• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.368-377
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• 2018

정삼투 공정에 유용한 유도용질로서 n-nitrilotris(methylene) phosphonic acid (NTPA) 염을 합성하였다. NTPA에 첨가하는 KOH의 함량을 변화시켜 NTPA-4K, NTPA-5K, NTPA-6K 세 종류의 유도용질을 합성하고 $^1H$-NMR, $^{13}C$-NMR을 통하여 확인하였다. 유도용질의 물성을 확인하기 위해 삼투압, 점도, 수투과도, 역염 투과도를 측정하였다. 정삼투 공정에서는 증류수를 유입용액으로 사용하고 0.5 M의 유도용액으로 실험한 결과 각각 수투과도는 35.8, 38.8, 42.2 LMH를 나타내고 5.4, 6.9, 7.4 gMH의 역염 투과도를 나타내었다. 이는 기존의 NaCl 유도용액보다 높은 수투과도와 훨씬 낮은 역염 투과도를 확인하였다. 정삼투 공정 후 묽어진 유도용질의 회수를 위해 나노여과 방식으로 상용막을 사용하여 제거율을 측정한 결과 90% 이상의 높은 성능을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제52권1호
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• pp.68-74
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• 2014

해수-담수 염도 차 발전을 위한 압력지연삼투(pressure-retarded osmosis: PRO) 시스템의 나권형(spiral wound) 모듈에서 공급채널과 유도채널 사이의 입구 압력차의 영향이 수치적으로 연구되었다. 그리하여 막을 통한 물과 용질-플럭스들의 변화와 전력이 예측되었다. 막을 통한 물-플럭스의 크기는 두 채널 간 입구 압력차가 증가할수록 x축 방향으로 감소하고 y축 방향으로 증가하였다. 반면에 막을 통한 용질-플럭스의 크기는 반대의 경향을 보였다. 공급채널 내 유체의 농도는 y축 방향으로 크게 증가하였고, 유도채널 내 농도는 x축 방향으로 크게 감소하였다. 본 시스템에서 입구 압력차가 1~11 atm일 때 공급채널 내 유량은 8~13% 가량 감소하였고, 유도채널 내 유량은 그만큼 증가하였다. 전력밀도는 입구 압력 차가 증가할수록 증가하다가 감소하였다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2005년도 추계 총회 및 학술발표회
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• pp.96-101
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• 2005

A theory for the material transports through ion exchange membrane has been developed on the basis of nonequilibrium thermodynamics by removing the assumption of solvent flow in the previous paper and applied to a detailed study of the ionic transport properties of new charged mosaic membrane(CMM) system. The CMM having two different fixed charges in the polymer membrane indicated unique selective transport behavior then ion-exchange membrane. The separation behavior of ion transport across the CMM with a parallel array of positive and negative functional charges were investigated. It was well-known the analysis of the volume flux and solute flux based on nonequilibrium thermodynamics. Our suggests preferential salt transport across the charged mosaic membranes. Transport properties of heavy metal ions, $Mg^{2+}$, $Mn^{2+}$and sucrose system across the charged mosaic membrane were estimated. As a result, we were known metal salts transport depended largely on the CMM. The reflection coefficient indicated the negative value that suggested preferential material transport and was independent of charged mosaic membrane thickness.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.187-196
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• 2016

최근 정삼투(FO) 공정의 성능향상을 위해 유입수에 낮은 수압을 가하는 가압형 정삼투(PAFO) 공정이 관심을 받고 있다. Structure parameter는 FO 및 PAFO 공정 운전시 유도용질의 확산 저항성(Solute resistivity)을 결정하며, 이는 Solution-diffusion model (S-D model)을 통한 수투과 및 염투과 성능 예측을 지배하는 인자 중에 하나이다. 본 연구는 S-D model을 이용하여 가압형 정삼투시 유입수 측에 가해지는 압력에 따른 Structure parameter 변화 양상을 예측하고자 하였다.

• 한국물환경학회지
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• 제28권2호
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• pp.292-299
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• 2012

The objective of this study is to develop a novel method for evaluating forward osmosis (FO) membrane performances using a non-pressurized FO system. Basic membrane performance parameters including water (A) and solute (B) permeability coefficients and unique parameter for FO membrane such as the support layer structural parameter (S) were determined in two FO modes (i.e., active layer faces feed solution (AL-FS) and active layer faces draw solution (AL-DS)). Futhermore, these parameters were compared with those determined in a pressurized reverse osmosis (RO) system. Theoretical water flux was calculated by employing these parameters to a model that accounts for the effects of both internal and external concentration polarization. Water flux from FO experiment was compared to theoretical water fluxes for assessing the reliability of those parameters determined in three different operation modes (i.e., AL-FS FO, AL-DS FO, and RO modes). It is demonstrated that FO membrane performance parameters can be accurately measured in non-pressurized FO mode. Specifically, membrane performance parameters determined in AL-DS FO mode most accurately predict FO water flux. This implies that the evaluation of FO membrane performances should be performed in non-pressurized FO mode, which can prevent membrane compaction and/or defect and more precisely reflect FO operation conditions.

• 자원환경지질
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• 제29권6호
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• pp.713-724
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• 1996

현장에서의 주요 운송 메카니즘을 연구하기 위하여 시간별 잔존수 농도분포곡선 자료를 이용하였다. 운송개념을 대표하는 모델로서 2개의 상반된 가설에 근기한 모델, 즉 CDE와 CLT모델을 사용하였으며 파라미터 추정을 위하여 깊이별 평균농도자료에 최적화기법을 적용하였으며 잔존수 농도의 도달시간을 나타내는 확율밀도함수를 이용하여 모멘트해석도 시행되었다. 모멘트 해석결과 잔존수농도의 1차 및 2차 시간 모멘트는 침출수농도의 것들보다 크게 나타났다. 또한 시간 모멘트를 이용하여 오염물질 운송시간의 변이도와 확산 파라미터도 도출되었다. 변이도 및 확산계수와 운송거리간의 상관관계는 침출수농도 및 잔존수농도에 대해서 동일하게 나타났다. 이러한 관계를 이용하여 2가지 모델을 검정하였으나 운송거리에 따른 운송파라미터의 불규칙한 변화로 확정적 결론을 얻을 수 없었다. 따라서 첫 번째 깊이에서 얻은 파라미터를 이용하여 다른 깊이에서의 오염물질 운송 방식을 예측하여 실측자료와 비교하여 각 모델을 검정하였다. 그 결과 CLT 모델이 CDE 모델보다 현장실측자료에 근접하였다. 이는 오염물질이 이동함에 따라 완전한 혼합이 발생하는 것이 아니라 상관흐름 즉, "오염물질이 각 층을 통과할 때 빠른 물질은 빠르게 느린 물질은 지속적으로 느리게 움직인다"는 사실을 뒷받침한다고 볼 수 있다. 특히 첨두농도에 대한 CDE 모델의 과대예측은 오염물질 확산의 과소평가에 기인하는 것으로 나타났다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제3권2호
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• pp.77-98
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• 2012

A two-dimensional (2D) steady state numerical model of concentration polarisation (CP) phenomena in a membrane channel has been developed using the commercially available computational fluid dynamics (CFD) package CFX (Ansys, Inc., USA). The model incorporates the transmembrane pressure (TMP), axially variable permeate flux, variable diffusivity and viscosity, and osmotic pressure effects. The model has been verified against several benchmark analytical and empirical solutions from the membrane literature. Additionally, the model is able to predict the rejection of an arbitrary solute by the membrane using a pore model, given some basic knowledge of the geometry of the solute molecule or particle, and the membrane pore geometry. This allows for predictive design of membrane systems without experimental determination of the membrane rejection for the specified operating conditions. A demonstration of the model is presented against experimental results for two uncharged test compounds (sucrose and PEG1000) from the literature. The model will be extended to incorporate charge effects, transient simulations, three-dimensional (3D) geometry and turbulent effects in future work.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.108-115
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• 2016

비료를 유도용액으로 사용하는 정삼투를 하수처리수(2차 침전지 유출수)의 재이용에 적용하여 유도용액의 성능을 평가하였다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 비료 중에서 삼투압, 용해도 및 pH 등을 고려하여 $NH_4H_2PO_4$, KCl, $KNO_3$, $NH_4Cl$, $(NH_4)_2HPO_4$, $NH_4NO_3$, $NH_4HCO_3$ 및 $KHCO_3$을 유도용액 후보군으로 선정하고, 수투과선속 및 역용질선속을 측정하여 유도용액의 성능을 평가하였다. 평균 수투과선속은 KCl > $NH_4Cl$ > $NH_4NO_3$ > $KNO_3$ > $KHCO_3$ > $NH_4HCO_3$ > $NH_4H_2PO_4$ > $(NH_4)_2HPO_4$의 순서로 나타났으며, KCl을 유도용액으로 사용하였을 때, 평균 수투과선속은 13.49 LMH이었다. 하수처리장 2차 침전지 유출수의 삼투압은 탈이온수의 삼투압에 비해 큰 차이가 없었다. 역용질선속은 $NH_4H_2PO_4$ < $NH_4Cl$ < $(NH_4)_2HPO_4$ < $KNO_3$ < $NH_4HCO_3$ < $NH_4NO_3$의 순서로 나타났으며, $NH_4H_2PO_4$를 유도용액으로 사용하였을 때, 역용질선속은 $4.96{\times}10^{-3}mmol/m^2{\cdot}sec$이었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2004년도 Proceedings of the second conference of aseanian membrane society
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• pp.109-112
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• 2004

The charged mosaic membranes having cation and anion exchange mixed groups within membrane were researched. The composite charged mosaic membrane was investigated from simultaneous transport such as solute and solvent flux. On the other hand, the reflection coefficient and salt flux coefficient were estimated by taking account of the cross constants of the phenomenological equation.(omitted)

• 공업화학
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• 제31권1호
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• pp.90-96
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• 2020

본 연구는 혼합비료를 유도용액으로 하는 정삼투 기술을 하수에 적용하여 하수를 재이용하기 위한 연구이다. 이를 위하여 본 연구에서는 J 하수처리장의 1차 침전지 유입수와 유출수, 그리고 2차 침전지 유출수를 각각 처리 대상으로 하였다. 평균 수투과선속은 KCl + NH₄Cl > KCl + NH₄H₂PO₄ > KCl + (NH₄)₂HPO₄의 순서로 크게 나타났으며, 역용선속은 KCl + NH₄H₂PO₄ < KCl + NH₄Cl < KCl + (NH₄)₂HPO₄의 순서로 작게 나타났다. 혼합비료의 종류에 관계없이 2차 침전지 유출수의 수투과선속이 가장 높게 나타났다. KCl과 NH₄H₂PO₄의 혼합 유도용액은 비료의 주요 성분인 질소, 인 및 칼륨을 모두 포함하고 있을 뿐 아니라 낮은 비역용질 선속을 갖고 있어서 하수의 재이용에 가장 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단되었다. KCl과 NH₄H₂PO₄의 혼합 유도용액을 사용한 경우, 2차 침전지 유출수에 대한 평균 수투과선속과 역용질선속은 각각 12.14 LMH과 0.012 mol/㎡s이었다.