• 멤브레인
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• 제23권5호
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• pp.319-331
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• 2013

바이폴라막을 이용한 전기투석공정은 의약산업, 음식산업 등과 같은 고부가 가치산업에 이용되어 왔으며, 용액으로부터 산 또는 염기를 생산하거나 회수할 수 있는 공정으로 많은 각광을 받아왔다. 전기투석공정은 경제적이며 친환경적인 시스템으로 이온교환공정, 추출공정, 흡착공정과 같은 타 공정과의 복합화가 가능하다. 따라서 본고에서는 이온교환막과 이를 이용한 잠재성을 가진 응용분야에 대하여 조사하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.75-78
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• 1998

1. Introduction : The clean technology using ion exchange membranes have drawn attention increasingly with advancement of the membrane synthesis. Ion exchange membranes have been used for diffusion dialysis, electrodialysis, electrodialytic water splitting and electrodeionization. Bipolar membranes(BPM), consisting of a cation exchange layer and an an_ion exchange layer, can convert a salt to an acid and a base without chemical addition. Using the bipolar membrane, a large quantity of industrial wastes containing salts can be reprocessed to generate acids and bases. Recent development of high performance bipolar membranes enables to further expand the potential use of electrodialysis in the chemical industry. The water-splitting mechanism in the bipolar membrane, however, is a controversial subject yet. In this study bipolar membranes were prepared using commercial ion exchange membranes and hydrophilic polymer as a binder to investigate the effects of the interface hydrophilicity on water-splitting efficiency. In addition, the water splitting mechanism by a metal catalyst was discussed.

• 한국식품과학회지
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• 제39권6호
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• pp.630-636
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• 2007

고산성 감귤 주스에 속하는 하밀감과 당유자 주스를 bipolar 막으로 100분 전기투석하여 품질변화를 조사하였고, 하밀감 시료에 대하여서는 일반적으로 탈산용으로 사용되는 유기산 선택성 막과 비교분석하였다. Bipolar 막 장착 후 전기투석하였을 때 pH는 점진적으로 증가하는 경향을 보였고, 유기산 선택성 막을 사용하였을 때는 투석 후 거의 pH가 변하지 않았다. 총산도는 유기산 선택성 막을 사용하여 전기투석 후 하밀감 시료인 경우 약 70.0% 감소하였고, bipolar 막은 약 57.2% 감소하였다. 가용성고혈분은 모든 시료에서 약 10% 정도 감소하였다. 전기전도도는 유기산 선택성 막을 이용한 경우에는 3.2에서 0.9까지 급격히 감소하였으나, bipolar 막은 반대로 하밀감, 당유자 주스에서 약 24.6, 20.9%의 전기전도도가 상승하는 결과를 보였다. 당산비가 100분 투석 후 약 1.4-2.0배 증가하였다. 유리당, 플라보노이드는 사용된 투석막 차이에 대한 전기투석 전후 유의적인 차이가 없었으며, 유기산은 함량은 투석 후 상당히 감소하였다. 유기산 선택성 막, $Na_2SO_4$ 전극액으로 전기투석 시 potassium 및 sodium의 급격한 함량변화가 있었으나, bipolar막, $K_2SO_4$ 전극액으로 전기투석에 의하여 이온 함량 변화가 거의 없는 주스 생산이 가능했다. 총폴리페놀 함량, 전자공여 작용 및 아질산염 소거능 등 항산화 효과에 대한 영향은 전기투석 후 약간 감소하는 것으로 조사되었다. 관능검사 결과 bipolar 막을 사용하여 전기투석한 시료가 기호도가 좋았으며, 이 투석 주스에 가당한 시료가 맛과 종합적 기호도에서 가장 평점이 높았다.

• Korean Membrane Journal
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• 제7권1호
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• pp.28-33
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• 2005

The feasibility of producing sulfuric acid and ammonia water from ammonium sulfate was investigated by an integrated process including ammonia stripping (AS) and electrodialysis with bipolar membrane (EDBM). It was suggested that the production of sulfuric acid using ammonia stripping-electrodialysis with bipolar membrane (ASEDBM) was effective in obtaining high concentration of sulfuric acid compared with EDBM alone. AS was carried out over pH 11 and within the range of temperatures, $20^{\circ}C{\~}60^{\circ}C$. Sodium sulfate obtained using AS was used as the feed solution of EDBM. The recovery of ammonia increased from $40\%$ to $80\%$ at $60^{\circ}C$ due to the increased mobility of ammonium ion. A pilot-scale EDBM system, which is composed of two compartments and 10 cell pairs with an effective membrane area of $200 cm^2$ per cell, was used for the recovery of sulfuric acid. The performance was examined in the range of 0.1 M${\~}$1.0 M concentration of concentrate compartment and of $25 mA/cm^2{\~}62.5 mA/cm^2$ of current density. The maximum current efficiency of $64.9\%$ was obtained at 0.1 M sulfuric acid because the diffusion rate at the anion exchange membrane decreased as the sulfuric acid of the concentrate compartment decreased. It was possible to obtain the 2.5 M of sulfuric acid in the $62.5 mA/cm^2$ with a power consumption of 13.0 kWh/ton, while the concentration of sulfuric acid was proportional to the current density below the limiting current density (LCD). Thus, the integrating process of AS-EDBM enables to recover sulfuric acid from the wastewaters containing ammonium sulfate.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.476-482
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• 2006

본 연구에서는 유기산염으로부터 유기산으로의 변환을 2실 배열 공정의 바이폴라막 전기투석을 이용하여 행하였다. 유기산으로 아세트산과 젖산을 사용하였으며, 유기산의 농도, 가성소다의 농도 그리고 pH 값들을 전류밀도에 따라 측정하였다. 그 결과 유기산염은 효과적으로 유기산으로 전환되었을 뿐만 아니라, 잔여 $Na^+$ 이온을 수산화나트륨의 형태로 회수할 수 있었다. 실험 결과를 바탕으로 이온 평형을 고려하여 수학적인 모델을 확립하였다. 시간에 따른 유기산의 농도, 가성소다의 농도 그리고 pH 값의 모델식은 실험 데이터와 잘 일치하였다.

• 자원리싸이클링
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• 제31권5호
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• pp.3-19
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• 2022

전기막(Electro-membrane) 기술은 전기투석(ED) 및 바이폴라 전기투석(BMED)과 같이 선택적 투과성을 갖는 이온교환막을 사용하여 전기에너지에 의하여 수용액 내의 물질을 분리·정제하는 공정이다. 전기막(Electro-membrane) 기술은 공정 중에 부산물이 발생하지 않고 회수된 염기나 산을 공정 중에 재사용할 수 있어 환경 친화적인 기술로 주목받고 있다. 본고에서는 전기분리막 기술인 ED와 BMED 기술의 원리 및 셀(Cell) 구성에 따른 여러 가지 특성 및 문제점 등에 대해 조사하고, 특히 금속회수 공정 중 다량 발생되고 있는 황산나트륨(Na2SO4) 폐액 처리와 관련된 연구사례들을 조사·분석하였다.

• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.357-365
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• 2022

최근 전기자동차용 이차전지 등의 수요가 급증하면서 효율적인 리튬 화합물의 생산이 큰 주목을 받고 있다. 바이폴라막 전기투석은 친환경적이며 경제성 및 효율성이 우수한 전기화학적 리튬 화합물 생산공정으로 알려져 있다. 바이폴라막 전기투석 공정의 효율은 바이폴라막의 성능에 의해 좌우되기 때문에 바이폴라막의 선택이 매우 중요하다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 상용 BPM인 Astom사의 BP-1E 및 Fumatech사의 FBM을 비교 분석함으로써 전기화학적 LiOH 생산을 위한 BPED 공정에 적합한 BPM의 특성을 도출하고자 하였다. 체계적인 평가를 통해 BPM의 특성중 막의 이온전달저항 및 co-ion leakage를 줄이는 것이 가장 중요하고 이러한 관점에서 BP-1E가 FBM보다 더 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.226-229
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• 2004

• 멤브레인
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• 제33권3호
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• pp.87-93
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• 2023

전기투석(ED)은 이온교환막을 통한 이온의 분리에서 중요한 과정이다. 해수담수화로 발생하는 염수 처리는 환경적으로 큰 문제이며 막분리 기술을 통한 재활용 효율이 높다. 마찬가지로 알칼리는 가죽, 전기도금, 염색, 제련 등과 같은 여러 화학 산업에서 생산된다. 폐기물의 고농도 알칼리는 부식성이 높고 화학적 산소 요구량(COD) 값이 높기 때문에 환경에 방출하기 전에 처리해야 합니다. 칼슘과 마그네슘의 농도는 염수의 거의 두 배이며 주요 환경 오염 물질인 이산화탄소의 흡착에 완벽한 후보입니다. 수산화나트륨은 양극성 막 전기투석 공정으로 쉽게 생산되는 금속 탄산화 공정에 필수적입니다. 역삼투압(RO), 나노여과(NF), 초여과(UF), ED 등 다양한 공정을 통해 회수가 가능하다. 본 검토에서는 알칼리 회수를 위한 이온교환막에 의한 ED 공정에 대해 논의한다.

• 대한환경공학회지
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• 제27권1호
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• pp.36-42
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• 2005

2실 구조의 바이폴라막 전기투석(EDBM) 공정을 이용하여 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 제조하기 위한 연구를 수행하였다. 황산암모늄 농도가 20 wt%인 용액에 대해 전류밀도 및 농축조에서의 황산 농도를 변화시켜 가면서 전기투석을 실시하였다. 전류밀도를 $25{\sim}100\;mA/cm^2$의 범위에서 운전한 결과 전류밀도가 증가할수록 전류효율은 증가하였다. 그러나 농축조의 황산이 음이온교환막을 통해 희석조로 확산됨으로써 일반적인 탈염용 전기투석 공정에 비해 효율이 크게 떨어지는 것으로 나타났다. 또한 농축조의 황산농도가 증가할수록 음이온교환막에서 황산의 확산속도가 증가하여 전류효율은 급격히 감소하였다. 한편 전류밀도가 증가할수록 스택의 전기저항은 감소하였는데 이는 바이폴라막의 전이영역에서 높은 전기장하에서 물이 분해되면서 발생하는 주울열에 기인하는 것으로 해석된다. 실험 결과 2실 구조의 EDBM 공정을 통해 황산암모늄으로부터 황산과 암모니아수를 생산하기 위해서는 전류효율과 전기저항 측면에서 높은 전류밀도로 운전하는 것이 효과적인 것으로 나타났다. 그러나 실제 공정에 적용되기 위해서는 전류효율을 높이면서 농축조의 황산농도를 높일 수 있는 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것으로 판단되었다.