• 전기화학회지
• /
• 제17권2호
• /
• pp.94-102
• /
• 2014

바나듐 레독스 흐름 전지 (Vanadium redox flow battery, VRB) 시스템 운전 중 양이온 교환막을 통한 바나듐이온의 투과로 인하여 성능이 저하되는 문제점을 보완하기 위해 판상형태의 탄소물질인 산화그라핀 (Graphene Oxide, GO)을 기존에 사용하였던 양이온 교환막인 Nafion 양이온 교환막 표면에 열압착 방식으로 코팅하여 양이온 교환막 개선 및 VRB 성능 향상을 도모하였다. 개선된 양이온 교환막의 물리화학적 특성분석을 위하여 SEM (Scanning Electron Microscopy)분석, 이온 교환 용량, 수분 흡수 및 수소이온 전도도를 측정하였다. 산화그라핀층을 코팅한 결과, SEM 분석을 통해 양이온 교환막 표면에 약 $0.93{\mu}m$의 산화그라핀층이 형성된 것을 확인할 수 있었다. 산화그라핀을 코팅하여 개선된 양이온 교환막의 수소이온 전도도 측정 결과, 상용 양이온 교환막의 27% 수준으로 감소하였음을 확인하였으며, 동시에 바나듐이온 투과실험을 실시한 결과, 개선된 양이온 교환막의 바나듐이온 투과도가 기존 상용 양이온 교환막의 25% 이하 수준으로 감소하였음을 확인할 수 있었다. VRB 단위전지 성능실험을 실시하여 충-방전 특성을 분석한 결과, 산화그라핀을 코팅하여 개선된 양이온 교환막을 VRB 시스템에 적용하였을 경우, 바나듐이온의 투과도 감소로 인하여 쿨롱효율이 증가하였음을 확인할 수 있었고, 그로 인하여 전체적인 에너지효율이 상용막을 적용하였을 때 보다 증가하였음을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 연구를 통해 양이온 교환막 표면에 판상형태의 탄소물질인 산화그라핀을 코팅하는 방법이 바나듐이온 투과도를 저하시키고 VRB의 시스템성능을 향상시킬 수 있는 효과적인 방법임을 제시할 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제7권4호
• /
• pp.727-732
• /
• 2006

본 연구에서는 전해질 성분 및 농도, 이온교환 수지 조성비율을 통해 이온교환 수지탑의 성능을 평가하고, 이온교환 수지에 의한 입자성 물질 제거의 능력과 입자성 물질이 이온교환 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환 수지탑 배열 순서에 따라 파과(돌파)시점이 연장되며, 파과(돌파)순서는 음이온의 경우 $Cl^{-}, 양이온의 경우 $Na^{+} 순 이였으며, 전해질의 농도가 증가할수록 파과시간이 단축되었다. 이온교환 수지의 조성비 변화에서는 양음이온교환 수지 조성비가 1:2의 경우 1:1및 1:3의 경우보다 파과(돌파)시간이 연장되었으며 동일한 전해질 농도에서 입자 농도가 증가하면 20% 미만으로 파과(돌파)시간이 단축되었다. 양이온 교환수지 비율이 높으면 양이온의 파과(돌파)시점이 늦어져 이온교환 수지탑의 수명이 연장되고, 입자성 물질은 전해질 농도와 무관하게 이온교환 수지의 세공을 막아 이온교환 용량을 감소시켜 파과(돌파)시간을 단축시키는 것으로 조사되었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2006년도 춘계학술발표논문집
• /
• pp.599-601
• /
• 2006

본 논문에서는 용액의 농도가 이온교환 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 농도는 $Na^+\;50$, 125, 250ppm, $Cl^-\;165$, 315, 610ppm, 입자성 물질의 유입 농도 0ppm, 유속 500ml/min, 이온교환 수지는 ROHM&HAAS IR 120 양이온 수지와 ROHM&HAAS IRA 402 음이온 수지를 사용하였다. 수지탑 배열은 혼상-혼상-음이온 수지탑 순으로, 이온교환 수지탑의 양 음이온교환 수지의 조성 비율은 1:2 로 실험한 결과 이온교환 수지탑 성능은 유입 용액 성분 및 농도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 이온교환 수지탑 배열 순서에 따라 파과시점이 연장되며, 파과순서는 음이온의 경우 $Cl^-\;<\;NO_3\;^-\;<\;F^-$, 양이온의 경우 $Na^+\;<\;K^+\;<\;Ca^{2+}$ 순 이였으며, 용액의 농도가 증가할수록 파과시간이 단축되었다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
• /
• 한국환경과학회 2006년도 학술발표회 발표논문집
• /
• pp.278-279
• /
• 2006

본 연구에서는 수중 silica 제거에 이온교환수지의 성능이 실험되었다. 음이온 단일수지에 비해 양이온/음이온 혼합수지가 silica제거에 효과적이었고, 혼합수지에서 온도가 높을수록 교환반응속도는 빨랐다. 음이온과 양이온교환능은 용액의 pH를 변화를 측정하여 해석할 수 있었다. 용액에 공존하는 양이온인 $Na^+$는 혼합수지에서 pH변화에 영향을 주는 물질이었고, 이러한 pH의 변화는 silica의 제거능에 영향을 주었다. 각 온도에서 도달된 평형농도로부터 각 수지에 대한 silica의 선택도계수가 측정되었다.

• 멤브레인
• /
• 제12권1호
• /
• pp.1-7
• /
• 2002

양이온만을 선택적으로 투과하는 양이온교환막의 응용분양에는 electrodialysis, deffusion dialysis, reverse osmosis, membrane electrolysis, membrance fuel cell 등이 있다. 현재 사용화된 양이온교환막들은 좋은 성능과 안정성을 가지고 있지만 가격이 너무 비싸고 일부응용분야에 최적화 되지 않은 문제를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 많은 연구가들은 저렴하고 생산이 용이하며 각 응용분야에 적용 가능한 여러 가지 양이온교환막의 소재에 대한 연구를 진행하여 왔다. 그 소재들의 소개와 이를 이용한 양이온교환막의 성능과 특성에 대하여 기술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제4권3호
• /
• pp.296-300
• /
• 2003

다성분 양이온 교환을 위한 평형과 동역학 데이터는 질량 작용 법칙과 표면 착화 모델을 이용하여 수행 및 평가하였다. 양이온 흡착의 평형과 칼럼 실험은 양이온 교환 합성 수지 IRN 77로 H/sup +/, Li/sup +/, Na/sup +/, NH₄/sup +/, Mg²/sup +/ 이용하여 2, 3, 4, 5 성분 양이온 교환을 수행하였다. 질량 작용 법칙과 표면 착화 모델은 이온 선택도와 경쟁적 양이온 교환을 조사하기 위하여 데이터에 대해 시험하였다. 표면 착화 모델은 질량 작용 모델보다 평형과 동역학 실험 데이터를 정확히 예측하였다.

• 공업화학
• /
• 제10권2호
• /
• pp.206-211
• /
• 1999

본 연구에서는 NaCl수용액의 초저이온 농도범위 ($1.0{\times}10^{-4}M$ 이하)에서 양이온 교환수지 대 음이온 교환수지의 비, 수지량, 계의 온도를 함수로 한 혼합층 이온교환의 거동을 실험적으로 연구하였다. 실험실 크기의 연속흐름 칼럼을 통하여 양이온 교환수지와 음이온 교환수지의 교환능이 소모될 때까지의 유출농도를 처리된 유량의 함수로 측정하여 파과곡선을 구하였다. 초기누출은 수지량이 적은 경우 양이온과 음이온의 파과곡선에 나타났으나, 선택도계수가 낮은 양이온의 파과곡선에 현격하게 크게 나타났다. 선택도계수는 파과곡선의 기울기에 영향을 미쳤으며, 계수값이 큰 음이온의 파과곡선의 기울기가 급격하였다. 온도변화는 파과곡선의 기울기에 영향을 미쳤으며, 온도가 증가할수록 이온교환속도가 증가하였다. 이 온도효과는 수지비에 관계없이 수지총량이 증가할수록 또는 이온교환수지의 교환능이 감소하여 파과곡선이 평형에 가까워질수록 감소하였다.

• 공업화학
• /
• 제8권1호
• /
• pp.67-75
• /
• 1997

LLDPE와 미분말 상태인 강산성 양이온 교환 수지를 사용하여 압출기를 통해 막상으로 성형한 후 증류수와 NaCl 포화 수용액상에서 후처리하여 불균질 양이온 교환막을 제조하고 특성화하였다. 증류수 및 NaCl 포화 수용액 중에서 후처리를 통하여 양이온 교환 수지 입자가 함수, 팽윤되어 폴리에틸렌과 이온 교환 수지 사이에 cavity가 발생하며 동시에 양이온 교환 수지의 팽윤 압력에 의해 결합제에 큰 힘이 작용하기 때문에 폴리에틸렌에 micro-crack이 생성되므로 전기 화학적, 물리적 특성 값이 향상되었다. 또한 후처리 시간 30분과 후처리 온도 $90^{\circ}C$에서 최적의 조건을 갖는 우수한 불균질 양이온 교환막이 제조되었다.

• 공업화학
• /
• 제27권6호
• /
• pp.633-638
• /
• 2016

본 연구에서는 상용화된 양이온교환수지, 음이온교환수지, 혼합이온교환수지 각각 3종을 이용하여 Cs과 I 등의 방사성이온을 포함하고 있는 오염수 중 방사성 이온을 분리하는 연구를 하였다. 실험은 상온에서 회분식으로 진행하였으며, 이온교환수지의 양을 달리하여 각각의 이온교환수지에 대한 Cs와 I의 제염성능을 비교하였다. 이온크로마토그라피 기기로 농도분석을 한 결과, D사의 이온교환수지의 대체적으로 이온교환능력이 높은 결과 값을 가졌으며, 공통적으로 이온교환수지의 양이 적을 때, 이온교환수지 질량 대비 제염성능이 높은 것을 알 수 있었다. D사의 양이온교환수지의 질량이 적을 때, Cs 이온에 대한 이온교환용량은 0.199 meq/g, 음이온교환수지의 I 이온에 대한 이온교환용량은 0.344 meq/g의 결과 값을 확인할 수 있었으며, 혼합이온수지를 사용했을 때에는 I 이온에 대한 이온교환용량이 0.33 meq/g으로, D사의 이온교환수지가 다른 이온교환수지에 비해 특히 I에 대한 이온교환능력이 높은 것을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회:학술대회논문집
• /
• 한국산학기술학회 2006년도 춘계학술발표논문집
• /
• pp.596-598
• /
• 2006

본 논문에서는 수지 조성비 및 수지탑 배열이 이온교환 특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 전해질 농도는 $Na^+\;125ppm$, $Cl^-\;315ppm$ 유속은 500ml/min, 이온교환 수지는 ROHM&HAAS IR 120 양이온 수지와 ROHM&HAAS IRA 402 음이온 수지를 사용하였고, 수지탑 배열은 혼상-혼상-음이온, 혼상-음이온-혼상, 음이온-혼상-혼상 수지탑 순으로, 이온교환 수지탑의 양 음이온교환 수지의 조성 비율은 1:1, 1:2, 1:3 로 변화하여 실험한 결과 이온교환 수지의 조성비 변화에서는 양 음이온교환 수지 조성비 1:2의 경우 1:1, 1:3의 경우보다 파과시간이 연장되었다. 수지탑 배열이 음이온-혼상-혼상 수지탑인 경우 혼상-혼상-음이온 수지탑 배열과 파과시간을 비교해보면 약 60% 파과시간이 연장되었다. 따라서 수지탑 배열은 음이온-혼상-혼상 수지탑 순으로, 수지 조성비는 1:2일 때 가장 효율적인 것으로 나타났다.