간행물
멤브레인 KCI 등재 Membrane Journal
- 발행기관 한국막학회
- 자료유형 학술지
- 간기 격월간
- ISSN 1226-0088 (Print)2288-7253 (Online)
- 수록기간 1991 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 화학공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 570DDC 660
권호리스트/논문검색
Volume 18 No.1 (2008년 3월) 11건
1.
2008.03
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아크릴 폐수를 응집-여과-중화의 전처리 공정에 적용하여 막오염 인자를 최소화 한 후 UF/RO 공정에 적용하였다. 막의 형태 및 종류에 따라 한외여과 및 역삼투 모듈을 조합을 이루어 전처리 수를 온도 및 압력변화에 따라 적용하여 분리 특성을 고찰하였다. 투과 플럭스는 모듈 set 1의 UF모듈보다 모듈 set 4의 UF모듈의 투과량이 약 2~3배 더 많이 배출됨을 확인하였다. 최종적인 투과량은 관형모듈과 조합을 이룬 모듈 set 2와 모듈 set 3이 좋은 결과를 나타내었다. 모든 UF 모듈에서 TDS, T-N 및 COD의 제거 효율은 온도 및 압력변화에 영향을 받지 않고 제거 효율 또한 낮음을 알 수 있었다. RO모듈에서 TDS, T-N 및 COD가 우수한 제거 효율을 보였다. 아크릴 폐수의 최종적인 수질결과는 공장폐수의 배출 허용기준을 만족하였고, 막모듈 조합은 폐수의 재활용 가능성을 확인할 수 있었다.
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2.
2008.03
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본 연구에서는 칼슘 이온 제거를 위해 칼슘용액에 임계미셀농도(CMC) 이상으로 음이온계면활성제인 sodium dodecyl sulfate (SDS)를 주입하여 미셀을 형성한 후, 미셀 표면에 칼슘 이온의 흡착 또는 결합으로 형성된 응집체들을 2종류의 세라믹 분리막으로 배제하였다. 그 결과, 99.98% 이상 칼슘 배제율을 보였다. 또한 본 실험범위에서 TMP가 증가할수록 막오염(Rf)은 증가하는 경향을 보였지만, 구동력의 증가로 인해 총여과부피(VT) 및 무차원한 투과선속(J/Jo), 투과선속(J) 역시 증가하였다. 또한 세라믹 분리막에 대하여 주기적 질소 역세척을 실시할 경우, 질소 역세척 시간(BT) 및 여과 시간(FT), 즉 역세척 주기의 영향을 조사하였다. 그 결과, NCMT-6231 (평균기공 0.07 μm) 및 NCMT-7231 (0.10 μm) 분리막의 최적 BT는 각각 10초, 15초이었다. 또한, 최적 FT는 2종류 분리막 모두 5분으로, 빈번한 질소 역세척이 막오염을 효과적으로 감소시켰다. 한편 칼슘용액으로 실험하여 도출된 최적 운전조건을 두유 포장팩 세척수로 사용하고 있는 지하수에 적용한 결과, 2종류의 분리막 모두 칼슘을 99.98% 이상 제거할 수 있었다.
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3.
2008.03
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본 연구에서 처리수를 이용한 주기적인 역세척은 세라믹 정밀여과에 의한 고도정수처리 시스템에서 막오염을 저감하고 투과선속을 향상시키고자 수행되었으며, 물 역세척 주기(FT) 및 시간(BT)의 영향과 최적 운전조건을 규명하고자 하였다. FT의 영향을 알아보기 위해 일정한 BT 3초에서 FT를 30∼120초로 변화시켰고, BT 영향 실험에서 일정한 FT 120초에서 BT를 3∼12초로 변화시켰다. 그리고 다른 운전변수인 막간압력차는 1.52 bar, 물 역세척 압력 0.98 bar, 유입유량 0.5 L/min, 공급액의 온도 20℃로 일정하게 유지하였다. 그 결과, 일정한 BT 3초에서 본 실험 범위의 최적 FT는 30초로, 이것은 빈번한 역세척이 막오염의 저감에 더 효과적임을 의미한다. 그러나 너무 짧은 BT로 인하여 FT의 영향은 크지 않았다. 한편, 일정한 FT 120초에서 BT가 증가함에 따라 막오염에 의한 저항(Rf)은 감소하고 투과선속(J)과 무차원화한 투과선속 (J/Jo)은 증가하는 경향을 나타내어, 최대 BT인 12초에서 가장 많은 총여과부피(VT)를 얻을 수 있었다.
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4.
2008.03
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본 연구를 통하여 나노입자를 분리막의 표면에 함침시킴으로써 MBR 공정상에서 가장 큰 문제인 막 오염 문제를 해결하고자 하였고 실제 제작된 분리막의 현장적용 테스트를 거쳐서 개발된 분리막의 막 오염 저항성질을 확인하였다. 실험과정은 본 연구를 통한 티타니아가 함침된 분리막 제품과 국외의 타사 제품과의 장시간 현장적용 테스트를 통해 본 연구 제품의 우수성을 확인할 수 있었다. 본 연구 제품은 활성슬러지의 농도가 7,000∼13,000 mg/L의 고농도인 조건에서 20∼25 L/m 2 ⋅hr의 투과유량을 꾸준하게 유지하는 것을 확인할 수 있었다. 이와 아울러 막과 막사이의 배치거리, 막과 산기관의 배치거리, 산기관의 홀 크기, 세정액의 농도 및 처리 방법 등에 따른 분리막의 투과유량의 거동 등을 살펴보았다. 즉 이들 부수적인 변수들의 최적화를 통해 분리막의 물성을 극대화할 수 있는 방법을 모색해 보았다.
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5.
2008.03
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본 연구는 poly(vinyl alcohol) (PVA)와 가교제 poly(styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA_MA)을 이용하여 제조된 막에 tetraethylorthosilicate (TEOS)를 도입하여 물-에탄올 계에 대한 투과증발 실험을 다양한 가교온도별(120~140℃), 조업온도별(25~70℃)로 수행하였다. TEOS의 함량은 PVA 대비 3, 5, 7 wt%를 사용하였으며, 원액의 조성은 무게비로 물 10, 20, 30 및 50%에 대하여 조사하였다. 물 에탄올 = 10 : 90 조성, 조업온도 50℃에서 선택도 1730과 투과도 16.3g/m2·hr를 PVA/7 wt% PSSA_MA/5 wt% TEOS 막이 보여 주었다.
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6.
2008.03
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벤토나이트 현탁액에 의한 폴리에틸렌 정밀여과 모세관 막의 오염특성에 대하여 검토하였다. 막오염의 윈인은 막표면 위에서 생성되는 케익층의 성장과 입자들이 세공을 막는 표준 및 완전세공막힘 때문이었으며, 막오염은 이들 세 가지 오염형태가 동시에 발생하지만 케익여과오염에 의해 크게 지배를 받는다. 운전압력 1.0kg/cm2에서 총 막오염에 대한 성분오염의 비율은 표준세공막힘 3.36%, 완전세공막힘 3.18% 그리고 케익여과오염 93.46%이었다. 현탁액의 농도가 1000 ppm인 경우에는 완전세공막힘 1.71%, 표준세공막힘 1.90% 그리고 케익여과오염이 96.39%이었으며, 운전초기에 총 오염의 96.14%가 발생했다. 총 오염에 대한 케익여과의 영향은 세공이 0.34 μm막에서 컸다. 순환흐름속도의 증가로 인해 성분오염은 약 10.20% 감소하였고, 총 오염에 대한 세공막힘의 비율은 높았다.
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7.
2008.03
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자연산 유기물과 미세 입자는 분리막을 이용한 수처리 공정에서 반드시 제거되어야 하는 주요한 물질이다. 특히 휴믹물질은 막오염을 일으키는 자연산 유기물의 대표적인 물질로 알려져 있어 막여과 정수처리와 관련된 많은 연구에서 정수 원수를 모사하기 위해 이용되고 있다. 본 연구에서는 휴믹산 용액과 자연수의 한외여과시 막여과 및 세척 특성을 비교 분석하여 분리막 모듈의 실제 정수 원수 적용시 휴믹산 용액을 이용한 모사수가 가지는 대표성을 검토하고자 하였다. 정수원수의 막투과도는 5 mg/L 휴믹산 용액의 여과와 거의 같은 양상을 보였으나 유기물 및 탁도 제거율 측면에서 차이를 보였다. 용존성 유기물의 제거율은 휴믹산 용액에 비해 자연수의 제거율이 아주 낮으며 자연수 내에 존재하는 유기물은 분리막에 의해 거의 제거되지 않음을 알 수 있었다. 모사수의 제거율이 상대적으로 높게 나타난 이유는 유입수 내 유기물의 분자량 분포와 UV254 및 SUVA 값으로부터 휴믹산 용액 내 유기물의 크기 배제 및 소수성 흡착 때문인 것으로 사료된다. 미세입자 제거의 경우 입자 분포에 있어서 상대적으로 작은 크기의 카올린을 함유한 모사수가 자연수에 비해 한외여과 처리수의 탁도가 더 낮게 나타났다. 이는 입자 크기 자체보다는 입자의 형태가 분리막에 의한 입자 제거에 영향을 미치는 것으로 추정된다. 또한 화학세정을 통한 막성능 회복률의 경우 비슷한 막투과도를 보이며 오염을 일으킨 경우에도 모사수가 자연수에 비해 다소 높은 회복률을 보였고, 이 또한 모사수의 한계를 드러낸다고 하겠다.
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8.
2008.03
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본 연구에서는 Polyethylene (PE, Asahi) 이차전지용 막의 표면불소화를 통해 기계적 강도 및 열적 안정성과 고출력에서의 안정성을 높이기 위한 연구를 실시하였다. 전자주사현미경(scanning electron microscope, SEM), 접촉각(contact angle)을 통하여 불소가스 노출시간에 따른 막의 표면과 구조의 변화를 관찰하고, 인장강도와 표면 친수성 실험을 통하여 막의 기계적 물성을 확인하였다. 제조된 막의 전기화학적 특성을 확인하기 위하여 충/방전 실험, 수명특성. 고율방전시험을 실시하여 고출력에서 온도에 대한 안정성이 향상되었음을 확인하였다.
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9.
2008.03
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본 연구에서는 기존의 이차전지의 분리막보다 좋은 성능으로 각광받고 있는 PVdF (poly(vinylidene fluoride))에 공극률을 높여 전지의 성능을 향상시켜주는 수용성 고분자인 PEG (Poly(ethylene glycol))를 첨가하여 충전용 리튬 이차전지의 분리막을 상전이 방법으로 제조하였다. 용매인 DMF (N,N-dimethylformamide)에 PVdF-PEG를 단일상으로 녹인 후 깨끗한 유리판에 캐스팅하여 막을 얻었다. 기공은 증류수로 채워진 응고조에서 용매-빈용매 교환으로 형성되어진다. 주사전자현미경(scanning electron microscopy, SEM)을 이용하여 분리막의 단면 관찰을 통해 다공성을 확인하였고 UTM (universal testing machine)을 이용하여 기계적 물성을 확인하였다. PEG-10의 정체시간 30 s에서 균일한 스폰지 구조를 확인할 수 있었으며, 이는 87%의 뛰어난 공극률을 가지며 인장강도의 경우 PEG-10에서 3.72 MPa로 가장 크게 나타났고, 신장률과 모듈러스 부분에서도 역시 75.45%와 275.27 MPa로 뛰어난 성능을 나타냈다.
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10.
2008.03
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염색폐수처리를 위하여 피페라진, 메타페닐렌디아미, 트리메소일 클로라이드를 이용하여 계면중합법으로 폴리아마이드계 나노분리막과 폴리아마이드계 역삼투막을 제조하였으며, 이들을 오스모닉스사로부터 구입한 역삼투막의 투과특성과 비교하였다. 이들의 기본 분리투과특성 조사를 위하여 PEG 600, Na2SO4, NaCl 수용액을 이용하였으며, 제조된 분리막들은 전형적인 나노복합막과 저압용 역삼투막의 특성을 나타내었다. 제조된 이들 분리막들을 이용하여 국내 염료 제조업체인 (주)경인양행으로부터 공급된 실제 염색폐수를 처리하였으며, 이때 이들의 분리투과특성을 살펴보았다. 또한 분리막을 이용한 폐수처리 시 발생되는 분리막 오염을 제거하기 위하여 일정시간마다 CIP를 실시하였다. 이때 3종류의 서로 다른 화학세정제를 사용하였으며, 이들의 세척성능을 살펴보았다.
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11.
2008.03
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분리막 공정은 에너지 절약형 분리공정으로 전통적인 증류 분리공정과 비교하여 높은 선택도를 나타내기 때문에 액상 혼합물 분리의 대체 공정으로서 주목받고 있다. 제올라이트 막을 비롯한 무기분리막은 유기분리막의 단점을 보완하고 혹독한 조업조건에서도 운전이 가능한 장점을 지니고 있다. 최근 기존의 제올라이트 분리막의 단점을 보완하고 더욱 향상된 분리성능을 위한 새로운 무기분리막 재료들이 연구되어지고 있다. Kalsilite는 Si/Al 비율이 1로써 기존의 4A 제올라이트와 같이 친수성을 나타낼 것으로 예상되며 세공의 크기가 4A보다 더 작은 0.36 nm로 분리막으로 제조 시 가스분리, 물/유기물 혼합물에서 물의 선택적 분리가 가능할 것이다. 본 연구에서는 Si : Al : K : H2O = 1 : 1 : 8 : 60의 원료 포성 비율을 사용하여 kalsilite 분말을 경제적으로 수열합성 할 수 있는 새로운 공정을 개발하였으며. 최적의 합성조건인 합성온도 300℃, 합성시간 6시간으로 kalsilite를 합성할 수 있었다. XRD 분석을 통하여 kalsilite임을 확인하였으며 입도 분석 결과 평균입도는 2.73 μm이었다. 증기흡착 결과 kalsilite는 유기물보다 물에 대한 흡착능력이 큰 친수성 알루미노실리케이트임을 알 수 있었다.
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