• 멤브레인
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• 제13권3호
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• pp.143-153
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• 2003

본 연구에서는 양이온교환막 표면에 형성된 바이폴라 계면이 물분해 현상에 미치는 영향을 조사하였다. 실험결과, 전기투석 중 막표면에 형성된 고정화된 바이폴라 계면이 심각한 물분해를 유발함을 알 수 있었다. 특히, 고정화된 바이폴라 계면은 다가 양이온이 전해질로 이용되는 전기투석 시스템에서 양이온교환막 표면에 쉽게 형성됨을 알 수 있었다. 낮은 용해도적 상수를 갖는 다가 양이온들은 급격한 물분해를 유발하였는데 이는 이들이 막표면에서 쉽게 수산화물의 형태로 침적되며 따라서 수소-친화 그룹과 수산화-친화 그룹으로 구성된 바이폴라 계면이 막-용액 계면에 형성됨을 알 수 있었다. 따라서 물분해는 막 표면의 금속수산화물 층과 막의 고정전하 그룹간에 발생되는 강한 전기장에 의해 크게 활성화됨을 알수 있다. 또한 이와 유사하게 분자량이 큰 유기 상대이온들이 막표면에 누적되는 경우에도 고정화된 바이폴라 계면이 형성되어 한계전류밀도 이상에서 심각한 물분해를 유발하였다. 따라서 전기투석의 고전류 운전시 효율 향상을 위해서는 막표면에 유발되는 고정화된 바이폴라 계면의 형성을 억제하는 것이 매우 중요함을 알 수 있다.

• 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.

• KSBB Journal
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• 제11권3호
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• pp.360-366
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• 1996

전기장에서의 유기산의 이동성향을 파악하기 위하여 아세트산을 대상으로 하여 한외여과막과 이온교 환막을 사용한 전기투석에 대해 연구하였다. 전기장에 의한 한외여과막에서의 전기적 삼투흐름은 전반적으로 anodic side에서 cathodic side로 진행되었다. 막을 통한 이온의 순수이동은 전기척 삼투흐름 에 대한 전기적 이동속도로부터 결정되였으며, 실험 에서의 순수 전기적 삼투흐름방향은 아세트산의 이 동에 많은 영향을 미치는 것으로 사료된다. 격막을 통한 전기척 삼투흐름에 의해 특성화된 한외여과막의 표면전하는 모두 음전하를 띠었다. 각기 재질이 다른 regenerated celiuloseCYM series)와 polysul foneCPM series) 재질의 한외여과막을 사용한 실험에서 아세트산이온의 이통양상에 매우 다르게 나타 났으며 전반적으로 YM series의 한외 여과막에서 아세트산이옹의 이동이 원할한 것으로 나타났다. 이는 전기적 삼투흐름측정에 따르면 YM series의 격막에 비해 PM series의 격막이 전해질용액에셔 상대적으로 큰 음전하를 띠는 것으로 추측된다. 아세트산 이온의 이동은 전기장의 세기, 전극사이 의 거리, 전극표면적, 이온세기, 온도, 격막의 pore 크기등에 영향을 받았으며, 일정한 전류장의 조건에서 이온교환막에서의 아세트산 이온의 이통은 한외 여과막에 비하여 1.5 에서 3배 수준이였다. 전기장 펄스형성에 의한 이온교환막에서의 아세트산이온의 이동은 10sec/hr의 펄스전기장에서 약 10%의 증가 를보였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제58권2호
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• pp.319-324
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• 2020

전기와류 불안정성은 전기투석 장치, 갈바니 전지, 전해 전지 등의 이온-선택성 이동 현상계에서 발견되는 비선형 이동 현상이다. 이 불안정성은 이온-선택성 표면 근처 공간 전하층의 요동에 의해 발생하며, 불안정성의 발현은 물질 전달 속도를 증가시켜 준다. 따라서 전기와류 불안정성은 물질 전달 측면에서 중요한 의미를 가진다. 최근의 실험적 기법들이 불안정성의 직접적 가시화를 가능하게 해주었으나, 실험적 한계점에 의해 불안정성의 원론적 연구는 제한된 영역에서만 이루어지고 있다. 본 연구에서는 일정 전위 모드에서의 전기와류 불안정성에 대한 수치 해석을 진행하여 전류-시간 곡선과 불안정성의 거동 간의 상관관계를 밝히고자 하였다. 시간-분해 해석을 통하여, 불안정성의 발달 거동을 SCL 형성 - 전기와류 불안정성의 성장 - 정상 상태 도달로 구분 지었다. 더불어, 인가 전위에 따른 전이 시간들의 크기 법칙 또한 수치적으로 유도하였다.

• 멤브레인
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• 제27권2호
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• pp.109-120
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• 2017

양이온($Na^+$) 및 음이온($Cl^-$)이 각각의 CEM과 AEM을 통해 선택적으로 분리되어 담수로 이동할 때 발생되는 전위차와 산화/환원(redox couple)형 전해질을 포함하고 있는 전극에서 발생하는 전류를 이용하여 전기 에너지로 전환시키는 에너지변환장치이다. RED 시스템의 핵심소재 중 하나인 이온교환막은 높은 출력 밀도를 달성하기 위해 1) 낮은 팽윤거동, 2) 적절한 이온교환능, 3) 높은 이온전도도, 4) 높은 이온선택성을 만족시켜야 한다. 본 논문에서는 이를 만족시키는 소재 및 이온교환막의 연구동향 및 전망에 대해 설명하였다.