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TiO2 나노입자로 표면침적된 Polyethersulfone 정밀여과 분리막의 자연유기물 파울링 감소 KCI 등재
Mitigations of Natural Organic Matter Fouling of Polyethersulfone Microfiltration Membrane Enhanced by Deposition of TiO2 Nanoparticles
- 언어ENG
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/244695
본 연구에서는 TiO2 나노입자로 표면침적된 polyethersulfone (PES) 정밀여과 분리막이 자연유기물로 인한 분리막 막힘현상(파울링)에 미치는 영향을 관찰하였다. TiO2 나노입자로 표면침적된 PES 정밀여과 분리막의 자연유기물 파울링 거동에 TiO2 나노입자의 결정구조와 용액의 pH 그리고 Ca+2이 미치는 영향을 관찰하였다. 연구결과, TiO2 나노입자로 표면 개질된 정밀여과 분리막은 자연유기물에 의한 파울링 현상을 현저하게 감소시킬 수 있음을 확인 할 수 있었다. 그러나 이와같은 현상은 TiO2 나노입자의 결정구조와 용액의 성상에 매우 의존하는 것으로 나타났다. 자연유기물 파울링의 감소는 결정구조가 상대적으로 불안정한 anatase TiO2 나노입자를 분리막에 표면침적 시, 용액 중 Ca+2이 존재하지 않을 때 상대적으로 높은 pH에서 효과적인 것으로 관찰되었다. 그러나 Ca+2의 첨가 시 이와 같은 효과는 높은 pH에서 더욱 증가할 수 있음을 확인할 수 있었다. 반면, 결정구조가 상대적으로 안정한 rutile TiO2 나노입자의 경우 자연유기물의 파울링 감소는 용액의 조성에 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
In this study, the effect of surface deposition of TiO2 nanoparticles at polyethersulfone (PES) microfiltraiton (MF) membrane on humic acid fouling was investigated. The effect was observed as a function of crystal structures of TiO2 nanoparticles and solution chemistries including pH and divalent cation such as calcium. Our results showed clearly that TiO2-deposited membrane could mitigate membrane fouling significantly. However, this effect was observed to be dependent upon crystal structures of TiO2 nanoparticles and solution chemistries. In the absence of calcium, fouling mitigation was less pronounced for both anatase and hybrid TiO2-deposited membrane than for rutile TiO2-deposited membrane while opposite trend was observed after addition of calcium. In the presence of calcium, the adsorption of humic acid to TiO2-deposited membrane can be reduced by electrostatic repulsions between humic acid and TiO2 surface. Addition of calcium provided further beneficial effect on fouling mitigation particularly at higher pH for the anatase TiO2 deposited membrane, implying that both increased hydrophilicity due to TiO2 nanoparticles and negative surface charge of the membrane should affect fouling mitigation. However, rutile TiO2 having more inertness generally than the anatase TiO2 showed relatively robust effect on the fouling mitigation regardless of solution properties.
