Forward Osmosis process has no, as yet, reliable method to predict fouling. This study utilized the concept of fouling reversibility to develop the index. The osmotically-driven reversibility index, denoted as ORI, was acquired by measuring the flux recovery after physical cleaning cycle and the protocols of ORI were developed systematically by considering all the critical factors of FO process. The applicability of ORI was examined by investigating FO process when treating secondary effluents from various full-scale wastewater treatment plants. The results demonstrated that the normalized final flux by fouling in FO was closely correlated to the ORI measurements with high statistical reliability. The ORI has proven to be useful evaluation parameter for continuous operation and determining cleaning cycles of FO process.

In this study, various physical cleaning methods such as physical washing and osmotic backwash, were performed to understand membrane fouling characteristics by employing real secondary wastewater effluent (SWWE). In addition, microfiltration (MF) and ultrafiltration (UF) pretreatments were compared to maximize removal of organic matter and to control membrane fouling efficiently. Organic foulants deposited on the active layer of FO membrane were observed by fouling behavior test. The relationship between concentrations of natural organic matter and membrane fouling was also investigated from the bench-scale FO tests. Finally, by quantitative analysis of correlations between foulants and fouling reversibility with the modified fouling index (MFI), we identified the applicability of MFI in predicting FO intake water fouling potential.

최근 수자원 부족의 문제에 대한 탈출구를 찾기 위해 해수담수화 공정이 지속적인 연구가 이루어지고 있다. 그 중 전기흡착탈이온(EAD) 공정은 이온교환막을 이용한 전기투석법과 이온교환수지를 이용한 이온교환수지법을 혼합하여 이루어지는 공정으로 현재 사용되고 있는 해수담수화 공정의 효율을 더 높이 올려줄 것이라 예상하고 있다. 하지만, 이 공정은 이온교환막 사이에 이온교환수지가 있는 구조이기 때문에 기존 모듈보다 비교적 사이즈가 크다는 단점이 있다. 또한, 이온교환수지의 크기 분포와 당량비가 모듈의 성능에 영향을 준다. 본 연구는 현재 상용화되고 있는 이온교환공정에서 쓰이고 있는 모듈의 문제해결과 성능 향상을 위해 진행되었다. 개질을 통해 이온교환용량을 더욱 향상시키고 일반적인 이온교환수지가 아닌 더 작고 균질한 이온교환능력을 가진 이온교환 나노입자를 제조하여 제막을 진행하였고, 다양한 특성평가가 이루어졌다.

본 연구는 비용매 상분리법(nonsolvent induced phase separation, NIPS)을 사용하여 제조한 분리막의 배출수 처리 현장 적용성 test를 위한 최적 유효막 길이 선정 하기 위해, 동일한 원수, 기본 공정 조건으로 유효막 길이를 변화시켜 운전에 따른 역세 효율 및 운전압을 관찰하였다. 동일한 공정조건에서 유효막 길이의 변화를 주어 500㎜, 1,000㎜, 1,500㎜의 유효막 길이에 따라 1.5일간 고탁도의 가혹한 조건에서 공정을 지속하여 측정을 실시하였다. 유효막 길이별 운전 결과 유효막 길이에 따른 역세에 의한 효율차이를 확인할 수 있었으며 고탁도의 원수를 사용하여 중공사 막의 내부 폐색이 진행되었으며 유효막 길이가 길수록 폐색되지 않은 bore쪽으로만 역세가 진행되어 여과 후 역세에 의한 회복이 현저히 떨어짐을 확인하였다.

하폐수처리를 위한 분리막 생물반응기에서 막오염을 유발시키는 원인물질로 알려진 정족수감지 신호분자인 AHL과 AI-2를 동시 억제하는 연구를 하였다. AHL 분해 효소를 생산하는 BH4와 AI-2 불활성 물질을 분비하는 DKY-1를 각각 하이드로겔 담체에 고정시켜 분리막 생물반응기에 적용시킴으로써 막오염을 효과적으로 제어하고자 한다. 주기적으로 반응기의 신호분자 농도를 LC/MS/MS로 측정하였으며, 막투과 압력 증가 데이터를 바탕으로 막오염의 완화 정도를 살펴보았다. 이외에 총질소, 화학적 산소요구량, 미생물 플록 크기, 미생물 농도 등을 측정하여 반응기의 상태와 폐수의 처리효율을 비교 고찰하였다. 본 연구는 연구재단 이공분야 기초연구사업(NRF-2016R1A2B2013776)의 지원을 받아 수행되었습니다.

Perfluorinated sulfonic acid (PFSA) ionomers have been commonly used as representative polymer electrolyte membrane (PEM) materials for fuel cell electric vehicles owing to their fast proton transport and excellent chemical resistance. However, PFSA materials still have weakness associated with chemical degradation occurring as a result from radical attacks, which induce membrane thickness reduction, leading to hydrogen crossover, and/or reduced electrochemical performances. In this study, cerium derivative radical scavengers were designed as functional additives to enhance the chemical durability of PFSA PEM. Their optimum content was suggested, comprehensively considering their radical resistance as well as other fundamental characteristics associated with long-term durability and electrochemical performance.

천연가스, 산업공정, 화석연료의 연소과정과 같은 대규모 고정 배출원에서 발생하는 온실가스인 CO2를 포집하기 위한 기술 개발이 전 세계적으로 활발하게 수행되고 있다. 특히, 습식 흡수 법은 비교적 낮은 CO2분압에서도 높은 제거 효율을 달성할 수 있어 많은 개발이 이루어져온 포집 기술이다. 하지만 흡수제의 재생에 필요한 에너지가 과다한 문제가 있으며, 충분한 부지가 확보되어야하기 때문에 공정 상용화에는 큰 걸림돌이 있다. 이러한 문제를 극복하고 공정 효율을 개선 할 수 있는 접촉분리막 공정 기술이 최근 주목받고 있다. 본 연구에서는 접촉분리막과 화학적 습식 아민 흡수제를 이용한 이산화탄소 제거 특성을 분석하였다.

본 연구에서는 고분자인 polyacrylonitrile (PAN) 고분자에 산화 그래핀(Graphene Oxide, GO)을 첨가하여 전기방사법을 통해 나노섬유 복합막(GO-PAN)을 제조하였으며, 과량의 GO를 첨가하기 위해 표면개질 전략을 사용하였다. 계면활성제를 사용하여 GO의 표면을 간단히 변형하면 GO의 안정성 및 분산도 증가로 인해 최종적으로 분리막에 필러의 함량을 3wt%까지 증가시켰다. 이렇게 변형된 GO(mGO)의 PAN 나노섬유막으로의 도입은 원래의 PAN 나노섬유막과 GO-PAN 막에 비해 향상된 친수성과 기계적 강도를 가진다. 따라서 나노필러의 표면 개질은 최종 복합막의 성능에 영향을 미치며 이는 GO의 분산도와 상관관계가 있는 것으로 보인다.

폴리벤즈이미다졸(PBI)는 현재 상용 고분자들 중에서 가장 내열성이 좋은 이종고리화합물이다. 우수한 기계적, 화학적 물성 때문에 해당 고분자는 나노공학, 전기공학, 광학, 재료공학과 같은 분야 외에도 쓰임새가 다양하다. 본 연구는 폴리벤즈이미다졸 지지체를 제조하기 위하여 전기방사를 이용하였다. PBI 방사 용액의 용매로서 DMAc를 사용하였고, LiCl은 안정제로써 사용하였다. 또한 다양한 전기방사의 조건을 변화시킴에 따라 나타나는 모폴로지를 관찰하고자 하였다. 또한, DBX를 이용한 가교반응을 통하여 보다 화학적으로 강화된 필름을 제조하였다. 나노 섬유의 화학 구조와 성분은 FT-IR와 DSC를 통해 확인하였다. 전기방사 섬유의 모폴로지는 SEM을 통해 확인하였다.

계면동전위 특성평가는 분리막의 막오염 개선연구와 분리막의 표면전하 분석을 통한 고분자의 개질 확인 및 치환기 확인에 대한 연구로 활발히 진행되고 있다. 제타전위 (zeta potential)란 전기역학적 현상으로 발생하는 전위차를 정량화 한 값을 측정하는 것을 말한다. 이러한 제타전위를 측정하기 위해서는 전기영동 (electrophoresis), 전기삼투 (eletrosmosis), 유동전위 (streaming potential)를 측정하는 예가 있다. 그 중 평막은 유동전위 측정을 하는 것에 있어 가장 높은 재현성을 보인다. 따라서, 본 연구에서는 SEBS (polystyrene-ethylenebutylene-styrene) 고분자 개질을 통해 아민화된 SEBS 평막형 분리막을 제막하고, 제막한 아민화된 SEBS 고분자 분리막의 계면동전위 측정을 통해 계면 유동전위를 측정하여 결과를 분석하였다.

염색공정으로부터 배출되는 염료⋅염색 폐수를 효과적으로 제거하고 재활용하기 위해 막분리법을 적용하고자 하였고, 본 연구에서는 상용화된 나노복합막 표면을 실란 커플링제로 개질하여 분리막 성능을 향상시키고자 하였다. NaCl, MgSO4를 사용하여 개질한 막의 성능 평가를 진행하였고, 그 결과 상용막에 비해 투과도와 제거율이 향상되었음을 확인할 수 있었다. 또한 염색, 염료 폐수의 분리 특성을 확인하고자 인공염색 폐수를 적용하였고, UV 흡광도 측정을 통해 99% 이상의 제거 성능을 확인할 수 있었다. 제조된 분리막의 표면 특성은 AFM, XPS, FE-SEM, FT-IR, Contact angle 등을 이용하여 분석하였다.

소수성 PE막은 높은 내화학성 및 상대적으로 낮은 가격으로 다양한 산업소재로 사용되고 있다. 이중 다공성 PE소재는 MBR, 2차전지 separator, MF등 다양한 분야에 사용되고 있으며, 목적에 따라 친수화가 필요로 한다. 하지만 PE의 화학적 안정적 구조로 친수화를 하기 위해서는 고에너지의 플라즈마처리가 필요로하지만, 다공성막의 경우 내부까지 친수화를 하기 어려워진다. 이를 해결하기 위해 간단한 용액 함침기술을 통하여 PE막을 친수화하였다. 친수화된 PE막에 수처리용 RO 및 NF막을 계면중합을 통하여 제작하였다. 본 기술을 간단한 화학적처리 방법을 통해 소수성 폴리올레핀의 적용분야 확장에 쉽게 접근할 수 있을 것으로 기대한다.

Recently developed crosslinked TR (XTR) membranes as an advanced TR material exhibit high permeability and high selectivity stemming from higher rigidity due to a simultaneous and synergetic reaction of crosslinking and thermal rearrangement. The precursor crosslinkable co-HPI precursor can be dissolved in a wide range of commercial solvents indicative of an excellent processibility. Herein, a systematic spinning process, using a newly designed crosslinkable co-HPI precursor to fabricate defect-free XTR-PBOI hollow fiber membranes with inner skin layer will be discussed based on the phase inversion kinetics of nonsolvent-induced phase separation (NIPS) method.

반도체 제조공정 중 포토리소그래피는 반도체 제조 중 핵심 기술이며 웨이퍼위에 나노급의 패턴을 제조하는 공정이다. 웨이퍼상의 패턴이 나노급으로 작아지면서 더욱 정밀한 공정을 위하여 photo-resist 용액의 정제 기술이 매우 중요하다. photo-resist 용액 내 soft particle은 포토리소그래피 공정 중 불량을 유발하는데, 현재 개발되어진 멤브레인은 soft particle 제거 성능이 낮다. 따라서 photo-resist 용액 내 soft particle을 제거하기 위하여 PE 지지체 위에 Nylon 고분자를 함침하여 soft particle 정제 특성을 살펴보았다. 또한 팔라듐 나노입자를 합성하여 투과 특성실험에 사용하였다.

많은 시간을 실내에서 소비하는 세계 인류에게 실내 공기 질은 중요한 개념 중 하나로, 실내 공간을 조성할 때 필히 생각을 해 보아야 하는 문제이다. 이러한 실내 공기 질에 영향을 미치는 인자들은 온도, 습도 등이 있다. 하지만, 실내공기 질 개선을 위해서 이러한 인자들을 제어할 때는 많은 에너지가 요구되는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 전열교환이라는 개념이 있고, 활발한 연구 수행이 이루어지고 있다. 그 중에서도 전열교환막을 이용하여 효과적으로 제어하고자 하는 추세이다. 전열교환막은 친수성이 포함된 막으로 보다 투습이 원활한 막이 사용된다. 그리하여, 본 연구에서는 4차 암모늄을 포함한 SEBS계 친수성 고분자 분리막을 제조하고, 투습도 특성평가를 진행하여 적용 가능성을 알아보고자 하였다.

본 연구에서는 막증류법에서 문제가 되는 젖음 현상을 방지하기 위해 분리막의 표면을 초소수성으로 개질하고, 젖음 현상의 가속화를 통해 초소수성 표면의 젖음 방지의 평가에 관한 연구를 진행하였다. 분리막의 표면을 물리적 처리를 통해 기공을 키우고, 산화 처리를 통해 하이드록실기를 형성시켜 성장을 준비한다. 성장을 통해 표면에서부터 형성된 나노 입자를 통해 코팅 방법이 가지는 분리막과 나노 입자 사이의 불안정성을 해결하였고, 성장한 나노 입자의 화학적 개질을 통해 초소수성 막을 준비하였다. 준비된 분리막은 막 증류법의 운전 도중 계면활성제를 첨가함으로써 젖음 현상의 가속화를 통해 개질 전후의 방지효과를 비교하였고, sonication 처리를 통해 나노 입자와 분리막 사이의 안정성을 확인하였다.

위 연구의 목적은 상용화 된 폴리아마이드 기반의 해수담수화 분리막 두 종류를 양쪽성 이온 화합물 중 하나인 MPC를 이용하여 표면 개질을 진행한 후, 내오염성 저감 평가에 대한 고찰이다. 표면 개시 원자 이동 라디칼 중합(SI-ATRP) 반응을 이용하여 표면 개질을 진행하였고, 개질 후 분리막 표면의 물리적, 화학적 특성들의 변화를 여러 분석 방법들을 이용해 분석해봄으로써 MPC가 분리막 표면에 합성이 되었음을 확인하였다. 또한 MPC가 개질 됨에 따라서 친수성이 증가한 표면으로 인하여 Sodium Alginate 와 Bovine Serum Albumin에 대한 두 차례의 내오염성 저감 평가 테스트를 통해서 개질 후 해수조건에서 분리막의 막 오염 현상이 저감 되었음을 확인하였다.

본 연구에서는 상전이법을 이용하여 P(VDF-co-HFP) 분리막의 구조를 조절하였다. Macrovoid 없는 구조를 얻기 위하여 다양한 조건에서 비용매유도상전이(NIPS) 공법으로 분리막을 제막하였으나 고분자의 낮은 결정화 속도로 인해 macrovoid가 생성된다는 것을 관측하였다. 이를 극복하기 위해 증발유도상전이법(EIPS)과 증기유도상전이법(VIPS)을 도입하였으며 NIPS공법과 함께 제막되었을 때 이상적인 구조를 얻을 수 있다는 것을 확인하였다.

In the epoxy resin manufacturing process, carcinogenic ECH (epichlorohydrin), IPA (isopropanol) and Biphenol-A materials has been generally used. After the reaction, byproducts containing ECH/IPA/Water is remained along with final product. But, in the recovery process, ECH and IPA forming an azeotropic mixture with water containing feed solution at any temperature condition, the recovery of high purity ECH is difficult only by distillation. Therefore, pervaporation process could be suitable countermeasure due to its mild operation condition for separation of azeotropic mixtures at the point of energy and cost saving. In this study, Alumina-PVA composite membrane was prepared for pervaporation dehydration of ECH/IPA/Water feed mixtures and pervaporation performance and stability of the prepared composite membrane was identified.

In the present work, AMC/ZnO, AMC/Au, and AMC/Zeo conjugated membranes was prepared by vapor induced phase separation (VIPS) method and used for fouling study. each membrane the nanoparticles [Zinc oxide (ZnO), gold(Au) & Zeolite (Zeo)] was used separately. The prepared membranes are characterized by surface morphology and contact angle to investigate the influence of nanoparticles. The fouling resistant ability of the AMC conjugated membranes was analyzed using bovine serum albumin(BSA) protein and calculated the series model analysis by means of resistance. The fouled membranes was investigated to realize the surface properties considered as essential for fouling propensity. The experimental results correlate the changes in BSA separation efficiency and fouling resistance properties of AMC conjugated membranes with surface morphology.