• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.350-358
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• 2020

본 연구에서는 다공성 탄소 전극의 음극과 양극 표면에 각각 양이온교환고분자(Nafion)와 음이온교환고분자(aminated polyphenylene oxide, APPO)를 코팅하여 막 결합형 축전식 탈염(membrane capacitive deionization, MCDI) 공정에 적용하였다. 또한 위 공정의 성능을 탄소 전극만으로 구성한 축전식 탈염(capacitive deionization, CDI) 공정과 비교 평가해 보고 염 제거 효율이 최대로 나타나는 MCDI 공정의 최적 운전 조건을 탐색하고자 하였다. 염 제거 효율은 MCDI 공정이 CDI 공정에 비해 높게 나타났으며 Nafion과 APPO를 적용한 MCDI 공정에서 흡착 조건이 1.2 V, 3 min이고 탈착 조건이 -1.0 V, 1 min 일 때의 염 제거 효율이 82.1%로 최댓값을 보임을 확인했다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제7권1호
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• pp.39-53
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• 2016

In this study, polysufone (PSf) was used as a base polymer to synthesize sulfonated polysulfone (SPSf) and aminated polysulfone (APSf) as cation and anion exchange polymers, respectively. Then the ion exchange polymers were coated onto the surface of commercial carbon electrodes. To compare the capacitive deionization (CDI) and membrane capacitive deionization (MCDI) processes, the pristine carbon electrodes and ionic polymer coated electrodes were tested under various operating conditions such as feed flow rate, adsorption time at fixed desorption time, and feed concentration, etc., in terms of effluent concentration and salt removal efficiency. The MCDI was confirmed to be superior to the CDI process. The performance of MCDI was 2-3 times higher than that of CDI. In particular, the reverse desorption potential was a lot better than zero potential. Typically, the salt removal efficiency 100% for 100 mg/L NaCl was obtained for MCDI at feed flow rate of 15 ml/min and adsorption/desorption time of 3 min/1 min and applied voltages 1.0 V for adsorption and -0.3 V for desorption process, and for 500 mg/L, the salt removal efficiency 91% was observed.

• 멤브레인
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• 제24권4호
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• pp.332-339
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• 2014

본 연구에서는 축전식 탈이온 공정(capacitive deionization, CDI)의 성능을 개선하기 위해 poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) (PPO)를 기저물질로 이용하여 코팅이 가능한 음이온교환 이오노머(quaternized PPO, QPPO) 용액을 제조하였다. 제조된 QPPO는 상용 음이온교환막(AMX, Astom Corp., Japan) 대비 우수한 이온전도도 특성을 나타내었으며 전기화학적 특성 또한 동등 수준임을 확인할 수 있었다. 다공성 탄소 전극에 이오노머 용액을 코팅하여 CDI 성능평가를 수행하였으며 그 결과 약 94.9%의 높은 염 제거 효율을 나타내었다. 기존의 CDI와 상용 음이온교환막을 결합한 membrane CDI (MCDI), QPPO가 코팅된 전극을 사용한 coated CDI (CCDI)의 탈염 성능을 비교한 결과 QPPO의 높은 이온선택성 및 낮은 이온 전달저항으로 CCDI가 기존의 CDI에 비해 52.1%, MCDI에 비해 18.3% 향상된 높은 염 제거 성능을 나타냄을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권6호
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• pp.697-703
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• 2011

축전식 탈염(CDI)은 높은 비표면적을 갖는 전극에 전기화학적 원리로 이온을 흡착하여 제거하는 기술이다. CDI 기술은 낮은 전위에서 작동하기 때문에 에너지 소비가 작고, 전극을 재생할 때 산, 염기 혹은 염을 사용하지 않기 때문에 환경친화적인 기술이다. 본 연구에서 우리는 CDI 기술의 동향을 알아보기 위해 특허와 논문을 조사했다. 데이터베이스는 WIPS와 Scopus를 사용하여 얻었으며 전극기술, 모듈기술 및 응용기술에 따라 조사되었다. CDI의 기술 동향은 연도별, 국가별, 출원인별, 기술별로 조사되었다.

• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.355-361
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• 2019

본 연구에서는 기존의 CDI (capacitive deionization)를 이용해 산업 폐수에 함유되어있을 수 있는 바륨 이온 제거에 관해서 연구하였다. Feed 용액은 30 mg/L의 BaCl₂ (barium chloride dihydrate) 수용액을 사용하였고, 유속은 10 mL/min 설정하였다. 흡착 조건을 1.2 V에서 3, 5, 7분으로, 탈착 조건은 각각 -1, -1.5, -2 V 및 1, 2, 3분으로 다양하게 조정하여 가장 효율이 높은 조건을 선정하는 실험을 진행하였고, 그 결과 흡착 1.2 V/7분 탈착 -1 V/1분의 조건에서 64.4%의 바륨 이온 제거효율을 나타내었다. 동일한 실험 조건으로 바륨과 같은 농도인 30 mg/L NaCl 수용액에 대하여 CDI의 제거효율과 비교 분석한 결과 흡착 1.2 V/7분 탈착 -1 V/1분의 조건에서 69.9%의 제거효율을 나타내었다.

• Carbon letters
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• 제15권1호
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• pp.38-44
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• 2014

This paper reports the effect of adding reduced graphene oxide (RGO) as a conductive material to the composition of an electrode for capacitive deionization (CDI), a process to remove salt from water using ionic adsorption and desorption driven by external applied voltage. RGO can be synthesized in an inexpensive way by the reduction and exfoliation of GO, and removing the oxygen-containing groups and recovering a conjugated structure. GO powder can be obtained from the modification of Hummers method and reduced into RGO using a thermal method. The physical and electrochemical characteristics of RGO material were evaluated and its desalination performance was tested with a CDI unit cell with a potentiostat and conductivity meter, by varying the applied voltage and feed rate of the salt solution. The performance of RGO was compared to graphite as a conductive material in a CDI electrode. The result showed RGO can increase the capacitance, reduce the equivalent series resistance, and improve the electrosorption capacity of CDI electrode.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.342-349
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• 2020

본 연구에서는 자연수, 하폐수에 많이 포함되어 있는 파울링 유발 물질 중 하나인 alginic acid sodium salt를 축전식 탈염공정(capacity deionization, CDI)에서 파울링 감소를 위한 조건을 확립하고자 한다. 먼저 feed 물질로 NaCl을 사용하였다. 이는 파울링 발생에 대한 비교 물질로, 파울링이 발생하지 않음을 관찰하였다. Alginic acid sodium salt를 사용하여 파울링 발생 여부를 확인하였다. 농도는 7 mg/L, 흡착 1.2 V 5 min, 탈착 -2 V 1 min에서 효율이 50.07%으로 제일 효율적인 탈착 조건임을 알 수 있었다.

• 공업화학
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• 제31권5호
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• pp.552-559
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• 2020

Activated carbon-nickel (II) oxide (AC-NiO) electrodes were studied as materials for the capacitive deionization (CDI) of aqueous sodium chloride solution. AC-NiO electrodes were fabricated through physical mixing and low-temperature heating of precursor materials. The amount of NiO in the electrodes was varied and its effect on the deionization performance was investigated using a single-pass mode CDI setup. The pure activated carbon electrode showed the highest specific surface area among the electrodes. However, the AC-NiO electrode with approximately 10 and 20% of NiO displayed better deionization performance. The addition of a dielectric material like NiO to the carbon material resulted in the enhancement of the electric field, which eventually led to an improved deionization performance. Among all as-prepared electrodes, the AC-NiO electrode with approximately 10% of NiO gave the highest salt adsorption capacity and charge efficiency, which are equal to 7.46 mg/g and 90.1%, respectively. This finding can be attributed to the optimum enhancement of the physical and chemical characteristics of the electrode brought by the addition of the appropriate amount of NiO.

• 전기화학회지
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• 제8권2호
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• pp.77-81
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• 2005

전기화학적으로 이온을 흡착시켜 이온을 제거하는 capacitive deionization(CDI)공정용 전극으로 탄소에어로젤에 실리카젤이 첨가된 다공성 탄소에어로젤 복합전극을 사용하여 1,000ppm NaCl수용액에서 탈염 특성에 대한 충전과 방전시 시간에 따른 전류 변화, CDI효율을 조사하였다. Paste rolling법으로 제조된 $10\times10cm^2$다공성 탄소에어로젤 복합전극은 촉매 분야에서 활용되고 있는 다공성 지지체인 실리카젤을 첨가함으로써 CDI 반응진행에 대한 전극활물질 탈락이 없이 전극의 성형성이 크게 향상되었고, 친수성과 전극의 기계적 강도 증가 및 CDI 효율을 증가시킬 수 있었다. 이러한 45개의 전극을 하나의 묶음으로 네 개의 단을 직렬연결 하여, CDI 시스템을 구성하였고 충전 시에는 1.2V, 방전 시에는 0.001V를 각각 10분간 인가하여 실험한 결과 $99\%$ 이상의 CDI 효율을 달성하였다.

• 공업화학
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• 제21권1호
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• pp.87-92
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• 2010

탄소전극으로만 구성된 단위 셀(CDI)과 음극 표면에 양이온교환막을 결합한 단위 셀(MCDI)을 제작하여 탈염실험을 수행하였다. 실험결과 탈염속도와 탈염량은 셀 전위가 증가할수록 선형적으로 증가하였다. 그러나 동일한 탄소전극을 사용했음에도 불구하고 MCDI 셀이 CDI 셀보다 높은 탈염효율을 보였다. 셀 전위를 0.8~1.2 V로 변화시키면서 실험한 결과 흡착량은 셀 전위에 따라 MCDI 셀이 CDI 셀보다 33.1~135% 정도 증가하는 것으로 나타났다. 또한 전류효율에서도 MCDI 셀은 80% 정도를 나타낸 반면 CDI 셀은 40% 이하의 전류효율을 나타내었다. MCDI 셀에서 탈염효율이 높은 원인은 흡착 및 탈착전위가 인가되었을 때 전극 표면의 전기이중층과 bulk 용액 사이에서 이온들이 선택적으로 이동하기 때문인 것으로 사료된다.