• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1992.10a
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• pp.76-76
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• 1992

본 연구의 목적은 국내 섬유산업에서 문제시되는 염색폐수처리에 막분리공정의 적용가능성과 문제점을 실험실규모와 pilot 규모의 실험을 통하여 규명하는 것이다. 염색폐수는 섬유의 가공공정에 따라 염료, 분산제, 정염제, 반응제 등 다양한 유기물질과 무기염을 함유하며 온도가 10-90$\circ$C로 높은 것이 특징이다. 본 연구에서는 2종류의 Nanofiltration: NF40, XU45; 두종류의 복합막; BW30, SW30HR; 2종류의 Cellulose Acetate 비대칭막의 평막 Sample을 사용하여 합성염색폐수의 배제율과 압력변화에 따른 투과수에 미치는 영향을 조사하였다. 실제 혼합염색폐수의 처리는 2개의 2.5"$\times$ 40" Nanofiltration 모듈을 장착한 Pilot 장치를 염색단지 종합처리장에 설치하여 3개월에 걸쳐 시행하였다. 현재까지 얻어진 실험결과에 의하면 전처리공정의 효율롸를 통해 부유물질에 의한 Fouling을 최소화하고 폐수의 성분분석과 사용된 막의 표면분석을 통한 체계적인 조사가 필요하다. 염색폐수처리에 막분리공정이 기존처리방법과 비교하여 경제성을 가지려면 효율적인 막세척방법을 개발하여 투과율의 감소를 최소화시켜야 한다.

• Membrane Journal
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• v.25 no.5
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• pp.373-384
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• 2015

In the past few decades, polymeric membrane has played an important role in gas separation applications. For the separation of $CO_2$, one of greenhouse gases, high permselectivity, long-term stability and scale-up are needed. However, conventional polymeric membranes have shown a trade-off relation between permeability and selectivity while inorganic materials are highly permeable but expensive. Mixed matrix membranes (MMMs) combining the advantages of both polymeric and inorganic materials have become a possible breakthrough for the next-generation gas separation membranes. The MMMs could be either symmetric or asymmetric but the latter is more preferred to improve the permeance. Important factors influencing the MMM fabrication include homogeneous distribution of inorganic particles and good interfacial contact between inorganic filler and organic matrix. Recently, metal organic frameworks (MOFs) have received much attention as a new class of porous crystalline materials and a potential candidate for $CO_2$ separation. Zeolitic imidazolate frameworks (ZIFs), a sub-branch of MOFs, are the most widely used in MMMs due to small particle size and appropriate pore size for $CO_2$ separation. One of the major issues associated with the incorporation of porous particles in a polymeric membrane is to control the microstructure of the porous particle materials such as particle size, orientation, and boundary conditions etc. In this review, major challenges surrounding MMMs and the strategies to tackle these challenges are given in detail.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.32 no.6
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• pp.524-533
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• 2021

In this study, a series of anion conductive organic/inorganic composite membranes with excellent ionic conductivity and chemical stability were prepared by introducing graphene oxide (GO) inorganic nanofiller into the quaternized poly(phenylen oxide (Q-PPO) polymer matrix. The fabricated organic/inorganic composite membranes showed higher ionic conductivity than the pristine membrane. In particular, Q-PPO/GO 0.7 showed the highest ionic conductivity value of 143.2 mS/cm at 90℃, which was 1.56 times higher than the pristine membrane Q-PPO (91.5 mS/cm). In addition, the organic/inorganic composite membrane showed superior dimensional stability and alkaline stability compared to the pristine membrane, and the physicochemical stability was improved as the content of inorganic fillers increased. Therefore, we suggest that the as-prepared organic/inorganic composite membranes are very promising materials for anion exchange membrane applications with high conductivity and alkaline stability.

• Information Display
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• v.23 no.6
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• pp.11-25
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• 2022

• Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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• 1992.04a
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• pp.35-36
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• 1992

화학반응이 주로 고온에서 일어나기 때문에 polymer membrane의 화학반응에의 적용은 거의 없었으며, 연구의 대부분은 열적 안정성이 좋은 inorganic membrane reactor에 대하여 이루어져 왔다. 산 및 산화환원 촉매로써의 12-텅스토인산은 반응물의 종류에 따라 특이한 흡착 특성을 보이며, 헤테로폴리산만이 지니는 특징적인 surface, bulk 특성 때문에 바능물의 종류에 따라 반응은 촉매의 surface and/or bulk에서 일어난다. 무기 축합산인 12-텅스토인산이 지니는 또 하나의 특징은 물, 알콜, ether 같이 산소를 포함하는 organic solvent에 매우 잘 녹는다는 사실이다.

• Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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• 1998.10a
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• pp.461-464
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• 1998

막의 면적에 비례되는 막분리 공정의 생산성은 넓은 표면적을 갖는 중공사막의 이용으로 가능해지므로 중공사막에 관한 연구가 활발하게 진행되어 해수의 담수화, 가정용수의 정화 등은 이미 실용화되었다. 해수의 담수화에 이용되는 역삼투(RO)막은 고압 하에서 무기이온의 제거, 가정용수의 정화에 이용되는 UF막은 저압 하에서 분자량이 비교적 큰 이물질의 분리에 사용되는 점이 다르다. 최근에는 해수에서 우라늄을 회수하기 위한 연구를 진행되고 있다. (중략)

• Membrane Journal
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• v.12 no.4
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• pp.240-246
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• 2002

New polysulfone scintillation proximity membranes were prepared by impregnating Cerium Activated Yttrium Silicate (CAYS), an inorganic fluor, in a membrane structure. The membranes were applied to detect the radionuclide contamination directly without the aid of a scintillation cocktail. The preparation of membranes was divided into two processes. A supporting polymer film was made of casting solutions consisting of polysulfone and solvent, their cast film being solidified by vacuum evaporation. CAYS-dispersed polymer solutions were cast over the first, solidified polymer films and coagulated either by evaporating solvent or by exchanging solvent in the solution with nonsolvent in a coagulation bath. The prepared membranes had two distinguished, but tight1y attached, double layers: one is the supporting layer of dense polymer film and the other the detecting layer consisting of CAYS and polymer. The radionuclide counting results revealed that the prepared membranes were efficient to monitor radioactivity contamination with reliable counting ability.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.50 no.3
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• pp.421-426
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• 2012

The effect of synthesis conditions such as various organic material and composition of organic-inorganic material in ozone resistance and surface characteristic of ultraviolet cured organic-inorganic hybrid coating film has been investigated. Organic-inorganic hybrid coating solution was prepared using tetraethoxysilane (TEOS), silane coupling agent methacryloyloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), 2,2,2-trifluoroethylmethacrylate, and various organic materials with acrylate group, bar-coated on substrates using applicator and densified by UV-curing. It was found that ozone resistance and surface hardness of the coating film was increased with contents of TEOS. It was also found that ozone resistance of coating film was increased with contents of 2,2,2-trifluoroethylmethacrylate. On the other hand, surface hardness was decreased with increase of 2,2,2-trifluoroethylmethacrylate. In addition, Surface hardness of coating film was increased with the addition of aliphatic urethane acrylate. It was also found that the transmittance of coating films was not influenced by content of TEOS and 2,2,2-trifluoroethylmethacrylate. In addition, the coating film exhibited high transmittance of above 90%.

• Membrane Journal
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• v.33 no.4
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• pp.158-167
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• 2023

The increasing concerns for environmental pollution and depletion of natural resources have prompted the development of environmentally sustainable technologies. Pervaporation has garnered attention in recent decades due to its low energy consumption, environmental impact, and performance efficiency. This method has been used to separate chemical species and dehydrate organic solvents, as the membranes can be fine-tuned to fulfill the desired selectivity. Several separation processes, such as reverse osmosis and distillation, are being utilized in both experimental settings and industrial applications. However, pervaporation has several advantages, such as low operating pressure and temperature and a higher rejection rate. Nonetheless, the current state of membrane technology alone can't suffice the demands of practical applications. Composite membranes, on the other hand, can leverage the benefits of both organic and inorganic materials. Many studies have effectively incorporated inorganic nanomaterials such as graphene oxide (GO) and MXene (MX) in polymeric membranes to tackle the current limitations. This review investigates the recent development of 2D composite membranes in pervaporation and evaluates performance enhancement.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.135.1-135.1
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• 2010

최근 고온에서 사용 가능한 PEMFC용 고분자전해질 막 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. PEMFC가 고온에서 작동하게 되면 높은 성능과 많은 장점을 갖게 된다. PEMFC를 $100^{\circ}C$ 이상에서 운전하게 될 경우 백금 전극 반응을 향상시켜 고가의 백금 촉매 양을 줄일 수 있게 되고, 수소연료 속에 미량 포함된 CO에 의한 촉매표면 피독현상에 대한 내구성을 높일 수 있어 저 순도 수소연료 사용이 가능해 진다. 또한 가습장치와 수소 연료 개질장치의 부피를 줄일 수 있게 되어 전체적인 PEMFC 시스템이 단순화 된다. 현재 연료전지용 고분자 전해질막으로 DuPont사의 과-불소계 고분자 전해질막인 Nafion$^{(R)}$이 가장 널리 사용되고 있다. Nafion$^{(R)}$은 유연한 분자구조 안에 소수성이 강한 주사슬과 친수성을 나타내는 술폰산이 결합된 곁사슬이 존재하여 술폰화 곁사슬의 클러스터 둘레에는 친수성 영역이 형성이 되기때문에 소수/친수 상 분리가 잘되어 이온 클러스터 형성이 용이하지만 제조비용이 높은 단점을 갖고 있다. 특히, 전해질 막내에서 Bronsted base 역할을 하는 물에 의해 이온전도가 이루어지기 때문에 고온에서는 수분증발로 인해 성능이 급격히 감소된다. 따라서, 본 연구에서는 고온 저가습 조건에서 운전이 가능하고 Nafion이 갖는 문제점을 해결하고자, 내열특성이 뛰어나며 높은 수소이온 전도도 학보가 용이한 Sulfonated Poly(aryl ether)sulfone(SPAES) 고분자 전해질에, 고온에서도 수화성이 유지될 수 있도록 지르코니아를 황산화한 sulfated zirconia(s-$ZrO_2$)를 함침하여 복합 고분자전해질막을 제조하여 고온 저가습 조건에서의 수소이온 전도 특성에 관한 연구를 수행하였다. 개발된 막의 물리/화학적 특성은 water content(Wup%), 이온교환 용량(IEC, meq $g^{-1}$), 수소이온전도도(s $cm^{-1}$) 열 중량 분석(TGA), X선 회절분석(XRD) 등을 통하여 분석 및 관찰하였다. 내화학 및 열적 특성분석 결과, 황산화 반응공정으로 $ZrO_2$에 술폰산기가 안정적으로 결합하고 있음이 관찰되었으며, 본 연구에서 개발된 유 무기 복합막이 $250^{\circ}C$이상 열적안정성을 확보하고 있는 것으로 판단되었다. $100^{\circ}C$ 이하의 저온 영역에서, 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES막에서 이온교환용량(IEC)이 순수 SPAES 막보다 낮음에도 불구하고, water uptake가 증가함과 동시에 수소이온 전도도가 향상된 것을 관찰하였다. 또한, 고온에서는 수소이온이 자유롭게 이동할 수 있는 water channel을 형성하는 free water는 증발 하지만 s-$ZrO_2$와 SPAES의 술폰산기 사이에 강력하게 결합하고 있는 bound Water는 $100^{\circ}C$ 이상의 고온 영역에서도 존재하여, 비록 무가습 조건에서도 일정 비율의 s-$ZrO_2$/SPAES50 전해질 막의 경우, 높은 전도도를 나타냄을 관찰할 수 있었다. 따라서 본 연구를 통해 저가습 고온 적용을 목적으로 개발된 s-$ZrO_2$/SPAES50막은 우수한 내열 특성을 나타냄과 동시에 저가습 고온 영역($120^{\circ}C$, $50RH{\downarrow}$)에서 높은 수소이온 전도도를 유지하여, 고온 저가습 연료전지 운전에 적합할 것으로 사료된다.