Various methods for suppressing the membrane fouling have been investigated over the last two decades. For instance, micropatternings including lines, pillars or pyramids on the porous membrane surface as a passive strategy and coating nanoparticles including TiO2, silver and chitosan on the membrane as an active strategy have been verified useful in improving fouling resistance. Here we successfully fabricated biomimeticpatterned ultrafiltration membranes with high pattern fidelity to enhance the fouling resistance. Also, we investigated the synergistic effect of biomimetic patterns and nanoparticles on fouling resistance of our UF membranes. The excellent long-term performance of our nanoparticles containing patterned biomimetic UF membranes in membrane bioreactor further demonstrated its feasibility for ultrafiltration applications.

고분자 재질의 압력 구동 기반 분리막을 이용하여 담수를 얻기 위한 공정은 에너지 효율이 높은 방법으로 알려져 있다. 하지만, 분리막 운전 중에 투과성능을 떨어트리는 막 오염 문제가 발생 하기에, 막 오염을 제어하는 것은 분리막 공정의 에너지 효율을 높이는 데 필수적이다. 막 오염은 일반적으로 분리막 표면과 막 오염 물질과의 상호 작용으로 발생하며, 분 리막 표면을 개질하는 방법은 막 오염을 방지하여 높은 투과 특성을 지속적으로 유지하게 할 수 있는 좋은 방법 중 하나이다. 본 논문에서는 압력 구동 기반 분리막인 미세여과, 한외여과, 나노여과 및 역삼투용 분리막의 표면을 개질할 수 있는 방법을 정리하였다. 구체적인 개질 방법으로는 개질 물질의 흡착 및 코팅 방법인 물리적 방법과 가교제 이용, 자유 라디칼 중합 (FRP), 원자 이동 라디칼 중합(ATRP), 플라즈마 및 자외선 조사 기반 중합인 화학적 방법으로 나누어 정리하였다. 본 총설에서는 최근 논문상에 보고되고 있는 물리화학적 표면 개질 방법을 소개하고, 막 오염 저항성을 높일 수 있는 분리막 제조를 위한 연구방향을 제시하고자 한다.

Microfiltration (MF) and Ultrafiltration (UF) membrane processes capable of producing highly purified water have been extensively applied as a pretreatment process in the wastewater reuse field with the improvement of membrane properties and resistance, development of operating protocols, and improvement of technologies of backwashing and physicochemical cleaning, and improvement of scale and antifoulants. However, despite of the development of membrane production and process technologies, fouling still remains unresolved. This study confirmed that foulants such as polysaccharides, proteins and humic substances existed in final treated effluent (secondary effluent) by fluorescence excitation emission matrix (FEEM) and fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis. In addition, when constructing ozone oxidation and coagulation processes as a hybrid process, the removal efficiency was 5.8%, 6.9%, 5.9%, and 28.2% higher than that of the single process using coagulation in turbidity, color, dissolved organic carbon (DOC), and UV254, respectively. The reversible and irreversible resistances in applying the hybrid process consisting of ozone oxidation and coagulation processes were lower than those in applying ozone oxidation and coagulation processes separately in UF membrane process. Therefore, it is considered possible to apply ozonation/coagulation as a pretreatment process for stable wastewater reuse by and then contributing to the reduction of fouling when calculating the optimal conditions for ozone oxidation and coagulation and then to applying them to membrane processes.

고분자막이 가진 수투과능 한계와 비가역적 막오염에 의한 효율 저하는 막기반 수처리공정의 추가적인 경쟁력 확보를 위해 해결해야 하는 문제이다. 본 연구에서는 초고속 물투과 특성과 뛰어난 선택성을 지닌 Graphene oxide (GO)막 에 뛰어난 항균성을 가진 은나노(nAg)가 코팅된 막을 제작, 평가하였다. GO막 은 막오염 저감에 효과적일 수 있는 높은 친수성과 음표면전하와 같은 특성과 막오염에 취약할 수 있는 높은 비표면적과 뛰어난 흡착능력과 같은 특성을 동 시에 가진다. 따라서, 논란의 부분이 있는 GO막의 막오염에 대한 저항성의 확실한 향상을 위해 nAg를 적용하였다.

본 총설에서는 전기투석 공정의 운전과 설계 능력 향상을 위해 이온교환막의 막오염현상에 관한 연구를 조사하였다. 이온교환막의 막오염현상을 정량적으로 평가하기 위해 압력차를 구동력으로 하는 막공정의 막오염지수와 유사한 전기투석 막오염지수(EDMFI)를 정의하였다. 막오염현상은 무기오염원인 실리카졸과 유기 오염원인 휴믹산과 BSA를 함유한 전기 투석 실험 결과를 비교하여 연구되었다. 이 비교에서 EDMFI는 전기투석 공정의 막오염경향을 정량적인 척도로 유용하게 이용될 수 있음을 보여주었다. 새로운 오염저감 기술로 사각파 전원이 유효함이 유기 오염물을 포함한 전기투석 실험결과에서 보고되었다. 이펄스 형태의 사각파 전원은 최적주파수에서 막오염현상을 현저하게 감소시킬 수 있었다.

Mussels are stubborn organism attached to solid substrate by byssus threads and caused operational problems in utility of power generating stations. Sole and combined usage of ultrasonic (28 kHz- and 42 kHz- frequencies) and hydrogen peroxide (H2O2) has studied for control of blue mussel larvae and adult stage in seawater condition. A theoretical wo rking model using disinfection (Chick and Watson type) approaches is presented based on helpful results of experiments. This study also demonstrate that the combined treatment (ultra-sonication with H2O2) is overall highly efficient than individual treatment would, but on the basis of exposure time, the ultra-sonication was the most efficient among them. Therefore the development of sole and combined technique might be effective practical mitigation strategy against mussel attachment for water handling facilities.