In this study the discharged wastewater from paper manufacturing plant was filtrated by 4 kinds of tubular ceramic microfiltration and ultrafiltration membranes (carbon material) with periodic water-back-flushing, and we tried to find the optimum back-flushing time (BT). As results of water-BT effect for each ceramic membrane, the longer BT was more effective for a membrane having the larger pore size. And we could acquire the most volume of total permeate and the highest recovery efficiency of purified water, Then, the results of permeate flux vs. initial permeate flux during 180 min's operation showed that the longer BT was more effective for longer filtration time (FT) to obtain the higher permeate flux because membrane fouling proceeded deeply at long FT condition. And the optimum BT that founded from the trends of membrane fouling resistances almost accorded with the optimum BT from the trends of permeate flux, too.
For hybrid water treatment of high turbidity water, we used the hybrid module that was composed of photocatalyst packing between tubular membrane outside and module inside. Photocatalyst was PP (polypropylene) bead coated with $TiO_2$ powder by CVD (chemical vapor deposition) process. Water back-flushing of 10 sec was performed per every period of 10 min to minimize membrane fouling for modified solution was prepared with humic acid and kaolin. Resistance of membrane fouling ($R_f$) decreased as humic acid concentration changed from 10 mg/L to 2 mg/L, and finally the highest total permeate volume ($V_T$) could be obtained at 2 mg/L, which was the same with the previous results. Then, treatment efficiencies of turbidity and humic acid were above 98.9% and 88.7%, respectively. As results of treatment portions of UF, UF + $TiO_2$, and UF + $TiO_2$ + UV processes, turbidity was treated little by photocatalyst adsorption, and photo-oxidation. However, treatment portions of humic acid by adsorption and photo-oxidation were 2.5% and 12.3%, respectively. Compared with the previous results, treatment portions of humic acid by adsorption and photo-oxidation were different depending on membrane material and pore size. As simplified the process, the membrane fouling resistance after 180 minutes' operation ($R_{f,180}$) increased and the final permeate flux decreased a little.
A lab-scale MF membrane reactor was installed to investigate the membrane permeability, characteristics of membrane fouling at each conditions, and quality of permeate (liquid livestock manure) in the separation of solid-matters using membrane. Experiment was divided three filtration type such as follows; continuous filtration, gravity filtration, and intermittent filtration. As a result of experiment, flux 1 LMH was maintained for 7days, and trans-membrane pressure(TMP) was increased gradually under 10cmHg, but it was increased immediately after 10cmHg, respectively. However, the flux was increased, the Tmax was decreased exponential more and more. During the pure-flux test, most of the fouling of membrane was reversible. At the gravity filtration, permeate could be obtained as 1.75 LMH for 3.5days without any other electronic pressure. As an investigation of membrane surface, this study could be decided that the reason of fouling at the lower flux (Run 1 and 2) was attached matters in membrane surface, but at the higher flux (Run 4-6) was concentration polarization.
Park, Kitae;Park, Jeonghoon;Choi, Eunhye;Kim, Hyungsoo;Kim, Jihoon
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.31
no.5
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pp.389-395
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2017
In this paper, we investigate the characteristics of membrane fouling caused by water temperature in the Membrane bioreactor(MBR) process and try to derive the membrane fouling control by chemical enhanced backwashing(CEB). The extracellular polymeric substances(EPS) concentration was analyzed according to the water temperature in the MBR, and the membrane fouling characteristics were investigated according to the conditions, with sludge & without sludge, through a lab-scale reactor. As shown in the existing literature the fouling resistance rate was increased within sludge with the water temperature was lowered. However, in the lab-scale test using the synthetic wastewater, the fouling resistance increased with the water temperature. This is because that the protein of the EPS was more easily adsorbed on the membrane surface due to the increase of entropy due to the structural rearrangement of the protein inside the protein as the water temperature increases. In order to control membrane fouling, we tried to derive the cleaning characteristics of CEB by using sodium hypochlorite(NaOCl). We selected the condition with the chemicals and the retention time, and the higher the water temperature and the chemical concentration are the higher the efficiencies. It is considered that the increasing temperature accelerated the chemical reaction such as protein peptide binding and hydrolysis, so that the attached proteinaceous structure was dissolved and the frequency of the reaction collision with the protein with the chemical agent becomes higher. These results suggest that the MBRs operation focus on the fouling control of cake layer on membrane surface in low temperatures. On the other hand, the higher the water temperature is the more the operation strategies of fouling control by soluble EPS adsorption are needed.
The effect of water back-flushing period (FT) was investigated in hybrid process of carbon fiber microfiltration membrane and photocatalyst for advanced drinking water treatment in this study, and compared with the previous study using alumina ultrafiltration membrane. The FT was changed in the range of 2~10 min with fixed 10 sec of BT. Then, the FT effects on resistance of membrane fouling ($R_f$), permeate flux (J) and total permeate volume ($V_T$) were observed during total filtration time of 180 min. As decreasing FT, $R_f$ decreased and J increased, which was same with the previous result using alumina ultrafiltration membrane. The treatment efficiency of turbidity was high beyond 99.2%, and the effect of FT was not shown on treatment efficiency of turbidity, which was different with the previous result. The treatment efficiency of organic matters was the lowest value of 65.6% at NBF, and it increased as decreasing FT, which was different with the previous result, too. The reason was that the membrane fouling phenomena could show a different mechanism depending on ceramic membrane materials.
In this study the discharged wastewater from a paper plant was filtrated by 4 kinds of tubular carbon ceramic ultrafiltration membranes with periodic water-back-flushing. We could investigate effects of watch-back-flushing period, transmembrane pressure (TMP) and flow rate, and find optimal operating conditions. The back-f1ushing time (BT) was fixed at 3 sec, and fi1tration times (FT) werc changed in 15~60 scc, TMP in 1.00~2.50$kg_{f}$/$cm^2$, and the flow rates in 0.27~1.75 L/min. The optimal conditions were discussed in 7he viewpoints of dimensionless permeate flux (J/J$_{0}$), total permeate volume ($V^T$) and resistance of membrane fouling ($R^f$). Optima1 back-flushing period was BT/FT=0.20, suggesting that the frequent back-flushing should decrease membrane fouling. Optimal TMP in the viewpoint of $V^T$ was 1.00~1.55$kg_{f}$/$cm^2$, suggesting that rising TMP should increase membrane fouling and decrease permeate flux. But, rising f1ow rate should decrease membrane fouling and increase permeate flux. Then, average rejection rates of pollutants filtratedby carbon ceramic membranes were 88~98 % for turbidity, 48~72% fort $COD_{cr}$ and 37~76% for TDS.
No, Sang-Su;Choe, Eun-Hye;Samuel, T.K.;Yun, Jae-Sik;Jo, Yang-Rae;Na, Sa-Gyun;Lee, Yeon-Seung
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2012.02a
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pp.260-260
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2012
최근 IT산업의 급속한 발달로 모바일 제품과 반도체 및 IC 패키지 등의 전자제품의 소형화, 경량화 및 고성능화되어 가고 있다. 따라서 반도체 공정에서 단위소자의 고속화를 구현하기 위한 금속배선공정에 사용되는 금속재료가 최근에 최소 선폭을 갖는 디바이스에서는 구리를 배선 재료로 전환하고, 향후에는 모든 디바이스가 구리를 주요 배선재료로 사용할 것으로 예측되고 있다. 반도체 소자 공정 중 시료 표면 위에 형성되는 오염물은 파티클, 유기오염물, 금속 불순물 그리고 자연 산화막으로 나눌 수 있다. 구리 표면에 생성되는 부식생성물의 종류에는 CuO, $Cu_2O$, $Cu(OH)_2$, $CuCO_3{\cdot}Cu(OH)_2$와 같은 생성물들이 있다. 이러한 부식생성물이 구리박막 표면에 형성이 되면 성장된 구리박막의 특성을 저하시키게 된다. 이러한 다양한 오염물들을 제거하기 위해서 여러 가지 전처리 공정에 대한 연구가 보고되고 있다. 본 연구에서, 스퍼터 방식으로 구리를 증착한 웨이퍼 (Cu/Ti/Si) 를 대기 중에 노출시켜 자연 산화막을 성장시키고, 이 산화막과 대기로부터 흡착된 불순물을 제거하기 위해 계면 활성제인 TS-40A와 $NH_4OH$ 수용액을 사용하여 이들 수용액이 구리 표면층에 미치는 영향에 대해 조사 분석하였다. 사용된 TS-40A는 알칼리 탈지제로서 웨이퍼 표면의 유기물을 제거하는 역할을 하며, $NH_4OH$는 구리를 제거하는 부식액으로 산업현장에서 널리 사용되고 있다. 다양한 표면 전처리 조건에 따른 구리박막 표면의 형상 및 미시적 특성변화를 SEM과 AFM을 이용하여 관찰하였고, 표면의 화학구조 및 성분 변화를 관찰하기 위해 XPS를 측정하였으며, 전기적 특성변화를 관찰하기 위해 4-point prove를 사용하여 박막의 면저항을 측정하였다.
This study was investigated to evaluate the effect of electric fields application for the reduction of membrane fouling, the inactivation of microorganisms and the enhancement of particle coagulation in microfiltration/coagulation. Cumulative permeate in the case with electric field treatment showed high value compared to the case without electric field. Particularly, the increase of HRT (Hydraulic retention time) showed the increase of cumulative permeate as well as the decrease of total resistance. By electric field treatment, the amount of small particle size less than 100 ${\mu}m$ is increased and the survival fraction is reduced by the increase of electric field intensity. This may be attributed to the cleavage of particle or cytological destruction resulting from the inactivation of microorganism. Coagulant dosage of PAC compared with no electric field application could also be saved about 75% for the 95% of turbidity removal at 10 kV/cm.
Permeation behavior of the semiconductor rinsing wastewater contammg Si particles was examined by ultrafiltration using the polyolefin tubular membrane. Flux decline with time was due to the growth of Si cake deposited on the membrane surface and the pore plugging by Si particles. Cake filtration from the cross flow application is compared to the combination of pore blocking and cake filtration from the dead-end application. The cake resistance is 3.16 x $10^{12}$ -4.34 X $\times$$10^{12}$$m^{-1}$ for the cross flow and 6.6 x $\times$$10^{12}$ -12.19 X $\times$$10^{12}$$\times$$m^{-1}$for the dead-end flow, respectively. At the initial stage of operation, permeation flux of cross flow type was 1.7 time higher than that of the dead end flow type. Permeation flux of cross flow was about 42 e 1m2 hr and the rejection rate of Si particles was about 96 %. The average particle size of Si particle in the permeate was 20 nm.
The effect of water back-flushing period (FT) and water back-flushing time (BT) was compared with the previous study of nitrogen back-flushing in viewpoints of resistance of membrane fouling ($R_f$), permeate flux (J), and total permeate volume ($V_T$) in hybrid process of tubular ceramic microfiltration and PES (polyethersulfone) beads loaded $TiO_2$ photocatalyst for advanced drinking water treatment. As FT decreasing, Rf decreased, but J and $V_T$ increased. Turdity treatment efficiency was the maximum at NBF (no back-flushing) and increased a little as FT decreasing in both water and nitrogen back-flushing. Organic matter treatment efficiency was the maximum at FT 4 min in water back-flushing, but increased as FT decreasing in nitrogen back-flushing. As BT increasing, Rf and resistance of reversible membrane fouling ($R_{rf}$) decreased, but J and $V_T$ increased. The turdity treatment efficiency was almost constant beyond 98% in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The organic matter treatment efficiency was the maximum at BT 6 sec in water back-flushing, but increased as BT increasing except NBF in nitrogen. The $V_T$ was the maximum at BT 30 and FT 2 min, and optimal condition was BT 30 sec per FT 2 min in this experimental range.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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