• 한국물환경학회지
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• 제29권4호
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• pp.559-567
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• 2013

In recent years, NF (nanofiltration) membrane has been receiving great attention for hardness removal and has begun to replace traditional lime soda ash softening process, particularly in Florida, USA, mainly due to less sludge production and easy operation. This study aimed to provide detailed surface characteristics of various commercial NF membranes by performing sophisticated surface analysis, which would help more fundamentally understand the performance of NF membranes. More specifically, a total of 7 NF membranes from top NF/RO manufacturers in the world were examined for basic performance tests, surface analysis, and fouling potential assessment. The results demonstrated that NF membranes are classified into two groups in terms of surface zeta potential; they are highly negatively charged ones, and neutral and/or less negatively charged ones. Their hydrophobicities, measured by contact angle, varied from hydrophilic to slightly hydrophobic ones. The AFM measurements showed various surface roughness, ranging from 23 nm (smooth) to 162 nm (rough) of average peak height. Lab-scale fouling experiments were performed using feedwater obtained from conventional water treatment plants in the province of Korea, and their results attempted to correlate to surface characteristics of NF membranes. However, unlike typical RO membranes, no clear correlation was found in this study, indicating that fouling mechanisms of NF membrane may be different from those of typical RO membranes, and both cake deposition and pore blocking mechanisms should be considered simultaneously.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• 멤브레인
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• 제28권6호
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• pp.414-423
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• 2018

본 연구에서는 염색 염료 산업의 폐수 처리 및 재활용 공정에 분리막을 적용하고자 실란 커플링제를 이용하여 상용화된 나노복합막을 표면 개질하였다. 실란 커플링제는 말단 관능기가 다른 octyltrimethoxysilane (OcTMS)와 (3-aminopropyl) trimethoxysilane (APTMS)을 사용하였으며, 표면 개질을 통해 염료 분리 및 내오염성을 향상시키고자 하였다. XPS, FE-SEM, EDX 분석을 통하여 막 표면의 화학 구조 변화 및 실란 적층을 확인하였고, AFM 분석을 통해 개질막의 표면 모폴로지를 확인하였다. Zeta potential을 통해 실란 개질 막이 상용막 대비 표면 전하가 중성으로 변하는 것을 확인하였다. 그 결과, OcTMS와 APTMS로 개질한 막의 내오염성은 NE70에 비해 약 2배 이상 향상되었다. 또한, 실란으로 표면 개질한 나노복합막은 음이온 염료(Orange II) 용액에서 약 90% 이상, 양이온 염료(Safranin-O) 용액에서 약 98% 이상의 염료 제거율을 나타내어 양이온 염료 용액 처리에 적합한 것을 확인하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제11권5호
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• pp.333-344
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• 2020

Advances in industrial development and waste management over several decades have reduced many of the impacts that previously affected ecosystems, however, there are still processes which discharge hazardous materials into environments. Among industries that produce industrial wastewaters, textile manufacturing processes play a noticeable role. This study was conducted to test a novel continuous combined commercial membrane treatment using polyvinylidene fluoride (PVDF), ultrafiltration (UF), and polyamide (PA) nanofiltration (NF) membranes for textile wastewater treatment. The synthetic textile wastewater used in this study contained sodium silicate, wax, and five various reactive dyes. The results indicate that the removal efficiency for physical particles (wax and resin) was 95% through the UF membrane under optimum conditions. Applying UF and NF hybrid treatment resulted in total effective removal of dye from all synthetic samples. The efficiency of sodium silicate removal was measured to be between 2.5 to 4.5% and 13 to 16% for UF and NF, respectively. The chemical oxygen demand in all samples was reduced by more than 85% after treatment by NF.

• Korean Membrane Journal
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• 제4권1호
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• pp.12-19
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• 2002

Nanofiltration of aqueous dye solutions was carried out using polyamide (PA) nanofiltration (NF) composite membranes. The PA composite membranes were prepared by the interfacial polymerization of piperazine (PIP) and trimesoyl chloride (TMC) on the surface of microporous polysulfone (PSf) ultrafi1tration (UF) membranes. After characterization in terms of their permeation performance and surface ionic property, they were used for the separation of dye solutions such as Direct Red 75, 80, 81, and Direct Yellow 8 and 27. The separation conditions were varied to study the factors affecting on the permeation performance of the membranes: different concentrations of dye solutions, operating temperature and time, and flow rate of a feed solution. The surface property of the membrane, especially its ionic property, as a function of operating time was examined with a zeta-potentiometer and the relationship between the surface chemistry of the membrane and its permeation properties was also studied.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권2호
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• pp.272-277
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• 2014

본 연구는 인쇄회로기판(PCB) 제조 시 에칭공정에서 발생되는 구리이온($Cu^{+2}$)을 고농도로 함유한 황산 폐에칭액을 NF 막분리법을 사용하여 에칭액 회수와 구리이온 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막여과 공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 미국 Koch사의 SelRO MPS-34 4040 NF 막을 대상으로 구리이온을 고농도(5~30 g/L)로 함유한 모의 황산 폐에칭액의 cross-flow 나노여과 실험을 수행하여 투과 플럭스와 구리이온의 총괄 배제도를 측정하였다. 이 결과 투과 플럭스는 황산 폐에칭액 내 구리이온의 농도가 증가할수록, 황산 폐에칭액의 pH가 낮을수록 작아졌으며, 그 값은 최소 $4.5L/m^2{\cdot}h$에서 최대 $23L/m^2{\cdot}h$이었다. 황산 폐에칭액 내 구리이온의 총 배제도는 구리이온의 농도가 클수록, 용액의 pH가 낮을수록 그리고 폐에칭액의 순환유량이 작을수록 낮아졌으며, 황산 폐에칭액의 pH가 1 이상인 상태에서 70% 이상의 구리이온 배제가 가능하였다. NF 막을 12개월 동안 황산용액 내에 보관하여도 투과 플러스 와 구리이온 배제도의 유의한 변화가 없어 SelRO MPS-34 막모듈을 강산 조건에서 1년이상 막모듈의 교체 없이 산성 폐에칭액 처리에의 사용이 가능하였다.

• 멤브레인
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• 제19권4호
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• pp.317-323
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• 2009

본 연구는 전자 및 반도체 산업의 각종 에칭공정에서 발생되는 중금속 함유 산성 폐에칭액을 NF 막분리법을 이용하여 에칭액 회수와 중금속 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 3가지 종류의 상용 NF 막(General Electric Co. Duraslick NF-4040 막, Dow Co. Filmtec LP-4040 막 및 Koch Co. SelRO MPS-34 4040 막)을 대상으로 $Pb^{+2}$ 중금속을 함유한 모의 질산 폐에칭액의 회분식(dead-end) 막여과 실험을 수행하여 폐에칭액의 투과 플럭스와 $Pb^{+2}$ 중금속 이온의 총괄 배제도를 측정하여 폐에칭액 처리에 우수한 NF 막을 선정하였다. 실험결과 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 산에 의한 막의 손상이 심해졌으며, 질산에 의한 막의 손상은 SelRO MPS-34 4040 < Duraslick NF-4040 < Filmtec LP-4040 막의 순서로 심하게 일어났다. 또한 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 $Pb^{+2}$ 이온의 배제도가 낮아졌으며, 배제도 값은 Duraslick NF-4040 막의 경우에는 95% 수준의 초기 배제도 값에서 질산용액에의 4달 보관 후에는 20% 수준으로, SelRO MPS-34 4040 막의 경우에는 초기 85% 수준에서 4달 후 65% 수준으로, Filmtec LP-4040 막의 경우에는 초기 90% 수준에서 4달 후 10% 이하 수준으로까지 감소하였다. 3종류의 상용 NF 막 중 내산성 용도로 개발된 SelRO MPS-34 4040 막이 중금속 함유 산성 폐에칭액의 재생에 가장 적합하였다.

• 상하수도학회지
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• 제34권6호
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• pp.473-480
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• 2020

High-pressure membrane system like nanofiltration(NF) and reverse osmosis(RO) was investigated as a part of water treatment processes to produce high quality potable water with low organic matter concentration through membrane module tests and design simulation. River water and sand filtration permeate in Busan D water treatment plant were selected as feed water, and NE4040-90 and RE4040-Fen(Toray Chemical Korea) were used as NF and RO membranes, respectively. Total organic carbon(TOC) concentrations of NF and RO permeates were mostly below 0.5 mg/l and the average TOC removal rates of NF and RO membranes were 93.99% and 94.28%, respectively, which means NF used in this study is competitive with RO in terms of organic matter removal ability. Different from ions rejection tendency, the TOC removal rate increases at higher recovery rates, which is because the portion of higher molecular weight materials in the concentrated raw water with increasing recovery rate increases. Discharge of NF/RO concentrates to rivers may not be acceptable because the increased TDS concentration of the concentrates can harm the river eco-system. Thus, the idea of using NF/RO concentrate as the raw water for industrial water production was introduced. The design simulation results with feed water and membranes used in this work reveal that the raw water guideline can be satisfied if the recovery rate of NF/RO system is designed below 80%.

• Membrane and Water Treatment
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• 제1권2호
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• pp.139-158
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• 2010

This work focuses on the application of nanofiltration (NF) to the concentration of a pharmaceutical product, Clavulanate ($CA^-$), from clarified fermentation broths, which show a complex composition with six main identified ions ($K^+$, $Cl^-$, ${NH_4}^+$, $H_2{PO_4}^-$, ${SO_4}^{2-}$ and $CA^-$), glucose and glycerol. The solutes transport through the NF membrane pores was investigated using the SEDE (Steric, Electric and Dielectric Exclusion) model. This model was applied to predict the rejection rates of the initial feed solution and the final concentrated solution (10-fold concentrated solution). The best results were achieved with a single fitted parameter, ${\varepsilon}_p$ (the dielectric constant of the solution inside pores) and considering that the membrane selectivity is governed by steric, electric (Donnan) and Born dielectric exclusion mechanisms. While the predicted intrinsic rejections of solutions comprising up to six ions and uncharged solutes were in good agreement with the experimental values, the deviations were much larger for the 10-fold concentrated solution.

• Advances in environmental research
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• 제5권2호
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• pp.141-151
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• 2016

Large amounts of aluminum hydroxide ($Al(OH)_3$) exist in water purification sludge (WPS) because of the added aluminum coagulant in water treatment process. Notably, $Al(OH)_3$ is an amphoteric compound, can be dissolved in its basic condition using sodium hydroxide to form aluminate ions ($Al(OH)_4{^-}$). However, in a process in which pH is increasing, the humid acid can be dissolved easily from WPS and will inhibit the recovery and reuse of the dissolved aluminate ions. This study attempts to fix this problem by a novel approach to separate $Al(OH)_4{^-}$ ions using nanofiltration (NF) technology. Sludge impurity in a alkaline solution is retained by the NF membrane, such that the process recovers $Al(OH)_4{^-}$ ions, and significantly decreases the organic matter or heavy metal impurities in the permeate solution. The $Al(OH)_4{^-}$ ion is an alkaline substance. Experimental results confirm that a recovered coagulant of $Al(OH)_4{^-}$ ion can effectively remove kaolin particles from slightly acidic synthetic raw water.