• 제목/요약/키워드: Membrane cleaning

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기체 분리막 공정과 환경

  • 박현채;강용수
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1995년도 제3회 하계분리막 Workshop (환경과 막분리 공정의 역할)
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    • pp.73-92
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    • 1995
  • 환경오염은 인간이 지구상에서 산업활동을 시작한 이래 계속되어 오고 있는 문제인데, 최근에 들어서 전세계적으로 산업화가 가속되고 또한 인구의 급격한 증가로 인하여 매우 심각한 국면을 맞이하고 있다. 환경오염은 원재료를 가공하여 인간의 일상생활에 필요한 물픔을 생산하는 전 산업 영역에서 발생하고 있는데 이러한 환경오염은 토양오염, 수질오염, 대기오염의 세 가지로 분류할 수 있다. 오늘날의 심각한 환경오염은 환경기술이라는 신조어를 만들게 되었는데, 이는 환경오염을 적게 유발시키는 생산공정을 의미하는 저오염 생산기술(clean technology)과 생성된 오염 물질을 분리 회수하는 오염물질 처리기술(cleaning technology)로 대별할 수 있다. 저오염 생산기술은 자동차의 전착공정 등에서 보듯이 오염물질을 최소한도로 배출하게 설계한 'zero discharge' 개념의 생산공정 등에서 실용화되고 있는데, 최근에는 에너지 효율을 향상시켜 궁극적으로 CO$_{2}$의 발생을 억제하려는 시도도 많은 관심을 끌고 있다. 하지만 환경기술이라고 부르는 경우 거의 대부분은 생성된 오염 물질을 처리하는 오염물질 처리기술을 의미한다.

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UF 및 MF 중공사막의 오염 및 세정특성

  • 이주형;이용택;김정학
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1998년도 추계 총회 및 학술발표회
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    • pp.166-168
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    • 1998
  • 막분리공정에서 분리막 오염은 투과율 감소에 큰 영향을 받는데 그 이유는 주로 막재질의 변질 및 막 표면에서의 농도 분극 현상에 기인하고 분리막의 종류 및 분획분자량의 차이에 따라 막분리 능력이 달라질 수 있다. 본 연구에서는 상용화되어 있는 UF/MF 중공사막에 미치는 막오염 정도와 세정 특성을 알아보았다. 막오염 정도는 막의 Pore size, 소재, 막구조에 따라서 단백질 수용액을 처리하여 막의 오염이 어떻게 일어나는지를 알아보았고 막오염 정도를 검토하기 위하여 초기순수에 대한 흡착후 투과량을 DOF(Degree of fouling)로 정의하였다. 막의 세정특성은 0.1N-NaOH을 사용하여 화학적 세정효과를 확인하였고 초기 순수에 대한 세정후 회복정도를 DOC(Degree of Cleaning)로 정의하였다. 또한 UF막에서 분획분자량별 특성과 MF막에서 소재별/구조적 특성이 DOF와 DOC에 미치는 영향에 대해서 알아보았다.

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Influence of commercial detergents on UF membrane ageing: Case of drinking water

  • Moulin, P.;Regula, C.;Carretier, E.;Wyart, Y.;Sergent, M.;Gesan-Guiziou, G.;Ferry, D.;Vincent, A.;Boudot, D.
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제4권1호
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    • pp.27-51
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    • 2013
  • During cleaning steps, ultrafiltration membranes are mechanically and chemically stressed. This may result in membrane degradations and failures. In this paper, polysulfone membranes were used to evaluate membrane deteriorations by commercial detergents in static conditions. Ageing of the membrane was simulated by immersing samples in solutions containing commercial detergents with various concentrations, temperatures and times defined by experimental designs. Indeed, an innovative approach in the chemical membranes ageing researches, based on methodological tools, was used in order to achieve significant ageing experiments without using an accelerated ageing protocol. The macroscopic changes were monitored by permeability measurements and mechanical strength tests coupled with a microscopic characterization by ATR-FTIR and HRSEM. The present work details results obtained for three commercial detergents: an alkaline, an acidic and an enzymatic detergent. It was found that the detergents used in the industrial advised conditions (concentration, temperature and time of contact) were not detrimental for membrane properties (permeability and elongation at break) and so for the quality of the produced water. Over the industrial cumulated time of contact, different ageing effects can be observed and compared with the ones induced by NaOCl.

Seawater-driven forward osmosis for direct treatment of municipal wastewater

  • Sun, Yan;Bai, Yang;Tian, Jiayu;Gao, Shanshan;Zhao, Zhiwei;Cui, Fuyi
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제8권5호
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    • pp.449-462
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    • 2017
  • Direct treatment of municipal wastewater by forward osmosis (FO) process was evaluated in terms of water flux decline, reverse salt diffusion, pollutants rejection and concentration efficiency by using synthetic seawater as the draw solution. It was found that when operating in PRO mode (active layer facing the draw solution), although the FO membrane exhibited higher osmotic water flux, more severe flux decline and reverse salt diffusion was also observed due to the more severe fouling of pollutants in the membrane support layer and accompanied fouling enhanced concentration polarization. In addition, although the water flux decline was shown to be lower for the FO mode (active layer facing the feed solution), irreversible membrane fouling was identified in both PRO and FO modes as the water flux cannot be restored to the initial value by physical flushing, highlighting the necessity of chemical cleaning in long-term operation. During the 7 cycles of filtration conducted in the experiments, the FO membrane exhibited considerably high rejection for TOC, COD, TP and $NH_4{^+}-N$ present in the wastewater. By optimizing the volume ratio of seawater draw solution/wastewater feed solution, a concentration factor of 3.1 and 3.7 was obtained for the FO and PRO modes, respectively. The results demonstrated the validity of the FO process for direct treatment of municipal wastewater by using seawater as the draw solution, while facilitating the subsequent utilization of concentrated wastewater for bioenergy production, which may have special implications for the coastline areas.

역세척, 여과/이완 및 사인파형 연속투과 운전방식에 따른 침지형 평막의 막간차압 (Transmembrane Pressure of Backwashing, Filtration/Relaxation and the Sinusoidal Flux Continuous Operation Modes for Submerged Plate Membrane)

  • 김재효;김은수;정건용
    • 멤브레인
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    • 제29권4호
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    • pp.216-222
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    • 2019
  • 본 연구에서는 역세척이 가능한 평막과 MBR 하부에서 공급되는 공기 및 자연적으로 순환되는 구형 입자를 이용하여 투과 실험하였다. 활성슬러지 수용액은 MLSS 8,000 mg/L로 유지하였으며 여과/이완(FR), 이완시 역세척(FR/BW), 사인파형 연속투과 운전(SFCO) 및 사인파형 연속투과 운전 시 역세척(SFCO/BW) 방식에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 역세척 유량을 47에서 $14L/m^2{\cdot}hr$로 감소시키면, TMP가 증가하였으며 SFCO보다는 FR 방식의 TMP가 크게 증가하였다. 또한 역세척 방식이 구형입자를 이용한 세척방식보다 TMP를 더 감소시켰으며, 구형입자와 역세척 방식을 동시에 사용하면 각각의 방법보다 더 효과적임을 확인할 수 있었다.

NF막 제조 및 응용공정 (Preparation and Application of Nanofiltration Membranes)

  • 이규호;오남운;제갈종건
    • 한국막학회:학술대회논문집
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    • 한국막학회 1998년도 제6회 하계 Workshop (98 한국막학회, 국립환경연구원 국제 Workshop, 수자원 보전과 막분리 공정)
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    • pp.135-153
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    • 1998
  • Nanofiltration (NF) is a recently introduced term in membrane separation. In 1988, Eriksson was one of the first authors using the word 'nanofiltration' explicitly. Some years before, FilmTech started to use this term for their NF50 membrane which was supposed to be a very loose reverse osmosis membrane or a very tight ultrafiltration membrane. Since then, this term has been introduced to indicate a specific boundary of membrane technology in between ultrafiltration and reverse osmosis. The application fields of the NF membranes are very broad as follows: Demeneralizing water, Cleaning up contaminated groundwater, Ultrapure water production, Treatment of effleunts containing heavy metals, Offshore oil platforms, Yeast production, Pulp and paper mills, Textile production, Electroless copper plating, Cheese whey production, Cyclodextrin production, Lactose production. The earliest NF membrane was made by Cadotte et al, using piperazine and trimesoyl chloride as monomers for the formation of polyamide active layer of the composite type membrane. They coated very thin interfacially potymerized polyamide on the surface of the microporous polysulfone supports. The NF membrane exhibited low rejections for monovalent anions (chloride) and high rejections for bivalent anions (sulphate). This membrane was called NS300. Some of the earliest NF membranes, like the NF40 membrane of FilmTech, the NTR7250 of Nitto-Denko and the UTC20 and UTC60 of Toray, are formed by a comparable synthesis route as the NS300 membrane. Commercially available NF membranes nowadays are as follows: ASP35 (Advanced Membrane Technology), MPF21; MPF32 (Kiryat Weizmann), UTC20; UTC60; UTC70; UTC90 (Toray), CTA-LP; TFCS (Fluid Systems), NF45; NF70 (FilmTec), BQ01; MX07; HG01; HG19; SX01; SX10 (Osmonics), 8040-LSY-PVDI (Hydranautics), NF CA30; NF PES 10 (Hoechst), WFN0505 (Stork Friesland). The typical ones among the commercially available NF membranes are polyamide composite membrane consisting of interfacially polymerized polyamide active layer and microporous support. While showing high water fluxes and high rejections of multivalent ions and small organic molecules, these membranes have relatively low chemical stability. These membranes have low chlorine tolerance and are unstable in acid or base solution. This chemical instability is appearing to be a big obstacle for their applications. To improve the chemical stability, we have tried, in this study, to prepare chemically stable NF membranes from PVA. The ionomers and interfacially polymerized polyamide were used for the modification of'the PVA membranes. For the detail study of the active layer, homogeneous NF membranes made only from active layer materials were prepared and for the high performance, composite type NF membranes were prepared by coating the active layer materials on microporous polysulfone supports.

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초음파를 이용한 침출수 처리를 위한 막분리 공정의 막힘현상 개선(II) : 막의 재질, 용질과 복합초음파의 효과 분석 (Improvement of Fouling in Membrane Separation Process for Leachate Treatment using Ultrasound(II) : Analysis of Membrane Materials, Solutes and Multi-ultrasonic Effect)

  • 김석완;임재림;이준걸
    • 대한환경공학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.207-215
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    • 2006
  • 본 연구에서는 화학적 1차 처리 침출수(시료 I)와 생물학적 처리 침출수(시료 II)를 대상으로 한 막 분리 공정에서 막의 막힘현상을 개선하기 위한 기술로서 초음파 조사방법을 도입하여 그에 대한 영향을 평가하였다. 초음파의 투과속도 개선효과에 관한 실험은 주기적으로 초음파를 조사할 수 있는 초음파막 분리장치를 제작하여 막의 재질(PS과 PVDF)과 막의 종류(MF와 UF), 초음파의 단일주파수(40 kHz와 120 kHz), 초음파의 세기(200 W와 400 W)에 따라 실시하였으며. 아울러 40 kHz와 120 kHz를 동시에 사용하는 복합초음파 조사 실험을 실시하였다. 주기적인 초음파 조사에 관한 시나리오 실험을 통해 UF막과 MF막을 비교한 결과 MF계열의 막에서 더 높은 투과속도의 개선효과를 나타냈으며, 두 가지 PS와 PVDF재질로 만들어진 MF막의 경우 PVDF재질의 MF막이 더 높은 개선효과를 지속적으로 나타내었다. 또한 용액(폐수)의 특성에 따라 초음파 조사에 의한 투과속도의 개선효과가 다르게 나타났으며, 두 가지 초음파주파수(40 kHz과 120 kHz)를 동시에 활용한 복합초음파를 주기적으로 조사한 경우에 투과속도의 상승률은 세정효과가 큰 낮은 주파수(40 kHz)의 단일초음파를 이용하는 경우보다 작았으나, 재막힘 현상은 복합초음파를 사용하는 경우가 더 크게 억제되어 막의 투과속도 개선효과가 지속적으로 유지되었다.

Reduction of proteins and products of their hydrolysis in process of cleaning post-production herring (Clupea harengus) marinating brines by using membranes

  • Drost, Arkadiusz;Nedzarek, Arkadiusz;Torz, Agnieszka
    • Membrane and Water Treatment
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    • 제7권5호
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    • pp.451-462
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    • 2016
  • The molecular weight of proteins and protein hydrolysis products (PHP) in the fractionated post-production marinating brines left after herring marination process was determined by the HPLC. The proteins and PHP retention was evaluated in the three-stage purification process with the usage of polypropylene bag ($25{\mu}m$) and ceramic membranes with the cut-off of 150 and 1 kDa. It was found that the process of marination contributes to high participation of compounds in the post-production marinating brines. Those are characterised by low molecular weight, formed as a result of protein hydrolysis. Each stage of the scavenging process was reducing the content of proteins and PHP. The lowest retention was observed in the stage at which a PP bag was used, while the highest in the UF process, with the usage of 150 kDa membrane. The total retention of proteins and PHP differed according to the type of post-production marinating brines and reached the level of 16-22%.

Flux Optimization Using Genetic Algorithms in Membrane Bioreactor

  • Kim Jung-Mo;Park Chul-Hwan;Kim Seung-Wook;Kim Sang-Yong
    • Journal of Microbiology and Biotechnology
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    • 제16권6호
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    • pp.863-869
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    • 2006
  • The behavior of submerged membrane bioreactor (SMBR) filtration systems utilizing rapid air backpulsing as a cleaning technique to remove reversible foulants was investigated using a genetic algorithm (GA). A customized genetic algorithm with suitable genetic operators was used to generate optimal time profiles. From experiments utilizing short and long periods of forward and reverse filtration, various experimental process parameters were determined. The GA indicated that the optimal values for the net flux fell between 263-270 LMH when the forward filtration time ($t_f$) was 30-37 s and the backward filtration time ($t_b$) was 0.19-0.27 s. The experimental data confirmed the optimal backpulse duration and frequency that maximized the net flux, which represented a four-fold improvement in 24-h backpulsing experiments compared with the absence of backpulsing. Consequently, the identification of a region of feasible parameters and nonlinear flux optimization were both successfully performed by the genetic algorithm, meaning the genetic algorithm-based optimization proved to be useful for solving SMBR flux optimization problems.

MBR공정의 플럭스 향상 기술에 관한 연구

  • 노성희;김선일
    • 한국생물공학회:학술대회논문집
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    • 한국생물공학회 2002년도 생물공학의 동향 (X)
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    • pp.145-148
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    • 2002
  • 막 생물반응기를 이용하여 일정한 TMP 와 일정한 플턱스 여과방식에 따른 실험을 수행한 결과, 일정한 TMP 에서보다 일정 한 투과 플럭스에서 여과하는 것이 여과의 초기 단계동안 과도한 오염을 피할 수 있으므로 바람직하다는 것을 확인하였다. 투과 플럭스를 고정시킨 실험에서 속도에 대한 임계 플럭스 증가 간격은 선형적이었으며, supra-critical zone 과 sub-critical zone 의 두 지대로 구분되었다. 막 생물반응기는 화학적 세정 없이 장 기간 운전되어야하므로 TMP를 고정시키는 깃보다 플럭스를 고정시켜 운전하는 것이 효과적이여, 최적운선조건은 sub-critical zone 경계층 위, 임계플렉스 바로 아래상태임을 알 수 있었다.

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