• 멤브레인
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• 제34권1호
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• pp.70-78
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• 2024

본 연구에서는 역전기투석용 4차 암모늄이온을 음이온교환기로 갖는 폴리아크릴레이트계 광가교형 음이온교환막을 개발하였다. 역전기투석은 청정 재생에너지 생산 시스템이지만 출력이 낮고 핵심 소재인 분리막의 가격이 비싸다는 단점으로 인해 상용화에 제한이 있다. 이에, 지지체가 없는 광가교형 음이온교환소재를 제조하였으며 개발한 고분자의 주쇄는 우수한 물성의 엔지니어링 플라스틱을 기반으로 제조하였다. 제조된 분리막은 우수한 물리적, 화학적, 전기화학적 특성을 보였으며 상용 음이온교환막인 AMV와 비교하여 약 50% 낮은 분리막 저항을 보였다. 더욱이 CQAPPOA-35는 40 ㎛의 얇은 분리막 두께에도 불구하고 상용막과 동등 수준의 선택도를 보이는 것을 확인할 수 있었다. CQAPPOA-35을 적용한 RED 스택은 최대 2.327 W m^-2 (flow rate : 100 mL min^-1)의 출력 밀도를 보여 AMV가 도입된 것보다 15% 향상된 성능 특성을 보였다. 개발된 CQAPPOA-35이 광경화를 통해 쉽고 저렴하게 제조할 수 있으며 RED 스택 특성도 매우 우수하다는 점을 고려할 때, 개발된 CQAPPOA-35은 RED용 음이온교환막으로 상용 활용을 위한 대안이 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 폴리머
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• 제34권2호
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• pp.126-132
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• 2010

메탄올 용매에서 고분자 촉진 단량체와 소디윰 스티렌 슐포네이트를 방사선 그래프트 방법으로 양이온 교환 PVdF 맴브레인을 제조하였다. 고분자 촉진 단량체로서 스티렌, 아크릴산, 비닐 피롤리돈을 사용하였다. 또한, 음이온 교환 PVdF 맴브레인도 방사선 그래프트 중합법에 의해 제조하였다. 양이온 및 음이온 교환 PVdF 맴브레인은 SEM, XPS 그리고 열분석기기를 통해 특성평가를 하였고 성공적으로 합성됨을 확인할 수 있었다. 그래프트 수율, 이온교환기의 양 및 침투율은 각각 30.0~32.3%, 2.81~3.01 mmol/g 그리고 66.6~147%로 평가되었으며, 20 $^{\circ}C$에서 이온 전도도를 측정한 결과 0.020~0.053 S/cm 이었다. 최종적으로, 제조된 양이온 및 음이온교환 PVdF 맴브레인은 전지격막으로서 충분히 사용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제23권4호
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• pp.420-425
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• 1991

SNU 1.5-MV 직렬형 반데그라프 가속기의 헬륨음이온원으로서 Rb 전하교환기를 제작하였다. 교환기의 최적운전조건을 결정하기 위해 특성실험을 수행하였다. Duoplasmatron 이온원에서 인출된 1~10 keV 에너지의 첼륨양이온빔을 Rb 증기속에 통과시킴으로써 2 단계 전하교환반응, 즉 $He^{+}\;+\;Rb\;{\rightarrow}\;He^{\circ\ast}\;+\;Rb^{+}\;과\;He^{\circ\ast}\;+\;Rb\;{\rightarrow}\;He^{-}\;+\;Rb^{+}$에 의해 헬륨음이온을 얻었다 실험결과로부터 헬륨음이온의 최대생성률이 헬륨양이온에너지가 7 keV일때 얻어짐을 알 수 있었다. Oven과 Canal의 최적온도는 각각 $370^{\circ}C{\;}와\;95^{\circ}C$로 결정되었다. 최적동작조건하에서 최대 헬륨음이온 생성률은 $2.42\pm002\;%$이었다. 본 전하교환기는 헬륨음이온생성에 효과적인 장치임이 입증되었다.

• 대한방사선방어학회:학술대회논문집
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• 대한방사선방어학회 2010년도 춘계 학술발표회 및 심포지엄
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• pp.84-85
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• 2010

• 대한환경공학회지
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• 제34권3호
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• pp.162-167
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• 2012

$Cl^-$ 형태의 음이온 교환 수지를 이용하여 오쏘인산 이온의 제거에 관한 연구를 수행하여, 오쏘인산의 형태에 따른 이온 교환 메커니즘을 살펴보았다. 또한, 알칼리도의 영향 및 타 이온의 영향을 조사하였다. 유입수에 포함된 오쏘인산 이온의 산화수가 2와 3인 화학종($HPO{_4}^{2-}$ and $PO{_4}^{3-}$)의 경우, 이온 교환 반응을 통해 완전히 제거되었으나, 1가 화학종($H_2PO_4{^-}$)인 경우는 음이온 교환 수지에 대한 친화도가 $Cl^-$ 이온과 경쟁적으로 작용하여 부분적인 제거만 이루어졌다. 이온 교환 반응을 거친 유출수의 pH는 유입수에 포함된 오쏘인산 이온의 당량에 해당하는 $Cl^-$ 이온이 유출수에 포함된 것을 근거로 계산한 수치에 비해 상당히 낮은 pH 값을 나타내었다. 이는 1가 이온은 2가 이온으로, 2가 이온은 3가 이온으로 변환되어 이온 교환되었기 때문으로 해석할 수 있었다. 알칼리도가 증가할 경우, pH 강하는 최소화되었다, 알칼리도가 100 mg/L ($CaCO_3$) 이상일 경우, 100 mg/L의 오쏘인산 이온($H_2PO_4{^-}$ 이온 포함)을 용액에서 모든 오쏘인산 이온이 제거되었다. 수용액에 포함된 $SO{_4}^{2-}$와 $NO_3{^-}$ 이온은 오쏘인산 이온과 함께 제거가 되었으며, 이에 해당하는 만큼 이온 교환 용량이 감소되었다.

• 멤브레인
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• 제26권6호
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• pp.432-448
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• 2016

최근 이온 교환 고분자 전해질 막을 활용한 고효율 에너지 전환 및 저장 장치에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 고분자 전해질 연료전지, 레독스 흐름전지 및 역전기투석 등 다양한 에너지 시스템에서 에너지 효율 향상을 위해 이온교환 전해질 막의 양/음이온의 선택적 수송 거동이 중요시되고 있다. 본 총설은 각각의 고효율 전해질 전지 시스템에 따라 요구되는 다양한 이온 교환막의 선택적 양/음이온 투과 거동의 한계점을 고찰하고, 한계를 극복하기 위한 다양한 구조의 고분자 이온 교환 복합막의 장점 및 단점을 정리하였다. 고분자 가교법 및 다공성 지지체 복합막 이외에 다양한 구조의 신규다공성 무기 나노입자를 유-무기 이온교환 복합막에 도입하는 시도가 이루어지고 있는 동시에, 이온 선택도 향상을 위한 다양한 형태의 표면 개질 방법이 개발되고 있으며, 이를 통해 이온 교환 복합막의 선택적 양/음이온 거동의 한계를 극복하는 전략을 제시하고 있다.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.21-29
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• 2020

본 연구에서는 전 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)에 적용하기 위한 세공충진 음이온교환막의 최적 설계 조건을 도출하고자 하였다. 실험결과를 통해 VRFB 충방전 성능에 가장 지대한 영향을 미치는 막 설계인자는 이온교환용량, 지지체의 기공율 및 가교도임을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 인자들에 의해 VRFB의 ohmic loss와 활물질의 crossover가 결정되었다. 또한 세공충진 음이온교환막의 제조 시 낮은 가교도에서 이온교환용량을 감소시키는 것과 높은 이온교환용량에서 가교도를 증가시키는 두 가지 방안을 검토하였다. 그 결과 충분히 높은 이온교환용량에서 가교도를 최적화 하는 것이 VRFB 충방전 성능 관점에서 바람직한 것으로 판단되었다.

• 멤브레인
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• 제16권2호
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• pp.133-143
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• 2006

방사선 그라프트 중합법을 적용하여, 폴리에틸렌 다공성 중공사막에 전자선을 조사시킨 후, glycidyl methacrylate(GMA)를 그라프트 중합하였다. 그 후, 음이온 교환기로서 diethylamine (DEA), triethylamine (TEA)를 도입시켜 2종류의 음이온 교환막을 합성하였다. DEA막과 TEA막의 이온교환 밀도는 3.4 mmol/g, 1.74 mmol/g으로 DEA막이 TEA막보다 높은 이온교환기를 얻을 수 있었다. 이 2종류의 음이온교환막에 단백질(bovine serum albumin, BSA)을 투과법에 의해 고정시켜 BSA 고정막을 만들었다. DEA-BSA막의 경우, 그라프트 체인에 BSA가 8층 이상으로 다층 흡착하였으나, TEA-BSA막의 경우, 강한 음이온에 의해 다층 흡착이 이루어지지 않았다. DEA-BSA막의 경우, BSA 다층 흡착성 고정을 나타내기 때문에 L-Trp가 D-Trp보다 더 강한 흡착 특성을 나타내었다. L, D-Trp 이성질체 혼합물을 투과시킨 BTC에 있어서, DEA-BSA 막의 경우, BSA에 대한 L-Trp와 D-Trp의 키랄 인식이 다르기 때문에 2단계의 BTC곡선을 얻을 수 있었다.

• 공업화학
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• 제28권5호
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• pp.539-546
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• 2017

본 연구는 산성유해가스 제거를 위한 고효율 음이온교환 복합 폼 화학필터를 제조하기 위하여 폴리우레탄(PU) foam에 다른 종류의 PSA를 사용하여 상용이온교환수지를 부착하여 제조, 이의 내수성, 내화학성, 접착신율, 농도와 유속에 따른 HCl과 HF의 흡착특성에 관하여 연구하였다. 그 결과 접착신율은 ATE-701은 900%, AT-4000C는 1,500%, HCA-1000는 2,400%이며, 내수성 및 내화학성평가에서 HCA-1000의 탈리율이 6% 미만으로 우수한 내구성을 가짐을 확인하였다. HCl, HF의 농도와 유속이 증가함에 따라 흡착이 빠르게 일어났으며 유속과 농도에 관계없이 110 min 이후 100% 흡착파과평형이 일어남을 확인할 수 있었다. 또한 SEM Morphology 관찰 결과 점착제가 고르게 분산되어 있고 이온교환수지의 다공구조가 유지되었으며, 흡-탈착 공정에서 성능저하가 없는 것으로 보아 내구성이 있음을 확인하였다.

• 대한환경공학회지
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• 제33권11호
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• pp.804-811
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• 2011

본 연구는 흡착제의 흡착특성을 이해하는데 이용되는 각종 흡착모델의 적용성을 평가하는데 목적이 있다. 이를 위해 상용의 음이온교환수지(PA-308)를 이용하여 질산성질소에 대한 흡착특성을 회분식 실험을 통해 조사하였다. 음이온교환수지에 의한 질산성질소의 속도실험 결과는 초기의 빠른 흡착과정과 후기의 느린 흡착 과정의 두 가지 단계의 과정으로 이원화되는 경향을 나타내었다. 1차 속도식과 2차 속도식 모두 전체 반응시간에서의 질산성질소에 대한 음이온교환수지의 흡착속도를 수식화 할 수 없었다. 초기의 빠른 흡착반응($t\leq$ 20분)은 1차 속도식에 따르고 외부확산에 의해 거의 지배되는 거동을 보이는 반면, 후기 느린 흡착반응(t > 20분)은 2차 속도 화학반응과 내부확산, 즉 세공 내 확산에 의해서 일어남을 알 수 있었다.