Pure silicalite membranes were prepared on porous sintered stainless steel and aluinina supports. The silicalite membrane showed the high alcohol permselectivity, indicating no existence of cracks within the membrane. The high alcohol permselectivity is attributable to the high hydrophobic character of silicalite.

Preparation of asymmetric polyimide membranes by the phase inversion process was investigated to develop ultrafiltration, reverse osmosis and pervaporation membranes for organic solutions, using a commercially available solvent-soluble polymaide. The influences of the various factors such as the composition of a cast solution, casting conditions, gelating solutions and others on membrane structure and performance were studied in detail, and it was made clear that a wide variety of asymmetric polyimide membranes ranging from UF to RO for organic solutions could be prepared from the aromatic polyimide used. It was also found that the chemical stability and separation performance of the asymmetric polyimide membranes could be improved by annealing in a liquid or a vacuum at above 200$\circ$. The membrane annealed at 300$\circ$ in a vacuum exhibited the separation factor $\alpha(H_2O/EtOH)$ of 900 with the flux of 1.0 kg/$m^2\cdot h$ at 60$\circ$C for an aqueous ethanol solution of 95 vol%.

The sorption equilibria and permeation rates for carbon dioxide in such glassy polymer membranes with high glass-transition temperature as polyimide, polyetherimide, polysulfone and polyethersulfone membranes, were measured. The sorption isotherms for these systems can be described well by the dual-mode sorption model, whereas the pressure dependences of the mean permeability coefficients are simulated better by a modified dual-mode mobility model than the conventional dual-mode mobility model in which the Henry's law and Langmuir populations execute four kinds of diffusive movement.

고분자 막을 이용한 기체 분리 기술은 에너지 소비의 절감과 높은 분리 효율성 등으로 인해 (1) 수소 회수 및 $H_2/O_2$의 비율저종 (2) $CH_4/CO_2$ 분리 (3) $O_2/N_2$ 분리등에 이용되고 있다. 이러한 분리막의 투과도와 선택투과도를 모두 높이기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 그 연구방향은 (1) 새로운 고분자의 합성 및 고분자의 개질 (2) 복합재료의 개발 (3)액정 (4)촉진수송법 등으로 나눠질 수 있다. 이 중 촉진수송(Facilitated Transport)이란 특정한 기체와 가역적 친화력 또는 흡착력을 갖는 운반체(Carrier)를 액체나 고체막에 분산시켜 원하는 특정 기체만을 선택적으로 수송하는 것을 말한다.

분리막을 이용한 분리 기술은 에너지 소모가 적고 공정이 간단하다는 장점이 있다. 현재까지는 고분자막이 대부분이었으나, 무기막의 열적, 기계적, 화학적 안정성 등의 장점으로 인해 이의 개발 및 응용에 관해 많은 연구가 시도되고 있다. 본 연구에서는 졸 겔법에 의한 $\gamma-Al_2O_3$ 막의 제조 과정 중 여러 변수에 따르 졸의 입자 크기, 막의 구조, 막의 코팅 특성 및 기체 투과 특성에 관하여 연구하였다.

세라믹 분리막은 기존의 유기질막에 비하여 고온 분리공정이 가능하고, 기계적 강도가 크며, 화학 물질에 대해서도 안정하므로 유기질막이 사용 되어질 수 없는 공정 조건에서도 사용이 가능하다. 그러나 기존의 제조법으로 제조한 세라믹 분리막은 복합 분리막의 경우, 코팅시 분리막층에 미세균열이 쉽게 발생하고 막의 재현성이 좋지 않기 때문에 새로운 분리막 제조 공정의 개발 필요성이 대두되고 있다. 본 실험은 이러한 목적하에 반도체 공업에서 주로 사용되어지고 있는 화학기상증착법을 이용하여 세라믹 복합 분리막을 제조하였다.

기존의 분리및 정제 공정을 대체할 수 있는 공정으로서 막분리법이 대두되고 있으며, 이가운데 역삼투분리 공정은 이온규모의 작은 물질의 분리, 농축 방법으로 주목받고 있다. 이러한 막분리에서는 적절한 막의 개발이 중요한 인자이며, 요즈음에는 복합막형태의 비대칭막이 많이 사용되고 있다. 본연구에서는 기존의 복합막에서 지지막으로 주로 사용되는 PSf보다 친수성, 내온성, 내화학성 및 물리적특성이 뛰어난 PES막을 직접 제조하고 이를 이용하여 계면중합법에 의하여 FT-30 type의 복합막을 제조하였다. 지지막은 PES의 조성을 변화시켰으며 기공형성제로첨가된 PVP의 양을 변화시켰으며 각각 1분과 2시간동안 증발 및 겔화를 행하였다. 복합막의 제조에서는 수용상으로는 MPD를, 유기상으로는 TMC를 사용하였다.

Perfluorosulfonate Ionomer는 다음과 같은 화학구조를 갖고 있으며(그림 1) 대표적인 예는 DuPont사의 Nafion이다. Nafion은 불소화합물의 고유한 특성 때문에 내약품성과 내용매성이 뛰어나다. Nafion막의 sulfonic acid기를 EDA로 치환하므로써 이산화탄소 및 메탄의 혼합물 분리에서 이산화탄소의 촉진수송현상을 발견하였으며, 매체의 종류에 따른 촉진수송현상에 대한 영향을 연구하였다. 투과도를 증가시키기 위해서는 이산화탄소의 투과도가 가장 우수한 매체 즉 메탄을 사용해야하나 촉진수송효과는 대신 매우적다. 그리고 선택도를 증가시키기 위해서는 이산화탄소와 운반체인 EDA와의 산-염기의 친화력을 극대화 시킬 수 있는 매체인 물을 사용하여야 한다.

Polysulfone은 물리적, 화학적 성질이 우수한 재질로 분리막의 소재로 많이 이용되고 있다. 대부분의 막이 sieving mechanism에 기초를 두고 있기 때문에, 크기가 비슷한 물질의 혼합물일 경우는 분리할 수가 없다. 그러나 고정된 전하를 가지고 있는 Polysulfone 하전막을 제조하여, 전기적 효과에 의해서 전하를 띠는 물질과 중성인 물질을 분리해 낼 수 있다. 또한 하전막은 막과 동일한 전하를 가지고 있는 물질과 colloid를 배제하여 막표면에 gel layer가 형성되는 것을 방지하여 fouling을 감소시킬 수 있다.

지금까지 내유기용매성 분리막의 소재로는 Polysulfone이 많이 사용되었으나 내유기용매성이 고도로 요구되는 분야에는 적합하지 않았다. 이의 해결을 위해서 Polyimide를 소재로한 분리막의 개발에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 그러나 Polyimide는 내열성, 내유기용매성 등이 우수한 반면 T$_g$가 높고 용해되지 않아서 가공하는데 많은 제약이 있는 단점을 가지고 있다. 또한 기존에 널리 사용되었던 2단계 합성방법, 즉 Polyimide 전구체인 Polyamic acid를 합성하고 이를 casting하여 film을 얻은 뒤 다시 고온으로 열처리하여 Polyimide를 제조하는 방법은 공정이 번거롭고 부분적으로 불용성을 나타내기도 하였다. 본 연구에서는 1단계 용액 증합법으로 용융성 Polyimide를 합성하여 이를 소재로 내유기용매성 분리막을 제조하였다. 1단계 중합벙는 Polyamic acid를 합성하고 이를 film으로 만드는 공정이 필요치 않으며, 공정이 비교적 간단하고 경제적으로 유리한 잇점이 있다.

근래 환경 문제의 중요성이 크게 대두되면서 여러 제조 공정에서 방출되는 폐수등을 처리하는데 막분리 공정을 이용하려는 연구가 진행되고 있다. 이 공정에 필요한 내구성, 내 미생물성, 내 약품성등이 우수한 역삼투막 재료를 얻기 위한 방법의 하나로 엔지니어링 플라스틱을 친수화 시키는 방법이 개발되어 왔는데, 구체적으로는 설폰화등의 친수화가 된 폴리설폰(polysulfone), 폴리 에테르 에테르 케톤(poly ether ether ketone), 폴리 이미드(polyimide) 수지등이 검토되고 있다. 특히 PPO(poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide))로 만들어진 분리막은 내산화성이 우수하고 내구성이 뛰어나다고 알려져 있다. 본 연구에서는 PPO를 유기 금속 반응을 이용하여 carboxylation시키고 이 carboxylated PPO로 역삼투막을 제조하여 투과특성을 조사하였다.

The study was undertaken to investigate the effects of ZnCl$_2$ in polysulfone(PSf)/N-methylpyrrolidone(NMP) on the structure and performance of its membrane. The effects of additives on the performances of membranes have been studied. It has been shown that some low molecular weight additives in polysulfone(PSf) casting solutions have effects on the performances of membranes cast from these solutions. It had been reported that ZnCl$_2$, as the additives-in PSf casting solution, decreases water permeability and increases the rejection rate of its membrane.

염료제조공정에서 발생되는 폐수는 미반응 물질, 중간합성체, 반응기 세척액 등의 난분해성 물질과 함께 고농도의 염(salt)를 함유하고 있어 기존의 생물학적 처리를 위해서는 폐수를 3-5배 희석하여 처리한다. 따라서 폐수처리장의 규모가 커지고 처리 약품과 에너지의 소모가 증가하므로 처리가 비효율적으로 수행된다. 본 연구에서는 염료폐수처리 및 회수에 역삼투막을 적용하여 폐수의 농축과정에 따른 투과율, 배제율의 변화를 조사하였다. 염료폐수의 생물학적 처리공정에서 문제점으로 대두되는 염의 농도를 낮추기 위해서 Nanofiltration(NF)막을 이용하여 염료성분과 염을 분리하는 실험을 수행하였다.

반도성 세라믹 광촉매 막 반응기 (membrane reactor)에 의한 난분해성 유독 유기물질의 분해공정을 개발하기 위한 기초연구로서 $TiO_2$ 막 반응기의 formic acid 및 trichloromethane에 대한 광분해 효율이 연구되었다. 막 반응기는 용액의 정밀여과 (microfiltration)는 물론 유기물의 광분해를 동시에 수행할 수 있도록 다공성 $TiO_2$ 튜브 (평균기공 : $0.2 \mu m$)를 이용한 새로운 타입으로 ㅐㄱ발되었으며 광원으로는 365 nm 파장을 갖는 UV를 사용하였다. 또한 반응기의 광분해 효율을 증진시키기 위하여 슬립케스팅법으로 제조한 $TiO_2$ 튜브표면을 $TiO_2$ 졸로 코팅하였다.

생물 ㅏ반응기의 생산성을 높이기 위해서는 반응기내의 미생물 농도를 높이는 것이 필요하다. 미생물 농도를 높이기 위한 한 방법으로써 막을 이용한 미생물 재순환에 대한 많은 연구가 수행되어 왔다. 이러한 연구들은 발효조 밖에서 막을 이용하여 미생물을 분리하여 다시 발효조 내로 순환시키는 방법이 주를 이루어 왔으나 이들은 공정이 복잡하고 고분자 합성막을 이용한 경우 고온 멸균의 어려움이 있는등 산업화하는데 여러가지 문제점을 가지고 있었다.

최근 특별한 기능을 갖는 단백질의 수요가 늘어남에 따라 단백질의 기능성을 개량하려는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이들 중 대표적인 것이 단백질을 단백질 분해효소로 처리한 가수분해물을 환자의 영양강화제와 같은 의약품이나 기능성이 요구되는 식량소재로서의 이용이다. 단백질의 효소적 가수분해에 있어서 회분식 공정은 장치가 간단하고 조작이 단순하며, 고 농도의 기질을 사용할 수 있지만 많은 양의 효소가 필요하며 높은 에너지와 노동력이 요구된다. 그리고 최종생성물의 저해작용으로 인해 수율이 적고 최종생성물의 기능적인 성질을 조절할 수 없는 단점이 있다.

우리나라의 산업폐수 발생업체 중 0.4%를 차지하고 있는 석유정제 산업체에서 배출되는 1일 폐수 발생량은 '89년 기준으로 약 $32,400m^3$으로서 전 산업체의 1일 폐수 발생량의 0.5%를 차지하고 있으며, 또한 발생폐수 전량이 종래의 폐수처리시설을 거쳐 하천, 호소 및 연안해역 등의 공공수역으로 방류되고 있다. 대량의 공업용수가 필요한 지역에 위치하고 있는 정유공장의 원활한 공업용수의 공급 및 수자원 확보를 위한 일환으로서, 경제적인 폐수 재활용 공정을 개발하여 대량의 폐수로부터 양질의 공업용수를 확보하고 아울러 최종방류량을 최소화하는 것이 바람직할 것이다.

Poly(vinyl chloride) was modified by reacting with sodium N-methyldithiocarbamate or N-methyl-N-carboxymethyldithiocarbamate to obtain crosslinked dithiocarbamated PVC(PMD, PSDC). In addition PSDC were substituted with metal ions of $Ma^+, Li^+$ and $Cs^+$. PLMD and PSDC were reacted with copper ions in alcohol or aqueous solution to produce chelate complexes of dithiocarbanated PVC, respectively(PMD-$Cu^{2+}$, PSDC-$Cu^{2+}$). PSDC was irradiated by ultraviolet light to enhance crosslinking(PSDC-UV).

투과증발 분리를 위하여 여러가지 막 소재와 공정을 개발하기 위한 노력이 다방면에서 이루어지고 있으며, 이에 관한 자료도 많이 제시되고 있으나 고분자 분리막의 개발은 아직도 미흡한 상태이다. 한편 투과증발 분리는 공정자체는 매우 간단하면서도 분리막의 투과성능에 따라 분리효율이 달라지기 때문에 여러종류의 막의 개발이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 물/유기용제 혼합액에서 물을 분리하기 위하여 친수성이 강한 두 고분자 재료인 poly(vinyl alcohol)(PVA)와 carboxymehtylcellulose(CMC)를 브랜드하여 목적하는 분리기능을 갖는 새로운 막을 제조하여, 물/유기용제, 혼합액의 분리특성을 브랜드비와 온도 및 농도 그리고 분리시간에 따라 각각 검토하였다.

유기염소계 화합물들은 저렴한 가격과 우수한 세정력으로 기계, 금속, 섬유산업에서 뿐만아니라 일반적인 용제로도 널리 사용되고 있다. 그러나, 현재 산업현장에서사용 후 처리에 있어 유기염소계 화합물들을 완전히 제거하지 못하고 방출하는 실정이다. 또한, 음용수제조시 행해지는 염소소득으로 미량의 트리할로메탄(THM)인 클로로포름이 생성된다. 이러한 유기염소계 화합물들은 음용수 중에 포함되어 체내로 흡수되면 암을 유발시킨다. 따라서 물중에 용해된 미량의 유기염소계 화합물들을 제거하는 것이 필수불가결한 실정이다.

고분자 막을 통한 투과증발에서의 전달기구는 액체 혼합액의 막으로의 용해, 막을 통한 확산, 막 하부에서의 증발을 거쳐 분리가 일어난다고 알려져 있다. 이때 투과증발의 선택도는 수착선택도와 확산선택도의 곱으로 표현 될 수 있다(1). 물의 선택적 분리의 관점에서 친수성 고분자 막을 이용하는 경우, 선택도는 대부분 수착선택도에 기인하며, 우수한 투과속도와 함께 집중적인 연구의 대상이 되었으나 가소화 현상이 심하게 일어나는 단점이 있다. 한편 소수성 고분자 막을 이용하는 경우의 투과 증발 선택도는 대부분 확산선택도에 기인하며, 가소화 현상은 억제되나 투과속도가 낮은 단점이 있다. 그러나 소수성 고분자 막을 이용하는 경우에도 물에 대해 높은 선택도를 달성 할 수 있는데, 예를 들어 polystyrene(PS)으로 만들어진 고분자 막 및 fluoroalkylacrylatemethylstyrene copolymer로 만들어진 고분자 막은 물-에탄올 공급액으로 부터 물에 대한 높은 선택성을 보여주고 있다(2,3). 그러므로 막분리층의 두께를 가능한 한 얇게 하면 분리에 유효한 막이 될 수 있다.

Pervaporation has become important as a method to separate liquid mixtures, sepecially azeotropic and close boiling-point mixtures. Especially, water-alcohol separations have been carried out a lot because of the practical interests in the industries. However, outstanding membranes with high selectivity and high permeability have not been available in common use yet. In order to separate selectively out the water mixed with alcohols with an aim of the purification of the alcohols, a membrane has tO have excellent affinity to water. Among the hydrophilic polymers, polyacrylic acid and poly(vinyl alcohol) are used widely. In recent years, ionomers and polyion complexes, better hydrophitic materials, start to be used. The polyion complex membranes, consisting of polyacrylic acid (PAA) and polycation, showed excellent permeation rates and selectivities. It was known that among the polycations, ioneries, which have quaternary ammonium groups in the backbone chain, were more effective in giving membranes of higher permselectivities. On this base, syntheses and characterizations of the polycations, with different chemical structures from the published ones, for the polyion complex membrane formation were studied in this paper.

막을 도구로 하여 물가등(Ion, Molecular)의 선택 분리 및 정제과정법에 대한 연구는 눈부신 발전을 가져 왔다. 콜로디온 막으로 투석과 한외 여과법이 나온 이래 1950년대 Juda의 연구 이온 교환법의 보고 후 전기투석법에 의한 바닷물의 담수화 농축 방법이 개발되고 Soeb, Sourirajan의 초산 셀루로즈 막의 보고는 Salt의 배제율이 높은 베막 법이 소개 된 후에 다양한 막의 응용법이 전개되었다. 막소제, 제막법, 고 분리기능막, 막형태, 얇은막, 막장치에 이르기 까지 막학 연구의 관심을 모아졌다.

고분자 분리막의 투과성과 선택성을 향상시키기 위하여 IPN막, 고분자/액정 복합막을 다양한 기능을 가진 재료가 개발되고 있다. 본 연구에서는 알칼리메탈이온을 분리하기 위하여 고분자 지지체에 운반체로써 crown ether(macro-cyclic polyether)류를 분산시킨 고분자/운반체 복합박막을 제조하였다. 고분자/운반체 복합박막은 고분자와 운반체의 혼합용액을 수면에 전개시켜 제조하였다. 고분자는 PVC(M.W 60000, Aldrich), PS(M.W 280000, Aldrich)와 CA(M.W 30000, Sigma)를 사용하였고, 운반체로는 crown ether 중 $K^+$이온과 선택성을 가지는 18-Crown-6(Sigma)를 사용, 고분자와 18-Crown-6의 증량분을 달리하는 혼합용액을 제조하였다. 이때 용매는 Tetrahydrofuran를 사용하였다. 수면에 생성된 박막을 다공성 지지막에 적층시킨 후 감압 건조시켜 복합막을 제조하였다. 고분자와 운반체가 혼합되어 있는 용액의 점도와 표면장력을 각각 fluid spectrometer와 tensionmeter를 사용, 용액이 수면위에서 완전한 막을 형성하면서 분산될 수 있는지 조사하였으며, 고분자 지지체에 분산 고정된 운반체의 분산형태와 표면농도를 조사하기 위하여 ESCA를 이용하였다.

레독스-흐름 2차전지는 발전소의 잉여전력, 태양전지 및 전기자동차 등 응용 분야가 넓은 유망한 에너지 저장 방법의 하나이다[1,2]. Fe-Cr계 2차전지와 비교하여 수소 가스의 발생이 없고 양쪽 액의 확산에의한 혼합으로 전지의 용량이 떨어지지 않고 rebalance의 필요가 없는 등 많은 장점을 가지고 있으며 조작이 간단하며 기전력 (1,4 V)과 에너지 밀도가 높기 때문에 compact화가 가능하다[1].

도금공업은 공업기반기술의 하나로서 기계 및 소재산업의 최종 마무리 공정으로 중요시 되고 있으나 운전중 기술의 특성에 의하여 중금속이 함유된 도금폐수를 방출하게 되어 인체 및 생태계에 매우 유해한 산업중의 하나이다. 기존의 도금폐수처리 방븝으로 침전 응집법이 있으나 이는 사용되는 약품의 양이 많고, 슬러지를 배출하여 2차 공해를 유발하므로 완전한 처리 방법이라 할 수 없다. 본 연구에서는 이러한 국내 도금폐수의 현황을 조사한바 도금폐수중 배출양이 가장 많은 아연계폐수를 대상으로 RO Membrane를 사용하여 실험하였다. RO Membrane으로 실험하였을때 아연이온은 Retentate로 분리 농축되고 Permeate는 재생수로 순환 사용할 수 있는 도금폐수의 무배출 처리공정(Zero-Discharge System) 개발을 존 연구의 목적으로 하였다.

여과포에 의한 분진 포집기술은 다른 분진포집기술에 비해 가장 우수한 집진성능을 나타낼수 있는 집진기술로서 최근에 와서는 분진발생공정, 연소설비 및 폐기물 소각설비의 중금속 물질, 유해 기체 및 분진의 동시포집 적용 등 광범위한 산업분야에 적응되어 운전되고 있다. 배출기체의 악조건과 습도가 다량 함유된 조건에서는 여과포 집진장치의 적용이 어렵다고 생각되고 있지만, 처리 기체의 조건 및 포집분진의 특성에 적합한 여과포의 개발과 탈진방식(cleaning method)의 개선으로 인해 해결이 가능하게 되었다. 또한 여과포에 의한 분진포집기술은 장치를 통과하는 배출기체의 속도가 다른 집진기술에 비해 느려 여과포 면적이 상대적으로 넓어져서 장치의 설치면적이 많이 소요된다는 단점이 있으나, 여과포를 원간으로 봉재하여 서로 접근시켜 많은 갯수를 다단으로 배치함과 동시에 연속탈진시스템(on-line cleaning)을 채택함으로써 장치에 소요되는 면적을 최소한으로 줄이려는 연구가 계속되고 있다. 대체적으로 여과포에 의한 분진포집기술의 산업체 적용에서 장치의 압력손실은 약 100 - 100 $mmH_2O$ 정도의 범위가 대부분이고 분진 포집효율은 거의 99.9%에서 99.99% 정도 달성이 가능하다[1,2,3].

집진용 Filter Bag 소재는 상당히 다양합니다. 최종용도 및 부직포의 생산공정등 여러가지 요인에 따라 천연섬유인 면이나 펄프로부터 합성섬유, 무기, 금속 Fiber등으로 만든 Filcer Media등 여러가지 제품이 있습니다. 그중에서 고온집진용 부직포는 주로 혹독한 환경에 처해지므로, 내열성 및 내화학성이 상당히 중요한 바, 이점에 있어서의 적절한 섬유로 만들어진 집진소재가 절실히 요구되면서 최근 도시 및 산업쓰레기 소각로 및 각종 산업플랜트 등과 같은 여러 고온용 집진산업에, 오스트리아 Lenzing사에서 제조한 P84섬유로 만들어진 Filter Bag이 각광을 맏고 있습니다.

자연수에는 무기이온, 용해유기물, 미립자, 미생물과 같은 성분들이 혼재되어 있다. 일반실험실에서 사용하는 증류수, RO수 또는 이온교환수는 실험용 기구 세척수, 일반 정성화학 실험 등에는 적당하지만, 최근 급속히 발전하는 생명공학의 조직배양용이나 PHLC, AAS, 이온크로마토그래피 등 정밀분석기기 용수로는 부적당하다.

쥬스제조시 청징공정에 있어서 UF의 응용은 현재까지 그리 주목받아 오지 못했다. 그러나 UF는 기존의 여과방법보다 더 간단하고 저렴한 기술이며 더 좋은 품질의 제품을 생산할 수 있다. 일반적인 사과쥬스 제조에 있어서 기존의 청징방법은 보통 2단계를 필요로 하는데 먼저 Pectinase와 같은 효소처리된 원료쥬스를 Decanter라는 회전진콩 여과기로 여과한 다음 가압여과기로 여과를 하게 된다. 이 두단계에 있어서 많은 양의 규조토가 필요한데 UF를 사용하여 청징여과를 하게 되면 규조토의 사용을 안하므로 생산비 절감 뿐만아니라 폐기물처리 문제까지도 해결해 준다. 도한 제품의 질, 특히 덫징도가 증가하며 수율도 높일 수 있고 노동비를 절감할 수 있으며, 효소는 막을 통과하지 않기 때문에 농축액에 축적되어 효소의 재사용에 따른 효소사용량 절감을 가져올 수 있다.