• Membrane and Water Treatment
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• 제7권4호
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• pp.355-365
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• 2016

The improvement of fouling resistance of porous polymeric membrane is one of the most important targets in membrane preparation for water purification in many process like wastewater treatment. Membranes can be modified by various techniques, including the treatment of polymer material, blending of hydrophilic polymer into polymer solution, and post treatment of fabricated membrane. This research proposed the modifications of morphology and surface property of hydrophobic membrane by blending polyethersulfone (PES) with three polymeric additives, polyvinylpyrrolidone (PVP), Pluronic F127 (Plu), and Tetronic 1307 (Tet). PES hollow fiber membranes were fabricated via dry-wet spinning process by using a spinneret with inner and outer diameter of 0.7 and 1.0 mm, respectively. The morphology changes of PES blend membrane by those additives, as well as the change of performance in ultrafiltration module were comparatively observed. The surface structure of membranes was characterized by atomic force microscopy and Fourier transform infra red spectroscopy. The cross section morphology of PES blend hollow fiber membranes was investigated by scanning electron microscopy. The results showed that all polymeric additives blended in this system affected to improve the performances of PES membrane. The ultra-filtration experiment confirmed that PES-PVP membrane showed the best performance among the three membranes on the basis of filtration stability.

• Membrane and Water Treatment
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• 제2권1호
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• pp.1-24
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• 2011

The deficiency of clean water is a major global concern because all the living creatures rely on the drinkable water for survival. On top of this, abundant of clean water supply is also necessary for household, metropolitan inhabitants, industry, and agriculture. Among many purification processes, advances in low-energy membrane separation technology appear to be the most effective solution for water crisis because membranes have been widely recognized as one of the most direct and feasible approaches for clean water production. The aim of this article is to give an overview of (1) two new emerging membrane technologies for water reuse and desalination by forward osmosis (FO) and membrane distillation (MD), and (2) the molecular engineering and development of highly permeable hollow fiber membranes, with polyvinylidene fluoride (PVDF) and polybenzimidazole (PBI) as the main focuses for the aforementioned applications in National University of Singapore (NUS). This article presents the main results of membrane module design, separation performance, membrane characteristics, chemical modification and spinning conditions to produce novel hollow fiber membranes for FO and MD applications. As two potential solutions, MD and FO may be synergistically combined to form a hybrid system as a sustainable alternative technology for fresh water production.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권8호
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• pp.537-544
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• 2017

본 연구의 목적은 수분회수 냉각탑에 설치된 엇갈림(staggered) 형태로 배치된 중공사막 모듈을 다공성 매질(porous medium)로 모델링 시 유동특성을 수치 해석적으로 검토하는 것이다. 1단으로 설치된 중공사막 모듈의 차압 데이터를 이용하여 다공성 매질의 모델링을 위한 압력-속도 2차 식을 도출하였다. 중공사막 모듈을 다공성 매질로 모델링한 경우 ("다공성 매질")와 중공사막 모듈의 형상을 그대로 고려한 경우 ("멤브레인 모듈")에 대해 유동 특성을 비교하였다. "다공성 매질"의 경우 "멤브레인 모듈"에 비해 유동에 의한 압력 변화는 0.6 % 미만의 적은 차이를 나타냈으나, 최대 유속은 약 2.5배, 평균 난류 운동에너지는 95배로 크게 나타났다. 이를 통해 다공성 매질로의 모델링은 압력강하는 잘 구현하나, 유속 및 난류 운동에너지는 잘 모사하지 못함을 알 수 있었다.

• 상하수도학회지
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• 제10권3호
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• pp.92-99
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• 1996

The effects of membrane fouling on the water permeability were examined using the hollow fiber microfiltration (HMF)membrane. A membrane module with a pore size of 0.1 micron was submerged in the permeation tank and water bath. The applied pressure was 12.4 kPa for direct solid-liquid separation of activated sludge. As the concentration of MLSS(880~2180mg/l) of the feed solution increased, the decreasing rates of the water flux increased and the membrane was clogged more rapidly. The water flux through the membrane did not increase effectively even with the increase in the applied pressure(40.0~93.3kPa). When the membrane was cleaned with water, the recovery rate of water flux were larger for lower applied pressure. The results indicated that the process of direct solid-liquid separation using HMF membrane was effective at lower pressure.

• 멤브레인
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• 제4권4호
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• pp.197-204
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• 1994

본 연구에서는 hollow fiber 막모듈을 통한 순수 $CH_4,\;CO_2$기체와 $CH_4/CO_2$ 혼합기체의 투과 특성을 살펴 보고, 이를 모사값과 비교하여 보았다. 순수 기체의 투고율은 온도에 따라 Arrhenius type으로 증가하였으며, 활성화에너지는 $CO_2$는 6.61kJ/mol, $CH_4$는 25.26kJ/mol로 나타났다. 혼합기체의 투과에 있어서 투과부의 유량과 $CO_2$ 조성, 그리고 배제부의 $CH_4$조성은 cut의 증가에 따라 증가하였다. 분리인자는 5~20atm의 압력과 cut이 20으로 고정된 상태에서 20~40의 범위에 있었으며, 압력이 증가하고 온도가 감소할수록 증가하는 경향을 나타내었다. 실험결과와 모사결과는 투과부 유량과 $CO_2$조성의 경우 8% 이내에서, 배제부의 $CH_4$조성의 경우 15% 이내에서 일치하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 1997년도 심포지움시리즈 Jan-97 수처리용 분리막 기술 및 응용
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• pp.87-109
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• 1997

Reverse osmosis(R/O), ultrafiltration(UF) and microfiltration (MF) processes are widely used for water treatment. In the seminar, characteristics of typical membrane modules including tubular, hollow fiber, plate and frame and spiral wound types will be discussed in detail. The design methods based on hydrodynamics for hollow fiber and spiral wound modules will be introduced analytically. Concentration polarization (CP) and membrane fouling mechnism as well as the techniques for CP reduction will be handled. The CP control techniques contain chemically modified membrane surface, pretreatment of feed water, operation of low trans-membrane pressure, chemical or physical cleaning methods and artificial production of various fluid turbulences near the membrane surface, etc. In especially, the recent commercial membrane modules for CP control including module rotation, vibration and Taylor or Dean vortex system will be introduced and discussed in detail.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.166-172
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• 2016

본 연구에서는 산기량의 변화에 따른 임계 투과유속을 투과유속단법으로 측정하였다. 유효 막 면적이 $85cm^2$이고 공칭 세공크기가 $0.4{\mu}m$인 중공사형 막모듈을 MLSS 5,000 mg/L인 활성슬러지 수용액에 침지시켜 투과 실험하였다. 산기시키지 않을 경우 임계 투과유속은 $15.2L/m^2{\cdot}h$로 측정되었으나 산기량을 100에서 1,000 mL/min까지 증가시키면 임계 투과 유속이 20.6에서 $32.5L/m^2{\cdot}h$까지 크게 상승하였다.

• 멤브레인
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• 제28권6호
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• pp.406-413
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• 2018

OBIGGS에서는 대기 중의 미량의 오존이 고분자 분리막의 손상을 가져오기 때문에 전단에 오존 제거장치를 설치하여 분리막에 전해지는 기체에서 오존의 농도를 감소시켜 분리막의 손상을 막고 있다. 본 연구에서는 OBIGGS용 기체 분리막을 이용하여 오존 노출시간에 따른 인장강도와 기체투과특성을 평가하여 오존 노출환경과 투과특성의 관계를 확인하였다. 폴리이미드계와 폴리설폰계 두 종류의 중공사 분리막을 이용하였고, $6.37cm^2$의 유효 막 면적을 가지는 중공사 모듈을 제조하여 사용하였다. 오존 챔버를 이용하여 오존의 농도를 2-3 ppm으로 유지하였으며, 챔버 내의 기체를 펌프를 이용하여 모듈내로 지속적으로 공급하였으며, 오존 노출시간에 따라서 기체투과특성과 인장강도를 각각 평가하였다. 그 결과 폴리이미드계 중공사 분리막은 투과도에서 20%의 감소만 나타났을 뿐, 선택도와 인장강도에서 다른 큰 변화를 나타내지 않고 균일하게 유지되는 것을 확인하였다. 하지만 폴리설폰계 중공사 분리막을 사용하였을 때는 투과도가 80% 이상 감소하였고, 인장강도는 70% 이상 감소하는 결과를 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제14권2호
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• pp.142-148
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• 2004

본 연구는 호흡부전환자를 위한 진동형 혈관 내 폐 보조장치를 사용하여 산소전달효율을 향상시키기 위한 연구이다. 유량은 점프와 유량을 사용하여 조정하였다. 가진 장치는 압전 진동자, 함수 발생기와 전력 증폭기로 구성하였다. 기체의 유량은 120 cm 길이의 중공사를 통하여 6 L/min까지 하였으며 압전 진동자로 가진 하였다. PVDF 센서와 FRF를 사용하여 VIVLAD에서 발생하는 주파수를 검출하였다. 실험결과, 최대 진폭이 발생하고 중공사들에 진동이 전달되어 최대 산소전달속도가 발생함을 확인할 수 있었다. 이 최대 진폭은 다양한 유속과 각각의 모듈에서 35 Hz 영역에서 발생함을 확인할 수 있었다.

• 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.