• 멤브레인
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• 제28권4호
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• pp.286-295
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• 2018

폴리에틸렌이민(분자량 800)에 다가이온을 갖는 정삼투용 새로운 유도용질을 합성하고 특성을 분석하였다. 폴리에틸렌이민과 메틸 아크릴레이트의 중화반응으로 중간체를 합성하고, KOH로 가수분해하여 수용성의 카복실산 금속염 형태의 폴리에틸렌이민을 합성하였다. NMR, 점도, 삼투압을 측정하여 유도용질의 특성을 평가하였다. 그 염이 유도용질로서 사용할 수 있는지의 여부를 정삼투 실험을 통하여 알아보았다. 유도용질로서 수투과도와 역염 투과도를 측정하여 NaCl과 비교하였다. 정삼투와 나노여과의 혼성공정을 통하여 유도용질의 회수가능성을 보였다.

• 멤브레인
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• 제29권2호
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• pp.111-121
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• 2019

정삼투 공정에 유용한 유도용질로서 diethyl malonate를 사용한 citrate 계열의 유기 화합물을 합성하였다. 최종적으로 얻은 potassium pentane-1,3,3,5-tetracarboxylate는 $^1H-NMR$과 $^{13}C-NMR$을 통하여 확인하였다. 유도용질의 물성을 확인하기 위해 삼투압, 용해도, 수투과도, 역염 투과도를 측정하였다. 합성한 유도용액을 사용하여 정삼투 공정을 진행한 결과, 동일한 citrate 계열인 trisodium citrate 및 tripotassium citrate보다 높은 수투과량을 나타내었으며 염의 역확산 정도는 NaCl에 비하여 매우 낮은 값을 나타내었다. 합성된 유도용질의 삼투압은 NaCl보다 약 25% 낮았으나 물에 대한 용해도는 NaCl의 8.8배인 317 g/100 g water의 값을 나타내었다. 정삼투 종료 후 유도용질의 회수를 위해 상용화된 나노여과막을 사용하였고, 낮은 압력에서 효율적으로 회수가 가능하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권5호
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• pp.411-421
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• 2017

Forward osmosis (FO) is an emerging technology which can possibly make the desalination process more cost and energy efficient. One of the major factors impeding its growth is the lack of an appropriate draw solute. The present study deals with the identification of potential draw solutes, and rank them. The comparison was carried out among ten draw solutes on the basis of four main parameters namely; water flux, reverse salt diffusion, flux recovery and cost. Each draw solute was given three 24 hour runs; corresponding to three different concentrations; and their flux and reverse salt diffusion values were calculated. A fresh membrane was used every time except for the fourth time which was the flux recovery experiment conducted for the lowest concentration and the change of flux and reverse salt diffusion values from the initial run was noted. The organic solutes inspected were urea and tartaric acid which showed appreciable values in other parameters viz. reverse salt diffusion, flux recovery and cost although they generated a lower flux. They ranked 5th and 8th respectively. All the experimented draw solutes were ranked based on their values corresponding to each of the four main parameters chosen for comparison and Ammonium sulfate was found to be the best draw solute.

• 멤브레인
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• 제24권5호
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• pp.400-408
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• 2014

유도용액으로 비료를 사용하는 정삼투식 해수담수화에서 유도용액의 성능을 평가하였다. 일반적으로 많이 사용되는 비료 중에서 삼투압, 용해도 및 pH 등을 고려하여 $NH_4NO_3$, $NH_4H_2PO_4$, $(NH_4)_2HPO_4$, KCl, $KNO_3$ 및 $KHCO_3$를 유도용액 후보군으로 선정하였다. 수투과선속, 질소와 인의 역용질선속 및 비역용질선속을 측정하여 유도용액의 성능을 평가하였다. KCl은 본 연구에서 선정된 유도용액 중에서 가장 높은 수투과선속을 나타낸 반면에 $(NH_4)_2HPO_4$는 가장 낮은 수투과선속을 나타내었다. $NH_4H_2PO_4$가 가장 낮은 역용질선속 및 비역용질선속을 보였으며, $(NH_4)_2HPO_4$ < $KNO_3$ < $NH_4NO_3$의 순서로 역용질선속 및 비역용질선속이 증가하였다. $NH_4H_2PO_4$는 비록 다른 유도물질에 비해 수투과선속이 낮으나 비료의 주요 성분인 질소와 인을 모두 포함하고 있을 뿐만 아니라 질소와 인의 역용질선속 및 비역용질선속이 다른 유도물질에 비해 매우 낮으므로 FDFO (fertilizer drawn forward osmosis)에서 효과적으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 멤브레인
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• 제23권5호
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• pp.343-351
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• 2013

혼합 비료를 유도용액으로 하는 정삼투식 해수담수화에서 담수화 성능에 대한 유도용액 농도의 영향을 조사하였다. 혼합비료용액(DS)의 농도가 증가함에 따라 수투과선속은 거의 선형적으로 증가하였으나, PR (performance ratio)은 감소하였다. 또한 혼합비료용액의 농도가 600 g/L일 때, 해수 및 탈이온수를 각각 공급용액으로 하였을 경우 각각의 PR은 5.39 및 6.50이었다. 혼합비료용액의 농도가 증가함에 따라 N, P 및 K의 역용질선속은 거의 선형적으로 증가하였으나, 비역용질선속은 감소하였다. 역용질선속과 비역용질선속은 모두 질소(N) > 칼륨(K) > 인(P) 순으로 높게 나타났다.

• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.368-377
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• 2018

정삼투 공정에 유용한 유도용질로서 n-nitrilotris(methylene) phosphonic acid (NTPA) 염을 합성하였다. NTPA에 첨가하는 KOH의 함량을 변화시켜 NTPA-4K, NTPA-5K, NTPA-6K 세 종류의 유도용질을 합성하고 $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR을 통하여 확인하였다. 유도용질의 물성을 확인하기 위해 삼투압, 점도, 수투과도, 역염 투과도를 측정하였다. 정삼투 공정에서는 증류수를 유입용액으로 사용하고 0.5 M의 유도용액으로 실험한 결과 각각 수투과도는 35.8, 38.8, 42.2 LMH를 나타내고 5.4, 6.9, 7.4 gMH의 역염 투과도를 나타내었다. 이는 기존의 NaCl 유도용액보다 높은 수투과도와 훨씬 낮은 역염 투과도를 확인하였다. 정삼투 공정 후 묽어진 유도용질의 회수를 위해 나노여과 방식으로 상용막을 사용하여 제거율을 측정한 결과 90% 이상의 높은 성능을 확인하였다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제13권2호
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• pp.63-72
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• 2022

Choline chloride-glycerol (1:2 mol), a natural deep eutectic solvent (NADES) is examined as a draw solution in forward osmosis (FO) for dewatering application. The NADES is easy to prepare, low in toxicity and environmentally benign. A polyamide thin film composite membrane was used. Characterization of the membrane confirmed porous membrane structure with good hydrophilicity and a low structural parameter (722 ㎛) suitable for FO application. A dilute solution of 20% (v/v) NADES was enough to generate moderate water flux (14.98 L m^-2h^-1) with relatively low reverse solute flux (0.125 g m^-2h^-1) with deionized water feed. Application in dewatering industrial wastewater feed showed reasonably good water flux (11.9 L m^-2h^-1) which could be maintained by controlling the external concentration polarization and fouling/scaling mitigation via simple periodic deionized water wash. In another application, clarified sugarcane juice could be successfully concentrated. Recovery of the draw solute was accomplished easily by chilling utilizing thermo responsive phase transition property of NADES. This study established that low concentration NADES can be a viable alternative as a draw solute for dewatering of wastewater and other heat sensitive applications along with a simple recovery process.

• 멤브레인
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• 제28권1호
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• pp.45-54
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• 2018

본 연구는 비료를 이용한 정삼투식 해수담수화에서 가장 적합한 유도용액을 찾기 위한 연구이다. 이를 위하여 삼투압, 용해도 및 pH를 고려하여 20종의 혼합 비료를 선정하고, 수투과선속과 질소, 인 및 칼륨의 역용질선속과 비역용질선속을 측정하여 각 혼합비료 유도용액의 성능을 평가하였다. KCl을 함유한 혼합비료의 수투과선속이 다른 혼합비료에 비해 높게 나타났다. ${NO_3}^-$를 함유한 혼합비료 유도용액의 질소 역용질선속과 비역용질선속은 ${NO_3}^-$를 함유하지 않은 혼합비료 용액에 비해 상대적으로 높게 나타났다. 또한 $NH_4H_2PO_4$ 및 $KNO_3$를 각각 함유한 혼합비료 유도용액의 인 및 칼륨에 대한 역용질선속과 비역용질선속은 $NH_4H_2PO_4$ 및 $KNO_3$를 함유하지 않은 혼합비료 용액에 비해 상대적으로 높게 나타났다. $(NH_4)_2HPO_4$와 KCl의 혼합비료 유도용액은 비료의 필수성분인 질소, 인 및 칼륨을 모두 포함하고 있고, 수투과선속이 클 뿐만 아니라 질소, 인 및 칼륨에 대한 역용질선속이 작아 정삼투식 해수담수화용 유도용액의 유도물질로서 가장 적합하다고 판단된다.

• 멤브레인
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• 제28권3호
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• pp.157-168
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• 2018

우리는 정삼투 공정의 유도용질로서 잠재적인 활용 가능성을 확인하기 위해 식물화학물질인 tannic acid (TA)에 알칼리 염 처리한 alkali tannate 염 중 하나인 potassium tannate (TA-K)를 평가하였다. TA-K의 정삼투 특성과 회수 특성은 체계적으로 조사되었다. 정삼투 공정을 active layer facing feed solution (AL-FS) 방식으로 적용했을 때, TA-K 유도용액의 투수량은 TA 유도용액의 투수량 보다 훨씬 많은 반면, TA 유도용액의 투수량이 거의 확인되지 않았다. 100 mM 저농도에서의 TA-K 유도용액의 삼투압(1,135 mOsmol/kg)은 NaCl 수용액의 삼투압(173 mOsmol/kg)의 약 6.5배로 확인되었다. 100 mM 농도의 TA-K의 투수량과 specific salt flux (6.14 LMH, 1.26 g/L)는 동일한 농도의 NaCl 유도용액의 투수량과 specific salt flux (2.46 LMH, 2.63 g/L)의 약 2.5배 및 0.5배로 각각 확인되었다. TA-K를 재사용하기 위해, 금속 이온 침전법을 이용하여 TA-K유도용질을 침전시킨 후, membrane filtration을 이용하여 유도용질을 회수하였다. 이 연구는 식물화학물질을 정삼투 공정의 유도용질로서의 적용 가능성을 보여준다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.68-74
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• 2014

해수-담수 염도 차 발전을 위한 압력지연삼투(pressure-retarded osmosis: PRO) 시스템의 나권형(spiral wound) 모듈에서 공급채널과 유도채널 사이의 입구 압력차의 영향이 수치적으로 연구되었다. 그리하여 막을 통한 물과 용질-플럭스들의 변화와 전력이 예측되었다. 막을 통한 물-플럭스의 크기는 두 채널 간 입구 압력차가 증가할수록 x축 방향으로 감소하고 y축 방향으로 증가하였다. 반면에 막을 통한 용질-플럭스의 크기는 반대의 경향을 보였다. 공급채널 내 유체의 농도는 y축 방향으로 크게 증가하였고, 유도채널 내 농도는 x축 방향으로 크게 감소하였다. 본 시스템에서 입구 압력차가 1~11 atm일 때 공급채널 내 유량은 8~13% 가량 감소하였고, 유도채널 내 유량은 그만큼 증가하였다. 전력밀도는 입구 압력 차가 증가할수록 증가하다가 감소하였다.