As a branch of covalent organic frameworks (COF), covalent triazine frameworks (CTF) are inherently porous structures composed of networks of repeating hexagonal triazine rings fabricated via the ionothermal trimerization reaction. They also contain plenty of nitrogen functional groups that increase affinity for some chemicals while rejecting others. Because of their tunable properties, many researchers have synthesized and tested CTFs for gas and liquid separation processes. Various studies of novel CTFs, mixed CTF composites, and CTF membranes have experimented for gas adsorption/separation (e.g., CO2, C2H2, H2, etc.) and desalination. Some CTF studies have determined the limits and potentials through advanced computer simulations while subsequent experiments have tested CTFs for photocatalytic properties, suggesting recyclability for greater sustainability. In this review, the covalent triazine framework-based separation membrane is discussed.
Membrane process has been focused as an alternative separation process because not only it exhibits a high selectivity compared with a traditional distillation process, but also it is known to be an energy saving separation process. Inorganic membrane, especially zeolite membrane, has been studied since it can be operated in severe conditions compared to the organic membranes. Recently, new zeolite materials are tested as an inorganic membrane material to overcome disadvantages of existing zeolite membranes. Kalsilite can be used as an inorganic membrane material for gas separation and selective water separation from water/organic mixtures because it is expected to be hydrophilic resulted from Si/Al ratio of 1 like zeolite 4A and has a narrow pore size of 0.36 nm. In this study, kalsilite was synthesized by a new economical hydrothermal process using Si : Al : K : $H_2O$ mole ratio of 1 : 1 : 8 : 60. The synthesized kalsilite powder was confirmed by XRD and has a mean diameter of $2.73{\mu}m$. The vapor adsorption test showed the synthesized kalsilite is hydrophilic.
As the problems related to the environmental pollution such as carbon dioxide emission are emerging, the need for the renewable energy and environmentally friendly energy is getting intense. Fuel cells are eco-friendly energy generation devices that generate electrical energy and produce water as a sole by-product. Compared to the traditional proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), anion exchange membrane alkaline fuel cell (AEMAFC) has a main advantage of possibility to use low cost metal catalysts due to its faster kinetics. The AEM, which conducts $OH^-$ ions, should possess high ion conductivity as well as high chemical stability at high pH conditions. We hereby introduce a crosslinked poly(2,6-dimethyl-1,4-phenylene oxide) having a spacer-type conducting group as novel AEM, and report a high ion conductivity ($67.9mScm^{-1}$ at $80^{\circ}C$) and mechanical properties (Young's modulus : 0.53 GPa) as well as chemical stability (6.8% IEC loss at $80^{\circ}C$ for 1,000 h,) for the developed membrane.
Kim, Jun-Hyun;Lee, Ju-Hyung;Moon, Baek-Su;Kwak, Young-Ju;Jang, Jung Woo;Kim, Jinho
Journal of Korean Society of Water and Wastewater
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v.28
no.2
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pp.181-193
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2014
Various treatment system for residuals have applied to save water resources, but most of them were not be satisfied with legal standard consistently. In this study, submerged membrane treatment system was operated to treat water treatment plant residuals and operation parameters was evaluated. Result of this experiment, high concentration organic matters contributed to high increase Transmembrane pressure(TMP) of membrane system(from 0.05 bar to 0.35 bar). And backwash process was effective to stabilize membrane system operation. After Cleaning-In-Place(CIP), permeability was recovered about 100 % from first operation condition. Inorganic matters (Fe, Mn, Al, Ca, Mg) were not effective membrane filtration performance. The quality of residual treatment was satisfied with drinking water quality standard and a treated water from that system was suitable for water reuse.
In this study, the performance and antifouling properties of polysulfone (PSf) and polyvinylidene fluoride/polyvinylpyrrolidone (PVDF/PVP) membranes in a membrane bioreactor (MBR) were investigated. The membranes were prepared via phase inversion method, and then characterized by a set of analyses including contact angle, porosity and water flux and applied in a lab-scale MBR system. Soluble microbial product (SMP), extracellular polymeric substance (EPS), FTIR, gel permission chromatography (GPC) and particle size distribution (PSD) analyses were also carried out for MBR system. The results showed that the MBR with PSf membrane had higher hydrophobic organic compounds which resulted in formation of larger flocs in MBR. However, in this MBR had high compressibility coefficient of cake layer was higher (n=0.91) compared to MBR with PVDF/PVP membrane (n=0.8); hence, the fouling was more profound. GPC analysis revealed that compounds with molecular weight lower than 2 kDa are more formed on PSf membrane more than PVDF/PVP membrane. The results of FTIR analysis confirmed the presence of polysaccharide and protein compounds on the cake layer of both membranes which was in good agreement with EPS analysis. In addition, the results showed that their concentration was higher for the cake on PSf membrane.
Pervaporation of water/2,2,2-trifluoroethanol (TFEA) mixtures was performed using a NaY zeolite membrane which was prepared by a hydrothermal synthesis. Pervaporation with a zeolite membrane is one of the economic separation technologies for liquid mixtures including organic/water solutions. The effects of a TFEA feed concentration and a temperature were studied on the permeation flux and the separation factor. Not only the water flux increased significantly with the increase of the operating temperature, but also the TFEA flux through the NaY zeolite membrane rapidly increased with the increase of the temperature at the feed concentration below 0.8 mole fraction of TFEA.
This study employed the modified fouling index (MFI) to determine the performance of a two-step recycling system - a membrane filtration integrated laminar flow water storage (LFWS) tank followed by an ion exchange process to reclaim ultrapure water (UPW) from the wastewater generated from semiconductor wafer backgrinding and sawing processes. The first step consisted of the utilization of either ultrafiltration (UF) or nanofiltration (NF) membranes to remove solids in the wastewater where the second step consisted of an ion exchanger to further purify the filtrate. The system was able to produce high purity water in a continuous operating mode. However, higher recycling cost could be incurred due to membrane fouling. The feed wastewater used for this study contained high concentration of fine particles with low organic and ionic contents, hence membrane fouling was mainly attributed to particulate deposition and cake formation. Based on the MFI results, a LFWS tank that was equipped with a turbulence reducer with a pair of auto-valves was developed and found effective in minimizing fouling by discharging concentrated wastewater prior to any membrane filtration. By comparing flux behaviors of the improved system with the conventional system, the former maintained a high flux than the latter at the end of the experiment.
Zhang, Guifang;Qin, Yingxi;Lv, Chao;Liu, Xingtian;Zhao, Yiping;Chen, Li
Membrane and Water Treatment
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v.7
no.3
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pp.209-221
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2016
As a highly hydrophilic fibrillar mineral in nature, attapulgite (ATP) is a promising new additive for preparation of ultrafiltration (UF) hybrid membrane. In this work, ATP particles, which were grafted with a new Gemini surfactant of Ethyl Stearate-di(octadecyl dimethyl ammonium chloride) to detach the crystal bundles to single crystal and enhance the uniform dispersion in an organic polymer matrix, were incorporated into poly(vinylidene fluoride) (PVDF) matrix, and PVDF/Gemini-ATP hybrid membranes for adsorptive removal of Ni(II) ions from aqueous solution were prepared via a phase inversion method. Chemical composition, crystalization and morphology of the modified ATP were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Transmission electron microscope (TEM) and X-ray diffraction (XRD), respectively. The morphology of the hybrid membrane was characterized by Scanning electron microscopy (SEM), the performance of permeability, hydrophilicity and adsorption of Ni(II) ions were studied, and the adsorption kinetics of the PVDF/ATP hybrid membranes were particular concerned. The results showed that the hybrid membrane displayed a good thermal stability and hydrophilicity. Comparing with PVDF membrane, the hybrid membrane possessed good adsorption capacity for Ni(II) ions, and the adsorption kinetics fit well with Lagergren second-order equation.
Cho Hyun-Dong;Won Jong-Ok;Ha Heung-Yong;Kang Yong-Soo
Macromolecular Research
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v.14
no.2
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pp.214-219
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2006
Cast Nafion-based composite membranes containing different amounts of organic, nanorod-shaped polyrotaxane were prepared and characterized, with the aim of improving the properties of polymer electrolyte membranes for direct methanol fuel cell applications. Polyrotaxane was prepared using the inclusion-complex reaction between ${\alpha}$-cyclodextrin and poly(ethylene glycol) (PEG) of different molecular weights. The addition of polyrotaxane to Nafion changed the morphology and reduced the crystallinity. The conductivity of the composite membranes increased with increasing polyrotaxane content up to 5 wt%, but then decreased at higher polyrotaxane contents. Well-dispersed, organic polyrotaxane inside the membrane can provide a tortuous path for the transport of methanol, as the methanol permeability depends on the aspect ratio of polyrotaxane, which is controlled by the molecular weight of PEG. All of the Nafion-based, polyrotaxane composite membranes showed a higher selectivity parameter than the commercial Nafion films did.
For ultra-pure water, the removal of various impirities is required, and the requirement level is rising year by year. To cope with this problem, various removing technologies and system technologies have been developed and the introduction of new materials for the piping, etc. to form the system have been positively made. For the element technologies to be used for ultra-pure water production, their range will be expanded from the technological and economic viewpoints. Therefore, it is absolutely necessary to develop trace analysis evaluation technologies for ultra-pure water. Especially to raise the analytical level of heavy metals and organic substances is important. It is also important to establish individual analysis methods of organic substances. It is expected that the analytical methods will be established and new treating methods will be put to practical use in the near future.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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