• 제목/요약/키워드: 삼투압처리

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정수 및 발전을 위한 맥신(MXene) 복합막에 관한 고찰 (MXene Based Composite Membrane for Water Purification and Power Generation: A Review)

  • 김서현;라즈쿠마 파텔
    • 멤브레인
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    • 제33권4호
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    • pp.181-190
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    • 2023
  • 폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti3C2Tx, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.

역삼투압을 이용한 전착도료 정제공정폐수처리에 관한 연구 (A Study on the Treatment of Wastewater from Ion Removal Process for Purifying Electrocoat Paint in the Bath by Use of Reverse Osmosis)

  • 김진성
    • 멤브레인
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    • 제8권2호
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    • pp.77-85
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    • 1998
  • 알루미늄 전착공정중 도료정제장치에서 발생하는 도료계 폐수(COD$_{Mn}$ 1,500~2,000 ppm)를 역삼투압을 이용하여 농축수는 전착조로 보내 재사용하고 반면 투과수는 세정수로 사용할 목적으로 시스템을 설계하여 현장 설치하였다. 역삼투압시스템은 폴리아미드 재질의 나권형 모듈(직경 102 mm$\times$ 길이 1,016 mm)3개를 직렬로 연결하고 시스템회복율 30%, 운전압력 11.5 kg/$cm^2$, 그리고 실온에서 3일 주기로 발생하는 폐수량 20 m$^3$을 회분식조업으로 처리하였다. 원폐수를 42시간 연속가동하여 5배까지 농축하는 실험기간중 거의 일정한 투과 flux 390 l/m$^2$-hr을 유지하였고 그 투과수질이 COD$_{Mn}$ 300 ppm으로 나타났다. 이는 도료정제장치의 잔존 도료성분을 회수하기 위해 사용되는 순수대신 세정수로 사용하기에 적합하였다. 그리고, COD$_{Mn}$ 제거율은 83$\pm$5%이었으며, 각 용제성 분별 제거율은 feed 농도의 증가에 따라 감소하였는데 5배 농축시 ethyl cellusolve, butyl cellusolve 그리고 n-butanol은 각각 79, 87 그리고 70%로 나타났다.

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벼 도열병균(稻熱病菌)의 원형질체(原形質體) 생성(生成)에 미치는 2-Mercaptoethanol과 복귀(復歸)에 미치는 삼투압 안정제(安定劑)의 영향(影響) (Effects of 2-Mercaptoethanol on the Protoplast Formation and Osmotic Stabilizers on the Protoplast Reversion of Pyricularia oryzae Cavara)

  • 김흥태;정후섭
    • 한국균학회지
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    • 제17권1호
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    • pp.1-6
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    • 1989
  • 벼 도열병균(稻熱病菌)(Pyricularia oryzae)을 감자 액체배지(液體培地)에서 $27^{\circ}C$, 48시간(時間) 배양(培養)한 후(後), 균사체(菌絲體)에 Driselase, ${\beta}-Glucuronidase$, Cellulase, Macerozyme R-10의 혼합(混合) 효소(酵素) 액(液)을 처리(處理)한 30분후(後)부터 원형질체(原形質體)가 형성(形成)되었다. Race KJ101이 KI315a보다 더 많은 원형질체(原形質體)가 형성(形成)되었다. 2-Mercaptoethanol을 혼합(混合) 효소액(酵素液) 처리전(處理前), 균사체(菌絲體)에 전처리(前處理) 함으로써 3시간(時間) 후부터 줄어들던 대조구(對照區)보다 원형질체(原形質體) 형성량(形成量)을 증가(增加)시킬 수 있있다. 특히 2-Mercaptoethanol 10mM처리(處理)에서는 효소액(酵素液) 처리(處理) 5시간(時間) 후(後)에 최대(最大)의 원형질체(原形質體) 형성량(形成量)을 보였으나 200-mM 처리구(處理區)에서는 오히려 원형질체(原形質體) 형성(形成)을 억제(抑制)하였다. 균사체(菌絲體)로부터 형성(形成)된 원형질체(原形質體)를 $27^{\circ}C$의 액체배지(液體培地)(2.5% yeast extract, 2% dextrose)에서 진탕 배양(培養)하면 5시간(時間) 후(後)부터 크게 세가지 형태(形態)로 재생(再生), 복귀(復歸)되었다. Yeast와 같은 연쇄(連鎖) 사슬형태(形態)로 되거나, 연쇄(連鎖)사슬의 선단부에서 발아관(發芽管)과 유사(類似)한 균사체(菌絲體)가 형성(形成)되거나, 혹은 처음부터 발아관(發芽管)과 같은 균사(菌絲)가 형성(形成)되었다. 삼투압 안정제(安定劑)를 첨가(添加)한 고체(固體) 배지(培地)에 도열병균(稻熱病菌)의 원형질체(原形質體)를 접종(接種)하여 $27^{\circ}C$에서 5일간 배양(培養)하면 정상적(正常的)인 균사체(菌絲體)로 복귀(復歸)되어 균총(菌叢)을 형성(形成)하였다. 이때 사용(使用)한 Mannitol, Sorbitol, KCI, $MgSO_4$ 등의 삼투압 안정제중(安定劑中)에서 0.6M KCI을 감자한천배지(寒天培地)에 첨가(添加)했을 때 33.4%의 가장 높은 복귀율(復歸率)을 보였으나, 물 한천배지(寒天培地)에서는 삼투압 안정제(安定劑)의 종류(種類)와는 관계(關係)없이 원형질체(原形質體)가 정상적(正常的)인 균사체(菌絲體)로 복귀(復歸)하지 못하였다.

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역삼투압 시스템으로 처리한 포도주의 향기성분 변화 (The Changes of Aroma in Wine Treated with Reverse Osmosis System)

  • 이승룡;이규회;장규섭;이석건
    • 한국식품과학회지
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    • 제32권1호
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    • pp.17-24
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    • 2000
  • 본 연구에서는 날로 그 생산 및 소비량이 중대 되어가는 추세에 있는 포도주의 품질향상을 이루고자 역삼투 처리기술을 이에 적용하여 시도하였는데, 포도주의 제조공정에서 필요로하는 보당과정 없이 역삼투 처리에 의해 포도 착즙액중의 순수(純水)를 제거함으로써 자체 당도를 농인 상태에서 포도주를 제조하여 일반적인 제법으로 제조한 포도주와의 비교 분석 실험을 행하였다. 또한 GC-O(Gas chromatography-Olfactometry)와CC-MS(Gas chromatography-Mass spectrometry) 그리고, 훈련된 검사자들을 통한 관능검사의 실시로 그 차이점을 구명하였는데, 관능검사 결과 RO 28 시료가 General D사(社)의 제품에 비해 전체적인 선호도면에서 월등한 것으로 나타났다. GC-O및 GC-MS를 이용한 분석결과 RO 28시료가 General 및 D사(社) 제품에 비하여 훨씬 긍정적인 향기성분의 함량이 높은 것으로 나타났으며, 비교적 긍정적인 향기성분으로 사료되어지는 ethanol, ethyl acetate 등의 chemical compound를 동정해 낼 수 있었다.

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정삼투 공정에 있어 비대칭 셀룰로오즈 막의 투과유속 감소특성 (Characteristics of Flux Decline in Forward Osmosis Process for Asymmetric Cellulose Membrane)

  • 이근우;한명진;남석태
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제52권3호
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    • pp.328-334
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    • 2014
  • 정삼투막 공정을 이용한 소금 및 수크로오스 용액의 처리에서 농도분극현상이 투과유속에 미치는 영향을 검토하였다. 정삼투 공정에서 투과 유속감소는 주로 분리막 표면에서의 농도분극에 기인하며, 분리막의 지지층에서 발생한 내부농도분극에 의한 투과유속 감속이 활성층에서 발생한 외부농도분극에 의한 것 보다 더 컸다. 순수 투과유속은 삼투압이 증가함에 따라 비선형적으로 증가하였다. NaCl 용액의 활성층 배향(DS-AL)에서의 수 투과계수는 $1.8081{\times}10^{-7}m/s{\cdot}atm$, 지지층 배향(DS-SL)의 경우 $1.0957{\times}10^{-7}m/s{\cdot}atm$ 이었으며, 이로부터 산출된 막저항은 각각 $5.5306{\times}10^6s{\cdot}atm/m$, $9.1266{\times}10^6s{\cdot}atm/m$ 이었다. 수크로오스 용액의 경우 활성층 배향(DS-AL)에서의 투과유속이 지지층 배향(DS-SAL)에서의 투과유속보다 1.33~1.90배 크게 나타났다. 삼투압(${\pi}$)에 대한 투과유속(J)의 변화는 전자의 경우 $J=-0.0177+0.4506{\pi}-0.0032{\pi}^2$, 후자의 경우 $J=0.0948+0.3292{\pi}-0.0037{\pi}^2$으로 표현될 수 있었다.

중공사형 한외여과막 수처리 공정의 기능성과 막을 사용한 수처리공정의 경제성에 관한 연구 (Technical Feasibility for Hollow-Fiber Ultrafiltration Water Treatment System and its Economic Aspects)

  • 왕진수;김병직;최수형
    • 공업화학
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    • 제10권1호
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    • pp.12-18
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    • 1999
  • 상수를 처리하기 위한 공정으로 막여과 수처리 공정을 택하였다. 재래식 수처리 공정과의 비교를 위하여 막사용 수처리 공정의 기능성과 경제성에관한 연구를 하였다. 기능성을 보기 위해서 막분리중에서 막의 기공의 크기가 $0.01{\mu}m$인 한외여과막을 선택하여 탁도 제거 성능을 실험하였다. 탁도 제거 실험은 유입원수의 탁도를 임의로 10에서 85 NTU로 조절하여 세 가지 탁도에서 실험을 하였다. 모든 실험에서 여과막을 통과한 처리수의 탁도는 균질하게 1 NTU 이하로 측정이 되었다. 이 결과는 한외여과막 공정은 원수의 탁도가 증가하여도 일정한 탁도의 처리수를 생산함을 나타낸다. 막여과 공정의 경제성을 검토하기 위하여 막여과처리 비용계산 프로그램을 작성하였다. 실험은 한외여과막으로 한정하여 실시하였지만, 막여과처리 비용계산은 정밀여과막, 한외여과막, 그리고 저압역삼투압 방식을 포함하였다. 먼저 비용계산 프로그램을 사용하여 생산량 및 단위 면적당 투과량에 따른 처리수 생산단가의 변화를 보았다. 그 결과 생산량 및 투과량이 감소할수록 처리비용이 급격히 증가하였다. 그리고 처리용량을 달리 하였을 때 정밀여과막, 한외여과막, 저압역삼투압, 재래식공정, 그리고 고도처리 공정의 다섯 가지 공정에 대하여 총 비용을 계산하였다. 그 결과 막여과 공정은 재래식 공정 및 고도 처리공정과 비교하여경제성이 있게 나타났고 막분리중에서도 한외여과막은 중용량 ($157.5m^3/hr$) 생산량 이상에서 다른 막분리공정과 비교해서 생산가 경쟁력이 있는 것으로 나타났다.

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감성돔, Acanthopagrus schlegeli 정액의 특성과 정자의 운동성 (Properties of Semen and Sperm Motility in Black Seabream, Acanthopagrus schlegeli)

  • 장영진;임한규;고강희
    • 한국양식학회지
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    • 제8권3호
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    • pp.149-157
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    • 1995
  • 양식어류의 정자보존을 위한 기초자료를 얻고자, 순환여과 사육시스템에서 사육한 전장 $21.8\pm2.8cm$, 체중 $173.8\pm67.5g$의 감성돔, Acanthopagus schlegeli을 재료로 하여, 정액의 물리$\cdot$화학적 특성과 $Na^+,\;K^+,\;Mg^{++},\;Ca^{++}$ 농도별 삼투압에 따른 정자의 운동성을 평가하였다. 개체당 1회 착출시 정액량은 평균 1.97ml였으며, 정자의 농도는 $2.33\pm1.30\times10^{10}$ sperm/ml, spermatocrit는 $90.6\pm5.0$이었다. 정액의 pH는 $8.3\pm0.1$이었으며, 사육해수와 정장 및 혈장의 삼투압은 각각 $939\times24,\;382\pm70,\;342\pm77$ mOsm/l, 정장의 $Na^+,\;K^+,\;Cl^-$ 농도는 각각 $169.5\pm4.5,\;4.9\pm2.2,\;156\pm2.0$ mM/l였다. $Na^+,\;K^+,\; Mg^{++}$$Ca^{++}$결여 인공해수에 정액을 희석시켰을 경우, $Na^+$ 결여 인공해수에서만 정자의 운동이 개시되지 않았다. $Na^+$결여 인공해수에 1M NaCl을 서서히 첨가하여 삼투압을 상승시켰을 때, 삼투압 $1398\~1736$mOsm/l에서는 정자의 운동성이 낮았으나, $457\~l128$ mOsm/l에서는 높은 운동성을 보였다. NaCl 첨가시와 같은 방법으로 $K^+,\;Mg^{++}$$Ca^{++}$ 결여 인공해수에 1M의 KCl, $MgCl_2$$CaCl_2$ 처리를 한 경우, 각각의 삼투압 범위 $904\~1434,\;818\~l175$$956\~1343$ mOsm/l에서 정자의 운동성이 높았다.

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한발저항성 정도가 다른 보리 품종들의 한발처리에 따른 생리적 특성변화 (Changes in Physiological Characteristics of Barley Genotypes under Drought Stress)

  • 이변우;부금동;백남천;김정곤
    • 한국작물학회지
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    • 제48권6호
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    • pp.506-515
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    • 2003
  • 이 논문은 한발저항성이 다른 6개 보리 품종의 한발에 따른 생장, 잎의 수분포텐셜(leaf water potential, LWP), 상대함수량(leaf relative water content, RWC), 삼투압(leaf osmotic potential, OP), 삼투조정(osmotic adjustment, OA), 팽압(leaf turgor pressure, LTP), 순광합섬, 기공전도도, 엽육전도도, 엽록소형광 등의 변화를 조사하여 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1 한발 처리시 토양수분포텐셜은 -0.05㎫이었고. 종료시에는 -0.29㎫로 저하하였다. Dicktoo-S 동보리 1호, Dicktoo-L, Dicktoo-T, 수원쌀보리 365호, 탑골보리 품종의 한발처리구 건물중은 각각 대조구(처리기간종 -0.05㎫ 유지)에 비하여 68%, 69%, 70%, 86%, 55%, 37%를 나타내어 Dicktoo 계통과 동보리1호의 한발저항성이 강하였고, 수원쌀보리 365호와 탑골보리는 한발저항성이 약하였다. 2. 한발저항성이 강한 품종은 삼투조정능력이 커서 한발처리에 따른 RWC와 LWP의 저하가 작았고 팽압유지능력이 컸다. 3. 한발처리에 따라 순광합성이 저하하였고 그 저하정도는 한발저항성이 큰 품종이 작았는데, 이는 한발저항성이 큰 품종이 기공전도도, 엽육전도도 및 PSII 최대양자수율(Fv/Fm)의 저하가 적었기 때문이었다. 4. 결론적으로 저항성이 큰 품종은 삼투조정에 의한 수분유지능력이 크고 이에 따라 광합성저하가 적어 상대적으로 생장의 감소가 적은 것으로 판단되었다.

감성돔 아가미에 기생하는 요각류 Alella macrotrachelus 구제를 위한 저삼투압 처리 효과 (Hyposmotic Treatment for Control of the Parasitic Copepod, Alella macrotrachelus on the Gill of Cultured Black Porgy)

  • 민병화;정민환;노경언;임한규;최철영;장영진
    • 한국양식학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.19-24
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    • 2006
  • 감성돔 아가미에 기생하는 Alella의 형태 및 조직학적 구조를 관찰하고, 삼투압 충격에 의한 기생충의 구제 가능성을 조사하였다. 숙주당 Alella의 기생수는 평균 5개체였으며, 모든 개체가 암컷이었다. 이들은 아가미 연골조직에 bulla를 삽입하여 몸을 고정하고 있었다. 이 기생충의 몸은 두흉부$(1825.0{\pm}495.8{\mu}m)$, 몸통$(1822.1{\pm}521.5{\mu}m)$ 부착기인 bulla $(134.2{\pm}43.1{\mu}m)$ 구성되어져 있었다. 기생충은 아가미 2차새변을 섭취하였으며, 이로 인해 감성돔은 출혈과 빈혈이 발생하였고, 숙주의 폐사는 빈혈에 의한 것으로 추정된다. 감성돔에 기생한 Alella성체는 염분농도 $0{\sim}15\%_{\circ}$에서 48시간 이내에 100% 폐사하여, 삼투압 충격에 의하여 구제할 수 있는 것으로 판단되었다.