• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권1호
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• pp.51-61
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• 2022

Gas separation via hollow fibre membrane modules (HFMM) is deemed to be a promising technology for natural gas sweetening, particularly for lowering the level of carbon dioxide (CO₂) in natural gas, which can cause various problems during transportation and process operation. Separation performance via HFMM is affected by membrane properties, module specifications and operating conditions. In this study, a mathematical model for HFMM is developed, which can be used to assess the effects of the aforementioned variables on separation performance. Appropriate boundary conditions are imposed to resolve steady-state values of permeate variables and incorporated in the model equations via an iterative numerical procedure. The developed model is proven to be reliable via model validation against experimental data in the literature. Also, the model is capable of capturing axial variations of process variables as well as predicting key performance indicators. It can be extended to simulate a large-scale plant and identify an optimal process design and operating conditions for improved separation efficiency and reduced cost.

• Carbon letters
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• 제3권1호
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• pp.6-12
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• 2002

A study on the electrosorption of $Co^{2+}$ and $Sr^{2+}$ ions onto a porous activated carbon fiber (ACF) was performed to treat radioactive liquid wastes resulting from chemical or electrochemical decontamination and to regenerate the spent carbon electrode. The result of batch electrosorption experiments showed that applied negative potential increased adsorption kinetics and capacity in comparison with open-circuit potential (OCP) adsorption for $Co^{2+}$ and $Sr^{2+}$ ions. The adsorbed $Co^{2+}$ and $Sr^{2+}$ ions are released from the carbon fiber by applying a positive potential on the electrode, showing the reversibility of the sorption process. The possibility of application of the electrosorption technique to the separation of radionuclides was examined. The result of a selective removal experiments of a single component from a mixed solution showed that perfect separation of $Co^{2+}$ and $Sr^{2+}$ ions was possible by the electrosorption process.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권1호
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• pp.1-7
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• 2023

가스 분리 기술은 혼합 가스로부터 신재생에너지 자원 및 환경 오염 물질과 관련된 수소(H₂) 및 이산화탄소(CO₂)와 같은 주요 가스를 효과적으로 추출할 수 있기 때문에 매우 유용하다. 에너지 소비를 줄이기 위한 가스 분리 기술로서 분리막 공정과 흡착 공정이 널리 사용되고 있는데, 두 공정 모두 분리막과 흡착제의 역할을 하는 다공성 물질이 필요하다. 특히 다공성 물질의 한 종류인 금속-유기물 골격체(Metal-organic frameworks, MOFs)는 가스 흡착 및 분리를 목적으로 발전되었다. 그런데 MOF 구조의 수가 지속적으로 증가하고 있지만 시행착오 실험을 통해 우수한 MOF 기반의 분리막과 흡착제를 발견하는데 효율적이지 않다. 따라서 수소와 이산화탄소를 분리할 수 있는 고성능 다공성 물질의 발견을 가속화하기 위해 고속전산스크리닝(High-throughput computational screening) 기술이 등장하였고 현재까지 활용되고 있다. 본 리뷰에서는 다공성 물질에 대한 중요한 연구와 수소와 이산화탄소의 가스 분리에 초점을 맞춘 고속 전산스크리닝 기술을 소개한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제14권2호
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• pp.41-48
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• 1997

Separation of EPA and DHA from fish oil fatty acid ethyl ester (FAFE) by urea adductive crystallization method was carried out in the supercritical carbon dioxide (SC $CO_2$) as a solvent. Our results showed that SC $CO_2$ is a good candidate as a solvent in the urea adductive crystallization to separate FAFE by the number of unsaturated bonds. Compared to the separation process using methanol. SC $CO_2$ yielded better performance in the overall selectivity of EPA and DHA. The effect of process variables on separation of EPA and DHA was discussed in detailed. A hybrid technology of SC $CO_2$ fractionation and urea adductive crystallization with SC $CO_2$ was conformed as a viable process to separate and concentrate EPA and DHA from fish oil.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.55-61
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• 2018

급진적인 산업발전에 따른 무분별한 이산화탄소 배출로 인하여 지구온난화, 이상 기후 등의 문제가 불거지고 있으며 이는 한 나라에만 국한되지 않은 국제적인 문제가 되었다. 위와 같은 문제를 해결하고자 본 연구에서는 이산화탄소에 대해 높은 친화도를 가지고 있는 PEGBEM-g-POEM 가지형 공중합체를 합성하였으며 $CaCO_3$염을 첨가하여 염의 중량에 따른 혼합매질분리막의 이산화탄소/질소 투과 성능을 관찰하였다. $CaCO_3$염이 고분자 중량 대비 50% 첨가되었을 때 최적의 이산화탄소/질소 분리 투과성능을 보였으며, 선택도는 염을 추가하기 전 44.7에서 45.42로 크게 변하지 않은 반면 이산화탄소 투과도는 염을 첨가하기 전 22.5 GPU에서 28.16 GPU로 약 25% 향상되었다. 이는 첨가한 염과 이산화탄소간의 상호작용으로 인하여 향상된 고분자 복합막의 이산화탄소에 대한 용해도에 기인하는 것으로 생각된다. 또한 염을 과량으로 첨가한 경우에는 고분자가 복합막의 표면을 충분히 메우지 못하여 계면결함이 생성되었으며 이로 인해 이산화탄소 기체 분리성능이 감소하였다. 기체분리성능 향상을 위해서는 적정량의 염 첨가가 필수적인 것으로 분석되었다.

• 멤브레인
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• 제24권2호
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• pp.100-106
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• 2014

본 연구에서는 용해성 폴리이미드 합성을 위해 지환족(alicyclic) dianhydride 단량체인 5-(2,5-dioxotetrahydrofuryl)-3-methyl-3-cyclohexene-1,2-dicarboxylic anhydride (DOCDA)와 diamine으로는 4,4'-diaminodiphenylether (ODA), 1,4-phenylenediamine (p-PDA)를 사용하여 두 가지 폴리이미드를 제조한 후 그 특성을 고찰하고 기체투과특성을 알아보았다. 제조된 폴리이미드는 FT-IR을 통해 합성이 성공적으로 이루어졌음을 확인하였고 DSC를 통하여 열적 안정성을 알아보았다. 제조된 폴리이미드막의 $CH_4$와 $CO_2$에 대한 기체투과계수(P)와 이상 선택도는 time-lag 장비로 측정하였다. 그 결과, DOCDA-ODA, DOCDA-p-PDA의 경우 $CO_2$의 투과도는 각각 6.10, 0.74 barrer로 나타났고 $CO_2/CH_4$의 선택도는 67.03, 46.25의 결과를 나타내었다. 두 가지 폴리이미드 중 DOCDA-ODA의 경우 폴리이미드 재료의 특성인 우수한 투과도 및 선택도로 새로운 기체분리막으로서의 이용가능성을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제23권1호
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• pp.54-60
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• 2013

PEGDA/PETEDA dendrimer 막은 PEGDA에 5~15 wt%의 PETEDA dendrimer를 첨가하고 UV를 조사하여 제조하였다. 제조된 막의 특성은 FT-IR, $^1H$-NMR 그리고 DSC를 통해 분석하였다. PEGDA/PETEDA dendrimer 막의 유리전이온도($T_g$)는 PETEDA dendrimer의 함량이 증가할수록 감소하였다. $CH_4$에 대한 $CO_2$ 투과 특성은 PETEDA dendrimer의 함량과 압력을 변화시키며 조사하였다. 10 wt%의 PETEDA dendrimer를 포함하는 막의 투과도는 162.2 barrer였으나 $CO_2/CH_4$ 이상분리 인자는 31.8로 가장 높게 나타났다.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.222-232
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• 2023

본 연구에서는 중공사형 지지체막을 폴리술폰(polysulfone, PSf) 고분자를 이용하여 비용매 상분리법(non solvent induced phase separation, NIPS)에 의해 제조하였다. 제조된 중공사 지지체막을 PDMS와 Pebax를 코팅하여 중공사형 복합막을 제조하고 CO₂, H₂, O₂ 그리고 N₂에 대한 순수 투과도(permeance)와 선택도를 측정하였다. 제조된 복합막 모듈 중에서 선택도(CO₂/H₂)가 가장 높은 모듈을 선정하여 모사가스를 사용하여 스테이지컷(stage cut, SC)의 변화에 따라 분리성능을 측정하였다. 이때 사용된 모사가스는 PSA에서 버려지는 off gas의 농도인 CO₂ 70% : H₂ 30%인 것을 사용하였다. 1단 실험에서는 H₂ 농도 약 60%, H₂ 회수율 12%의 값을 얻을 수 있었다. 낮은 H₂ 농도와 회수율을 극복하기 위해 2단 직렬 테스트를 수행하였으며, 이를 통해 H₂ 농도 약 70%, H₂ 회수율 70%를 달성할 수 있었으며, 이를 통해 CO₂/H₂ 분리에 대하여 분리 공정 구성을 도출할 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제25권4호
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• pp.471-478
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• 2011

A series of laboratory experiments carried out to investigate the particle separation efficiency and flotation characteristics using $CO_2$ bubbles. The primary objective of this study was to find out the feasibility of $CO_2$ bubbles as an applicable unit of flotation process in tap-water and wastewater treatment plant. The fundamental measurements were conducted to characterize the $CO_2$ bubble from the physical viewpoint in water including bubble size distribution and rising velocity under various operational conditions. In addition, the removal efficiency of solid was experimented using the lab scale plant applied $CO_2$ bubbles, namely the dissolved carbon dioxide flotation (DCF) process. The DCF process using carbon dioxide bubble, which is an advantage as the decrease and the reuse of Green-House gas, can be a promising technology as an water treatment process. On the other hand, the further research to decrease the bubble size distribution of $CO_2$ is required to enhance the particle separation efficiency.

• Membrane and Water Treatment
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• 제13권4호
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• pp.191-199
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• 2022

In industrial production, the development of traditional polyamide nanofiltration (NF) membrane was limited due to its poor oxidation resistance, complex preparation process and high cost. In this study, a composite NF membrane with high flux, high separation performance, high oxidation resistance and simple process preparation was prepared by the method of dilute solution dip coating. And the sulfonated polysulfone was used for dip coating. The results indicated that the concentration of glycerin, the pore size of the based membrane, the composition of the coating solution, and the post-treatment process had important effects on the structure and performance of the composite NF membrane. The composite NF membrane prepared without glycerol protecting based membrane had a low flux, when the concentration of glycerin increased from 5% to 15%, the pure water flux of the composite NF membrane increased from 46.4 LMH to 108.2 LMH, and the salt rejection rate did not change much. By optimizing the coating system, the rejection rate of Na₂SO₄ and PEG1000 was higher than 90%, the pure water flux was higher than 40 LMH (60psi), and it can withstand 20,000 ppm.h NaClO solution cleaning. When the post treatment processes was adjusted, the salt rejection rate of NaCl solution (250 ppm) reached 45.5%, and the flux reached 62.2 LMH.