PVDF Membrane has been used as material for the UF membrane through in-situ interfacial polymerization (IP) because of it’s outstanding properties such as high chemical resistance, thermal stability, and mechanical strength. In this study, surface morphology change of PVDF membrane was researched depending on evaporation time. 13% PVDF 6020 was used for casting and the evaporation time period was from 5s to 600s. The surface morphology of the membrane was investigated by scanning electron microscopy (SEM) and filtration was conducted in the cross flow method to evaluate the a performance of UF membrane. As a result, average pore size was increased with longer evaporation times which caused the decrease of rejection.

뛰어난 물성을 가진 poly (vinylidene fluoride) (PVDF)는 정밀여과 (MF)와 한 외여과 (UF) 분리막의 소재로써 많이 연구되고 있다. 기공의 크기를 조절하는 것은 분리막을 제조하는데 있어 중요한 요소이다. 본 연구에서는 매우 간단한 방법으로 분리막의 기공 크기를 조절하는 새로운 방법을 제시하고자 한다. PVDF 한외여과 분리막의 기공 크기는 유리판 위에 150 ㎛의 두께로 주조된 PVDF 도프 용액이 응고조 (증류수)속으로 들어가는 속도를 통해 조절되었다. 이 때 PVDF 한외여과 분리막의 기공 크기는 응고조에 들어가는 PVDF 도프 용액의 속도가 감소될수록 증가하는 경향을 보였다.

Atmospheric concentrations of CO2, a major cause of global warming, have been rising due to industrial development. Carbon capture and utilization, which has been introduced to cover such disadvantages, makes it possible to capture CO2, recycling byproducts as resources. However, CCU also requires large amounts of energy in order to induce reactions. Among existing CCU technologies, the process for converting CO2 into CaCO3 requires high temperature and high pressure as reaction conditions. This study proposes a method to fixate CaCO3 stably by using relatively less energy than existing methods. Following the experiment, the resulting product CaCO3 was analyzed with FT-IR; FE-SEM image and XRD patterns were also analyzed. The results showed that the CaCO3 crystal product was high-purity calcite.

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.

Cellulose acetate (CA) has been used for microfiltration/ultrafiltration applications because of its good solubility in common solvents. However, it is sensitive to chemical and physical degradation. Therefore, in this study, cellulose acetate was crosslinked with terephthaloyl chloride (TPC) in dimethylacetamide (DMAc) solution to complement these weakness. Cross-linking was confirmed by increasing in dope solution viscosity and FT-IR. To indicate the chemical resistance, weight loss was observed after the cross-linked CA membranes were immersed in ethanol, hexane, acetone and DMAc solvent for 24h. The physical properties were evaluated by the tensile strength. In the result of experience, effect of the degree of cross-linking by increasing of the concentration of TPC improved the chemical and physical properties of CA.

광촉매 반응이 자연유기물에 의한 나노여과막의 오염에 미치는 영향을 살펴보았다. 광촉매 분해공정은 자연유기물의 분해와 변형에 효율적이었으며 이산화티타늄과 고정화 비드를 광촉매로 사용하였다. 광촉매적 특성을 비교하기 위하여 칼슘 이온 존재 시의 휴민산의 광분해를 모델 반응으로 설정하였다. 광분해 전에는 치밀한 막오염층이 형성되어 막오염을 가속화시킨 반면, 광분해 후에는 막오염이 크게 감소하였다.

본 연구에서는 SEBS와 여러 가지의 유기화물로 처리된 MMT (montmorillonite) type의 clay를 이용하여 SEBS-clay 하이브리드 막을 용융삽입법으로 제조하였다. clay의 함량은 5 phr (per hundred resin)로 고정하였다. internal mixer를 사용하여 clay를 SEBS에 분산시켰으며, 제조된 SEBS-clay 하이브리드에서 clay의 특성피크가 완전히 박리되거나 이동하는 XRD 결과로부터 clay의 층간거리가 넓어지는 고분자의 clay 층간삽입을 확인하였다. Clay의 종류에 따라서 제조된 SEBS-clay 하이브리드 막의 가스투과도, 기계적 물성 및 열적 성질을 측정하였다. SEBS-clay 하이브리드 막은 clay 자체의 도입과 층간거리의 확대로 기체분자의 tortuosity를 증가시켜서 가스투과도를 저하시키는 것을 확인하였다.

한외여과막의 분획분자량을 결정하기 위하여 dead-end형 셀내에 평막을 설치하고 분자량 분포가 수천 내지 수백만의 혼합 dextran 수용액으로 투과 실험하였다. 원료 용액과 투과액을 GPC로 분석하여 각 분자량에 대한 배제율을 구하고 90% 배제율에 해당하는 dextran분자량을 분획분자량를 결정하였다. 투과압력을 0.5에서 2.0 bar까지 증가시킬 경우, Millipore사의 PBTK막은 63,000 내지 68,000 daltons로 10% 이내에서 변화하였지만 Millipore사의 PBQK 막 또는 (주)새한의 UE1812막의 분획분자량은 각각 3.5 및 4.3 배 증가하였다. 또한 투과액을 원료용액의 10내지 40%까지 분리막을 증가시키면서 배제율을 측정한 결과, PBTK의 분획분자량은 25% 증가하였다.

본 연구는 투과증발법을 이용한 미량의 휘발성 유기용제 회수에 관한 것으로서 polydimethylsiloxane (PDMS) 균질막을 이용하여 혼합물의 농도, 막의 두께에 따른 투과 특성을 살펴보고, 이에 따라 용해-확산 모델을 이용하여 해석하였다. PDMS 균질막을 통한 MEK , 톨루엔 혼합수용액의 투과실험에서 각 물질의 선택도는 공급액의 농도와 다른 물질의 농도에 상관없이 일정한 값을 나타내었으며, 투과유량도 공급액 농도와 선형의 비례관계을 보였다. 따라서 본 연구에서 각 물질간의 간섭효과는 나타나지 않았다. 균질막의 두께를 변화시키며 행한 투과 실험에서 막 두께에 다른 선택도의 변화는 관철되지 않았다. 이에 따라서 용해-확산모델을 이용하여 각 물질의 PDMS막에 대한 투과계수를 구하였다. 막의 기능성과 실용성을 향상시키기 위한 복합막을 제조하여 행한 투과 실험을 한 결과 PEG 처리한 부직포위에 PDMS를 도포한 막이 선택도나 용질투과유량면에서 가장 우수한 성능을 보였다.

수용상 MPD(m-phenylene diamine)와 유기상 TMC(trimesoyl chloride)를 사용하여 역삼투 복합막의 활성층 고분자인 aromatic polyamide 제조를 행하고 그 성능을 고찰하였다. 또한 polysulfone 다공성 지지막 위에 박막을 회분, 연속식으로 계면중합 제조한 후, 제조변수에 따른 역삼투 성능을 비교하였다. 회분식으로 복합막을 제조한 결과 유기상 용매의 종류, 단량체의 농도와 함침시간, 열처리 온도, 중화제, 알코올 후처리, 산 후처리 등에 의해 다양한 성능을 나타내었다. 이때, 투과량 향상에는 알코올 후처리 효과가, 또 선택도의 향상에는 단량체의 농도와 함침시간이 변수이었다. 최적조건에서 연속식 공정으로 막모듈을 제조하여 NaCl 5,000 ppm, 25kgf/cm2에서 상용막과 비교할때, 투과량은 33% 증가하고 배제율은 5% 감소하였다.

정유산업 방출폐수를 재처리하여 양질의 공업용수로 활용하고자 역삼투막 및 공정으로 구성된 재활용 system을 고안하여 현장 pilot 실험을 수행하였다. 생산공정 운전상황에 따라 불규칙적으로 변하는 폐수 특성에도 불구하고 역삼투막의 경우 10~15kg/cm2 의 운전압력 범위내에서 96~99%정도의 비교적 높은 염배제율을 보였으며 본 실험을 통하여 얻은 재생수의 경우 냉각탑 공급용수로써의 충분한 가능성을 보여 주었다. 그러나 본 연구에서 제안 사용된 여과형 전처리 공정만으로는 충분한 처리효율을 기대하기 어려웠으며, 이는 각 여과공정법 처리수의 수질분석 결과 및 NaOH를 이용한 역삼투막 세정 결과로부터 쉽게 확인되었다.

역삼투 공정을 농축공정에 이용하기 위해 향류식 역삼투 나권형 모듈을 고안, 제작하여 염수의 농축실험을 수행하였다. 역삼투 분리의 배제도와 농축도의 관계를 고찰한 결과, 배제유량에 대한 투과유량의 비가 양쪽 관계의 중요한 매개 변수이며, 반사계수 값에 따라, 역삼투막의 배제도와 농축도가 Spiegler-Kedem 식의 경향을 따른다. 향류식 역삼투 공정은 일반 역삼투 농축 공정에 비해 농축의 장애 요소인 삼투압차를 효과적으로 저하시키는 효과가 있으며 농축도가 상대적으로 우수하였다. 향류식 나권형 모듈의 수치모사 결과 농축공정의 농축도 증가를 위해서는 모듈의 지름보다 모듈의 길이를 늘리는 것이 유리함을 알 수 있었다.

새로운 복합막의 제조를 위하여 기존의 복합막에서 지지막으로 주로 사용되던 Polysulfone을 이보다 친수성이 뛰어난 Polyethersulfone막으로 대체하여 지지막을 직접 제조하고 이에 따른 복합막의 성능을 살펴 보았으며 이때 각 단계별로 제조막의 성능을 평가하여 각 단계별 최적 조건을 찾고자 하였다. 지지막은 Polythersulfone과 Polyvinylpyrrolidone의 조성에 따라 각각 실험하였으며, 활성층은 계면중합법에 의하여 m-Phenylene diamine과 Trimesoyl chloride를 반응시켜 제조하였다.

계면중합법에 의한 막 제조시 여러 제조변수의 영향을 평가하기 위한 실험을 행하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 반응물인 MPD(m-phenylene diamine)농도가 증가할수록 배제율은 증가하나 투과유속은 감소하였다. MPD의 경우에 함침시간이 증가할수록 배제율은 증가하나 투과유속은 감소하였다. TMC(trimesoyl chloride)경우에는 함침시간이 증가할 때 투과유속은 감소한 반면 배제율은 증가한 이후 감소하였다. 열처리 온도가 상승함에 따라 투과유속은 증가하나 배제율은 증가한 이후 감소하였다. 첨가제인 NaOH는 중합시 발생하는 염산의 양이 적어 미량이 중화에 필요하였으며, 그 양이 증가할수록 배제율과 누과유속은 증가한 이후 감소하여ulcorner. 후처리는 ethanol, isoprophlalcohol, 57℃의 물로 치환하여 배제율과 투과유속에서 상승을 가져왔으며, 57℃ 물의 경우에는 후처리 시간에 따라 극대값을 가짐을 알 수 있었다.

여러가지 고분자막을 이용하여 N2-SO2 혼합기체를 분리하는 데 있어서 압력, 온도 등을 조작변수로 하여 투과계수와 분리인자를 계산하고 이에 따른 기체투과 특성을 규명하고 분리성능을 측정하였다. 실험한 압력의 범위는 0.1~1.0 MPa이었으며, 온도범위는 283~303 K이었다. 압력이 커질수록 투과계수와 분리인자가 증가하였으나, 온도증가에 따라 투과계수와 분리인자는 감소하였다. 본 실험에서 사용된 막 중 Film-Tech사의 FT-30이 N2-SO2 혼합기체의 분리능력이 가장 뛰어난 것으로 나타났다.

역삼투공정과 비교하여 효율적인 농축공정인 OSRO공정에 의한 농축공정을 개발하여 에탄올 농축에 적용한 결과 역삼투공정에 비하여 높은 에탄올 농축효과를 얻었으며, 에탄올 분리효과가 뛰어난 OSRO용 막의 배발 및 농축장치를 다단으로 사용할 경우 산업화가 가능하다는 결과를 얻었다. 역삼투공정에 대한 OSRO공정의 농축도차(DCOSRODCRO)는 전 실험범위에서 0보다 큰 값을 보이므로 에탄올 농축에 있어서 OSRO공정이 역삼투공정에 비해 효과적임을 확인하였다. OSRO공정에서 공급용액의 농도 및 부피유속이 감소하고 적용압력이 증가하는 것이 조업조건으로서 유리하였다. OSRO공정에 대한 이론식의 수치모사에 의한 해석적 결과로부터 단수가 증가할 수록 역삼투공정 및 OSRO공정의 농축도값은 커짐을 알 수 있었고, 같은 단내에서는 적용압력이 상승함에 따라 농축도값은 증가하는 경향을 보였다. 또한 수치모사에 의한 농축도 이론치는 실험치와 약 15% 이내에서 일치하였다. 농축도는 적용압려과 osmotic sink solution의 부피유속에는 비례하여 증가하며, 공급액 농도와 부피유속에 대해서는 감소함을 알 수 있었으며, 본 연구에서는 실험범위외의 수치모사에 의한 농축도 이론치도 제시하였다.