과 역삼투압막으로 이루어진 해수담수화장치를 구성하였다. 해수를 취수하여 디스크필터와 한외여과막을 이용한 전처리설비를 통과시켜 생산한 전처리수의 $SDI_{15}$와 탁도를 측정하여 역삼투압해수담수설비에 적합함을 밝혔다. 역삼투압해수담수설비의 부산물인 브라인을 전처리수와 혼합하여 역삼투압해수담수설비의 입구농도를 변화시켰다. 농도 변화실험에서, 해수농도가 역삼투압해수담수설비의 성능에 끼치는 영향을 실험으로 구하였다. 염배제율, 회수율, 생산수의 수질은 입구농도에 따라 많은 변화가 있었으며, 에너지소비량도 입구농도에 거의 선형적으로 상승하는 것을 실험으로 구하였다.

• 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.

• Membrane and Water Treatment
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• 제3권3호
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• pp.169-179
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• 2012

One of the major limitations in the use of commercial aromatic polyamide thin film composite (TFC) reverse osmosis (RO) membranes is to maintain high performance over a long period of operation, due to the sensitivity of polyamide (PA) skin layer to oxidizing agents, such as chlorine, even at very low concentrations in feed water. This article reports surface modification of a commercial TFC RO membrane (BW30-Dow Filmtec) by covering it with a thin film of poly(vinyl alcohol) (PVA) crosslinked with glutaraldehyde (GA) to improve its resistance to chlorine. Crosslinking reaction was carried out at 25 and $40^{\circ}C$ by using PVA 1.0 wt.% solutions at different GA/PVA mass ratio, namely 0.0022, 0.0043 and 0.013. Water swelling measurements indicated a maximum crosslinking density for PVA films prepared at $40^{\circ}C$ and GA/PVA 0.0043. ATR-FTIR and TGA analysis confirmed the reaction between GA and PVA. SEM images of the original and modified membranes were used to evaluate the surface coating. Chlorine resistance of original and modified membranes was evaluated by exposing it to an oxidant solution (NaClO 300 mg/L, NaCl 2,000 mg/L, pH 9.5) and measuring water permeability and salt rejection during more than 100 h period. The surface modification effectively was demonstrated by increasing the chlorine resistance of PA commercial membrane from 1,000 ppm.h to more than 15.000 ppm.h.