The membrane properties (membrane resistance and ion exchange capacity) of the five types of commercial anion exchange membrane, i.e. IOMAC, AHT, APS, AHA, AFN, were evaluated for the application in the alkaline electrolysis. The membrane resistance decreased in the order; in 1M KOH: AHT>IOMAC>AHA>AFN>APS; in 1M NaOH: AHT>IOMAC>AHA>APS>AFN. The ion exchange capacity decreased in the order: AFN>APS>AHT>AHA>IOMAC. The membrane life was determined from the change of membrane resistance in 1M KOH and NaOH with an increase of soaking time in 20 wt% KOH and 30 wt% NaOH solution. AHA membrane had a good membrane life in 20 wt% NaOH with its unchanged membrane resistance. And, AFN and AHA membrane had a good membrane life in 30 wt% NaOH with its unchanged membrane resistance.
본 연구에서는 수계 레독스 흐름전지에서 사용하는 멤브레인 특성분석방법을 개선하여 비수계 레독스 흐름 전지를 위한 멤브레인 특성분석방법을 확립하였다. 비수계 레독스 흐름 전지에 적합한 멤브레인 특성을 확인하기 위해 상용 멤브레인의 이온교환능력, 이동수, 이온 전도도, 활물질 투과도, 전지효율 실험 등 특성분석들을 수행하였다. 상용 음이온 교환 멤브레인의 특성분석 실험을 통해 충 방전 효율 및 에너지효율과 이온 선택성의 상관관계를 조사하였다. Neosepta AHA 음이온 교환 멤브레인은 이동수 측정에서 0.81의 값으로 비수계 전해질에서 비교적 낮은 이온 선택성을 보였지만, 충방전 전지효율 평가에서는 92%의 충 방전효율과 86%의 에너지효율을 각각 나타내었다. 또한 이온의 선택성이 없는 다공성 멤브레인은 높은 전류밀도의 비수계 레독스 흐름 전지에 적절함을 알 수 있었다.
새로운 HDBPDA 이온교환수지, {(4, 5) : (13, 14)-Dibenzo-6, 9, 12-trioxa-3, 15, 21, -triazabicyclo [15. 3. 1]heneicosa-(1, 17, 19)(18, 20, 21) triene ion exchange resin : HDBPDA ion exchange resin}의 이온교환용량은 3.8meq/g이었다. 그리고 HDBPDA와 강산성 양이온교환수지인 Dowex 50W-X8(200-400mesh)에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온의 분포계수를, 물과 여러 농도의 염산 용액 중에서 측정하였다. HDBPDA 이온교환수지에 대한 금속 이온들의 분포계수는 염산 농도의 영향을 크게 받지 않았으나, 일반적으로 염산의 농도가 감소할수록 점진적으로 약간 증가하는 경향을 보였다. 그리고 물 속에서의 분포계수가 가장 컸다. Dowex 50W-X8에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 분포계수는 염산 농도의 감소에 따라 증가하였으며, 특히 알칼리 토금속 이온들의 분포계수가 알칼리 금속 이온들에 비하여 훨씬 더 급격하게 증가하였다. HDBPDA 이온교환수지에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속이온들의 분포계수는, 염산 농도에 대하여 직선적으로 변화하였으며, 그 기울기, d log Kd/d log $M_{HCl}$은 약-0.2였다. 그러나 Dowex 50W-X8에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 경우, 보통의 염산 농도하에서 그 기울기는 각각 약 -1 및 -2였다. 그러나 매우 묽은 염산 농도하에서는 분포계수와 염산 농도 사이의 직선 관계는 성립하지 않았으며, 그 기울기는 위의 값으로부터 벗어났다.
상업적으로 이용되는 폴리스티렌계 이온교환막은 제조 공정이 쉽고 간단하지만 막이 가지는 취성 때문에 내구성이 약하다는 단점을 가지고 있다. 이를 보완하기 위하여 친수성 그룹인 poly(ethylene glycol)을 곁사슬로 가지고 있는 poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate를 공중합시켜 음이온 교환막을 합성하였다. 지지체로는 내화학성 및 기계적 강도가 우수한 다공성 PE 지지체를 사용하였고, 여기에 다양한 조성의 vinylbenzyl chloride, styrene, poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate, divinylbenzene, benzoyl peroxide를 녹인 단량체 용액을 지지체 기공에 채운 뒤 열중합 가교시켜 trimethylamine을 이용하여 음이온 교환기를 도입해 세공충전 음이온 교환막을 합성하였다. 또한 poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate의 곁사슬 길이와 각 단량체가 차지하는 비율의 변화가 음이온 교환막의 전기화학적 특성에 미치는 영향을 알아보았다.
새로운 DBPDA이온교체, {(4,5):(13,14)-dibenzo-6, 9, 12-trioxa-3, 15, 21-triazabicyclo [15.3.1] heneicosa-1(21), 17, 19-triene-2, 16-dione : DBPDA 이온교환체}의 이온교환용량은 4.2meq/g이었다. 그리고 이 이온교환체에 대한 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 분배계수를 여러 농도의 염산용액 중에서 측정하였다. 또한 DBPDA 이온교환체를 사용하여 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들을 이온교환 컬럼 크로마토그라피로 분리하였다. 이러한 결과로부터 알칼리 및 알칼리 토금속 이온들의 분배계수에 미치는 용액의 pH와 금속 이온들의 이온반경 효과를 고찰하였다.
본 연구에서는 효과적으로 이용하지 못하는 굴박신액에서 이온교환 크로마토그라피로 taurine의 분리하고자 하였다. Dowex 50W $H^+$형과 Dowex 2 OH 형으로 처리한 용출액 중 흡광도가 높게 나타난 획분을 Amberite IRA-410 $OH^-$형에 다시 용출시켜 taurine을 흡착시킨 후 흡착한 taurine을 0.1M acetic acid로 용출시키면 수율과 순도가 84.8%와 94.9%인 taurine을 얻을 수 있었다.
알칼리막 연료전지에 사용되는 음이온 교환막은 OH-을 전달하는 역할을 하며 연료전지의 성능에 많은 영향을 미친다. 따라서 음이온 교환막의 정확한 OH- 전도도를 측정하는 것은 매우 중요하다. 그러나 OH-은 대기 중의 CO2에 의해 중탄산염 형태로 쉽게 피독되어 전해질막의 정확한 OH- 전도도를 측정하는 것은 매우 어렵다. 본 연구에서는 음이온 교환막의 정확한 OH- 전도도를 측정하기 위하여 전기화학적 이온교환 처리법을 검증하였다. 또한 CO2에 노출된 전해질막의 거동을 OH- 전도도 변화를 통하여 확인하였다. 상용 음이온 교환 막인 Fumatech사의 FAA-3-50과 Orion Polymer사의 Orion TM1와 함께 본 연구 그룹에서 개발한 QPP-6F를 사용하여 정확한 OH- 전도도 측정 및 CO2 피독 효과에 대해서 분석하였다.
Lithium titanate whiske($Li_{x}Ti_{4}O_9$) was prepared by an ion-exchange reaction. To this end, the initial material, potassium tetratitanate ($K_{2}Ti_{4}O_9{\cdot}nH_{2}O$) was prepared by calcination of a mixture of $K_{2}CO_3\;and\;TiO_2$ with a molar ratio of 2.8 at $1050^{\circ}C$ for 3 h, followed by boiling water treatment of the calcined products for 10 h. Fibrous potassium tetratitanate could be transformed into layered hydrous titanium dioxide ($H_{2}Ti_{4}O_9{\cdot}nH_{2}O$) through an exchange of $K^{+}\;with\;H^{+}$ using 0.075 M HCl. Also, lithium titanate whisker was finally prepared as $Li^{+}\;and\;H^{+}$ ions were exchanged by adding 20 mL of a mixture solution of LiOH and $LiNO_3$ to 1g whisker and stirring for $5\~15$ days. The average length and diameter of the $Li_{x}Ti_{4}O_9$ whiskers were $10\~20{\mu}m\;and\;1\~3{\mu}m$, respectively.
Kim Jung-Sung;Lee Sang-Hwan;Park Yoon-Yul;Yasuyo Hoshikawa;Hiroshi Tomiyasu
한국환경과학회지
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제14권10호
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pp.919-928
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2005
This study introduces the development of new supercritical water oxidation(SCW)(multiple step oxidation) to destruct recalcitrant organic substances totally and safely by using sodium nitrate as an oxidant. This method has solved the problems of conventional SCW, such as precipitation of salt due to lowered permittivity, pressure increase following rapid rise of reaction temperature, and corrosion of reactor due to the generation of strong acid. Destruction condition and rate in the supercritical water were examined using Polyvinyl Chloride(PVC) and ion exchange resins as organic substances. The experiment was carried out at $450^{\circ}C$ for 30min, which is relatively lower than the temperature for supercritical water oxidation $(600-650^{\circ}C)$. The decomposition rates of various incombustible organic substances were very high [PVC$(87.5\%)$, Anion exchange resin$(98.6\%)$, Cationexchange resin$(98.0\%)$]. It was observed that hetero atoms existed in organic compounds and chlorine was neutralized by sodium (salt formation). However, relatively large amount of sodium nitrate (4 equivalent) was required to raise the decomposition ratio. For complete oxidation of PCB was intended, the amount of oxidizer was an important parameter.
The optimal removal efficiency to develop wastewater treatment system using the magnetic ion exchange resin. The secondary sedimentation effluent of wastewater in W wastewater treatment plant located in Gyeong-gi Province was used as the influent. To compare the sedimentation effluent reacted with the magnetic ion exchange resin to the influent, the concentrations of CODmm, TN, $NO{_3}^-$-N and TP were measured. The flux of the influent and HRT were set to 250 mL/min, 10 min, respectively, and BVTR has adjusted to 200, 150, 100. The removal efficiency of CODmn, TN, $NO{_3}^-$-N and TP in the 200 BVTR from 71%, 40.37%, 46.34%, 42.03%, 150 BVTR from 55.22%, 37.83%, 50.38% 41.6% and 100 BVTR from 74%, 59.15%, 79.94%, 79.16%, respectively. The results on 200 BVTR, 150 BVTR, 100 BVTR tests show that 100 BVTR is the optimal factor capable of the highest rate of rejection of the organic material.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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