• 환경위생공학
• /
• 제16권2호
• /
• pp.38-46
• /
• 2001

In this work, the heterogeneous ion exchange membrane was used in a electrodialysis apparatus to treat a Ni planting rinse water because the heterogeneous ion exchange membrane was excellent efficiency as compared with low manufacturing cost, was easy to make, and had a good mechanical properties. For a regeneration of membrane and to obtain the optimal condition for a scale-up of apparatus after treating Ni plating rinse water, we would find about the limiting current density and the concentration polarization. When the Ni plating rinse water 150mg/L was treated with the electrodialysis apparatus using the heterogeneous ion exchange membrane, the limiting current density was about $1.49{\;}mA/\textrm{cm}^2$. And the limiting current density increased with the flow rate and concentration of Ni plating rinse water. We recognized that the used membrane could be reused by periodic backwashing because efficiency was constant when the membrane was backwashed after treating wastewater.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제1권1호
• /
• pp.13-37
• /
• 2010

The performance of an electrodialyzer for concentrating seawater is predicted by means of a computer simulation, which includes the following five steps; Step 1 mass transport; Step 2 current density distribution; Step 3 cell voltage; Step 4 NaCl concentration in a concentrated solution and energy consumption; Step 5 limiting current density. The program is developed on the basis of the following assumption; (1) Solution leakage and electric current leakage in an electrodialyzer are negligible. (2) Direct current electric resistance of a membrane includes the electric resistance of a boundary layer formed on the desalting surface of the membrane due to concentration polarization. (3) Frequency distribution of solution velocity ratio in desalting cells is equated by the normal distribution. (4) Current density i at x distant from the inlets of desalting cells is approximated by the quadratic equation. (5) Voltage difference between the electrodes at the entrance of desalting cells is equal to the value at the exits. (6) Limiting current density of an electrodialyzer is defined as average current density applied to an electrodialyzer when current density reaches the limit of an ion exchange membrane at the outlet of a desalting cell in which linear velocity and electrolyte concentration are the least. (7) Concentrated solutions are extracted from concentrating cells to the outside of the process. The validity of the computer simulation model is demonstrated by comparing the computed results with the performance of electrodialyzers operating in salt-manufacturing plants. The model makes it possible to discuss optimum specifications and operating conditions of a practical-scale electrodialyzer.

• 대한환경공학회지
• /
• 제27권9호
• /
• pp.965-969
• /
• 2005

이온교환막 공정의 중요한 운전인자인 전류밀도와 전해질의 pH가 막 오염에 미치는 영향을 연구하였다. 휴믹산 100 mg/L를 포함하고 있는 NaCl 용액에서 Neosepta AMX (Tokuyama Soda, Japan) 음이온교환막의 막 오염 현상을 관찰하였다. 한계전류밀도(LCD) 전 후 영역의 전류를 공급하면서 이온교환막의 전기저항 변화를 측정하여 막 오염 현상을 분석하였다. 실험결과 LCD 이하에서는 전류밀도의 변화가 막 오염에 큰 영향을 미치지 않았다. 그러나 LCD 이상의 전류밀도에서는 막 오염이 심각하게 진행되는 것으로 나타났다. 실험 후 휴믹산에 오염된 막에 대한 전류전압 곡선에서도 LCD 이상에서 실험한 경우에 막 오염으로 전기저항이 증가하고 LCD가 감소한 것을 알 수 있었다. 또한 휴믹산이 포함된 전해질 용액의 pH를 산성 조건으로 조정한 후 실험한 결과 pH가 감소할수록 막 오염이 증가하는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 막 오염이 휴믹산의 표면 전하에 의한 것보다 물리화학적 성질에 더 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.

• 멤브레인
• /
• 제12권3호
• /
• pp.143-150
• /
• 2002

전기투석은 이온성 물질을 분리하고 농축하는데 안정하고 효과적인 공정으로 알려져 있다. 그러나 전기투석 공정은 고가의 이온교환막 때문에 실제 공정에 적용하는데 많은 제한을 받아오고 있다. 따라서 전기 투석공정의 운전 전류밀도를 가능한 높게 공급함으로써 이온교환막의 단면적당 flux를 증가시켜 주어야 한다. 그러나 실제 공정의 운전에 있어서 운전 전류밀도는 이온교환막 표면에서의 농도분극 현상으로 제한을 받게 된다. 본 총설에서는 이온교환막을 통한 이온의 이동현상을 설명하고 전류-전압 곡선을 이용한 막특성 분석을 소개하였다. 또한 한계전류밀도 전후의 전류 영역에서 농도분극 현상과 동반하는 전기대류(Electroconvection), 물 분해 현상 등에 대한 최근 연구결과를 정리하였다.

• 멤브레인
• /
• 제12권3호
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

이온교환막의 전압-전류곡선의 plateau length를 결정하는 변수를 다양한 NaCl 농도와 유속 하에서 연구하였다. 또한, 한계전류밀도 이상의 전류에서 전기투석공정 운전의 타당성을 검토하기 위해 다양한 전류밀도의 전원을 공급하면서 0.1 M NaCl 용액의 탈염실험을 실시하여 이온의 제거효율, 전류효율, 에너지소비량, 물 분해 현상을 측정하였다. NaCl 용액의 농도와 유속이 감소하면서 확산경계층의 두께도 함께 감소하였으며, 본 확산경계층의 두께는 plateau length와도 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 탈염실험에서 측정된 이온 제거 효율 및 전류효율은 한계전류밀도 이상에서도 한계전류밀도 이하에서의 탈염실험과 크게 차이 나지 않은 것으로 보아 한계전류밀도 이상에서도 대부분의 전류는 이온교환막 표면의 물분해에 의한 것이 아니라 막을 통한 이온의 이동에 의한 것으로 사료된다. 한계전류밀도 이상에서의 탈염운전에 대한 에너지소비량은 plateau length의 영향으로 한계전류밀도 이하에서의 탈염운전 보다 다소 높지만, 한계전류밀도 이상에서는 전류밀도의 증가에도 에너지소비량이 증가하지 않았다. 이러한 결과들은 물분해 현상이 심각하게 일어나지 않는 한 한계전류밀도 이상에서도 매우 경제적으로 전기투석 공정을 운전찬 수 있다는 것을 제시해 주는 것이다.

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

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제56권1호
• /
• pp.1-5
• /
• 2018

본 연구에서는 고분자전해질 연료전지(PEMFC)가 실제 구동되는 고전류밀도 범위까지 임피던스를 분석해 이온전도도에 대해 연구하였다. 가스확산층(GDL)유무가 임피던스에 미치는 영향을 수소투과도 측정에 의해 간접적으로 검토하였다. 저전류 범위(<$80mA/cm^2$)에서 상대습도(RH)가 60% 이상 높을 때는 고분자 막의 수분 함량이 충분해 막의 이온전도도가 전류 변화의 영향을 받지 않았다. 그러나 RH가 낮을 때는 전류밀도가 증가하면서 수분 생성에 의해 이온전도도가 증가했다. 고전류 영역($100{\sim}800mA/cm^2$)에서 HFR (High Frequency Resistance)로 구한 막의 이온전도도 실험값과 수치해석에 의해 구한 값을 비교하였다. RH 100%에서는 실험값과 모사한 값 모두 전류 변화에 영향을 받지 않고 일정한 이온전도도를 유지함을 보였다. RH 30~70%에서는 전류밀도 증가에 따라 이온전도도가 증가하다 일정해 지는 경향을 나타냈다.

• Membrane and Water Treatment
• /
• 제8권4호
• /
• pp.381-393
• /
• 2017

The inorganic components in tobacco sheet extract have significant influence on the sensory taste of the cigars and the harmful component delivery in cigarette smoke. To identify the contributions of the divalent inorganic components on harmful components delivery in cigarette smoke, a self-made selective electrodialysis was assembled with monovalent ion-selective ion exchange membranes. The influences of current density and extract content on the desalination performance were investigated. Result indicates that the majorities chloride, nitrate, and sulfate ions were removed, comparing with 50-60% of potassium and only less than 10% of magnesium and calcium ions removed in the investigated current density. The permselectivity of the tested cations across the Selemion CSO cation exchange membranes follows the order: $K^+>Ca^{2+}>Mg^{2+}$. A current density of $15mA/cm^2$ is an optional choice by considering both the energy consumption and separation efficiency. When the extract contents are in the range of 7%-20%, the removal ratios the potassium ions are kept around 60%, while the removal ratios of the calcium and magnesium ions fluctuate in the range of 16-27% and 8-14%, respectively. The tobacco smoke experiments indicated that the divalent metal ions have dual roles for the harmful component delivery in cigarette smoke. The divalent potassium and calcium ions were unfavorable for the total particulate matter emission but beneficial to decrease the HCN delivery in the mainstream cigarette smoke. The selective electrodialysis is a robust technology to decrease the harmful component delivery in cigarette smoke.

• 멤브레인
• /
• 제17권1호
• /
• pp.37-43
• /
• 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
• /
• 제27권2호
• /
• pp.109-120
• /
• 2017

양이온($Na^+$) 및 음이온($Cl^-$)이 각각의 CEM과 AEM을 통해 선택적으로 분리되어 담수로 이동할 때 발생되는 전위차와 산화/환원(redox couple)형 전해질을 포함하고 있는 전극에서 발생하는 전류를 이용하여 전기 에너지로 전환시키는 에너지변환장치이다. RED 시스템의 핵심소재 중 하나인 이온교환막은 높은 출력 밀도를 달성하기 위해 1) 낮은 팽윤거동, 2) 적절한 이온교환능, 3) 높은 이온전도도, 4) 높은 이온선택성을 만족시켜야 한다. 본 논문에서는 이를 만족시키는 소재 및 이온교환막의 연구동향 및 전망에 대해 설명하였다.