Water softening is a very promising field for membranes and especially ultra low pressure membranes. Nanofiltration membranes based on pore-filling technology was prepared by using a new technique: the in-situ cross-linking. This route involves introducing a pre-formed polymer into the pores of a host membrane and then locking the polymer in the pores by in-situ cross-linking with an appropriate reagent. By this way, it is possible to make robust and competitive, pore-filled, anion-exchange membranes with excellent control over the properties of the incorporated gel without affecting the host membrane. In this paper, the possibilities of tuning such membranes for ultra low pressure water softening was examined by altering pore-filling chemistry (by changing cross-linking and aminating reagents). The results showed that tuning the chemistry of the pore-filling has important effects. In particularly, it had been shown that the correct selection of cross-linking reagent was not only essential to get pore-filled membranes but it could control their properties. Moreover, the aminating reagent could improve membrane performance. It was found that an increase in hydrophobicity could improve the Darcy permeability.
In order to overcome the drawback of proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs), solid alkalime membrane fuel cells (SAMFCs) have been studied. In this report, we synthesized new sulfonated polybenzimidazole derivatives for SAMFCs. The polyimidazole derivatives were doped by KOH, and base-doped polybenzimidazoles showed high hydroxy ion conductivity and excellent mechanical properties. Especially, sPBI-co-PBI (75 : 25 for molar ratio of sulfonated and non-sulfonated moiety) showed good possibility for the anion exchange membrane. It has $2.98{\times}10^{-2}\;S/cm$ at $90^{\circ}C$ under 100% relative humidity.
Diffusion dialysis is a membrane process driven by concentration difference using ion-exchange membranes and has been employed for many years for the acid recovery from acidic waste generated in steel, metal-refining and dectro-plating industries. Theoretically acid flux increases in propomon to the acid concentration difference. At acid concentrations higher than 3 N HCl, however, the acid flux had not increased linearly with the concentration difference. In this paper the effects of acid concentrations on diffusion dialysis for hydrochloric acid recovery and the acid transport mechanism in an anion exchange membrane were studied by membrane sorption tests and diffusion clialysis cell tests. The experimental results showed that the molecular diffusion was a major transport mechanism in a low acid concentration range and the proton leakage through an anion exchange membrane played an important role at higher acid concentrations. Also osmotic water transport and membrane dehydration retarded the transport of protons and caused the permeate flux to decrease.
Pore-filled ion-exchange membranes in which polypropylene(PP) microporous membrane was used as a nascent membrane were prepared by an in-situ cross-linking technique. Poly(vinylbenzyl chloride)(PVBCI) reacted with piperazine(PIP) or 1,4-diaminobicyclo[2,2,2]octane(DABCO) in a di-methylforamide(DMF) solution was filled in the pores of the microporous base membrane. After gellation the remaining chloromethyl groups were, then reacted with an amine such as trimethylamine to form positively charged, ammonium site. This will produce the pore-filled anion-exchange membrane. It was shown that this simple 2 step procedure gave dimensionally stable, pore-filled membranes in which the MG of polymer gel and degree of cross-linking could be easily controlled by the concentration of PVBCI and cross-linker in the starting DMF solution. Specially, high water permeability (7.8 kg/$m^2$hr, host membrane: PP3, MG: 73%, degree of cross-linking: 10%, crosslinker: PIP) at ultra low pressure(100 kPa) indicates the produced pore-filled membranes is usable as a water softening membrane.
Myeongkwan Song;Lee, Jang-Oo;Akira Yamauchi;Wongkang Yang
Proceedings of the Membrane Society of Korea Conference
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2004.05a
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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)
Electrodialysis with bipolar membranes (EDBM) has recently gained increasing attention for the recovery and production of acids or bases from the corresponding salt solutions and other high value-added business like food processing and biochemical industry. EDBM possesses economical and environmental benefits and can complex with other process such as ion exchange process, extraction and adsorption. So this paper investigates a brief overview of development for bipolar membrane and EDBM with the practical application.
The effect of anionic and cationic exchange polymer layer on the chronopotentiometry (CP) and current voltage curves (I-V) of charged composite membrane are investigated. Also, the ion transport near the interface between electrolyte and ionic exchange polymer membranes (anionic and cationic ones) and charged mosaic polymer composite membrane is studied. The results show that both anionic and cationic polymer exchange membranes exhibit lower voltage drop over range of applied current density and possess favorable industrial application potentials, especially at low KCl concentration. While the charged mosaic polymer composite membrane didn't show any current-voltage change, irrespective to the type and the concentration of used electrolyte. CP and I-V measurements are effectively used to give some fundamental understanding for ion transport behavior of ion exchange polymer membrane near the interlace.
Dahye Jeong;Minyoung Lee;Jong-Hyeok Park;Yeri Park;Jin-Soo Park
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.26
no.4
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pp.71-79
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2023
In this study, we employed anionic, cationic, and nonionic surfactants for the hydrophilization of porous substrates used in the fabrication of pore-filling membranes. We investigated the extent of hydrophilization based on the type of surfactant, its concentration, and immersion time. Furthermore, we used the hydrophilized substrates to produce pore-filling anion exchange membranes and compared their ion conductivity to determine the optimal hydrophilization conditions. For the ionic surfactants used in this study, we observed that hydrophilization progressed rapidly from the beginning of immersion when the applied concentration was 3.0 wt%, compared to lower concentrations (0.05, 0.5, and 1.0 wt%). In contrast, for the relatively larger molecular weight non-ionic surfactants, smooth hydrophilization was not observed. There was no apparent correlation between the degree of hydrophilization and the ion conductivity of the anion exchange membrane. This discrepancy suggests that an excessive hydrophilization process during the treatment of porous substrates leads to excessive adsorption of the surfactant on the sparse surfaces of the porous substrate, resulting in a significant reduction in porosity and subsequently decreasing the content of polymer electrolyte capable of ion exchange, thereby greatly increasing the electrical resistance of the membrane.
Kim, Suyeon;Kwon, Hugeun;Lee, Hyejin;Jung, Namgee;Bae, Byungchan;Shin, Dongwon
Journal of the Korean Electrochemical Society
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v.25
no.2
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pp.88-94
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2022
The anion exchange membrane used in alkaline membrane fuel cells transports hydroxide ions, and ion conductivity affects fuel cell performance. Thus, the measurement of absolute hydroxide ion conductivity is essential. However, it is challenging to accurately measure hydroxide ion conductivity since hydroxide ions are easily poisoned in the form of bicarbonate by carbon dioxide in the atmosphere. In this study, we applied electrochemical ion exchange treatment to measure the absolute hydroxide ion conductivity of the anion exchange membrane. In addition, we investigated the effect of carbon dioxide poisoning of hydroxide ions on electrochemical performance by measuring bicarbonate conductivity. Commercial anion exchange membranes (FAA-3-50 and Orion TM1) and polyphenylene-based block copolymer (QPP-6F) were used.
화석연료의 과도한 사용으로 유발된 기후변화 문제를 해결하기 위해 대체에너지의 개발에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 재생가능하며 친환경적인 수소에너지가 실현가능한 궁극적 대안으로 주목받고 있다. 다양한 수소 생산 기술 중 물의 전기분해를 이용한 수전해 기술은 온실가스와 같은 오염물질을 배출하지 않으며 재생에너지와 연계하여 미이용 전력을 대용량 장주기로 저장할 수 있다는 장점이 있다. 수전해 장치는 수소와 산소를 발생하는 전극과 기체의 섞임을 방지하고 이온을 전달하는 분리막으로 구성되며 그 중 분리막은 수전해 장치의 효율과 안정성을 결정짓는 핵심 부품이다. 본 총설에서는 수전해 기술 중 저온 수전해에 해당하는 알칼라인 수전해(alkaline water electrolysis), 고분자전해질막 수전해(polymer electrolyte membrane water electrolysis)와 음이온교환막 수전해(anion exchange membrane water electrolysis)에 사용되는 분리막에 대한 특성을 분석하고 최근 연구 동향에 대해서 다루고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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