• 상하수도학회지
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• 제23권3호
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• pp.353-362
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• 2009

A new method and equipment for measuring the zeta potential of the external surface of hollow fiber (HF) membranes is reported. An existing commercial streaming potential analyzer in conjunction with home-made test cells was used to determine the electrokinetic surface characteristics of various HF membranes. It was shown that measurements of the external surface of HF membrane using the home-made test cells designed in this study were easy and reliable. The zeta potential values were quite accurate and reproducible. By varying the physical shape of the test cells to adjust hydrodynamics inside the test cells, several upgrade versions of home-made test cells were obtained. It was shown that the zeta potential of the external surface of HF membranes was most influenced by membrane materials as well as the way of surface modification. However, the overall surface charge of tested HF membranes were much less than that of commercial polyamide thin-film-composite (TFC) reverse osmosis (RO) membranes due to the lack of surface functional groups. For the HF membranes with the same material, the effect of pore size on the zeta potential was not significant, implying the potential of accurate zeta potential measurements for various HF membranes. The results obtained in this study are expected to be useful for better understating of electrokinetic surface characteristics of the external surface of HF membranes.

• 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.

• Membrane and Water Treatment
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• 제6권4호
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• pp.309-321
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• 2015

We report in this study the synthesis of mixed matrix reverse osmosis membranes by interfacial polymerization (IP) of thin film nanocomposite (TFNC) on porous polysulfone supports (PS). This paper investigates the synthesis of ZnO nanoparticles (NPs) using the sol-gel processing technique and evaluates the performance of mixed matrix membranes reached by these aerogel NPs. Aqueous m-phenyl diamine (MPD) and organic trimesoyl chloride (TMC)-NPs mixture solutions were used in the IP process. The reaction of MPD and TMC at the interface of PS substrates resulted in the formation of the thin film composite (TFC). NPs of ZnO with a size of about 25 nm were used for the fabrication of the TFNC membranes. These membranes were characterized and evaluated in comparison with neat TFC ones. Their performances were evaluated based on the water permeability and salt rejection. Experimental results indicated that the NPs improved membrane performance under optimal concentration of NPs. By changing the content of the filler, better hydrophilicity was obtained; the contact angle was decreased from $74^{\circ}$ to $32^{\circ}$. Also, the permeate water flux was increased from 26 to 49 L/m2.h when the content of NPs is 0.1 (wt.%) with the maintaining of lower salt passage of 1%.

• 멤브레인
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• 제33권2호
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• pp.70-76
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• 2023

중수는 경수와 다른 물리화학적 특징으로 다양한 생물화학적 변화를 유도할 수 있다. 기존 분리공정의 단점인 에너지소비량을 줄이고자 전기방사 폴리아마이드 분리막을 이용하여 정삼투공정을 이용하였다. 유도용액으로 NaCl과 인산을 사용하였다. 중수농도를 정량화하기 위해 FT-IR 분광법을 활용하였다. 인산과 수소/중수소의 특별한 상호작용력을 분광학적으로 확인하였으며, 정삼투공정으로 농축이 가능할 수 있다는 것을 관찰하였다.

• 폴리머
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• 제36권6호
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• pp.810-815
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• 2012

본 연구에서는 폴리아미드 역삼투 복합막 표면에 양이온교환 고분자인 poly(styrene sulfonic acid)(PSSA)를 코팅한 후 모델 오염물질인 bovine serum albumin(BSA), humic acid(HA), sodium alginate(SA)에 대하여 파울링 개선 효과가 있는지를 알아보고자 하였다. PSSA가 코팅된 폴리아미드 복합막의 표면에 대한 접촉각을 확인한 결과 $78^{\circ}$에서 $58^{\circ}$로 낮아져 표면이 친수화된 것을 확인하였다. 모델 오염물질로서 BSA, HA, SA 등이 100 ppm 용해된 공급원액을 2, 4, 8 atm 조건에서 PSSA 코팅된 막과 코팅되지 않은 막에 대하여 파울링 실험을 수행한 결과 압력이 증가함에 모든 오염물질에 대해서 파울링은 심화되었다. 파울링은 BSA>SA>HA의 순으로 일어났으며 PSSA가 코팅된 막에 대해 파울링 개선효과는 HA>SA>BSA의 순으로 나타났다. 이는 막표면의 PSSA가 지니는 설폰산과 오염물질의 작용기간의 상호작용으로 인한 결과이며, 이는 SEM으로 관찰한 사진과도 같은 경향을 보여주었다. 결론적으로 PSSA가 코팅된 역삼투막은 파울링 개선효과가 있었으며 HA의 경우에서 가장 두드러졌다.

• 멤브레인
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• 제23권3호
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• pp.251-256
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• 2013

본 연구에서는 아세틸화된 메틸 셀룰로스를 복합박막 정삼투막의 지지층으로 사용하였다. 계면중합법을 이용하여 선택성이 우수한 폴리아미드 활성층을 다양한 지지층 위에 코팅하였다. 아세틸화된 메틸 셀룰로스 지지층 위에 코팅된 복합박막 정삼투막의 구조와 성능을 다른 지지층 위에 코팅된 복합박막 정삼투막과 비교하였다. 실험적 결과는 아세틸화된 메틸 셀룰로스 지지층 위에 코팅된 복합박막 정삼투막의 성능이 다른 정삼투막들에 비해서 우수하였으며 이것은 구조적인 특성과 염의 낮은 역확산속도 때문인 것으로 사료된다.

• 멤브레인
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• 제8권1호
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• pp.29-41
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• 1998

수용상 MPD(m-phenylene diamine)와 유기상 TMC(trimesoyl chloride)를 사용하여 역삼투 복합막의 활성층 고분자인 aromatic polyamide 제조를 행하고 그 성능을 고찰하였다. 또한 polysulfone 다공성 지지막 위에 박막을 회분, 연속식으로 계면중합 제조한 후, 제조변수에 따른 역삼투 성능을 비교하였다. 회분식으로 복합막을 제조한 결과 유기상 용매의 종류, 단량체의 농도와 함침시간, 열처리 온도, 중화제, 알코올 후처리, 산 후처리 등에 의해 다양한 성능을 나타내었다. 이때, 투과량 향상에는 알코올 후처리 효과가, 또 선택도의 향상에는 단량체의 농도와 함침시간이 변수이었다. 최적조건에서 연속식 공정으로 막모듈을 제조하여 NaCl 5,000 ppm, $25kg_f/cm^2$에서 상용막과 비교할때, 투과량은 33% 증가하고 배제율은 5% 감소하였다.

• 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.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.653-658
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• 2016

Poly(ether-block-amide)(PEBAX$^{(R)}$)는 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TCU)로서 hard-rigid amide block과 soft-flexible ether block으로 구성되어 있으며, 분자량과 두 block간의 구성비에 따라 여러 종류가 있다. PEBAX$^{(R)}$는 분리막소재로 이용할 경우 PEBAX$^{(R)}$의 hard amide block은 우수한 기계적 특성과 선택도를, 그리고 soft ether block은 높은 투과도를 제공할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 2종류의 PEBAX$^{(R)}$를 사용하여 기체 분리막을 제조하고, 종류에 따른 이산화탄소와 메탄의 투과특성 변화를 연구하였다. 또한 순수 PEBAX$^{(R)}$ 분리막의 투과특성을 향상시키기 위해 GPTMS ((3-glycidoxypropyl)trimethoxysilane)를 무기전구체로 사용한 PEBAX$^{(R)}$/silica 하이브리드 분리막을 제조하여 이산화탄소와 메탄의 투과특성을 측정하였으며, 29Si-NMR, DSC, SEM 분석을 통해 무기전구체의 도입에 따른 고분자의 구조 변화를 연구하였다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657과 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 측정 결과, 상대적으로 높은 ether block 비율의 PEBAX$^{(R)}$-2533 분리막의 투과도 계수가 높은 값을 가졌다. 상대적으로 높은 ether block 함량 때문에 고분자 사슬의 유연성이 보다 크기 때문으로 볼 수 있고, 이로 인한 확산선택도의 감소 효과에 의해 이상분리인자는 PEBAX$^{(R)}$-1657 분리막이 보다 높은 값을 가졌다. PEBAX$^{(R)}$/GPTMS 하이브리드 분리막의 기체투과도 측정 결과 $CO_2$와 $CH_4$ 모두 반응시간이 경과됨에 따라 $CO_2$에 비해 $CH_4$의 투과도 계수가 낮아졌으나 이상분리인자는 증가함을 보였다. GPTMS가 가수분해되어 생성된 silanol이 고분자 사슬에 침투되어 축합과정을 거치며 공유결합에 의해 사슬간 결합이 커지고 사슬의 운동성을 감소시켜 투과도 계수가 낮아진 것으로 보이며, PEO segment와 $CO_2$와의 강한 친화도에 의해 $CO_2$의 투과도계수가 상대적으로 덜 낮아진 것으로 판단된다. 순수 PEBAX$^{(R)}$-1657 순수 분리막의 결과와 비교하였을 때 이상분리인자는 4.5% 감소한 반면 $CO_2$ 투과도계수는 3.5배 증가하는 우수한 결과를 보였다.

• 상하수도학회지
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• 제28권6호
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• pp.713-723
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• 2014

Biofouling in brackish water reverse osmosis (RO) membranes still needs extensive research to understand cause and mechanism and to obtain methods for reduction of its impact on RO applications. Natural compounds with biofilm formation inhibitory properties are being investigated. Two compounds, vanillin and Epigallocatechin gallate (EGCG), were selected due to their great potential on biofilm formation inhibition. Vanillin shows inhibition on quorum sensing mechanisms of biofilm formation. EGCG has potential to inactivate microbial activity. The two compounds were incorporated in typical polyamide reverse osmosis membranes and evaluated on flux behaviours and biofilm formation potential. The surface properties of membrane coated with vanillin were changed tremendously compared to those with EGCG. As a result, the flux was reduced substantially. The biofilm formation seems hindered with EGCG coated membranes compared to the virgin membranes. More research is needed to optimize coating methods applicable to RO membranes and to enhance biofouling reduction.