Hydranautic사의 셀룰로오즈 아세테이트 재질로 된 RO S/W 4040을 이용하여 2성분계의 붕산수용액 및 붕산수에 함유된 실리카의 3성분계 수용액에 대하여 조업온도, 운전압력 및 공급유량 변화가 투과량, 붕산회수율, 실리카 배제율에 미치는 영향에 대한 실험을 수행하였다. 붕산수용액의 경우 35℃, 20atm 및 원액의 유속이 2.82l/min에서 붕산회수율 및 투과도는 각각 58.7% 및 2.82l/min, 35℃, 10atm에서는 68.1% 및 1.56l/min이었다. 또한 실리카 및 붕산이 함께 함유된 용액의 경우 35℃, 3.2atm에서 붕산회수율 69.7%, 실리카 배제율 97.5% 및 투과도 0.47l/min의 결과를 보여주었으며, 35℃, 20atm에서 원액의 유속이 2.92l/min의 경우 붕산회수율 56.4%, 실리카 배제율 96.1% 및 투과도 2.72l/min의 결과를 보여 주었다.

NaCl과 sucrose 용액을 역삼투용 워난틀형 모듈에 공겁하여 투과실험하였으며 Kimura-Sourirajan[8]이 제안한 방법으로 분리성능을 분석하였다. 사용한 분리막의 순수투과계수는 압력에 무관하게 2.17 × 10-6 (gmol/cm2 -sec-bar)로 일정하게 유지되었다. Sucrose 용액의 농도분극화 현상은 NaCl 용액보다 심각하였으며 40bar 이상에서는 압력이 증가함에 따라서 오히려 투과선속이 감소하였다. 용질 배제율은 NaCl 수용액의 경우 압력이 증가함에 따라서 감소하였으나 sucrose 수용액의 경우는 압력에 따라서 배제율도 증가하였다.

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.

ZnSo4ㆍ7H2O에 의한 모델폐수에서 Zn 농도 및 pH를 변화하여 역삼투 실험하였고, Zn용액의 pH에 따라 아연의 제거율은 상당히 변화하였고, pH 3.0~11.5 범위에서 실험한 바 pH 8.3일 때가 아연제거율은 99.9% 이상, 투과 속도는 1.49 × 10-3cm/sec로 가장 큰 값을 보였다. 아연모델폐수에 Cyanide를 아연농도와 동량으로 첨가하였을 때, 아연은 99%, Cyanide는 93% 정도 제거가 가능하였다. 또한 첨가제로 음이온계면활성제 등을 첨가하여 실험한 결과, Membrane에서의 투과속도가 0.76 × 10-3cm/sec로 현저히 감소하였다.

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.

셀룰로오스 아세테이트(CA) 소재로 역삼투막을 제조하여 각종 제막조건에 의한 막성능에 미치는 영향인자를 조사하였다. 제막 용액조성으로 CA, formamide, acetone과 2-methoxyethanol을 사용하여 평판형 막을 만들고, 투과유속 및 배제율을 측정하였다. 특성 측정 인자로서 고분자 농도, 증발시간, 열처리 온도 및 처리 시간, 조작압력, 공급액의 농도 등을 변화시켜 막에 대한 영향을 연구하였다. 또한 제조된 막을 사용하여 역삼투 모델식에 적용하여 각각의 파라메타를 계산하였다.

역삼투 및 투과 증발막 분리공정이 nylon 4 blended 막을 사용하여 물-에탄올 계에 대하여 실험적으로 비교되어졌다. 위 두 공저의 이론적 비교를 다루었던 전 논문과 마찬가지로 투과 증발 공정의 분리 효율이 역삼투 공저의 경우 보다 더 좋음을 알 수 있었다. 그러나 투과도 데이타는 막의 결함들로 인하여 엉뚱한 결과를 보였다.

본 논문에서는 역삼투막 공정과 투과 증발막 공정이 Paul과 Ebra-Lima 모델을 사용하여 이론적으로 서로 비교되어졌다. 이 모델로부터 막내에 있는 액의 농도를 역삼투 공정의 경우 압력이 막의 윗쪽에 가하여졌을 때 (반면에 투과 증발 공정의 경우는 가하여진 압력이 무한대일 때) 막 -n-hexane 그리고 rubber 막-benzene 계들에 대하여 계산되어졌다. 또한 polyethylene-n-hexane 그리고 polyethlene-benzene 계들에 대하여 역삼투 및 투과 증발 공정의 투과도가 계산되어졌고 비교되어졌다. 이론적으로는, 투과 증발 공저으이 투과도가 역삼투 공저의 투과도 보다 더 컸음을 알 수 있었다.

Polyester, polyacrylics, nylon과 cotton을 이용해 이들의 막지지천으로의 사용가능성을 조사하였다. 압축률, membrane embossing, 유량과 물리적·화학적 특성 등을 고려한 결과 50 번수의 polyester가 막지지천으로 적당함을 알았다. 이 polyester를 막지지천으로 사용해 압력 강하, 조업압력, 점도 등이 막지지천을 통한 유체 흐름에 미치는 영향을 조사하였는데, 이 막지지천을 통한 유체 흐름은 Darcy's law를 만족시켰다.

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.