분리막 생물반응기(MBR)는 전통적인 수처리 방법과 비교하여 안정적인 수질확보, 처리부지 감소, 높은 유기물 제거 등의 장점으로 인하여 매우 널리 사용되고 있다. 그러나 긴 고형물 체류시간과 높은 미생물 농도로 인하여 종종 인제거에 제한이 있다. 전통적으로 인을 제거하기 위해 화학적 침전 방법이 가장 널리 사용되고 있으나 이는 과량의 응집제 주입으로 인한 비용 문제 및 대량의 슬러지 발생의 한계점을 가지고 있다. 반면 흡착공정은 상대적으로 운전이 쉽고 간단하며 슬러지 발생량을 현저히 줄일 수 있는 방법이다. 따라서 본 연구에서는 입상 금속산화물 흡착제를 개발하고 이를 이용하여 MBR처리수 내의 인을 제거하는데 적용하고 성능을 평가하였다. 본 연구는 환경부의 연구비(과제번호 2013001390002)를 지원받아 진행되었습니다.

기존의 전기탈이온(EDI) 공정은 전기투석법과 이온교환수지법을 혼합한 공정이다. 모듈을 제조 하는데 있어 전기투석을 위한 양이온교환막과 음이온교환막이 있으며 그사이에 이온교환수지로 채워지는 형태이다. 이온교환수지의 균질한 크기 분포도 및 당량비 또한 장치의 성능을 결정하는 매우 중요한 인자이다. 이러한 점들을 바탕으로 현재 이온교환수지를 글라인딩하여 bipolar형태의 막으로 만든 electroadsorption-deionization(EAD) 공정 모듈이 생산되고 있다. 지금 생산되고 있는 모듈보다 성능을 더 높이기 위하여 이온교환능력을 가지며 바인더 역할을 할 수 있는 고무상의 고분자를 제조하였다.

이온교환막은 전기투석, 연료전지 외에도 수처리 공정에 있어 관심도가 매우 높다. 본 연구에서는 이온교환막에 사용되는 이온교환수지를 대신할 물질로써 입자를 제조하였다. 나노단위의 입자가 표면적을 증가시켜 기존의 이온교환수지보다 더 높은 이온교환능이 기대된다. 단분산된 나노크기의 입자를 제조하여 양이온은 -NH3+,-NR3+,-PR3+,-SR2+등의 관능기를 그리고 음이온은 -SO3-,-COO-,-PO3-,-C6H4O-등의 관능기를 도입함으로써 각각 양전하와 음전하로 높게 하전시킬 수 있다. 입자를 제조하고 이에 따른 제타전위를 측정하고 IEC, FT-SEM, TGA 및 FT-IR을 측정하여 특성을 파악하였다.

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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

제련공정 산업에서 발생하는 희소/유가 금속을 함유한 산 폐수는 금속의 산세정 과정에서 다량 방출된다. 주로 중화나 치환법, 이온교환법 등을 사용하였지만 큰 비용과 친환경적이지 못한 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 제련 공정에서 발생하는 희소금속을 함유한 폐산용액을 막분리법을 적용하여 분리하기 위해 내산성이 향상된 thin-film composite NF membranes (TFC-NF)을 제조하고자 하였다. TFC-NF는 다공성 지지막 위에 polyamide 계면중합법을 이용하여 제조하였다. 제조 한 TFC-NF는 15 wt% 황산에 노출한 후, 75psi 압력의 cross-flow 방식으로 내산성 투과실험을 진행하였고 ATR-FTIR, XPS, FE-SEM 등을 통해 막의 특징을 분석하였다.

본 연구에서는 Hummers 법으로 제조된 산화그래핀(GO)를 활용하여 Poly(vinylidene fluoride)(PVdF) 나노섬유 분리막을 제조하고 수처리 적용을 위한 특성평가를 진행하였다. PVdF/GO 나노섬유 분리막의 제조는 나노섬유 지지막에 다양한 농도로 분산된 GO용액을 스프레이건을 이용하여 코팅하는 방법과 고분자 용액에 GO를 도입하여 혼합 방사하는 방법을 적용하였으며, 기공크기 제어 및 기계적 물성을 향상시키기 위해 후처리공정을 진행하였다. 도입방법에 따른 수투과 특성 및 접촉각 등 특성변화를 비교 분석하였다.

본 연구에서는 주위에서 취할 수 있는 식물을 이용하여 엽록체를 추출하고, PP부직포 위에 도포하여 복합막을 제작하였으며, 산소 발생에 대한 연구를 진행하였다. 엽록체의 도입 방법에 따른 실험에서 딥 코팅법과 스프레이 코팅법을 이용하였으며, 밀폐된 용기와 진공오븐내 초를 이용한 연소시험에서 스프레이 코팅이 우수한 결과를 나타내었다. 엽록체 활성증가를 위해 nylon6/6 나노섬유를 부직포 위에 전기방사하여 지지체를 제조 후, 엽록체를 도입하였다. 따라서 본 연구는 산소발생용 분리막 및 공기청정기용 필터소재로의 응용에 대한 기초연구 자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 전기전자산업이 급격하게 발전함에 따라 첨단소재로서 희소금속 및 유가금속의 용도가 다양해지고 수요가 급증하고 있다. 일반적으로 습식제련공정에서의 모액은 황산용액 상태이며, 모액중의 유가금속(Cu, Zn) 및 희소금속(In, Se, Re 등)은 보통 수 ppm에서 수 % 단위로 용해되어 있다. 종래에 방법들은 비용이 많이 들고 폐기물이 다량 발생하여 경제적이지 못한 반면 막분리 공정을 이용하면 친환경적이면서 효율적으로 회수할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 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.

The silver nanoparticles (AgNPs) incorporated reverse osmosis (RO) membranes with an excellent antibacterial property has been reported. However, the incorporated AgNPs could increase the hydraulic resistance of membrane, indicating the decline of water flux. Here, hybrid silver nanoparticles (Ag@SiO2, 400 nm) were strongly immobilized using Ag-S chemical bonding on the polyamide surface of RO membrane for both protecting the decline membrane performance and having a strong antimicrobial property. The membrane performance was unchanged after the immobilization of silver nanoparticles, when compared to that of unmodified membrane. In addition, the silver-polyamide composite membrane significant reduced the number of live bacteria attached on the membrane surface by 92.7 ± 1.8, 99.5 ± 0.3, and 73.3 ± 5.5% for E. coli, P. aeruginosa, and S. aureus, respectively. The strong antimicrobial property is ascribed to the combination effect by the directly attachment to bacteria surface and the penetration of released silver ions inside the cell membrane of bacteria.

본 연구에서는 높은 제거성능을 가지는 분리막 개발하기 위해, 상전이법을 이용하여 이중구조의 중공사형 한외여과막을 제조하였다. 방사조건에서 에어갭, 내부응고제를 조절하여 중공사를 제조하였다. 분리막의 단면과 표면 모폴로지는 전계방출형주사현미경(FE-SEM)을 이용하여 관찰 할 수 있었으며, 수투과도와 제거성능 평가는 0.2cm2 의 테스트 모듈을 제작하여 각각 측정하였다. 50nm PS latex bead를 이용하여 분리막의 공칭공경을 측정하였다. 측정결과 50nm 이하의 공칭공경을 가지는 것을 확인 할 수 있었으며, 박테리아 제거성능은 log 6 이상의 높은 값을 나태내는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 산화그래핀(GO)을 기질 고분자인 PVdF에 도입하여 전기방사법으로 나노섬유 형태의 분리막을 제조하고, 수처리용 분리막으로의 활용가능성을 조사하였다. 제조된 GO와 나노섬유 분리막은 SEM, TEM, XPS, FT-IR, Raman spectra등을 이용하여 GO의 도입여부 및 화학적 구조를 분석하였으며, 순수투과도 및 제거율, TMP변화를 상용막인 CPVC(chlorinated Polyvinyl chloride) 평막과 비교분석하였다. 또한, 항균성 향상과 중금속 제거를 위해 금속물질과 복합화를 진행하고, 이에 따른 활용가능성을 조사하였다.

Membrane bioreactor (MBR) and reverse osmosis (RO) process have attracted much attention in the field of wastewater treatment and desalination, respectively. However, MBR has membrane fouling which is the major obstacle in maximizing their efficiency. Also, for the RO process, low energy efficiency still remains unanswered in RO process. In this study, it is demonstrated that the application of graphene oxide (GO) to membrane fabrication can be a novel strategy to overcome the residual problems. In detail, GO was applied to fabrication of polysulfone ultrafiltration membrane for improving anti-biofouling capability of membrane. Furthermore, addition of GO enhanced mechanical strength of highly porous support layer, which enabled the thin-film composite RO membrane to have 1.6 to 4 times higher water flux compared to other RO membranes.

수처리 분야에서 분리막은 MBR(membranebioreactor), RO(reverse osmosis), NF (nanofiltration) 등의 공정에서 활발히 사용되고 있다. 그러나 분리막을 이용한 공정에서 가장 큰 문제점 중에 하나인 막오염 현상은 여전히 풀어야 할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 막오염 현상을 완화시키기 위해 분리막의 표면에 다양한 모양의 패턴을 도입하였다. 이후 제조한 패턴형 분리막을 이용하여 교차형흐름 반응조에서 미생물의 부착 정도를 평가 해본 결과 패턴형 분리막에서 확연한 막오염 저감 효과를 확인하였다. 또한 패턴형 분리막에서의 막오염 저감메커니즘을 CFD를 이용해 해석해보았다.

In this study, we have developed an automatic manufacturing system for functional wood plastic composites(WPC) which are one of spotlighting materials for landscape architecture and residential construction material. In addition to the existing facilities, this manufacturing system is consist of an automatic hole manufacturing device, iron band supply and winding device, mold with the iron band insert system, calibration unit, control system, etc. We have performed the performance tests for the system such as the specific gravity, bending strength, screw holding power, percentage of moisture content, formaldehyde, absorption thickness, expansion rate, cold resistance(appearance & bending strength), and shock resistance. As a result, the performance of the prototype system satisfies all the objects of this study.