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알루미나 중공사 지지체 기반 나노여과 분리막의 제조와 분리 특성 KCI 등재

Fabrication and Separation Characteristics of Alumina Hollow-Fiber-Supported Nanofiltration Membranes

박소희, 장학룡, 한성우, 강은희, 박정훈
  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452355
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멤브레인 (Membrane Journal)
한국막학회 (The Membrane Society Of Korea)
초록

알루미나 중공사 지지체 기반 나노여과 분리막은 높은 충진밀도와 열⋅화학적 안정성을 갖지만, 큰 표면 기공과 거칠기 및 곡면 구조로 인해 선택층 전구체의 침투와 결함이 발생하기 쉽다. 기존 총설이 세라믹 나노여과 분리막의 소재와 응용 전반을 다룬 것과 달리, 본 총설은 알루미나 중공사 지지체의 비대칭 미세구조와 표면 특성이 선택층 형성과 분리 성능에 미치는 영향에 초점을 둔다. 상분리와 소결에 의한 지지체 제조, 무기⋅고분자⋅유–무기 복합 선택층, 졸–겔⋅원자층증착⋅계 면중합, 중간층⋅희생층 기반 계면 제어를 고찰하였다. 최근 연구는 선택층 소재의 미세화에서 지지체–선택층 계면의 정량 제 어, 전구체 침투와 비선택적 결함 억제 및 구조적 안정성과 투과성의 균형으로 확장되고 있다. 향후에는 정량적 계면 설계, 반복 코팅⋅소결의 축소, 실제 폐수 장기운전, 다중 중공사 모듈의 재현성과 경제성 검증이 요구된다.

Alumina hollow-fiber-supported nanofiltration (NF) membranes offer high packing density and thermal and chemical stability, but their large surface pores, roughness, and curved geometry promote precursor penetration and selective- layer defects. Unlike previous reviews that broadly address ceramic NF materials, separation mechanisms, and water- treatment applications, this review focuses on how the asymmetric microstructure and surface properties of alumina hollow- fiber supports govern selective-layer formation and separation performance. It covers support fabrication by phase inversion and sintering; inorganic, polymeric, and organic–inorganic hybrid selective layers; sol–gel processing, atomic layer deposition, and interfacial polymerization; and interfacial control using interlayers and sacrificial layers. Recent research has shifted from merely refining selective-layer materials toward quantitative control of the support–selective-layer interface, suppression of precursor penetration and nonselective defects, and balancing structural stability with permeance. Future work should establish quantitative interfacial design criteria, reduce repeated coating and sintering steps, and validate long-term operation with real wastewater, reproducibility in multi-hollow-fiber modules, and economic feasibility.

키워드
alumina hollow-fiber membraneceramic nanofiltrationsupport structureselective layerinterfacial control
목차
요 약
Abstract
1. 서 론
2. 나노여과 분리막
    2.1. 나노여과 분리막의 정의
    2.2. 분리 메커니즘
    2.3. 나노여과 분리막의 특성
3. 알루미나 중공사 지지체 제조 및 특성
    3.1. 알루미나 중공사 지지체 제조
    3.2. 소결 조건에 따른 지지체 구조 및 물성 변화
4. 구조 설계 및 공정 전략
    4.1. 졸-겔 기반 제조
    4.2. 원자층 증착법 기반 제조
    4.3. 계면중합법 기반 제조
    4.4. 중간층 및 희생층을 이용한 침투⋅결함 제어중간층과 희생층은 모두 다공성 지지체 내부로 선택
5. 알루미나 중공사 나노여과 분리막의 성능
    5.1. 수투과 및 제거 성능
    5.2. 공정 조건에 따른 성능 변화
    5.3. 오염 저항성
    5.4. 장기 안정성 및 내구성
6. 한계 및 도전 과제
    6.1. 지지체-선택층 계면 및 제조 공정의 한계
    6.2. 연구 방향
사 사
생성형 인공지능 활용에 관한 고지
Reference
저자
  • 박정훈(동국대학교 화공생물공학과) | Jung Hoon Park (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea) Corresponding author
  • 박소희(동국대학교 화공생물공학과) | So Hee Park (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
  • 장학룡(동국대학교 화공생물공학과) | Xuelong Zhuang (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
  • 한성우(동국대학교 화공생물공학과) | Sung Woo Han (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)
  • 강은희(동국대학교 화공생물공학과) | Eun Hee Kang (Department of Chemical and Biochemical Engineering, Dongguk University, Seoul 04620, Republic of Korea)