• Korean Chemical Engineering Research
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• 제51권2호
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• pp.240-244
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• 2013

정삼투식 담수화 기술은 차세대 담수 방법으로 주목을 받고 있으나, 상용화를 위해서는 유도용액 처리공정에서의 에너지 효율 향상을 필요로 한다. 중탄산암모늄을 유도용질로 이용하는 정삼투식 담수화 시스템은 정삼투 막모듈, 유도용액 분리공정, 유도용액 회수공정으로 이루어진다. 담수 생산을 위한 유도용액 분리공정에서 발생하는 암모니아와 이산화탄소의 혼합기체는 연속운전 및 경제성 향상을 위하여 회수되어 중탄산암모늄 용액으로 재농축되어야 한다. 이러한 유도용액 회수공정의 흡수액으로 희석된 중탄산암모늄 용액을 이용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 용액의 농도에 따른 흡수성능 및 특성을 관찰하기 위한 실험을 수행하였고, 정삼투식 담수 공정에서 중탄산암모늄 용액을 분리된 암모니아와 이산화탄소 재농축에 이용할 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 파일럿급 정삼투식 담수 공정의 설계 및 운전에 활용될 예정이다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.108-115
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• 2016

비료를 유도용액으로 사용하는 정삼투를 하수처리수(2차 침전지 유출수)의 재이용에 적용하여 유도용액의 성능을 평가하였다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 비료 중에서 삼투압, 용해도 및 pH 등을 고려하여 $NH_4H_2PO_4$, KCl, $KNO_3$, $NH_4Cl$, $(NH_4)_2HPO_4$, $NH_4NO_3$, $NH_4HCO_3$ 및 $KHCO_3$을 유도용액 후보군으로 선정하고, 수투과선속 및 역용질선속을 측정하여 유도용액의 성능을 평가하였다. 평균 수투과선속은 KCl > $NH_4Cl$ > $NH_4NO_3$ > $KNO_3$ > $KHCO_3$ > $NH_4HCO_3$ > $NH_4H_2PO_4$ > $(NH_4)_2HPO_4$의 순서로 나타났으며, KCl을 유도용액으로 사용하였을 때, 평균 수투과선속은 13.49 LMH이었다. 하수처리장 2차 침전지 유출수의 삼투압은 탈이온수의 삼투압에 비해 큰 차이가 없었다. 역용질선속은 $NH_4H_2PO_4$ < $NH_4Cl$ < $(NH_4)_2HPO_4$ < $KNO_3$ < $NH_4HCO_3$ < $NH_4NO_3$의 순서로 나타났으며, $NH_4H_2PO_4$를 유도용액으로 사용하였을 때, 역용질선속은 $4.96{\times}10^{-3}mmol/m^2{\cdot}sec$이었다.

• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.90-96
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• 2020

본 연구는 혼합비료를 유도용액으로 하는 정삼투 기술을 하수에 적용하여 하수를 재이용하기 위한 연구이다. 이를 위하여 본 연구에서는 J 하수처리장의 1차 침전지 유입수와 유출수, 그리고 2차 침전지 유출수를 각각 처리 대상으로 하였다. 평균 수투과선속은 KCl + NH₄Cl > KCl + NH₄H₂PO₄ > KCl + (NH₄)₂HPO₄의 순서로 크게 나타났으며, 역용선속은 KCl + NH₄H₂PO₄ < KCl + NH₄Cl < KCl + (NH₄)₂HPO₄의 순서로 작게 나타났다. 혼합비료의 종류에 관계없이 2차 침전지 유출수의 수투과선속이 가장 높게 나타났다. KCl과 NH₄H₂PO₄의 혼합 유도용액은 비료의 주요 성분인 질소, 인 및 칼륨을 모두 포함하고 있을 뿐 아니라 낮은 비역용질 선속을 갖고 있어서 하수의 재이용에 가장 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. KCl과 NH₄H₂PO₄의 혼합 유도용액을 사용한 경우, 2차 침전지 유출수에 대한 평균 수투과선속과 역용질선속은 각각 12.14 LMH과 0.012 mol/㎡s이었다.

• 공업화학
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• 제30권1호
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• pp.122-131
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• 2019

본 연구에서는 하수의 재이용과 농축에 비료를 유도용액으로 하는 정삼투 기술을 적용하였다. 1차 침전지 유입수를 30 min간 정치한 상등액(Sewage-1), 1차 침전지 유출수를 30 min간 정치한 상등액(Sewage-2), 1차 침전지 유출수를 $1{\mu}m$ 카트리지 필터에 의해 여과한 여과액(Sewage-3)의 3종류의 하수를 대상으로 하였다. 유도용액은 삼투압, 용해도 및 pH를 고려하여 $NH_4H_2PO_4$, KCl, $KNO_3$, $NH_4Cl$, $(NH_4)_2HPO_4$, $NH_4NO_3$, $NH_4HCO_3$ 및 $KHCO_3$의 8종류의 유도용액을 사용하였다. Sewage-3를 대상으로 한 경우의 수투과선속은 하수처리장 방류수의 수투과선속과 거의 유사하였으며, Sewage-1와 Sewage-2의 수투과선속에 비해 크게 나타났다. 비역용질선속은 $NH_4H_2PO_4$가 가장 작았으며, 반대로 $NH_4NO_3$가 가장 크게 나타났다. 본 연구에 사용된 유도용액 중에서 $NH_4H_2PO_4$는 비료의 주요 성분인 질소와 인을 포함하고 있을 뿐 아니라 낮은 비역용질선속을 갖고 있어서 하수의 재이용과 농축에서 가장 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. $NH_4H_2PO_4$를 유도용액으로 사용한 경우, Sewage-3에 대한 24 h 후의 농축인자는 1.72이었다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권2호
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• pp.292-299
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• 2012

The objective of this study is to develop a novel method for evaluating forward osmosis (FO) membrane performances using a non-pressurized FO system. Basic membrane performance parameters including water (A) and solute (B) permeability coefficients and unique parameter for FO membrane such as the support layer structural parameter (S) were determined in two FO modes (i.e., active layer faces feed solution (AL-FS) and active layer faces draw solution (AL-DS)). Futhermore, these parameters were compared with those determined in a pressurized reverse osmosis (RO) system. Theoretical water flux was calculated by employing these parameters to a model that accounts for the effects of both internal and external concentration polarization. Water flux from FO experiment was compared to theoretical water fluxes for assessing the reliability of those parameters determined in three different operation modes (i.e., AL-FS FO, AL-DS FO, and RO modes). It is demonstrated that FO membrane performance parameters can be accurately measured in non-pressurized FO mode. Specifically, membrane performance parameters determined in AL-DS FO mode most accurately predict FO water flux. This implies that the evaluation of FO membrane performances should be performed in non-pressurized FO mode, which can prevent membrane compaction and/or defect and more precisely reflect FO operation conditions.

• 멤브레인
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• 제25권2호
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• pp.132-143
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• 2015

인구의 급속한 증가, 한정된 식수 자원의 오염 등으로 인하여 인류에게 필수적인 물이 점점 부족해지고 있다. 깨끗한 물을 얻기 위해 분리막 공정을 이용한 수처리 방식이 널리 사용되고 있으며, 분리막 공정 중 하나인 정삼투 공정은 고압펌프 없이 구동이 가능하다. 정삼투 공정이 높은 수투과도를 가지기 위해서는 내부 농도 분극 현상 및 Reverse salt flux를 적게 일으키는 유도 용질 개발이 필요하며, 희석된 유도 용액에 포함된 유도 용질의 경제적인 회수 방법 개발 또한 필요하다. 현재까지는 $60^{\circ}C$ 가량에서 회수가 가능한 $NaHCO_3$와 같은 무기 유도 용질, 음료수 생산이 가능한 sucrose와 같은 유기 유도 용질, 자기장을 이용해 회수가 가능한 magnetic nanoparticle과 같은 유도 용질들이 개발되어 보고되었다. 또한, 이러한 정삼투 원리를 이용하여 해수 담수, 폐수처리, 단백질 정제, 압력 지연 삼투 이용한 에너지 생산, 관개를 위한 농축된 비료 희석, 바이오 연료를 위해 폐수로부터 조류를 키우는 공정과 같은 분야에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 정삼투 공정에 영향을 주는 유도용액의 특성과 이상적인 조건, 여러 가지 유도 용질 및 유도용질의 회수 방법, 정삼투 공정의 적용 분야를 여러 논문 내용들을 바탕으로 정리하였다.

• 상하수도학회지
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• 제32권4호
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• pp.357-361
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• 2018

Forward osmosis (FO) process has been attracting attention for its potential applications such as industrial wastewater treatment, wastewater reclamation and seawater desalination. Particularly, in terms of fouling reversibility and operating energy consumption, the FO process is assumed to be preferable to the reverse osmosis (RO) process. Despite these advantages, there is a difficulty in the empirical step due to the lack of separation and recovery techniques of the draw solution. Therefore, rather than using FO alone, recent developments of the FO process have adapted a hybrid system without draw solution separation/recovery systems, such as the FO-RO osmotic dilution system. In this study, we investigated the performance of the hollow fiber FO module according to various operating conditions. The change of permeate flow rate according to the flow rates of the draw and feed solutions in the process operation is a factor that increases the permeate flow rate, one of the performance factors in the positive osmosis process. Our results reveal that flow rates of draw and feed solutions affect the membrane performance, such as the water flux and the reverse solute flux. Moreover, use of hydraulic pressure on the feed side was shown to yield slightly higher flux than the case without applied pressure. Thus, optimizing the operating conditions is important in the hollow fiber FO system.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제12권4호
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• pp.535-543
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• 2002

Although the generic implementation of aqueous two-phase systems (ATPS) processes for the recovery of biological products has been exploited for several years, this has not resulted in a wide adoption of the technique. The main reasons involve the poor understanding of the mechanism governing phase formation and the behavior of solute partitioning in ATPS processes, the cost of phase forming polymers, and the necessary extended time to optimize the technique. In this review paper, some of the practical disadvantages attributed to ATPS are addressed. The practical approach exploited to design ATPS processes, the application to achieve process integration, the extended use for the recovery of high-value products, and the recent development of new low-cost ATPS, are discussed. It is proposed that the trend of the practical application of ATPS processes for the recovery of biological products will involve the purification of new high-value bioparticulate products with medical applications. Such a trend will give new impetus to the technique, and will draw attention from industries needing to develop new, and improve existing, commercial processes.