다공성 지지체인 Polyvinylidene flouride(PVDF) 중공사막에 가압법을 이용하여 수용성 고분자인 Poly(styrene sulfonic acid) (PSSA)와 Polyethyleneimine (PEI)으로 강제 파울링 유도시켜 나노여과막을 제조하였다. 가압법과 담금법의 차이 및 코팅용액의 농도, 코팅시간, 가교제의 영향에 대하여 알아보기 위하여 NaCl 100 ppm 에서 투과도와 제거율을 측정하였다. 측정결과 PSSA 2%에 이온세기 0.3으로 2분 코팅한 다음 PEI 3wt%에 이온세기 0.1으로 1분 코팅한 경우가 투과도 118 LMH, 제거율 79.1%로 가장 좋은 결과를 나타내었다.

소수성 polyvinylidene fluoride (PVDF) 한외여과막은 일반적으로 m-phenylenediamine (MPD) 용액 (수용액)에 습윤되지 않아 polyamide (PA) 복막의 지지막으로 사용되지 않았다. 그러나 Julin 의 법칙으로부터 계산된 침투압력 보다 높은 습윤 압력에 의해 소수성 PVDF 한외여과막은 MPD 용액에 성공적으로 습윤되었다. 이후 trimesoyl chloride (TMC) 용액 (유기용액)와 반응시 켜 제조된 PA/PVDF 막은 5000ppm의 NaCl 용액을 최대 74.26%까지 제거하였다. 또한 운전 압력이 MPD 용액의 습윤을 위한 습윤압력보다 높고 낮음에 따라 염제거율이 최적화되는 특성을 보였다.

In order to observe the effect of radiation crosslinking on the properties of cationic exchange membrane, the crosslinked SPS/TMPETA membranes were fabricated by solution casting of various composition of sulfonated polystyrene(SPS) prepared by sulfonation of polystyrene(PS) and trimethylolpropane ethoxylate triacrylate(TMPETA) crosslinker followed by an electron beam irradiation. The physicochemical properties of the membranes before and after radiation crosslinking were evaluated by measuring gel-fraction, ion exchange capacity, water-uptake and tensile strength. We confirmed that the introduction of radiation crosslinking in SPS membranes improved the water uptake, and tensile strength. The thermal properties of the prepared membranes were also observed using DSC and TMA.

막분리 공정의 응용범위와 시장규모가 증가함에 따라 효과적인 물질분리를 위해 다양한 분리공정이 이용되고 있다. 이중 정수처리공정에서 수질의 안전성, 자동화 등의 장점 때문에 분리막에 대한 관심이 증가되고 있으며, 정수처리에 사용되는 대부분의 분리막은 강한 내구성, 장수명성 등이 요구되어, 이를 위하여 막오염 저항성이 크게 요구된다. 일반적으로 셀룰로오스 계열은 친수성이 강하며 막오염 저항성이 우수하고 정밀여과막이나 한외여과막 소재로 사용된다. 본 연구에서는 고분자량을 갖는 친수성 소재인 아세틸화된 메틸 셀룰로오스를 사용하여 한외중공사막을 다양한 조건에서 제조하고 제조된 막의 구조적 특성 및 투과분리 특성에 대하여 살펴보았다.

물 부족 현상을 해결하기 위하여 다양한 수처리 기술이 연구⋅개발되고 있다. 최근에는, 저에너지 해수담수화가 가능한 정삼투 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 정삼투 시스템의 경우 가압 조건이 필요하지 않으므로 에너지 비용을 저감할 수 있고, 막 오염 및 파쇄현상이 역삼투 시스템에 비해 발생하지 않는다는 장점이 있다. 이에 사용되는 유도 용질의 경우 높은 친수성을 가져야 하며, 농도 대비 높은 삼투압을 보여야 한다. 또한 유도용액 후처리 공정에서의 분리가 용이하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 정삼투 시스템에서 사용한 Citrate 계 유도용질의 회수에 사용되는 폴리아마이드 나노여과막을 제조하고, 제조된 막의 투과⋅분리 특성에 대하여 평가를 진행하였다.

습식제련 공정 중 발생하는 폐 황산에는 다양한 희소금속들이 포함되어 있으나, 현재 공정수에서 희소금속 처리 기술부족으로 중화되어 폐기되고 있다. 이 과정에서 막분리 공정을 적용할 경우 희소금속을 친환경적이면서 효율적으로 회수할 수 있다. 본 연구에서는 다공성 지지막 위에 polyamide 계면중합법을 이용하여 내산성이 우수한 폴리아미드/실록산 블렌딩 나노여과막을 제조하고, 제조된 막의 구조적 특성 및 투과분리 특성에 대하여 살펴보았다. 그리고 제조된 분리막을 15 wt%의 황산용액에 대하여 내산성능평가를 진행하였다.

고분자 분리막을 이용한 기체 분리는 기체의 막에 대한 투과도 차이를 이용하여 분리하는 친환경적인 공정 방법이다. 기체 분리용 고분자 소재는 폴리술폰, 폴리페닐렌옥사이드, 폴리이미드 등의 방향족 고분자들이 주로 사용되었다. 유리상 고분자인 폴리이미드는 높은 온도에서 기계적 강도가 매우 좋으며, 내화학성, 높은 기체 선택성을 보이는 뛰어난 소재로 많은 응용분야에서 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 폴리이미드계 고분자 중 애경유화(주)에서 합성된 폴리이미드 고분자를 이용하여 상전이법에 의해 중공사막을 제조하였으며 분리막에 대한 기체 투과 특성 및 기계적 물성, 신뢰성 테스트를 통하여 신뢰성을 확보하였다.

유가 및 희소 금속을 함유한 폐황산은 제련산업 공정에서 다량 방출되고 있으며 처리기술 부족으로 중화법을 통해 폐기되고 있다. 이에 본 연구에서는 폐황산에 존재하는 금속들을 경제적으로 회수하기 위해 막 분리공정을 적용하고자 내산성 NF 분리막을 제조하였다. 지방족아민 모노머인 piperazine을 이용하여 제조한 막은 산에 취약한 polyamide 구조를 지니고 있어 내산성을 가지는 triazine polymer를 첨가하여 NF 분리막을 제조하였다. 제조한 분리막은 15 wt% 황산에 노출한 후, 75psi 압력의 cross-flow 방식으로 내산성 투과실험을 진행하였으며 내산성은 10일 동안 유지되었다. 또한, FTIR, XPS, FE-SEM의 분석 통해 제조된 막의 특성을 확인하였다.

We developed a positively charged membrane with acid resistance via the introduction of a branched-poly(ethyleneimine) (b-PEI) hydrogel layer onto the surface of a polyethersulfone (PES) membrane, which was achieved by immobilization of b-PEI at the PES membrane surface using cross-linking agent. The combined results of ATR FT-IR, XPS and FE-SEM measurements confirmed that the b-PEI hydrogel layer was successfully coated on the PES NF membrane surface. In particular, the b-PEI hydrogel coated membrane surface had positive charge at whole pH range. The positively charged surface could enhance multivalent ion rejection. As a result, the membrane effectively recovered acid substance under strong acidic condition. Moreover, the selective separation was well preserved after exposure to highly concentrated sulfuric acid solution.

본 발표에서는, 팔라듐계 수소분리막의 구성과 원리, 응용분야, 국내외 연구기관별 연구현황 및 한국에너지기술연구원에서 진행한 연구결과를 소개한다. 다공성지지체의 표면에 치밀질 팔라듐계 합금을 코팅하여, 수소를 선택적으로 분리할 수 있는 분리막의 특성, 모듈구성, 이를 이용한 CCS 공정에 적용예를 통하여 설명한다. 구체적인 내용으로, 1. 분리막 제조부분에서는, 평판형 다공성 니켈지지체 표면에 컬럼형태의 세라믹을 일차적으로 코팅하고, 이의 표면에 팔라듐을 코팅해서 치밀화는 공정을 설명한다. 2. 모듈 부분에서는, 모듈형태에 따른 수소플럭스와 회수율에 미치는 영향을 설명한다. 3. 개발한 분리막/모듈을 이용한 응용공정 소개를 통하여 이의 활용성 및 향후 연구방향을 제시한다.

We reported a novel polymer/metal nanoparticles/electron acceptor composite for facilitated olefin transport and ionic liquid/Cu nanocomposite membrane for facilitated CO2 transport. The electronic structure of the metal nanoparticles such as AgNP and Cu NP surface was tuned by the electron acceptor p-benzoquinone(p-BQ) and ionic liquid to induce positive charges on the surface. The chemically activated metal surface is expected to form complexes with olefin or CO2 molecules, resulting in gas carrier for facilitated transport. Such facilitated transport membranes were applied for separation of olefin/paraffin or CO2/N2 mixtures. In particular, the interaction between gases and the carriers in a permeable polymer matrix or ionic liquid was expected to show excellent separation performance with long-term stability. In this study, the preparation method and characteristics of facilitated transport membranes will be introduced in detail.

Gas separation is one of the major chemical processes to manufacture petrochemicals and to recover the valuable chemicals from mixtures. However, the conventional gas separation processes requires enormous energy consumption and high costs. Membrane-based gas separation has been a major separation technology for various applications including natural gas sweetening, nitrogen generation, olefin/paraffin separation, CO2 capture, and biogas upgrading, etc. Most commercial gas separation membranes have been prepared using polymeric materials (e.g. cellulose acetate, polyimide, polyamideimide, polysulfone, and poly(dimethyl siloxane)(PDMS), etc.) as the form of hollow fiber membrane or thin film composite (TFC). In this presentation, polymeric gas separation membranes will be briefly introduced in terms of materials and fabrication methods.

Amphiphilic copolymeric membranes are ideally suited for separation of greenhouse gases and control its emission to the environment. Amphiphilic copolymers are a class of polymer that self-assemble in a nanophase domain. Amphiphilic copolymers are also useful in the pressure retarded osmosis process in which clean energy is generated from sea water which is highly essential at the current demand of clean and renewable energy demand. Mixed matrix membrane is another kind of separation process in which the pristine polymer are mixed with inorganic counterpart to prepare higher selectivity as well as permeability. Amphiphilic copolymer comes into handy again due to its synergistic effect mainly with the hydrophilic counterpart and the inorganic filler introduced into the copolymer.

We have studied ternary polymer blend system (A-B/C), which A and C polymers have attractive interactions. The blend was prepared as thin layer coating on the top of the supporting membrane, such as alumina, by layer-by-layer deposition of each polymer from the diluted solution. By controlling the fraction of polymer, the morphology of the blend showed various states including inter-connected porous structure at a certain condition. In addition, we tried to have the better control in pore size and function by introducing small molecule-containing layers atop of the blended coating. The selectivity of filtering and flux of the coated membrane was studied by filtration experiments with aqueous mixtures of various sized solutes including inorganic and organic compounds. Beneficially, the active layer coating exhibited anti-fouling effect.

Zeolite membranes can be used as vapor separation membranes due to the adsorption properties of zeolite crystals. Recently, vapor separation membranes are paid attention in the petrochemical complexes by combining with distillation separation methods. Heat duty for separation can be reduced by the combination of distillation and membrane. Zeolite membranes are usually crystalized on porous ceramic substrates such as a porous alumina substrates. Here, we had paid attention to novel porous silica substrates. In this study, effects of porous silica substrates on preparation of MFI zeolite membranes were investigated to obtain high permselective membranes. Acetic acid vapor permeation tests were conducted for the typical application in the petrochemical complexes. Porous silica (pore size: 500 nm) or porous α-alumina (pore size: 700 nm) were used as ceramic substrates. The seed crystals were coated by changing the seed slurry (0.5g L-1) of pH from 2 to 12. MFI membranes were crystalized at 180 °C for 16 h. The parent gel compositions for the membranes synthesis were SiO2: TPABr: Na2O: H2O=1: 0.2: 0.04: 600 (mol/mol). Vapor permeation tests of acetic acid/water were carried out at 110 °C. N2 permeance through the membrane prepared on the silica substrate was 3.6 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1, while that through the membrane prepared on the alumina substrate was only 1.4 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1. The initial resistance through the alumina substrate was lower than that through the silica substrate. This shows that the effective MFI layer was thinner on the silica substrate. N2 permeances through all the membranes were similar at around 4 × 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1. The maximum N2/SF6 permeance ratio was 79.3 through the membrane coated at pH 2. Thus, seed coating was important to obtain high gas permselective membranes. The separation factor of acetic acid through the MFI membrane was over 20. Thus, we have concluded the MFI membrane was acetic acid permselective membrane.

Although disinfection in drinking water treatment plants provides a safer water supply by inactivating pathogenic microorganisms, harmful disinfection by-products may be formed. In this study, the disinfectant, chlorine, was produced on-site from the electrolysis of salt (NaCl), and the by-products of the disinfection process, bromate and chlorate, were analyzed. The provisional guideline levels for bromate and chlorate in drinking water are 10 μg/L and 700 μg/L, in Korea, respectively. Bromide salt was detected at concentrations ranging from 6.0 ~ 622 mg/kg. Bromate and chlorate were detected at concentrations ranging from non-detect (ND) ~ 45.3mg/L and 40.5 ~ 1,202 mg/L, respectively. When comparing the bromide concentration in the salt to the bromate concentration in the chlorine produced by salt electrolysis, the correlation of bromide to bromate concentration was 0.870 (active chlorine concentration from on-site production: 0.6–0.8%, n=40). The correlation of bromate concentration in the chlorine produced to that in the treated water was 0.866.

This paper deals with the production plan for the foaming process, the core part of the refrigerator manufacturing process. In accordance with this change, the refrigerator manufacturing process has also been converted into the mixed-model production system and it is necessary to optimize the production release pattern for the foaming process. The pattern optimization is to create a mixed-model combination which can minimize the number of setup operations and maintain mixed-model production. The existing method is a simple heuristic that depends on the demand priority. Its disadvantages are low mixed-model configuration rate and high setup frequency. Therefore, demand partitioning occurs frequently. In this study, we introduce the tolerance concept and propose a new pattern optimization algorithm based the large neighborhood search (LNS). The proposed algorithm was applied to a refrigerator plant and it was found that mixed-model configuration rate can be improved without demand partitioning.