• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.357-365
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• 2022

최근 전기자동차용 이차전지 등의 수요가 급증하면서 효율적인 리튬 화합물의 생산이 큰 주목을 받고 있다. 바이폴라막 전기투석은 친환경적이며 경제성 및 효율성이 우수한 전기화학적 리튬 화합물 생산공정으로 알려져 있다. 바이폴라막 전기투석 공정의 효율은 바이폴라막의 성능에 의해 좌우되기 때문에 바이폴라막의 선택이 매우 중요하다. 본 연구에서는 세계적으로 가장 널리 사용되고 있는 대표적인 상용 BPM인 Astom사의 BP-1E 및 Fumatech사의 FBM을 비교 분석함으로써 전기화학적 LiOH 생산을 위한 BPED 공정에 적합한 BPM의 특성을 도출하고자 하였다. 체계적인 평가를 통해 BPM의 특성중 막의 이온전달저항 및 co-ion leakage를 줄이는 것이 가장 중요하고 이러한 관점에서 BP-1E가 FBM보다 더 우수한 성능을 가지고 있음을 확인하였다.

• 공업화학
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• 제34권3호
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• pp.272-278
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• 2023

이 연구에서는 전류밀도와 전기삼투 현상이 전기투석(electrodialysis, ED)의 탈염성능에 미치는 영향을 분석하였다. 농축액의 농도를 10~200 g/L로 변화시키면서 정전압 조건에서 ED 실험을 진행하였다. ED 운전과정에서 스택에 공급되는 전류밀도와 전하량, 희석액과 농축액의 농도, 그리고 전기삼투에 의한 물 이동량을 측정하여 탈염성능을 분석하였다. 농축액의 농도가 증가함에 따라 이온교환막의 선택성이 감소하여 전류효율이 감소하였다. 또한 전류효율은 스택에 공급되는 전류밀도에 영향을 받는 것으로 나타났다. 전류밀도가 15 mA/cm² 이상에서는 역 확산이 억제되어 전류효율이 증가하였다. ED 운전과정에서 전기삼투에 의한 물 이동량을 분석하였다. 물 이동량은 농축액과 희석액의 농도비에 비례하여 증가하는 것을 알 수 있었다. 농도비가 100 이상에서는 삼투압에 의한 물 이동량이 급격히 증가하여 200 g/L 이상의 농축액을 얻는데 한계가 있는 것으로 나타났다.

• 멤브레인
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• 제10권2호
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• pp.92-101
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• 2000

바지락 자숙액을 효과적으로 탈염하기 위하여 전기투석기를 사용하여 자숙액의 농도, pH 및 부피에 대한 최적 탈염조건을 검토하였다. 탈염에 필요한 이온교환막은 당과 단백질의 유실량이 적은 분자량 100 Da이상을 회수할 수 있는 AC-110-400을 선정하였으며, 자숙액 농도 0.5％와 4％의 탈염시간은 각각 100분과 170분에서 90％이상 염을 제거할 수 있었다. 자숙액의 pH에 대한 효과는 pH 9.0의 알칼리영역에서 보다 pH 4.0의 산성영역에서 탈염율이 더 높았으며, 투과액의 부피는 탈염시간과 탈염율에 거의 영향을 주지 않았다. 자숙액의 탈염은 주로 자숙액의 농도와 pH에 의해 크게 영향을 받았으며, 2％ 자숙액 1 L, pH 5.75에서 효율적인 탈염이 가능하였다.

• 상하수도학회지
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• 제27권4호
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• pp.445-456
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• 2013

In this study, desalination by electrodialysis with ion exchange membranes was applied to synthetic waters with various ion concentrations and also for ground waters from coastal areas in Korea. Electrodialysis performance on the synthetic solutions showed the similar tendency in operation time and current curves, i.e., shorter operation time and higher maximum current with increasing applied voltages. The ED results of synthetic waters with different ion compositions, i.e., $Na_2SO_4$, $MgSO_4$, $CaSO_4$, at the similar conductivity condition, i.e., $1,250{\mu}s/cm$ revealed that effects of mono- and divalent ions on water quality and performance in electrodialysis were different. The divalent ions had less efficiency in the ED compared to monovalent sodium ions and also divalent calcium ions showed better performance than Mg ions. The electrodialysis on the ground waters produced high quality of drinking water. The groundwater from SungRoe however showed a buildup of membrane resistance. Organic matter concentrations and great portions of divalent ions in the groundwater were possible causes of the deteriorated performance.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권5호
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• pp.476-482
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• 2006

본 연구에서는 유기산염으로부터 유기산으로의 변환을 2실 배열 공정의 바이폴라막 전기투석을 이용하여 행하였다. 유기산으로 아세트산과 젖산을 사용하였으며, 유기산의 농도, 가성소다의 농도 그리고 pH 값들을 전류밀도에 따라 측정하였다. 그 결과 유기산염은 효과적으로 유기산으로 전환되었을 뿐만 아니라, 잔여 $Na^+$ 이온을 수산화나트륨의 형태로 회수할 수 있었다. 실험 결과를 바탕으로 이온 평형을 고려하여 수학적인 모델을 확립하였다. 시간에 따른 유기산의 농도, 가성소다의 농도 그리고 pH 값의 모델식은 실험 데이터와 잘 일치하였다.

• 상하수도학회지
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• 제22권3호
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• pp.307-314
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• 2008

In this study, the effects of applied voltage, solution pH and coexistence of other ions such as sulfate ion (${SO_4}^{2-}$) and chloride ion ($Cl^-$) were investigated on the removal of nitrate-nitrogen ($NO_3{^-}-N$) from ground water by electrodialysis. The examined operating conditions were evaluated for optimizing the removal efficiency of $NO_3{^-}-N$. Real ground water samples taken from a rural area of Yongin city and artificial ones with components similar to the real ground water were tested for the study, which contained $NO_3{^-}-N$ concentration of 17mg/L that exceeds current drinking water quality standard of 10 mg/L. The increase in the removal rate of $NO_3{^-}-N$ was observed as the applied voltage increased from 5V to 30V, while no significant increase in the removal rate appeared at the applied voltage beyond 20V during a given operating time. The removal rate appeared to get lower at both acidic and basic condition, compared to neutral pH. Coexistence of of ${SO_4}^{2-}$and $Cl^-$ demanded much longer operating time to achieve a given removal rate or to meet a certain level of treated water concentration. When nitrate ion was combined with ${SO_4}^{2-}$and $Cl^-$, the removal rate was reduced by 4.29% and 10.83%, respectively.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.340-344
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• 2006

폴리스티렌을 acetyl sulfate 시약을 사용하여 술폰화시킨 후 다공성 양이온교환 막으로 제조하였다. 제조된 막의 특성을 분석한 결과 다공성의 형태를 가졌음을 확인할 수 있었고, IR 분석결과 술폰산기의 도입을 확인할 수 있었다. 전체적으로 반응물 중 황산의 양이 증가할수록 이온교환능력이 증가하는 경향을 확인할 수 있었고, 전기투석 공정에 적용가능성을 판단한 결과 양이온에 대한 선택성과 음이온에 대한 배제성을 간접적으로 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• 공업화학
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• 제21권6호
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• pp.621-626
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• 2010

음이온 교환막은 전기투석뿐만 아니라 역전기투석에 의한 전기생산과 축전 탈이온에 의한 정수 분야에 이용될 수 있다. 본 연구에서는 폴리비닐알콜 수용액 상에서 (vinylbenzyl)trimethylammonium chloride와 2-hydroxyethyl methacrylate를 중합한 후 글루타르산과의 에스테르화 반응, 그리고 글루타르알데히드와 가교반응을 통해서 음이온 교환막을 제조하였다. 실험 변수에 따라 음이온 교환막을 제조하고 이온교환막의 전기화학적 물성을 조사하였다. 중합반응에서 음이온 교환성 단량체 비율에 따라 이온교환량과 저항 값이 변하였으며, 에스테르화 반응에서는 글루타르산의 함량의 증가에 따라 함수율과 전도도가 감소하였다. 형성된 필름과 알데히드의 가교반응 시간 변화는 함수율, 전기저항, 이동수 값들에 영향을 미쳤다. 끝으로 제조된 이온 교환막의 chronopotentiometry와 한계전류밀도도 측정하였다.

• 멤브레인
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• 제4권3호
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• pp.163-170
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• 1994

본 연구에서는 전기투석법을 이용하여 아미노산 수용액중에 존재하는 전해질인 무기염의 분리 정제에 관하여 고찰하였다. 생물 분리기술로서 아미노산의 등전위점을 이용한 전기투석법의 적합성을 검토하기 위하여 음이온교환막, NEOSEPTA AM1(Tokuyama Soda Co. Ltd., Japan)과 양이온교환막 CM1 (Tokuyama Soda Co. Ltd., Japan)막을 사용한 전기투석조를 설계하였고 아미노산 발효공정과 유사한 계를 만들어서 무기염인 NaCl의 분리실험을 하였다. 즉, 운전조건을 설정하기 위해 pH에 따른 아미노산의 누설량, 한계전류 밀도를 측정한 후, 이를 바탕으로 회분식과 연속식 실험으로 염의 제거량과 아미노산의 누설량을 정량적으로 고찰하고 전류효율을 구하였다. 회분식 장치에서 아미노산 수용액별로 11시간동안 운전한 결과 NaCl의 제거효율은 96.1~96.2%이었고, 아미노산의 누설율은 glycine의 경우 2.5%, methionine의 경우 1.7%, alanine의 겨우 2.0%이었으며, 전류효율은 44.5~44.6% 범위이었다. 연속식 장치에서는 아미노산 수용액별로 dilution rate을 1.0~3.9$h^{-1}$로 변화시켜 실험한 결과, 120~150분 사이에 정상상태에 도달하였고, 유속이 작을수록 염의 제거 효율은 증가하였으나 전류효율은 감소하였다. 이때 아미노산의 누설은 거의 없었다.