• 멤브레인
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• 제32권4호
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• pp.209-217
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• 2022

이온교환막(IEM)은 다양한 종류의 단가이온과 다가이온을 분리하기 위해 사용되는 막의 한 종류로, 배터리, 연료전지, 염화물-알칼리 공정 등에 사용된다. 이온교환막을 통한 막분리는 전기 구동력을 기반으로 한 녹색 분리 방식이며, 해수 담수화와 수처리 분야에서 떠오르는 방식이다. 전기투석(ED)은 양이온과 음이온이 이온교환막을 따라 선택적으로 이동하는 기술이다. 음이온 교환막(AEM)은 전기투석의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 공정 효율을 향상시키는 데 상당한 역할을 한다. 이온교환막에 가교결합을 도입하면 자유 부피의 감소로 인해 이온 선택 분리 성능이 향상된다. 역삼투(RO) 공정을 통한 해수 담수화 시 RO 농축수에 용해된 염이 다량 존재한다. 따라서 1가 양이온 선택막으로 구성된 전기투석 공정은 오염을 줄이고 막 플럭스를 개선한다. 이 검토는 전기투석, 음이온 교환막, 그리고 양이온 교환막의 세 부분으로 나뉜다.

• Environmental Engineering Research
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• 제15권3호
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• pp.141-147
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• 2010

The objective of this study was to assess the biofouling characteristics of the Bacillus biofilm formed on reverse osmosis (RO) membranes. For the study, a sporogenic Bacillus sp. was isolated from the seawater intake to a RO process, with two distinct sets of experiments performed to grow the Bacillus biofilm on the RO membrane using a lab-scale crossflow membrane test unit. Two operational feds were used, 9 L sterile-filtered seawater and 109 Bacillus cells, with flow rates of 1 L/min, and a constant 800 psi-pressure and pH 7.6. From the results, the membrane with more fouling, in which the observed permeate flux decreased to 33% of its initial value, showed about 10 and 100 times greater extracellular polymeric substances and spoOA genes expressions, respectively, than the those of the less fouled membrane (flux declined to 20% of its initial value). Interestingly; however, the number of culturable Bacillus sp. in the more fouled membrane was about 10 times less than that of the less fouled membrane. This indicated that while the number of Bacillus had less relevance with respect to the extent of biofouling, the activation of the genes of interest, which is initiative of biofilm development, had a more positive effect on biofouling than the mass of an individual Bacillus bacterium.

• 대한환경공학회지
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• 제35권3호
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• pp.200-205
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• 2013

전처리 공정은 막의 오염 정도를 제어할 수 있는 유일한 방법이다. 막의 오염 현상은 피할 수 없는 중요한 문제이며 RO 공급수로 적합한 전처리 공정의 선택이 중요하다. 본 연구는 pH, 해수의 탁도, 수온, 응집제 주입량 그리고 SDI 측정 막재질과 같은 SDI 값에 영향을 미치는 인자들을 평가 하기위해 수행되었다. 그 결과 해수의 탁도는 여과수의 SDI 값에 약간의 영향을 미친것으로 조사되었다. 0.45 um 공극 크기를 가지는 SDI 측정 막은 소수성 막 보다 동일한 재질의 친수성 막을 이용하는 것이 분석 결과의 신뢰성과 재현성을 확보할 수 있었다. pH 7.0 이하의 조건에서 pH가 감소할수록 SDI 값은 증가한 것으로 나타났다. 그리고 수온은 SDI 값은 큰 영향을 미친것으로 조사되었다.

• 멤브레인
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• 제24권2호
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• pp.142-150
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• 2014

본 연구는 축산분뇨 처리장(바이오가스 플랜트) 액비의 고도처리에 적합한 공정을 도출하기 위한 기초 연구이다. 액비를 고도처리하기 위하여 나노여과 및 역삼투(reverse osmosis) 공정을 각각 사용하였고, 전처리공정으로서 담체를 첨가하지 않은 MBR과 담체를 첨가한 MBR을 각각 적용하여 비교하였다. 액비의 질소는 주로 암모니아성 질소의 형태로 존재하였다. MBR의 운전에서 담체(biomedia) 유무에 따른 COD, T-N 및 T-P의 제거효율에서 큰 차이는 없었으나, 담체를 첨가한 MBR의 TMP는 담체를 첨가하지 않은 MBR에 비해 매우 서서히 증가하였다. 전처리 공정으로 담체를 첨가한 MBR 공정을 사용한 경우, NF에 의한 COD, T-N 및 T-P의 제거효율은 각각 99.8, 86.5% 및 99.8%이었으며, RO에 의한 제거효율은 각각 99.9, 86.8% 및 99.9%이었다. MBR과 NF/RO 공정을 이용하여 처리한 액비의 최종 수질은 분뇨처리장 방류수 수질기준과 비교하였을 때, COD와 T-P는 방류수 수질기준을 만족하였으나, T-N은 수질기준에 부적합하였다. 따라서 T-N에 대한 방류수 기준을 만족시키기 위해서는 MBR 조업 cycle의 조정 또는 나노여과/역삼투에 의한 2차 재처리 등의 개선이 필요한 것으로 판단된다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.227-238
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• 2013

본 연구의 목적은 해수담수화 과정 중 황산이온과 염소이온은 제거하고 유용미네랄인 마그네슘, 칼슘은 잔존 시키는 미네랄 수질 조정 기술로 먹는물 수질기준에 맞는 고경수 제조 공정 개발에 있다. 역삼투막(RO)에 통과시켜 농축수(Concentrated deep seawater)와 탈염수(desalted deep seawater)를 제조하고, 나노여과막(NF)를 사용하여 염화나트륨이 제거되지 않은 1차 미네랄 농축수(Mineral enriched deep seawater)를 제조하여, 전기투석 이온교환막(ED)을 가동하여 염화나트륨을 제거한 탈염 미네랄농축수(Mineral enriched desalted water)를 제조하여 이를 RO 탈염수와 희석하여 고경도 먹는해양심층수를 제조하였다. 역삼투막은 해수(해양심층수) 원수에서 용존물질과 담수를 분리할 수 있으며, 2차에 걸쳐 역삼투막을 사용하면, 용존성분 중 99.9% 이상 제거되고, 경도 1이하, 염소이온의 농도 2.3 mg/L인 용존물질이 완전히 제거된 탈염수(순수)를 제조할 수 있었다. 나노여과막 (NF 막)의 간극은 $10^{-9}$ m으로 마그네슘과 칼슘은 50%정도 통과시키며, 염소이온과 나트륨 같은 일가이온은 95%이상 통과한다. 나노여과막은 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분과 나트륨과 염소이온과 같은 염분성분을 분리 농축할 수 있지만, 완벽하게 분리하지는 못한다. 전기투석막(ED)은 전기전도도에 따라 경도성분의 이가이온과 염분성분인 일가이온이 분리된다. 전기전도도 20 mS/cm 이상에서 경도성분(마그네슘이온, 칼슘 이온 등)은 제거되지 않는 반면, 염분성분 (나트륨이온, 염소이온 등)은 지속적으로 제거되었다. 따라서, 나노여과막을 이용하여 마그네슘과 칼슘과 같은 경도 성분을 농축하고, 전기투석막을 이용하여 경도농축수에서 염분성분을 분리하여 경도농도 12,600 mg/L, 염소이온 농도 2,446 mg/L의 염분성분이 배제된 고경도 농축수를 제조할 수 있었다. 이러한 고경도수를 역삼투막을 이용하여 용존물질이 모두 제거된 2차 RO 생산수로 10배 희석하면 염소이온 농도 244 mg/L 로 먹는물 수질기준에 적합하면서 경도농도 1,260 mg/L 인 고경도 수 제조도 가능하였다. RO/NF/ED 또는 NF/ED 연계공정은 해수의 증발 없이 역삼투막, 나노여과막과 전기투석막만을 이용하여 염소이온과 나트륨, 칼륨, 황산이온과 같은 염분성분을 제거하면서 마그네슘과 칼슘과 같은 경도성분은 농축할 수 있어서 먹는물 수질기준에 적합한 고경도수 제조가 가능하였으며, 이 과정 중 소모되는 에너지를 줄일 수 있었다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제8권3호
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• pp.225-244
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• 2017

A novel thin-film nanocomposite (TFN) reverse osmosis (RO)/non-woven fabric (NWF) membrane was prepared by adding zinc oxide (ZnO) nanospheres ($30{\pm}10nm$) during the interfacial polymerization process of m-phenylenediamine (MPD) and trimesoyl chloride (TMC) on self-made polysulfone (PSF) membrane/polyester (PET) non-woven fabric support. The improved performance of TFN RO membrane was verified in terms of water contact angle (WCA), water flux, salt rejection, antifouling properties and chlorine resistance. The results showed that the WCA value of TFN RO surface had a continuous decrease with the increasing of ZnO content in MPD aqueous solution. The water flux of composite TFN RO membranes acquired a remarkable increase with a stable high solute rejection (94.5 %) in $1g{\cdot}L^{-1}$ NaCl aqueous solution under the optimized addition amount of ZnO (1 wt%). The continuous testing of membrane separation performance after the immersion in sodium hypochlorite solution indicated that the introduction of ZnO nanospheres also dramatically enhanced the antifouling properties and the chlorine resistance of composite RO membranes.

• 상하수도학회지
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• 제31권4호
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• pp.303-310
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• 2017

Pressure retarded osmosis(PRO) has attracted much attention as potential technology to reduce the overall energy consumption for reverse osmosis(RO) desalination. The RO/PRO hybrid process is considered as the most logical next step for future desalination. The PRO process aims to harness the osmotic energy difference of two aqueous solutions separated by a semipermeable membrane. By using the concentrated water(RO brine) discharged from existing RO plants, the PRO process can effectively exploit a greater salinity gradient to reduce the energy cost of processing concentrated water. However, in order to use RO brine as the draw solution, PRO membrane must have high water flux and enough mechanical strength to withstand the high operational pressure. This study investigates the development of a thin film composite PRO membrane and spiral wound module for high power density. Also, the influence of membrane backing layer on the overall power density was studied using the characteristic factors of PRO membranes. Finally, the performance test of an 8-inch spiral wound module was carried out under various operating conditions(i.e. hydraulic pressure, flow rate, temperature). As the flow rate and temperature increased under the same hydraulic pressure, the PRO performance increased due to the growth of water permeability coefficient and osmotic pressure. For a high performance PRO system, in order to optimize the operating conditions, it is highly recommended that the flow pressure be minimized while the flow rate is maintained at a high level.

• 한국물환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.387-394
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• 2002

본 연구는 $TiO_2$ 광촉매 및 응집-여과-중화공정을 거친 아크릴폐수를 UF(tubular)/RO(spiral wound)공정에 적용하여 적용압력과 온도변화에 따른 성능변화를 고찰하였다. 한외여과 관형모듈에서 광촉매 전처리수와 응집-여과-중화 전처리수의 COD, T-N은 온도 및 압력변화에 크게 영향을 받지 않고, 제거효율도 낮은 것으로 확인할 수 있었다. TDS 및 turbidity의 경우 한외여과 관형 모듈에서 광촉매 전처리수가 응집-여과-중화공정의 처리수에 비해 처리효율이 우수함을 확인하였다. T-N, TDS는 역삼투막 공정에서 우수한 제거효율을 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제31권5호
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• pp.315-326
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• 2021

리튬 이온 배터리(LIB) 수요는 화석 연료에 대한 부담을 줄이기 위해 전 세계적으로 매년 증가하고 있다. LIB는 전기 자동차, 고정식 저장 시스템 및 기타 다양한 응용 분야에 사용된다. 리튬은 해수, 염수, 염호에서 구할 수 있으며 환경 친화적이고 저렴한 방법으로 추출하면 리튬 채굴의 부담을 크게 줄일 수 있다. 주로 나노여과(NF)와 같은 막 분리 공정은 용액에서 리튬 금속을 분리하는 효과적인 방법이다. 전기투석 및 전기 분해는 리튬 분리에 사용되는 다른 분리 공정이다. 역삼투압(RO) 공정은 이미 해수 담수화를 위한 잘 정립된 방법이다. 따라서, 리튬 금속을 목적으로 사용되는 개질된 RO 분리막은 용액속에 존재하는 다른 금속 원소의 간섭에 의한 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안 방법이다. 적합한 NF 막을 찾거나 개발하여 리튬을 선택적으로 제거하는 것은 도전적일 수 있지만 흥미로운 연구 영역이다. 이 총설에서는 나노여과, 전기투석, 전기분해 및 기타 공정을 이용한 리튬 회수에 대해 자세히 설명한다.

• 멤브레인
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• 제32권6호
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• pp.390-400
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• 2022

나노여과막(NF)은 식품가공, 제약 등 폐수는 물론 지자체 하수처리시설에서 배출되는 폐수 처리에 있어 훨씬 낮은 압력으로 운용이 가능해 역삼투막(RO)보다 인기가 높다. NF막의 경우 분리 메커니즘은 투과확산 기작과 더불어 RO 박막보다 낮은 가교밀도로 인한 체거름 메커니즘이다. 막 오염은 세라믹 막과 달리 고분자 막의 경우 나노 여과 공정의 고질적인 문제 중 하나이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 차아염소산나트륨을 사용한 멤브레인 세척이 이루어진다. 폴리머 멤브레인에 비해 세라믹 멤브레인은 이러한 화합물에 매우 안정적이다. 본 리뷰에서는 NF 프로세스에 의한 폐수 처리의 다양한 유형의 세라믹 막 적용에 대해 논의한다.