본 연구는 분리막 성능 저하로 기능을 상실한 역삼투막의 힐링을 통한 복원의 가능성을 알아보고자 하는 데에 목적이 있다. 손상된 막은 양이온고분자인 poly(styrene sulfonic acid) sodium salt (PSSA)와 음이온고분자인 polyethyleneimine (PEI)를 염석법을 이용하여 이중으로 코팅했으며 또한 소재의 순서를 바꿔 코팅을 수행했다. 그리고 농도, 시간, 이온세기 등 에 따라 코팅된 역삼투막의 투과도와 배제율을 측정하여 손상된 막으로부터 복원된 정도를 알아보았다. 또한 역삼투 평막에서 복원이 우수한 조건을 가정용 정수기 모듈에 적용하여 손상된 역삼투막 모듈에 또한 대하여 복원 가능성을 알아보았다. 이로부터 PEI 30,000 ppm (IS = 0.1)/PSSA 20,000 ppm (IS = 0.7) 코팅 조건에서 역삼투막 모듈에 적용했을 때 염 배제율은 69%에서 86% (손상 전 모듈의 경우 90%)까지 복원되었다.

본 연구에서는 차아염소산 나트륨에 노출시켜 손상된 RO membrane을 PSSA/PEI 용액으로 코팅하여 투과성능을 회복시키는 연구를 진행하였다. 코팅에 사용된 고분자로는 PEI(Polyethyleneimine) 와 PSSA(Polystyrene sulfonic acid)을 사용하였으며, 막은 3,450ppm의 차아염소산에 용액에 노출시켜 손상시켰다. PSSA와 PEI의 농도, 코팅시간, 이온세기를 달리하여 NaCl 100 ppm에서 투과성능을 비교하였다. 코팅을 통한 막의 투과성능을 비교하였을 때 ,제거율이 약 15%정도의 회복률을 보였다. 또한 SEM 분석을 통해 차아염소산에 손상 전과 후 그리고 코팅된 막의 표면을 관찰하였다.

막 결합형 축전식 탈염공정에서 이온교환막의 이온교환용량이 염 제거 효율에 미치는 영향을 알아보기 위해 poly(vinyl alcohol)(PVA) 수용성 고분자에 sulfosuccinic acid (SSA) 가교제를 첨가하고 poly(4-styrene sulfonic acid-co-maleic acid)(PSSA_MA)를 PVA 질량대비 10, 50, 90 wt%로 달리 첨가하여 제조하였다. PSSA_MA의 함량이 증가함에 따라 함수율과 이온교환용량이 증가하는 경향을 나타내었으며 막 결합형 축전식 탈염공정에서 염 제거 효율도 상승되었다. PSSA_MA 90 wt%, 100 mg/L NaCl의 공급액과 유속 15 mL/min에서 흡착 1.4 V/5분의 조건에서 가장 높은 65.5%의 염 제거 효율을 나타내었다.

본 연구에서는 이온교환막을 결합한 막 결합형 축전식 탈염공정으로 적용하여 진행하였다. 막 결합형 축전식 탈염공정에서 흡착전압과 이온교환막의 두께가 흡착성능에 미치는 영향을 알아보았다. 흡착전압을 0.5, 1, 1.4 V로 달리하였고 흡착전압이 증가함에 따라 강한인력으로 인해 많은 이온들의 흡착으로 배출수 농도의 최소점이 낮아지고 전극이 포화상태가 되기까지의 운전시간이 증가하였다. 이온교환막의 두께를 1, 2, 3회로 코팅횟수를 달리하였고 막이 두꺼울수록 막 내에서 이온들의 움직임이 원활하지 않아 감소된 흡착성능을 확인하였다. 이온교환막의 적합한 두께는 1회 코팅했을 때 3.85 ㎛의 두께를 보였다.

본 연구에서는 막 결합형 축전식 탈염공정의 단수를 10단 형태의 모듈로 설계하여 처리용량을 증대하고자 하였다. MCDI에 사용된 이온교환고분자로는 아민기가 함유된 폴리설폰(APSf)과 술폰기가 함유된 폴리이서이서케톤(SPEEK)을 합성하여 캐스팅법으로 탄소전극에 제조하였다. 공정변수는 흡착전압 및 시간, 탈착전압 및 시간, 공급액의 유속과 농도 등을 달리하여 염 제거효율을 측정하였다. 대표적으로 Nacl 100 mg/L, 유속 100 mL/min, 흡착조건 1.2 V/3 min, 탈착조건 -0.5 V/5 min에서 98.3%의 염 제거효율을 보였다.

본 연구에서는 사용 후 손상된 정수기용 RO 여과막을 코팅하여 복원시키는 연구를 진행하였다. 사용된 고분자로는 PEI (Polyethyleneimine) 와 PSSA (Polystyrene sulfonic acid)을 사용하였으며, 계면중합을 코팅을 통해 진행하였다. 손상된 막은 3,450 ppm의 NaOCl 용액에 노출시켰고, NaCl 100 mg/L의 공 급액에서 NaOCl 노출전과 후, 코팅된 RO막에 대한 투과도와 제거율을 비교하였다. 실험은 PSSA, PEI 코팅용액의 농도와 코팅시간, 이온세기를 달리하여 실험 을 진행하였다. NaOCl 노출 전과 코팅 후 막의 성능을 비교했을 때, 염 제거율 이 3% 정도 감소되었는데, 이의 결과로 RO막 복원을 통하여 재사용이 가능할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 막 결합형 축전식 탈염공정의 단위셀의 단수를 늘려 적층된 10단 형태의 모듈을 설계하여 제작하 였다. 아민기가 함유된 폴리설폰(APSf)과 술폰기가 함유된 폴리이서이서케톤(SPEEK)을 합성하였으며 캐스팅법으로 다공성 탄소전극에 코팅하여 제조하였다. 10단 모듈에 대하여 흡착전압 및 시간, 탈착전압 및 시간, 공급액의 유속과 농도 등의 운전 조건과 CaSO4, MgCl2 등의 2가 이온 용액과 수도수에 대하여 염 제거효율을 측정하였다. 대표적으로 NaCl 100 mg/L의 공급 액을 사용하였을 때, 유속 100 mL/min, 흡착조건 1.2 V/3 min, 탈착조건 -0.5 V/5 min에서 98.3%의 염 제거효율을 보였다.

본 연구에서는 탄소전극에 SPEEK (sulfonated poly ether ether ketone) 양이 온교환막과 APSf (Aminated Polysulfone) 음이온교환막을 코팅하여 CsNO₃ 과 Sr(NO₃)₂의 오염수의 방사성 이온 제거 성능비교 연구를 하였다. 실험은 유속 15,25,35 ml/min에서 진행하였으며 흡탈착 시간 및 전압과 공급수의 농도를 달리하여 실험을 진행하였다. 전압을 0.5~1.5V로 변화시키면서 실험한 결과 1.5V에서 CsNO₃은 98.5%, Sr(NO₃)₂94%의 제거효율을 나타내었다. 결과적으로 1가원소인 Cs이 2가원소인 Sr보다 높은 제거율을 나타냄을 알 수 있었다.