본 연구에서는 폴리아마이드 역삼투 복합막 표면에 중성 친수성 고분자인 poly (vinyl alcohol) (PVA)를 코팅한 후 모델 오염물질인 bovine serum albumin (BSA), humic acid (HA), sodium alginate (SA)에 대하여 파울링 개선 효과가 있는지를 알아보고자 하였다. 고분자의 파울링 유도를 위해 모델 오염물질인 BSA, HA, SA 등이 100 ppm으로 용해된 공급원액을 2, 4, 8 atm 조건에서 PVA 코팅된 막과 코팅되지 않은 막에 대하여 파울링 실험을 수행한 결과. 압력이 증가함에 모든 오염물질에 대해서 파울링은 심화되었다. 파울링 심화 현상은 BSA > HA > SA의 순으로 일어났으며, PVA가 코팅된 막에 대해 파울링 개선효과는 HA > BSA > SA의 순으로 나타났다. 전자현미경 사진 결과에서도 같은 경향을 보여주고 있다. 결국, PVA가 코팅된 역삼투막은 어느 경우에서나 파울링 개선효과는 뚜렷하게 있었으며 HA의 경우에서 가장 두드러졌다.

본 연구에서는 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA)를 사용한 loose RO 중공사 막이 상전환 법으로 제조되었고 이들의 수처리 특성이 평가되었다. 1,4-dioxane과 리튬클로라이드(LiCl)는 각각 스킨층 형성제와 기공 형성제로 사용되었다. 제조된 CTA 중공사막의 특성을 알아보기 위하여 전자주사현미경을 통하여 모폴로지를 관찰하였고, 수투과도 및 염 제거율, 내염소성 테스트, 그리고 분획분자량을 측정하였다. CTA/NMP/1,4-dioxane = 18/72/10 (wt%) 에어갭 30 cm의 중공사 분리막의 경우 20.5 L/m2hr의 수투과도와 60%의 염 제거율, NaOCl 10,000 ppm/hr의 내염소성 및 약 5,000 Da값의 MWCO를 나타내는 우수한 특성의 loose RO 막이 제조되었다.

본 연구의 목적은 각기 다른 특성을 갖는 지지체에 따른 정삼투막의 성능을 비교 빛 평가하는 것이다. 계변 중합을 통하여 소수성 지지체인 폴리술폰(PSf)과 상대적으로 친수성 지지체인 폴리에테르술폰(PES)의 표변에 폴리아미드 활성층을 갖는 정삼투막을 제조하여 투과유량과 역확산을 비교하였다. PSf 정삼투막과 PES 정삼투막의 투과유량은 4.36 L/m2hr와 17.8 L/m2hr으로 PES를 지지체로 하는 정삼투막이 투과성능이 더 우수함을 알 수 있었으며, 이를 통해 지지체의 친수성과 정삼투 공정에서의 투과성능 간에 관련성이 존재함을 확인할 수 있었다. 또한 막의 두께가 앓아질수록 정삼투 공정에서 막의 투과유량은 증가하였다.

본 연구의 목적은 다양한 셀룰로오스 계 고분자를 이용한 정삼투(FO) 막을 제조하고 각각의 고분자 및 첨가제에 따른 성능의 차이를 평가하는 것이다. 셀룰로오스 아세테이트(CA)와 셀룰로오스 트리아세테이트(CTA)를 기반으로 상전환법을 통하여 정삼투막을 제조하고 가압조건과 정삼투 조건하에서 투과유량 및 염제거율을 비교하였다. CA 정삼투막은 용매의 증발 및 annealing 수행 시간에 따라 막의 성능의 변화가 발생하였으며, CTA 정삼투막의 경우에는 annealing보다는 첨가제를 활용하여 성능의 향상을 이끌어낼 수 있었다. 또한 CTA 정삼투막의 정삼투 투과유량은 4.46 L/m2hr였으나 CA/CTA 정삼투막의 경우에는 8.89 L/m2hr로, 단일 고분자를 사용하기 보다는 CTA에 CA를 혼합하여 막을 제조하는 것이 정삼투 투과유량 증가에 보다 효율적이었다.

2009년 1월 3일부터 12월 1일까지 11개월간 공업용수를 주변지역에 공급하는 A정수장 응집침전조의 상등수를 대상으로 실험을 진행한 본 연구는 RO막 전처리 장치로서의 압력식 섬유여과기인 PCF 여과기 2대를 직렬연결한 공정의 적용 가능성을 평가한 것이다. 성능평가는 SDI (Silt Density Index)를 통해 간접적으로 RO막에 대한 전처리 성능을 평가하였다. 실험 기간 동안 PCF Filter로 유입된 원수의 탁도는 평균 0.79 (0.28~4.01) NTU이었으며, 처리수의 탁도는 평균 0.16(0.04~0.50) NTU로 탁도 제거효율은 평균 77%이었다. 일일 평균 처리유량은 약 230 ㎥/day고 평균 역세유량은 8.7 ㎥/day로 평균 역세수량은 3.8%로 나타났다. 여과수의 탁도 및 SDI 값은 측정 전 보관시간에 따라 증가하는데 이번 실험에서 몇몇 시료는 1~11일 동안 보관한 후 탁도 및 SDI가 측정되었으며, 이들 전체의 평균 SDI 값은 3.6 (2.26~5.00)으로 RO 제조업체에서 RO의 수명보증을 위해 통상 요구하는 SDI 값인 5.0 이하를 나타내었다. 따라서 RO 전처리공정의 SDI 측면에서 2단 섬유여과 공정이 적합함을 알 수 있었다.

본 연구의 목적은 제주도 지하수에 미량으로 함유되어 있는 바나듐을 역삼투 공정을 이용하여 고농도로 농축하고 이를 바나듐수로 이용하는데 있다. 이를 위하여 바나듐 농도가 서로 다른 와흘 지역, 어음 지역 및 서귀포 지역의 지하수를 원수로 선정하였으며, 이 지역 지하수의 바나듐 농도는 각각 31.8, 44.5 및 53.0 ppb이었다. 지하수 중의 모든 성분에 대한 배제율은 막간차압의 증가에 따라 증가하였다. 막간차압을 8 kgf/cm 2로 하였을 때, 바나듐(V)의 배제율은 97.4%∼ 99.0%이였고, 나트륨(Na), 칼륨(K), 알류미늄(Al), 철(Fe), 및 바륨(Ba)의 배제율은 각각 97.7%∼97.8%, 98.0%∼98.3%, 94.8%∼97.5%, 88.0%∼96.4.0% 및 97.9∼98.0%이었으며, 그 외의 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 크롬(Cr), 망간(Mn) 및 스트론 튬(Sr)의 배제율은 3 지역 지하수 모두 99.0% 이상이었다. 와흘 지역, 어음 지역 및 서귀포 지역의 지하수를 각각 회수율 15%로 6단 처리하였을 때, 와흘 지역, 어음 지펴 및 서귀포 지역 지하수의 바나듐 함량을 각각 88.6, 118.9 및 165.1 ppb로 농축 할 수 있었으며, 농축수(바나듐수)의 유해물질은 먹는 물 기준 미만이었다.

아크릴 폐수를 응집-여과-중화의 전처리 공정에 적용하여 막오염 인자를 최소화 한 후 UF/RO 공정에 적용하였다. 막의 형태 및 종류에 따라 한외여과 및 역삼투 모듈을 조합을 이루어 전처리 수를 온도 및 압력변화에 따라 적용하여 분리 특성을 고찰하였다. 투과 플럭스는 모듈 set 1의 UF모듈보다 모듈 set 4의 UF모듈의 투과량이 약 2~3배 더 많이 배출됨을 확인하였다. 최종적인 투과량은 관형모듈과 조합을 이룬 모듈 set 2와 모듈 set 3이 좋은 결과를 나타내었다. 모든 UF 모듈에서 TDS, T-N 및 COD의 제거 효율은 온도 및 압력변화에 영향을 받지 않고 제거 효율 또한 낮음을 알 수 있었다. RO모듈에서 TDS, T-N 및 COD가 우수한 제거 효율을 보였다. 아크릴 폐수의 최종적인 수질결과는 공장폐수의 배출 허용기준을 만족하였고, 막모듈 조합은 폐수의 재활용 가능성을 확인할 수 있었다.

전 세계적으로 물 부족 문제를 해결하기 위한 한 가지 대안으로서 해수 담수화 기술이 높은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 해수 담수화를 위한 고효율 저에너지 소모 공정으로 떠오르고 있는 역삼투막의 제조를 위해 cellulose triacetate(CTA)의 적용 가능성을 살피고자 하였다. 염소에 대한 안정성과 유기물에 대한 저항성을 가지는 CTA를 사용하여 막을 제조할 시 아세틸화도, 용매, 첨가제와 같은 제막 조성의 변화가 막의 성능에 미치는 것으로 나타난다. 높은 아세틸화도와 CTA의 용매인 다이옥산과 아세톤의 비에서 다이옥산의 함량이 높을수록 높은 유량과 염 제거율을 가지는 막의 제조가 가능하다. 첨가제로는 acetic acid와 maleic acid가 선호된다. 실제 해수 담수화 플랜트에 상용화된 CTA 막(HOLLOSEPⓇ)을 적용해 본 결과 다른 화학적 처리 없이 계속적인 염소 처리만으로 장기간 안정된 유량과 수질을 나타낸다.

방향족 폴리아미드 역삼투 복합 박막에 트리알콕시알킬 실란 화합물을 안정적으로 정착시켜 내염소성이 향상된 복합막을 제조하는 방법에 관하여 조사하였다. 실란 화합물의 알킬 그룹의 탄소가 1개인 methyltriethoxysilane (METES)와 8개인 octyltriethoxysilane (OCTES) 표면 개질에 사용하였다. 긴 알킬 체인을 갖는 실란(OCTES)이 정착된 멤브레인의 경우, 일반 폴리아미드 역삼투막 또는 짧은 알킬 체인을 갖는 실란(METES)에 비해 개염소성이 크게 향상됨을 알 수 있었다. 본 연구에서는 표면 분석을 통하여 OCTES 코팅막과 METES또는 상용막과의 내염소성 차이를 설명하고자 하였다. EDX 원소 분석을 통하여 실란 화합물 둘 다 폴리아미드상에 안정적으로 고정되었음을 볼 수 있었으나 표면 조도나 접촉각 분석에서는 긴 알킬 체인을 가진 OCTES가 혐수성에 큰 영향을 주고 있음을 확인할 수 있었다.

본 연구에서는 polyamide계 방향족 역삼투막이 염소 라디칼에 의해 polyamide 결합이 분해되어 염배제율이 급격히 감소되는 반면 수투과도는 증가되는 것을 확인하였다 이러한 polyamide 역삼투막의 염소에 대한 저항성을 향상시키기 위해서 불소기 함유 실란커플링제(fluorine-containing silane coupling agent, FSCA)를 이용하여 역삼투막 표면 개질 후 막에 대한 표면 특성 및 내염소성 변화를 관찰하였다. 그 결과 FSCA의 농도가 증가될수록 막 표면이 dense하게 도포되었으며, 원소분석을 통해 FSCA가 부착되어 있음을 확인하였다. 또한 개질한 막 표면 조도는 감소되고 표면의 소수성이 증가됨을 접촉각의 증가로 확인 할 수 있었다. 이 결과를 종합하여 볼 때, 역삼투막을 FSCA로 표면개질 함으로써 개질막의 염소에 대한 저항성을 향상시킬 수 있었다.

폴리아미드계 역삼투 분리막의 투과성능을 비교하기 위하여 NaCl과 NaOCl을 함유하는 혼합용액을 공급수로 사용하여 연속운전과 단속운전 하에서 실험하여 보았다. 이 결과를 가지고 막 이동 모델의 선택적 적용이 가능함을 제시하고자 하였으며 투과 성능 분석 결과, 용액 확산 모델과 선흡착-모세관이동 모델이 운전 모드에 따라 상대적으로 유용함을 볼수 있었다. 연속 운전에서는 선흡착-모세관이동 모델을, 단속 운전에서는 용액 확산 모델을 따름을 알 수 있었다 NaOCl에 의한 표면 변화를 SEM 사진을 통하여 확인 할 수 있었다. 연속운전 후의 막은 염소 투과 결과 표면에서 부분적인 ridge and valley 구조가 나타났으며 단속 운전 후의 막은 표면 전반에서 변성이 일어난 것을 볼 수 있었다.

원통형 회전 역삼투법은 높은 전단력과 유체의 불안정성을 결합시켜 막오염을 감소시키는 동적 여과방법이다. 이 논문은, 회전여과의 물리적 특성, 물질전달과 농도분극 현상, 이론적 및 실험적 해석, 사례연구 등 회전역삼투법에 대한 최근의 연구를 요약해서 보여준다.

본 연구는 하수를 공업용수로 재이용하기 위한 분리막 시스템 적용에 관한 연구이다. 정밀여과와 역삼투시스템으로 구성된 bench scale 실험장치를 이용하여 하수처리장 현장에서 실험을 수행한 결과, 정밀여과 시스템은 이온성분은 제거할 수 없었으나 SS를 70% 이상 처리할 수 있어 처리수는 직접냉각수로 재이용이 가능하였다. 그리고 역삼투 시스템은 SS는 물론 이온성분도 95% 이상 제거할 수 있어 처리수는 간접냉각수 및 제품세척수로 사용이 가능하였다. 100 m3/일 용량의 pilot Plant를 제작하기 위해서는 정밀여과 모듈은 20개, 역삼투 모듈은 12개가 필요하였다.

본 연구는 복합 박막 활성층의전기적/분자 구조적인 특성이 오염성에 어떤 영향을 미치는가를 조사하였다. 복합 박막 형태의 폴리아미드계 역삼투 분리막에 대한 오염 거동 현상을 이해하는데 있어 표면 구조와 표면 전하의 연구는 매우 효과적이다. AFM 전자현미경을 이용한 표면 구조 분석과 EKA 전위차 측정기를 통한 표면 전하의 분석 결과는 역삼투 분리막의 오염에 영향을 미치는 중요한 인자를 보여주고 있다. 복합막의 활성층이 중성에 가까울수록, 조도 차가 작을수록 역삼투막의 유량 감소 속도는 줄어든다.

이온성 고분자에 비이온성 고분자를 섞어 이온 함량을 조절함으로써 다양한 전하량을 갖는 이온성 막을 제조하였다. 비이온성 고분자로는 폴리비닐알콜, 음이온성 고분자로는 알긴산 나트륨, 양이온성 고분자로는 키토산을 사용하였으며, 이들 이온성 고분자막을 사용하여 여러 전해질 수용액에 대한 투과 및 분리특성을 관찰하였다. 막 내부에 이온성 고분자 함량이 많을수록 친수성 특성을 보였으며, 순수투과 및 용액투과 속도가 증가함을 관찰할 수 있었고, 또한 투과속도는 막의 팽윤 거동에 의해 결정됨을 확인할 수 있었다. 용질 배제율의 경우는 막과 투과용질간의 정전기적 인력, 즉 Donnan exclusion에 의해 결정이 되며, 정전기적 인력이 비슷한 경우는 분자체 효과에 의해 분리됨이 관찰되었다.

공급수가 원판틀형 모듈에 잘 분포될 수 있는 역삼투형 하우징(HY)을 개발하여 설계 제작하였으며 상용화된 Rochem(RC)시스템과 투과성능을 비교하였다. 자체 개발한 HY시스템은 RC시스템에 비하여 투과유속이 약간 떨어지는 반면, NaCl 배제율은 전반적으로 높았다 원판틀형 모듈인 type A, B, C에 대한 투과유속 및 배제율을 NaCl, sucrose 및 butanol 수용액으로 측정하였다. NaCl 및 sucrose의 경우, type C, A, B의 순으로 투과성능이 우수하였으나 butanol의 경우는 type B, C, A 순이었다. Type A에 대한 type C의 butanol 투과유속은 농도가 감소할수록 그리고 28 bar 범위내에서 운전압력이 증가할수록 향상되었다.

본 연구의 목적은 냉연공장 폐수재이용을 위해 3단 역삼투시스템 사용시 각단에서의 투과특성을 조사하는 것이다 판틀형 모듈 7개를 사용하여 회수율이 75% 가 되도록 3단 (배열 : 4+2+1) 으로 구성하여 장기간에 걸친 pilot test를 통해 막오염 진행에 따른 각 단에서의 유량 및 수질변화를 조사하였다 실험결과 각 단 모듈 1개당 평균 투과수량은 운전초기에는 1단, 2단, 3단의 순서로 많았으나 운전시간이 경과하며 막오염이 진행됨에 따라 1단은 감소하는 반면 2단은 거의 변화가 없고 3단의 투과수량은 증가하였다 즉 막오염은 주로 1단에서 발생하며 점차 2단. 3단으로 진행되는 것을 확인할수 있었다. 한편 투과수 수질은 예상한 것과 같이 1단이 가장 우수하였고 다음으로는 2단, 3단의 순서였으며 막오염에 영향을 받지않았다.