It was found in this study that fluorinated microporous carbon aerogels with enhanced hydrophobicity could be successfully prepared by direct fluorination to separate water-in-oil emulsions at high flux. The fluorinated carbon aerogel (F-CA) surface treated by the fluorination method had a water contact angle of 151.2° and could immediately absorb oil. In addition, the unique network structure of F-CA and its hydrophobicity allow surfactant-stabilized water-in-oil emulsions to be effectively and simply separated under gravity without requiring external forces such as vacuum or pressurization. The network structure of F-CAs consists of randomly connected spherical particles that form fluorinated permeation channels, which induce high flux during emulsion separation. The F-CA spherical particles have nanosized pores and high hydrophobicity, which repel and trap water droplets to increase the separation purity. Therefore, F-CA exhibited excellent performance, such as high filtrate purity (up to 99.9954%) and flux (up to 11,710 L/m2h). Furthermore, F-CA reusability was demonstrated as it did not lose its hydrophobicity and maintained its performance even after repeated use. This type of aerogel has great potential to be utilized throughout various environmental fields, including oil remediation.

Domestic nuclear power plants can affect the environment if multiple devices are operated on one site and even a trace amount of pollutants that may affect the environment after power generation are simultaneously discharged. Therefore, not only radioactive substances but also ionic substances such as boron should be discharged as minimally as possible. We adopted pilot CDI and SD-ELIX sytem to separating and concenrating of boron containing nulcear power plant discharge water. The boron concentration of the initial inflow water tended to decrease over time. The water quality of concentrated water also reached its peak until the initial 60 minutes, but tended to decrease in line with the decrease in the inflow water concentration. The boron removal rate was in the range of 85 to 99% with respect to the initial boron concentration of 15 to 25 mg/L. On the other hand, performance degradation due to the use of electrochemical modules is also observed, and regeneration through low ion-containing water cleaning effective. We shortened processing time by considering the optimal flow rate conditions and conductivity conditions and converting electrochemical modules into series or parallel.

The separation of hydrogen isotopes is a critical issue in various fields, such as deuterium or tritium production and the treatment of radioactively contaminated water. In this presentation, we describe the pervaporative separation of hydrogen isotopes using proton conductive membranes and underlying separation mechanism. We investigated the H/D separation factors of perfluorosulfonic acid (Nafion) and polybenzimidazole membranes using pervaporation, and found that both membranes exhibited similar separation factors of approximately 1.026. Water permeation flux through the membranes was highly dependent on their thickness and type, and increased with operation temperature. However, the effect of temperature on H/D separation factor was negligible. We also demonstrated the cascade separation of H/D, indicating the potential application of multi-stage operation. We found that surface transport mechanisms such as hydron hopping contributed the most to H/D separation during the pervaporation process of proton conductive membranes.

Water electrolysis is an efficient method to enrich heavy hydrogen isotopes (tritium and deuterium) in the aqueous phase. Although an alkaline water electrolyzer has been commercialized for mass production of hydrogen, such a method requires additional purification steps to remove electrolytes from the final concentrates. On the other hand, proton exchange membrane water electrolysis (PEMWE) does not require additional electrolyte treatment steps, and PEMWE is operated at higher current density compared to the alkaline water electrolysis. In this study, we investigated deuterium and tritium separation from light water by PEMWE. Separation behaviors at the anode and cathode were analyzed, and H/D and H/T separation factors were compared.

Water electrolysis is a representative technology for tritium enrichment in water. Proton exchange membrane (PEM) water electrolysis has received great attention to replace traditional alkaline water electrolysis which generates concentrated tritiated water containing a large amount of salts. Nafion has been widely used as a polymeric electrolyte for the PEM electrolyzer. However, its low gas barrier property causes explosion, corrosion or degradation of electrolyzer. Furthermore, the traditional polymeric electrolytes have negligible differences in conductivity between hydrogen isotopes. To enhance the tritium separation by water electrolysis, we designed a composite membrane (Nafion/ hexagonal boron nitride (hBN)). The monolayer hBN has a high proton conductivity and gas barrier property, and the hBN can enhance conductivity differences between hydrogen isotopes. We prepared Nafion/hBN composite membranes, and water electrolysis performances and proton/deuterium separation behaviors were investigated.

알코올의 탈수를 위하여 에너지 다소비 공정인 증류 공정을 투과증발 막 공정으로 대체하려는 연구가 많이 진행 되어져 왔다. 대표적인 투과증발 막인 PDMS 분리막에 대한 시간의존적 분리 거동은 분리 메카니즘의 이해에 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서는 50 wt% 에탄올-물 혼합용액에 대하여 50°C에서 막면적 1194 cm2인 PDMS/PSF 분리막 모듈의 시간의 존적인 투과증발 분리 거동을 고찰하였다. 총 유속과 에탄올/물 분리계수는 투과증발 시간이 증가함에 따라서 초기에 증가하 다가 다시 감소하였다. 초기 분리성능의 증가는 건조한 PDMS 분리막에 에탄올이 용해되는데 시간이 걸리기 때문이며, 후기 분리성능의 감소는 주입 탱크의 에탄올 농도가 시간에 따라서 감소하기 때문에 나타나는 현상이었다. 따라서 본 연구로부터 PDMS 분리막을 통한 에탄올의 투과는 용해-확산 메카니즘에 의해 발생된다는 것이 재확인되었다.

세계적인 에너지 수요의 증가는 통제할 수 없는 환경 오염을 야기하고 있다. 화석 연료에 대한 수요와 그로 인한 탄소 배출이 지구 온난화와 기후 변화로 이어진 것이다. 핵에너지는 청정 에너지를 생산하는 대체 자원이지만 핵연료 채굴은 유해한 화학물질과 관련이 있다. 반면에 막 분리 과정을 통해 바닷물에서 중요 광물을 채굴하는 것은 효율적이며 친환경적이 다. 분리와 흡착을 통해 해수로부터 주요 광물을 채굴하는 것은 또 다른 효율적인 과정이다. 희토류 원소에서 악티늄족을 회 수하는 것은 매우 어렵고 고비용의 과정이다. 압력 기반 막 분리 과정은 친환경적일 뿐만 아니라 경제적으로 실현가능한 과 정이기도 하다. 본 리뷰에서 다루는 막 공정에는 폴리에테르 설폰, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미독신 및 하이브리드 막 이 있다. 또한 흡착 공정의 경우, 주로 아미독심 종류의 흡착제가 논의될 것이다.

본 연구에서는 polyketone (PK)을 이용하여 전기방사 조건에 따른 섬유 형상의 특성 변화와 유수분리 가능성을 확인해 보았다. 고습과 저습 조건에서는 마이크론 직경의 섬유가 형성되었으며, 특히 고습에서는 섬유의 표면이 거칠게 변한 것이 확인되었다. 섬유 직경을 micro에서 nano로 변경하기 위하여 방사용액에 염을 추가하였으며, 그 결과 섬유 직경이 약 90% 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 제조된 rPK-LNC와 PK-H로 유수분리 특성을 확인하기 위해 oil/water 에멀션으로 중 력 조건에서 유수분리를 진행하였으며 total organic carbon (TOC)와 탁도를 측정하여 특성을 분석하였다. 제거율 확인결과 탁도가 TOC와 동일한 경향성을 나타내는 것이 확인되었다. 따라서 본 연구에서는 고분자의 방사조건과 염의 유무에 따른 분리막의 섬유 형상과 물리적 특성변화와 이를 이용한 유수분리 특성에 대해 연구하였다.

In this study, for the treatment efficiency of the IGF process for the treatment of produced water (PW) discharged from the oil sands plant, the bench-scale oil sands plant PWT package was designed, manufactured and evaluated to verify the efficiency of the process. The microbubble generation efficiency and microbubble size change according to the circulation pump pressure were observed, and the correlation between influent concentration and temperature, residence time and oil-water separation performance was analyzed.

본 연구에서는 기존의 CDI (capacitive deionization)를 이용해 산업 폐수에 함유되어있을 수 있는 바륨 이온 제거에 관해서 연구하였다. Feed 용액은 30 mg/L의 BaCl2 (barium chloride dihydrate) 수용액을 사용하였고, 유속은 10 mL/min 설정하였다. 흡착 조건을 1.2 V에서 3, 5, 7분으로, 탈착 조건은 각각 -1, -1.5, -2 V 및 1, 2, 3분으로 다양하게 조정하여 가장 효율이 높은 조건을 선정하는 실험을 진행하였고, 그 결과 흡착 1.2 V/7분 탈착 -1 V/1분의 조건에서 64.4%의 바륨 이온 제거효율을 나타내었다. 동일한 실험 조건으로 바륨과 같은 농도인 30 mg/L NaCl 수용액에 대하여 CDI의 제거효율과 비교 분석한 결과 흡착 1.2 V/7분 탈착 -1 V/1분의 조건에서 69.9%의 제거효율을 나타내었다.

(주)파인텍에서 개발한 제올라이트 4A 분리막을 이용하여 물/알코올의 단일및 혼합성분의 투과증발 실험을 수행하였다. 다양한 온도 및 농도 조건 실험을 통해 물/메탄올(분리계수 250 이상) 물/에탄올(3,000 이상), 물/이소프로필알코올(1,500 이상), 물/부탄올 (1,500 이상) 혼합물로 부터 물을 선택적으로 분리할 수 있음을 확인하였다. 활동도계수-퓨개시티 모형, GMS 모형 및 Dusty Gas 모형을 이용하여 단일성분 및 혼합물의 투과증발 거동을 모사하였으며, GA (Genetic Algorithm) 및 SQP (sequential quadratic programming)를 이용한 상수추정을 통하여 제올라이트 활성층의 흡착 및 확산 상수를 구하였다.

이소프로필알코올/물 혼합물은 가교된 폴리비닐알코올 복합막을 이용하여 투과특성평을 알아보았다. 검화도가 다 른 3종 PVA를 이용하여 고분자의 농도와 GA 농도에 따라서 투과특성을 확인하였다. 복합막은 PVA 용액을 PAN 지지체 위에 캐스팅한 후, 열가교를 통해 제조하였다. PVA 농도가 증가할수록 투과도는 감소하지만 선택도는 증가하는 것을 확인하였다. PVA-3이 7 wt% 농도로 코팅된 복합막에서 209 g/m2h의 투과도를 가지고, 100 이상의 선택도를 가지는 것을 확인하였다. 침지형 분리막을 제조하여 feed tank 온도와 feed 용액의 IPA 농도에 따라서 투과실험을 확인하였다. 또한 IPA 수용액에 농축실험을 지속적으로 한 결과, 60시간 후에 IPA의 농도가 99%까지 증가하는 것을 확인하였다.

Blended membranes of hydrophilic polymers poly (vinyl alcohol) (PVA) and poly(vinyl amine) (PVAm) were prepared and crosslinked with glutaraldehyde. The characterization of membranes were done by using FTIR, XRD, DSC, SEM and swelling study. MB1.5 membrane was the best one in all since it exhibited higher separation index. By using blend membrane (MB1.5), the flux through a 65-mm film increased from 0.01 to 0.47 kg/m2h at an acetonitrile/water feed ratio between 20/80 and 5/95 w/w at 30°C while separation factor increased from the 5055 to 100.84 attributed to the higher hydrophilicity of blend membranes. On comparison of pervaporation data with water-acetonitrile vapor-liquid equilibrium data it was observed that the membrane acted as third phase to effectively break the azeotropes.