Arsenic (As) in drinking water was guided to 10μg/L by World Health Organization (WHO). People living in highly As-contaminated areas can be poisoned by As through inhalation, dermal absorption, and digestion. Many researches and technologies were applied to remove Arsenic in water, such as oxidation, coagulation–precipitation, absorption, ion exchange and membrane techniques. This study aimed to develop microfiltration membranes possessing capability of removing Arsenic. Iron composite Polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes were synthesized via phase inversion method for this objective. The As removal of the membranes were investigated by using dead-end filtration system. Membrane properties were characterized by various analytical tools for studying As removal mechanism of these membranes.

Cellulose is the most useful feedstock in the world that could be used to prepare new kinds of materials, and cellulose derivatives have potential application as functional polymers. Due to the present of hydroxyl groups, cellulose is considered to be an excellent material for surface modification. Among the chemical modification method, Graft copolymerization is a well-established and commonly used technique for modification of polymer surface. In this study, sulfonated GMA-g-cellulose ion exchange fibers were synthesized by gamma-ray mutual radiation. The conversion of epoxy groups into the functional groups was investigated. Factors affecting on grafting process such as radiation dose, monomer concentration, added salt and cross-linking agent were studied.

본 연구에서는 백혈구 친화 흡착 및 분리 가능한 기능성 필터를 개발하기 위해, 직경이 3μm이하를 가지는 부직포 표면에 전기 방사법을 이용하여 평막형태의 혈액분리용 필터를 제조하였다. 전기방사는 고분자 농도, 유량, 인가전압, 에어갭 등의 변수를 조절하여 나노/마이크로 구조를 최적화하였다. 분리막의 단면과 표면 모폴로지는 전계방출형주사현미경(FE-SEM)을 이용하여 관찰하였다. 화학적 표면처리를 통해 친수성을 증가시켰으며, 혈액적합성 평가결과 우수한 것을 확인 할 수 있었다.

본 실험에서는 고분자의 농도, 첨가제의 종류 및 함량에 따라 도프 용액을 이용하여 분리막제조하였다. 분리막의 모폴로지는 전자주사현미경(SEM)을 통해 관찰 하였으며, 막의 모폴로지와 순수투과도의 관계를 확인 할 수 있었다. 필터화 모듈을 제조하여 수투과도 및 바이러스, 박테리아 등과 같은 미생물 제거성능을 측정하였다. 제조된 중공사막의 단면은 sponge 형태로 표명으로 갈수록 치밀한 형태를 띄는 것을 확인하였으며, 수투과도는 50-70 ml/min 으로 높은 값을 나타내었으며, 필터화모듈의 경우 수투과도는 1.6 LPM의 높은 투수량을 나타내며, 박테리아와 바이러스의 제거성능은 log 6 의 값의 높은 수치를 보였다.

본 실험에서는 다양한 PP를 이용하여 필름과 중공사의 형태로 압축과 사출을 통해서 제작되었다. 권취속도를 달리하여 중공사막을 제조하였으며, 코어로는 질소를 사용하였다. 제작된 필름과 중공사막은 만능재료시험기를 이용하여 응력과 변현율을 측정하였다. 그리고 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 각각의 샘플의 Tm, Tc, 결정화도를 측정하였고, 냉각속도에 따른 결정화도의 거동을 조사하였다. 전계방출형주사현미경(FE-SEM)을 이용하여 단면, 표면의 모폴로지를 관찰하였다.

제타 전위란 분리막 표면이 가지는 전하적 특성을 정량화한 값이며, 분리막 표면의 Zeta potential을 측정 함으로써 막의 표면 개질의 정도와 막의 fouling 및 세척과 관련된 중요한 지수로 많이 적용되고 있다. 현재 평막 형태의 막은 상용화된 제타 전위 측정기로 쉽게 측정 가능 하나 중공사 형태의 경우 측정이 어려운 경우가 많다. 그러나 중공사 형태도 측정가능한 cell을 이용하여 외면 및 내면의 streaming potential 측정이 가능하다. 수처리 분리막 뿐만 아니라 부직포 형태의 필터 또한 처리된 코팅액과 관련하여 표면의 개질정도를 파악 할 수 있으며, 제거대상물질의 전하와 관련하여 흡착 및 배제 정도를 파악 할 수 있는 중요한 인자가 될 수 있다.

본 연구에서는 고분자 분리막을 제조하여 다양한 분석기기를 통해 특성평가를 실시하였다. 먼저, 분리막의 표면개질 정도와 막의 fouling에 관한 정보를 얻을 수 있는 zeta potential과 전기영동이동도를 조사하여 표면에 전하를 측정하는 동적전위를 통해 전기적특성평가를 진행하였다. Time lag 장비를 통하여 특정 기체에 대한 분리막의 diffusivity와 solubility를 측정하였으며, 분리막의 기공 크기에 따른 분리와 이온의 흡착작용 등으로 수투과를 실시하여 water purity를 증가시켰다. 그리고 수분투습도 측정기(WVTR)와 산소투과도 측정기(OTR)의 경우 각각 일정시간동안 막을 통과하는 수증기와 산소의 양을 측정하는 장비로 사용되었다. 또한 BET 비표면적 측정기를 이용하여 고분자 시료의 비표면적 및 기공 크기분포를 조사하였다.

Polyethersulfone, polysulfone, polyacrylonitrile and cellulose acetate were recently developed to make a membrane for medical application. The membrane made of hydrophobic polymer showed good mechanical properties, however, it caused hydrophobic interaction which results in a disadvantage of short replacement cycle due to the biofouling on the membrane surface. On the other hand, the membrane made of a hydrophilic polymer showed a high swelling ratio, which absorbs a large amount of water and eventually results in a low mechanical strength. In this study, anti-fouling ultrafiltration membranes were prepared using syndiotactic poly(vinyl alcohol) (PVA) via a phase inversion technique and a surface saponification. The biofouling and the permeability of membranes were investigated by controlling the tacticity of PVA.

In this study, enhanced cation exchange capacity of polystyrene (PS) electrospun fibers by electron beam irradiation was investigated. PS spinning solutions were prepared by dissolving 25 wt% PS in 75 wt% mixed solvents (dimethylacetamide (DMAc)/tetrahydrofuran (THF)) at the ratio of 33/67% v/v with divinylbenzene (DVB; 0, 1, 2 phr)　as crosslink agent. The PS electrospun fibers were carried out at doses of 0 (control), 100 and 200 kGy. The ion exchange capacity (IEC) of PS electrospun fibers depend on the DVB concentration and irradiation dose. The PS electrospun fiber with DVB 1 phr at dose of 150 kGy showed the maximum IEC of 4.670 mmol/g.

단일막이 가지는 저유량 한계성과 복합막이 가지는 용질 역확산 현상을 완화하기 위한 방법으로 지지층 내 금속 착물이 균일하게 정착된 PSF 고분자 지지층을 제조하였다. 부직포의 두께와 밀도를 조절하였으며 지지층 제조법 최적화 이후 Fe(II)-chelate 착물을 포함하는 정삼투 분리막을 제조하였다. 지지층 제조방법에 있어 고분자의 부직포 함침 속도 조절이 정삼투 분리막 지지층의 구조결정에 가장 중요한 역할을 함을 볼 수 있었다. 고분자의 상 전이 과정에 있어서 금속 착물과 같은 극성물질의 존재가 용매 -비용매 치환 속도에 영향을 주어 지지층 구조 조절을 유도하였으며 그 결과, 용질 역확산이 약 0.07 - 0.11 GMH의 값을 가지는 높은 제거효율의 FO막을 제조할 수 있었다.

In this work, uniform and nanosize(75nm) silicalite-1 crystals was hydrothermally synthesized by using 9TPAOH:0.16NaOH:25Si:495H2O solution at 80 ℃. They were applied as seed in the secondary growth process for preparing silicalite-1 membrane by template-free method. And silicalite-1 membrane, which was coated by nano-size seed, showed a high EtOH/H2O separation factor of 128. The high separation factor could be explained by the role of nanosize seed. The application of nanosize seed successfully retarded the formation of interfacial voids between silicalite-1 grains. Therefore, it could be concluded that template-free hydrothermal process can produce silicalite-1 membrane with well performance.

본 연구에서는 평균입경 0.2, 0.5㎛ 크기의 α-알루미나 분말을 이용하여 다공성 α-알루미나 지지체의 기공구조를 조절하고자 하였다. 다공성 α-알루미나 지지체는 슬립캐스팅공법을 이용하여 제조한 후 소결하였으며, 이 때 소결 온도가 지지체의 수축률 및 소결거동 등에 미치는 영향에 대하여 고찰하였다. 제조된 다공성 α-알루미나 지지체는 수은기공분석기를 이용하여 기공크기 및 기공률 등을 분석하였으며, 단일기체투과장치를 이용하여 기체 투과도를 측정하였다. 그 결과 평균입경 0.5㎛ 크기의 α-알루미나 분말을 이용하여 제조된 지지체의 경우, 평균 입경 0.2㎛ 크기의 α-알루미나 분말을 이용하여 제조된 지지체에 비하여 기공크기가 크고 기공률이 높았으며, 기체투과도가 높을 것을 알 수 있었다.

수처리 분리막에서 poly(vinyl alcohol) (PVA)는 물질 고유의 친수성과 높은 화학적, 열적, 그리고 물리적 특성으로 인해 많이 사용되고 있다. 그러나 PVA를 이용한 막의 경우 제거율이 RO막에 미치지 못한다. Citric acid를 이용해 crosslinking을 시도하면 막에 charge가 부여되고, 이것은 막에서 donnan효과를 통해 rejection의 향상을 가져올 것이라 기대 된다. 본 연구에서는 poly(vinyl alcohol)-g-polyethylene oxide (PVA-g-PEO) copolymer를 citic acid를 이용해 crosslinking을 하여 복합막을 제조하였다. Crosslinking 정도와 charge density에 의한 막 특성의 변화와 그에 따른 투과도와 제거율에 대해 연구하였다.

본 연구에서는 중공사막의 기계적 강도와 투과유속을 동시에 높이고자, 열유도 상전이법을 이용하여 중공사막 제조 후 연속적으로 연신공정을 적용하여 고투과성 중공사막을 제조하였다. 또한, 고분자함량별 연신된 중공사막을 제조하여 연신온도, 연신율에 따른 물성 변화를 관찰하였다.

수처리용 MF 막의 소재로 널리 쓰이는 PVDF는 높은 소수성으로 인해 막 오염현상 등의 문제점을 발생시킨다. 본 연구에서는 이러한 현상을 해결하기 위해 PVDF 중공사막 표면과 기공 내부에 defluorination을 시켜 hydroxyl기를 형성하고 epoxy, aldehyde functional PEG를 grafting하여 기공 내부와 막 표면의 친수화를 달성하고자한다. 이를 통해 막 오염현상을 감소시킴은 물론 수투과도 향상 또한 기대할 수 있다. PVDF 중공사 표면에 grafting된 functional PEG를 확인하고, 개질된 막의 친수화 정도와 장기운전 성능을 평가하고자 한다.

본 연구에서는 분리막을 이용하여 안정적인 혐기소화조 전처리 농축공정에 대한 적용성을 평가하는데 목적을 두었다. 실험결과 슬러지 감량율의 경우 혐기조건에서 약 47.16%, 간헐폭기 조건에서 약 41.17%으로 나타났으며, 반류수의 농도의 경우 간헐폭기 조건이 평균적으로 혐기조건보다 낮은 반류수 농도를 나타냈다. Flux 감소에 대한 영향인자로 TTF, MLSS, CODcr, 및 EPS의 상관관계 분석결과 Flux 감소에 TTF가 가장 높은 연관성을 보였으며, 이외에 MLSS, CODcr 및 EPS도 밀접한 관련이 있는 것으로 도출되었다. 이러한 결과 혐기소화조의 전처리 공정으로 관형막을 이용한 경우 막오염 및 반류수 부하를 고려한 농축조 간헐폭기 조건이 안정적 전처리공정으로 적절할 것으로 사료된다.

최근 방류수 수질 강화에 따라 총인 처리시설의 설치와 응집제 사용량이 증가하고 있다. 본 연구는 유입하수에 포함된 응집제 성분(Al3+, Fe3+ 등)을 활용하여 PO43-와 응집시킴으로써 하수처리공정에 별도의 응집제 주입 없이 총인 농도를 0.2mg/L 이하로 제거할 수 있는 MBR 하수처리공정을 개발하는 것이다. 활성슬러지와 차아염소산나트륨으로 제조한 알칼리슬러지를 MBR 공법의 생물반응조에 주입하여 적정 pH를 유지시킴으로써 유입하수 중의 용존성 이온을 상호 응집시켜 고형화 하였고 분리막으로 고액 분리하여 하수처리수의 총인 농도를 0.2mg/L이하로 달성하였다. 이 연구를 통해 개발한 공법은 응집제 주입 없이 하수처리수의 총인 농도를 0.2mg/L이하로 제거하여 약품비용을 절감에 기여할 것으로 예상된다.

Membrane distillation (MD) has emerged as a next generation of desalination technique to resolve the limitation of RO process. In this study, Polybenzoxazoles(PBO) membrane via thermally rearrangement of polyimide containing hydroxyl groups was prepared [1]. The effect of operating conditions such as feed temperature, Reynolds number of feed flow and salt concentration of feed were investigated. TR polymer membranes were characterized by SEM, AFM and contact angle. Thermally rearranged polymers showed a potential to MD process with advantages of high flux and long-term stability during operation.

국내 정수장 노후화의 가속과 더불어 신규 위험물질 및 미량유해물질에 대한 안전성 확보를 위하여 정수장의 고도화를 위한 노력이 지속되고 있으며, 막여과 기반의 고도정수처리 공정의 도입이 안전성 확보의 대안으로 자리잡고 있다. 그러나 원수의 특성을 고려한 막여과공정의 구성방안 및 운영방안 마련이 필요한 실정이다. 본 연구는 원수내 망간의 계절적 발현 특징을 나타내는 U정수장을 대상으로 500m³/일 용량의 정밀막여과를 기반으로 한 고도정수처리 테스트베드를 구축하고, 원수의 수질특성을 고려한 운영인자 확립과 더불어 처리효율을 평가하였다.

본 연구에서는 수처리 RO막 내부 Spacer에 Quorum quenching 항균성 제제를 적용함으로서 사전에 생물막 형성을 억제할 수 있는 기술을 개발하였습니다.