본 연구에서는 유기용매용 나노여과막 (Organic Solvent Nanofiltration, OSN)의 유기용매 투과 및 분리성능을 분 석하였다. 비극성용매에 적합한 Puramem (PM) 시리즈 분리막의 소재를 분석한 후 다양한 유기용매 분위기에서의 투과성능 을 데드엔드셀로 측정하였다. PM 시리즈 분리막은 극성용매 대비 비극성용매에서 더 높은 투과도를 보였으며, 용질의 종류 및 분자량에 따라 매우 독특한 배제성능을 보이는 것을 확인하였다. 이는 기존 수처리에 적용되는 Solution-diffusion 투과모 델이 OSN 투과모델에는 적합하지 않다는 것을 알 수 있으며, solvent-solute-membrane 간의 상관관계를 더 정확하게 반영할 수 있는 새로운 인자가 필요하다는 결론을 낼 수 있다.

본 연구에서는 Dead-end와 Crossflow 시스템을 사용하여 유기용매 나노여과(Organic Solvent Nanofiltration, OSN) 상용분리막의 성능을 분석하였다. 가교된 polyimide 소재 기반의 Duramem (DM) OSN 분리막의 성능을 ethanol, dimethylformamide (DMF), acetone, acetonitrile 용매에서의 성능을 분석하였다. 네 종류의 분획분자량 성능을 갖는 DM 분리 막의 성능을 평가하였을 때 dead-end보다 Crossflow에서 조금 더 정확하고 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있었으며, 동일한 분리막이더라도 용매의 특성에 따라 투과도와 선택도 차이가 크게 난다는 것을 확인할 수 있었다. 이는 압밀화현상으로 인한 초기 안정화 기간의 차이 때문인 것으로 판단되며 분리막마다 안정화기간이 다르므로 신뢰성 높은 결과를 얻기 위해선 Crossflow 시스템을 활용하는 것이 더 적합한 것으로 보인다.

This study was undertaken to investigate whether HEPA filter-equipped air purifiers can remove aerosolized virus, whether the removed virus can re-scatter through the filter, and how long the removed virus keeps its infectivity in the filter. For this investigation, six HEPA filter-equipped air purifiers produced by different companies were tested against PhiX174 and MS2 phages aerosolized by nebulizers. For viral detection from the air, LB agar plates covered with Escherichia coli hosts and an Andersen air sampler were used, and from the surface, the swab method was used. Both the aerosolized PhiX174 and MS2 viruses absorbed by the HEPA filters in the air purifiers were not detected from the air through filters or the surface of the outlet of the air purifiers. During the operation of the air purifiers at medium mode, the infectious viral concentration of these viruses in the HEPA filters decreased to 0%~12.3% as the time period passed. These results regarding infectious viral concentration differences were assumed to be due to the different wind speed and air volume among the six air purifiers. Based on observations over 5 days, the infectious viral concentration of the PhiX174 phage was 8,600 times lower when the air purifier was operated than when it was not operated. Overall, our results demonstrate that HEPA filter-equipped air purifiers can efficiently remove the two aerosolized viruses and the removed viruses in the HEPA filter could not re-spread and maintain their infectivity.

염석효과를 바탕으로 가압법과 상전이를 이용하여 복합막을 제조하였다. 수용 성을 띄는 고분자 폴리스티렌설폰산(poly(styrene sulfonic acid)과 폴리에틸렌이 민(polyethylene imine)을 사용하였으며, 질산마그네슘의 첨가로 생긴 고분자입 자들을 다공성 폴리비닐리덴플루오라이드 (polyvinylylidene –fluoride) 막 표면에 가압하는 방식으로 기공 내부로 들어가게 하여 막을 제조하였다. 제조된 막은 가정용 정수기에 대한 적용 가능성을 확인하고자 100ppm의 NaCl용액에 대해 4 bar하에서 배제율과 투과도를 측정하였다. PSSA 4 min, PEI 2 min 동안 코팅 한 2중층 복합막에 대해 배제율 81.7%, 투과도 148.3 LMH의 결과값을 얻을 수 있었다.

대칭막이 가지는 유량 한계성과 비대칭막이 가지는 한계 압력 향상을 위한 분리막 제막 방법으로 인산 및 인산 에스테르 화합물을 포함한 PSF 고분자 지지층을 제조하였다. 활성층 두께와 구조를 조절하기 위하여 냉각판의 온도와 캐 스팅 용액의 두께가 조절되었으며 비대칭성 확보를 위하여 VIPS-NIPS 공정을 적용하였다. 상전이 안정성을 확인하기 위하여 용매 비교 실험이 진행되었으며 가장 비대칭 구조가 우수한 것은 NMP, 재현성이 뛰어난 용매는 DMAc로 확인 되었다. 운전 조건에 가장 민감하게 변화하였다. DMAc 용매 역시 Template 표 면층– 최소기공층– 비대칭 거대 기공층의 구조를 가지면서 BP 13 – 18 psig, 통기성 3140 cc/sec의 고유량 비대칭성 정밀여과막을 제조할 수 있었다.

Pore filling 기술을 적용한 base 분리막은 평균기공이 5㎛정도를 갖는 대기공 MF막으로써 polyester 재질의 braid로 보강된 PVDF 중공사막을 제조하여 사용하였다. 이렇게 제조된 대기공MF막의 기공내에 기능성이 확보된 친수성 고분자를 채워 넣은 후 화학 반응으로 영구 고정시키거나 유동막으로 고정하여 다양한 기능을 가지는 막을 개발하는 연구를 진행하였다. 본 연구에서는 친수성 고분자중에서 대표적으로 사용되는 poly viny alcohol을 기공에 채워 넣은 후 Aldehyde로 가교시키는 방법으로 pore filling막을 제조하였다. 이렇게 얻어진 분리막은 입자 제거율은 UF정도 수준으로 되고 투과량은 기존UF 분리막에 비해 1.5배 이상 증가하는 것을 확인하였다.

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.