• Membrane and Water Treatment
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• 제13권5호
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• pp.235-243
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• 2022

The paper presents the effect of operating temperatures and flow rates on the distillate flux that can be obtained from a hydrophobic membrane having the characteristics: pore size of 0.15 ㎛; thickness of 130 ㎛; and 85% porosity. That membrane in the present investigation could be the direct contact (DCMD) or the air-gap membrane distillation (AGMD). To model numerically the membrane distillation processes, the two-dimensional computational fluid dynamic (CFD) is used for the DCMD and AGMD cases here. In this work, DCMD and AGMD models have been validated with the experimental data using different flows (Parallel and Counter-current flows) in non-steady-state situations. A good agreement is obtained between the present results and those of the experimental data in the literature. The new approach in the present numerical modeling has allowed examining effects of the nature of materials (Polyvinylidene fluoride (PVDF) polymers, copolymers, and blends) used on thermal properties. Moreover, the effect of the area surface of the membrane (0.021 to 3.15 ㎡) is investigated to explore both the laminar and the turbulent flow regimes. The obtained results found that copolymer P(VDF-TrFE) (80/20) is more effective than the other materials of membrane distillation (MD). The mass flux and thermal efficiency reach 193.5 (g/㎡s), and 83.29 % using turbulent flow and an effective area of 3.1 ㎡, respectively. The increase of feed inlet temperatures and its flow rate, with the reduction of cold temperatures and its flow rate are very effective for increasing distillate water flow in MD applications.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권8호
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• pp.23-27
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• 2013

본 연구에서는 해수담수화의 효율을 높이기 위한 효율적인 전처리 기법을 찾기 위해 응집제 투입과 같이 마이크로 공기를 주입하여 전처리 효율을 측정하였다. $AlCl_3{\cdot}6H_2O$와 PGA 응집제 주입량에 따른 탁도 제거효율을 알아보았다. 탁도 유발 물질은 해저퇴적토와 해양미세조류를 선정하여 실험에 필요한 탁도를 구현하였다. 퇴적토 함유 인공해수는 $AlCl_3{\cdot}6H_2O$ 0.5g/L 주입 시 제거율 73.7%를 얻은 반면 PGA 경우 0.05g/L 주입만으로 92.4% 제거율을 얻었다. 미세조류 함유 인공해수 또한 PGA 응집제 0.05g/L의 주입 만으로 95% 이상의 높은 제거효율을 보였다. 퇴적토를 함유 인공 해수에 비해 미세조류를 함유한 인공해수에서 효율이 더 좋았으며, 두 경우 모두 0.1g/L의 PGA 응집제 투입 후 1분간의 응집과정을 거친 후 마이크로 공기를 5초간 주입하였을 때 최적의 제거효율을 보여주었다. 마이크로 공기 주입 후 약 10분 후 최고의 탁도 제거율에 도달하였다. 본 연구결과를 통해 높은 탁도를 가진 해수일지라도 응집제와 마이크로 공기를 주입할 시 신속히 제거가 되었으므로, 본 연구결과는 해수 전처리에 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제17권4호
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• pp.333-337
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• 2014

본 연구의 목적은 해수담수화 과정 중 생기는 농축수(Concentrated seawater)에서 염소이온은 제거하고 유용미네랄인 마그네슘, 칼슘은 잔존시키는 수질조정 기술로 고경도 농축수 제조 공정 개발에 있다. 기존의 고경도 농축수를 생산하는 일반적인 방법으로 증발법을 사용하고 있는 실정이다. 증발법은 에너지 소비량이 큰 단점을 가지고 있어, 본 연구에서는 에너지 소비량을 줄일 수 있는 막여과법을 사용하여 고경도 농축수를 제조하였다. 연구에 사용한 막은 나노여과막으로서, 제품의 사양, 농축 차수, 압력 등의 인자에 따라 고경도 농축수를 다양하게 만들 수 있었다. 본 연구의 실험 결과로 나노여과 막을 이용하여 고경도 농축수를 제조한 실험 결과, 압력은 15 bar~20 bar, 농축차수는 2차~3차에서의 결과 값이 경제성 등을 고려하였을 때 효과가 큰 것으로 나타났다. 본 실험을 통하여 나노여과막을 이용한 고경도 농축수 제조에 경제적인 효과를 얻을 수 있을 것으로 사료되어진다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권9호
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• pp.677-685
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• 2011

역삼투막 공정의 무기질 스케일은 주로 산을 주입하거나 혹은 스케일억제제를 사용하여 제어하고 있다. 특히 최근에는 여러 가지 고분자 형태의 스케일 억제제가 개발되어 사용되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 다른 성상의 스케일 억제제 세 개를 선택하여 $CaCO_3$ 무기질 오염에 대한 제어효과를 분석하였다. 농축계수가 1.43, 2.5 및 5일 때 Spectra Guard를 사용하여 회수율, 즉 농축계수에 따른 제어능을 비교하였고 농축계수가 2.5일 때 SHMP, Spectra Guard, Flocon 150 N을 사용하여 억제제별 제어능을 분석하였다. 그 결과 농축계수별 제어능 실험은 농축계수가 증가할수록 더 많은 양의 스케일 억제제를 필요로 하였으며, 필요량은 농축계수 5의 범위까지 거의 선형적인 관계를 나타내었다. 또한 임계값보다 적은 양의 스케일 억제제를 주입했을 경우 일정한 시간 경과 후에 스케일이 형성 되는 경향을 보였다. 실험한 세 종류의 스케일 억제제는 모두 스케일 억제 효과를 보였으나, 억제제별로 스케일 제어에 필요한 시간과 적정 주입량 등에 차이를 보였다. Spectra Guard는 주입농도가 0.6 mg/L 이상이면 바로 스케일 제어효과를 나타내었다. SHMP은 적정 농도는 0.4 mg/L로 작았으나 스케일 제어효과가 나타내는 데까지 약 30시간 이상이 걸렸다. Flocon 150 N은 3 mg/L 이상의 주입농도와 30시간 이상의 운전시간이 필요하였다. 이러한 적정 농도 및 제어 반응시간의 차이는 억제제 성분에 따른 억제 기작의 차이로 보이며, $CaCO_3$ 스케일 억제제로 polyacrylate 계의 Spectra Guard가 효과적임을 알 수 있었다.

• 보존과학회지
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• 제18권
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• pp.89-96
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• 2006

염을 함유하고 있는 석조문화재들의 표면층은 대부분 매우 약한 상태이기 때문에 강화처리가 필요하다. 이제까지의 연구들은 강화제의 침투깊이와 강화제가 손상된 조직의 역학적 안정성에 끼치는 영향에 대해 주로 다루었다. 그러나 염을 함유한 석조문화재에 에틸실리케이트를 기반으로 한 강화제를 처리했을 때 성공적이지 못한 결과가 보이고 있다. 본 연구에서는 염이$(CaSO_4\;2H_2O,\;NaNO_3)$ 손상된 석조문화재의(Nationalgalerie, Berlin, Germany) 강화효과에 미치는 영향을 살펴보기 위해서 사암시료를 염용액에 담구어 함염처리를 시킨 후에 에틸실리 케이트를 기반으로 하는 강화제를 함침시켰다. 연구결과, 석조문화재가 함유하고 있는 염들은 암석 내의 공극을 채움으로 해서 강화제가 내부로 충분히 들어가지 못하는 차단작용을 하는 것으로 밝혀졌다. 네브라 사암으로 구성된 Nationalgalerie 건물의 강화처리에 에틸실리케이트 계열의 강화제를 사용하고자 한다면 우선 표면오염층에 함유되어 있는 높은 함량의 염을 줄이거나 없애는 작업을 강화처리 전에 선행하여야만 효율적인 강화효과를 거둘 수 있을 것이다. 염을 함유하고 있는 석조문화재를 손상을 악화시키지 않고 강화시키기 위해서는 우선 정확한 염을 파악하여 그 위해성 여부를 고려하고, 암석, 염과 강화제의 상관관계를 시험한 후 적절한 강화제와 사전처리법을 찾는 일련의 선행연구가 필수적이다.