• 멤브레인
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• 제32권5호
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• pp.336-347
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• 2022

역전기투석(reverse electrodialysis, RED)은 이온교환막을 격막으로 이용하여 해수와 담수의 농도차로부터 발전하는 유망한 친환경 재생에너지 기술 중 하나이다. 이온교환막은 RED의 성능을 좌우하는 핵심 구성요소로 낮은 전기적 저항, 높은 이온선택투과도, 우수한 내구성 및 저렴한 제조 비용 등의 요구조건을 만족시켜야 한다. 본 연구에서는 다양한 두께 및 기공율을 갖는 다공성 고분자 지지체를 이용하여 세공충진 음이온교환막을 제조하고 이온교환 고분자의 조성과 막 두께가 RED의 발전 성능에 미치는 영향을 조사하였다. 이온교환막의 전기적 저항이 충분히 낮은 경우 RED 발전 성능은 주로 막의 apparent permselectivity에 의해 좌우됨을 확인할 수 있었다. 또한 막의 apparent permselectivity는 IEC, 가교도, 막 두께, 표면 개질 등을 통해 향상시킬 수 있으며 전기적 저항과의 trade off 관계를 고려하여 최적 조건을 찾아야 함을 확인하였다.

• 분석과학
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• 제8권4호
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• pp.597-601
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• 1995

The transfer of chloride ion across an anion exchange membrane (AEM) was investigated by cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectra. In CV experiment, when the size of the hole in membrane was much smaller than the distance between membrane holes, the Cl anion transfer showed steady state voltammetric behavior. Each hole in membrane can be regarded as a microelectrode and the membrane was equivalent to a microelectrode array in this condition. When the hole in membrane was large or the distance between membrane holes was small, the CV curve of the Cl anion transfer across membrane showed peak shape, which attributed to linear diffusion. In ac impedance measurement, the impedance spectrum of the membrane system was composed of two semicircles at low de bias, corresponding to the bulk characteristics of the membrane and the kinetic process of ion transfer, respectively. The bulk membrane resistance increases with increasing dc bias and only one semicircle was observed at higher dc bias. The parameters related to kinetic and membrane properties were discussed.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제44권4호
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• pp.340-344
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• 2006

폴리스티렌을 acetyl sulfate 시약을 사용하여 술폰화시킨 후 다공성 양이온교환 막으로 제조하였다. 제조된 막의 특성을 분석한 결과 다공성의 형태를 가졌음을 확인할 수 있었고, IR 분석결과 술폰산기의 도입을 확인할 수 있었다. 전체적으로 반응물 중 황산의 양이 증가할수록 이온교환능력이 증가하는 경향을 확인할 수 있었고, 전기투석 공정에 적용가능성을 판단한 결과 양이온에 대한 선택성과 음이온에 대한 배제성을 간접적으로 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제17권1호
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• pp.37-43
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• 2007

크로노포텐시오미터(CP)와 전류-전압곡선(I-V)을 사용하여 음/양 이온 교환 층의 영향을 하전 모자이크 막에서 조사하였다. 역시 전해질과 음/양이온의 계면에서 이온수송을 실험하였다. 결과 음/양이온 교환 막은 전류범위에서 점점 전압강하가 나타났고, 특히 저 농도의 KCl 전위는 일정하였다. 한편 복합 하전 모자이크 막은 여러 전해질 수용액의 종류와 농도에 관계없이 전위의 변화는 없었다. CP와 I-V의 측정은 이온교환 막 계면에서 일어나는 이온수송에 대한 기초해석으로 대단히 유효하였다.

• 멤브레인
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• 제30권1호
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• pp.21-29
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• 2020

본 연구에서는 전 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB)에 적용하기 위한 세공충진 음이온교환막의 최적 설계 조건을 도출하고자 하였다. 실험결과를 통해 VRFB 충방전 성능에 가장 지대한 영향을 미치는 막 설계인자는 이온교환용량, 지지체의 기공율 및 가교도임을 확인할 수 있었다. 즉, 상기 인자들에 의해 VRFB의 ohmic loss와 활물질의 crossover가 결정되었다. 또한 세공충진 음이온교환막의 제조 시 낮은 가교도에서 이온교환용량을 감소시키는 것과 높은 이온교환용량에서 가교도를 증가시키는 두 가지 방안을 검토하였다. 그 결과 충분히 높은 이온교환용량에서 가교도를 최적화 하는 것이 VRFB 충방전 성능 관점에서 바람직한 것으로 판단되었다.

• 멤브레인
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• 제25권5호
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• pp.431-439
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• 2015

이 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVdF와 상용 양이온교환수지를 배합하여 제조하고 최적의 조건제시 및 기존 상용화막과 비교 평가하였다. 연구결과 불균질막이 기존의 상용화막보다 이온교환용량, 전기저항, 함수율 부분에서 높은 물성을 나타내기 위해서는 이온교환수지의 무게 비율을 40% 이상 첨가해야 한다는 것을 확인하였다. 인장강도가 상용화막보다 높기 위해서는 이온교환수지의 무게 비율을 50% 이하로 첨가해야 한다는 것을 확인하였다. 따라서 화학적 특성과 기계적 특성을 고려했을 때, PVdF와 이온교환분말의 최적 비율은 60 : 40이며, 이때의 전기저항 $1.82{\Omega}{\cdot}cm^{-1}$, 함수율 79%, 이온교환용량 1.60 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 0.97 MPa로 측정되었다. 이때, TDS 제거율은 약 40%로 측정되었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제14권2호
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• pp.55-63
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• 2023

In this study, the influence of different IEMs (ion exchange membranes) to performance of the hypochlorite electrolysis unit with Cl₂ recovery stream was investigated. More specifically, Nafion 117-a representative cation exchange membrane (CEM)-and aminated polypheylene oxide (APPO)-an anion exchange membrane (AEM)-were installed in the hypochlorite electrolysis unit, and the performance and the energy efficiency of the units were evaluated and compared. Regardless of whether CEM (Nafion 117) or AEM (APPO) was installed, the rate of hypochlorite generation was increased (by up to 24.3% and 22.2% for Nafion 117 and APPO, respectively) compared with the unit without an IEM. On the other hand, the power efficiency and the optimum operation condition of hypochlorite production units seem to depend on the conductivity and stability of the installed IEM. As the result, between Nafion 117 and APPO, higher performance and efficiency were achieved with Nafion 117, due to excellent conductivity and stability of the membrane.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.229-237
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• 2016

막결합 축전식 탈염에 적용하기 위하여 불균질 이온교환막을 제조하였다. 이온교환수지 분말과 LLDPE (linear low density polyethylene) 혼합물을 압착시켜 불균질 이온교환막을 제조하였다. 제조한 막의 막 특성 분석과 MCDI 탈염실험을 실시하였다. 이온교환수지의 함량이 증가할수록 막의 전기저항은 감소하였고 함수율은 증가하였다. 그러나 막의 이온선택성을 나타내는 이온 수송수는 상업용 균질 막과 유사한 성능을 나타냈다. MCDI 탈염실험 결과 탈염량은 불균질 막의 높은 전기저항으로 인해 균질 막을 이용한 셀의 탈염량의 90% 수준을 나타냈다. 불균질 이온교환막은 균질 막에 비해 탈염성능은 다소 감소하였지만 제조가 간편하고 가격이 저렴하여 MCDI에 적용이 가능할 것으로 판단되었다.

• 폴리머
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• 제31권3호
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• pp.247-254
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• 2007

본 연구에서는 폐수 중에 함유된 황산이온을 전기투석 방법으로 회수하기 위하여 불균질 음이온교환막을 압출성형 방법으로 제조하였다. 불균질 음이온교환 막의 함수율, 이온교환용량 및 이온수송수는 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 증가하였고 전기저항은 감소하였다. 또한 불균질 음이온교환막의 인장강도는 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 감소하였으며 LLDPE막의 경우 인장강도는 수지의 함량이 30 wt%일 때 가장 높게 나타났다. 함수율은 이온교환 수지의 함량이 증가함에 따라 증가하였으며, 불균질 이온교환막의 이온수송수는 최대 0.86 이었고, 전기저항 값은 50 wt% 수지 함량의 LDPE 막이 $46.5{\Omega}{\cdot}cm^2$로 가장 높게 나타났다. 한편 제조한 막의 황산이온에 대한 전기투석 운전 결과 전류효율은 황산농도 0.5 mol/L, 전류밀도 $125 mA/cm^2$에서 가장 높게 나타났다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 The 4th Korea-Italy Workshop
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• pp.1-4
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• 2003

LDPE/polystyrene cation exchange membranes were prepared through a monomer-sorption method and UV radiation polymerization. The reaction behaviors in the preparation were investigated. The membranes prepared were characterized in terms of physical and electrochemical properties. The membranes exhibited reasonable properties for an ion-exchange membrane with weight gain (Wr) of above 0.3, electrical resistance of below 1.0 Ω $\textrm{cm}^2$ and ion-exchange capacity of 1.8 meq/g-dry membrane. DSC studies and FE-SEM image revealed the formation of a homogeneous membrane. Both the current-voltage and the chronopotentiometric curves of the membranes indicated that LDPE/polystyrene membranes can be properly used at a high current density, and the surface homogeneity of cation-exchange sites in the membrane was comparable to that in a commercial membrane.