• 멤브레인
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• 제6권4호
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• pp.273-283
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• 1996

Polystyrene(PS)과 poly(sodium 4-styrene sulfonate)(PSS)를 이용하여 양이온 교환분리막을 제조하였다. PS 분리막은 divinylbenzene(DVB)의 양에 의하여 가교도를 조절하였으며, 이때 casting 용액 내의 PSS 농도를 변화하여 그 구조를 관찰하였다. PS-DVB RO 분리막이 PSS의 첨가에 의하여 MF 용도로 활용될 수 있음을 보여 주었으며, PSS의 sulfonate group으로 인하여 투과수의 증가를 보여주었다. DVB 5%, PSS 3%의 casting 용액으로부터 최적의 MF 구조를 갖는 분리막이 제조되었다.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.144-151
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• 2015

수용성 고분자인 poly(vinyl alcohol) (PVA)에 가교제인 sulfosuccinic acid (SSA)를 첨가하여 가교반응을 통해 물에 용해되지 않는 막을 제조하였으며, 이온교환능력을 부여하기 위해 poly(4-styrene sulfonic acid-co-maleic acid) (PSSA_MA)를 PVA 질량대비 70, 80, 90 wt%로 달리 첨가하여 막을 제조하였다. 제조한 막의 특성을 알아보기 위해 FT-IR, 함수율, 이온교환용량, 이온전도도, 메탄올 투과도를 측정하였다. 함수율과 이온교환용량, 이온전도도는 PSSA_MA 함량이 증가할수록 증가하는 경향을 나타내었으며 메탄올 투과도는 감소하는 경향을 나타내었다. 특성평가 결과 본 실험 막의 최적 조성은 PVA10/SSA9/PSSA_MA80으로 도출되었다.

• 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.

• 멤브레인
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• 제21권4호
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• pp.389-397
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• 2011

본 연구에서는 용액 캐스팅법을 이용하여 각기 다른 함량의 VMT가 첨가된 SPAES/VMT 복합막이 제조되었다. SPAES 매트릭스 내의 VMT입자 분산은 전자주사현미경으로 관찰된 평균분포에 의해 확인되었다. 1 wt%보다 적은 함량을 포함한 복합막은 고분자 매트릭스 내에 좋은 분산성을 나타내어 막의 상부층과 하부층에 매끈한 표면을 가졌다. 복합막의 함수율은 온도가 증가함에 따라 급격하게 증가되었으며 VMT는 높은 이온교환능력으로 인하여 강한 수분친화도를 가짐으로 인해 높은 모든 흡착된 수분은 bound water인 것으로 확인하였다. VMT의 함량이 1 wt%보다 적게 첨가된 복합막에서 증가된 이온전도도와 낮아진 메탄올 투과도를 확인할 수 있었다. 모든 복합막 중에서 SPAES/VMT 1.0 wt% 복합막은 선택도 측면에서 가장 뛰어난 연료전지 성능을 가졌으며 Nafion 112과 비교하여 두배 이상 우수한 값을 나타내었다. 이것은 SPAES/VMT 1.0 wt% 복합막이 직접메탄올 연료전지의 구동을 위한 가장 우수한 조건이 될것이라 사료된다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제6권1호
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• pp.53-75
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• 2015

This paper provides an overview of the role of membranes in bioelectrochemical systems (BESs). Bioelectrochemical systems harvest clean energy from waste organic sources by employing indigenous exoelectrogenic bacteria. This energy is extracted in the form of bioelectricity or valuable biofuels such as ethanol, methane, hydrogen, and hydrogen peroxide. Various types of membranes were applied in these systems, the most common membrane being the cation exchange membrane. In this paper, we discuss three major bioelectrochemical technology research areas namely microbial fuel cells (MFCs), microbial electrolysis cells (MECs) and microbial desalination cells (MDCs). The operation principles of these BESs, role of membranes in these systems and various factors that affect their performance and economics are discussed in detail. Among the three technologies, the MFCs may be functional with or without membranes as separators while the MECs and MDCs require membrane separators. The preliminary economic analysis shows that the capital and operational costs for BESs will significantly decrease in the future due mainly to differences in membrane costs. Currently, MECs appear to be cost-competitive and energy-yielding technology followed by MFCs. Future research endeavors should focus on maximizing the process benefits while simultaneously minimizing the membrane costs related to fouling, maintenance and replacement.

• 전기화학회지
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• 제17권2호
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• pp.94-102
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• 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.

• 멤브레인
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• 제16권1호
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• pp.77-84
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• 2006

전기탈이온 장치를 통한 니켈이온의 이동메커니즘이 이온교환섬유의 전기화학적 특성을 이용하여 조사되었다. 포러스 플러그 모델과 확장된 넌스트-플라크 식이 니켈이온의 이동 현상의 해석을 위해서 적용되었다. 적용된 모델을 통해 전기탈이온 시스템의 성능증가는 이온교환섬유를 통해 변화되는 이동도에 기인하는 것이 아니라, 이온교환매개체의 자체 전도도에 의해 일어나는 전류 유발 효과에 의한 것으로 나타났다. 또한, 최적의 전기탈이온 공정운전이 최소화된 전기적 재생영역하에서 일어남을 본 연구를 통해 제시되었다.

• Environmental Engineering Research
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• 제24권3호
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• pp.443-448
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• 2019

The present study was conducted to compare the voltage generation in two-chamber microbial fuel cells (MFCs) with a biocathode where nitrate and oxygen are used as a terminal electron acceptors (TEA) and to investigate the nitrogen removal and the electrochemical characteristics depending on the separators of the MFCs for denitrification. The maximum power density in a biocathode MFC using an anion exchange membrane (AEM) was approximately 40% lower with the use of nitrate as a TEA than when using oxygen. The MFC for denitrification using an AEM allows acetate ($CH_3COO^-$) as a substrate and nitrate ($NO_3{^-}$) as a TEA to be transported to the opposite sides of the chamber through the AEM. Therefore, heterotrophic denitrification and electrochemical denitrification occurred simultaneously at the anode and the cathode, resulting in a higher COD and nitrate removal rate and a lower maximum power density. The MFC for the denitrification using a cation exchange membrane (CEM) does not allow the transport of acetate and nitrate. Therefore, as oxidation of organics and electrochemical denitrification occurred at the anode and at the cathode, respectively, the MFC using a CEM showed a higher coulomb efficiency, a lower COD and nitrate removal rate in comparison with the MFC using an AEM.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.99-102
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• 2004

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2007년도 제38회 하계학술대회
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• pp.1361-1362
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• 2007

There is great interest in the applicability of electrogenerated hydrogen peroxide to a wide variety of industrial processes, usually involving oxidation of organics. Hydrogen peroxide is now employed for the bleaching of mechanical pulp and the bleaching of chemical pulp in the pulp and paper industry, thus displacing the traditional alkaline treatments with chlorine-based chemicals. This psper reperts a comparative study of $H_{2}O_{2}$ electogeneration on gas-diffusion electrode in divided cell with several $Nafion^{(R)}$ protonexchange membranes, Russian cation-exchange membrane MK-40 and SPEEK membrane. The influence of different PEMs on electrochemical cell voltage, current efficiency and energy consumption of hydrogen peroxide electrogeneration has been stadied.