• Membrane and Water Treatment
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• 제5권2호
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• pp.109-122
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• 2014

Polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membrane is widely used for water treatment. However, the weak mechanical strength of PVDF limits its application. To enhance its tensile strength, a double-layer composite hollow fiber membrane, with PVDF and polyetherimide as the external and inner layers, respectively, was successfully prepared through phase inversion technique. The effects of additive content, air gap distance, N,N-dimethyl-acetamide content in the inner core liquid, and the temperature of external coagulation bath on the membrane structure, permeation flux, rejection, tensile strength, and porosity were determined. Experimental results showed that the optimum preparation conditions for the double-layer composite hollow fiber membrane were as follows: PEG-400 and PEG-600, 5 wt%; air gap distance, 10 cm; inner core liquid and the external coagulation bath should be water; and temperature of the external coagulation bath, 40 C. A single layer PVDF hollow fiber membrane (without PEI layer) was also prepared under optimum conditions. The double-layer composite membrane remarkably improved the tensile strength compared with the single-layer PVDF hollow fiber membrane. The permeation flux, rejection, and porosity were also slightly enhanced. High-tensile strength hollow fiber PVDF ultrafiltration membrane can be fabricated using the proposed technique.

• 멤브레인
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• 제23권2호
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• pp.119-128
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• 2013

본 연구에서는 복합 중공사 막을 이용하여 가스 중 수분(water vapor)의 제거에 관한 연구를 수행하였다. 막 소재로는 PEI (Polyetherimide)를 사용하였고 건/습식 상전이 법을 이용하여 중공사 형태로 제조한 후, 표면에 PEBAX (Polyether block amides) 3533또는 PEBAX1657를 코팅하여 복합 중공사막을 제조하였다. 제조된 중공사 막에 대한 SEM 관찰을 통하여 외부 표면에 치밀한 선택층과 망상구조의 하부로 이루어진 비대칭 구조임을 확인하였다. 막의 수분 투과특성을 확인하기 위하여 수분활성도(Water activity), 온도와 압력 변화에 따른 수분과 $N_2$의 투과도를 측정하였다. PEBAX3533을 코팅한 복합중공사 막의 수분 투과도는 운전 조건에 따라 385.6~727.3 GPU, 수분/$N_2$ 선택도는 61.7~118.5의 값을 나타내었다. PEBAX1657 코팅의 경우, 수분 투과도는 204.1~562.1 GPU, 수분/$N_2$ 선택도는 85.3~175.4의 값을 나타내었다. 막의 수분제거율은 PEBAX3533 코팅한 경우에 90%를 나타내었다.

• 멤브레인
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• 제15권2호
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• pp.157-164
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• 2005

본 연구에서는 폴리올레핀산업에서 배출되는 배가스 내에 존재하는 미반응 올레핀 단량체를 분리${\cdot}$회수를 위한 막분리 공정 개발에 관한 연구로 중공사형 복합막의 개발에 관한 연구 결과이다. 중공사형 복합막의 제조를 위해 먼저 고분자 용액의 조성과 내부응고제의 조성을 변화시켜 다양한 구조와 투과도를 갖는 중공사 지지체를 제조하였으며, 그 위에 올레핀 단량체를 선택적으로 투과${\cdot}$분리시킬 수 있는 고무상 고분자(폴리디메틸실록산) 선택층을 코팅 용액의 농도를 조절하여 두께를 조절해 가며 중공사형 복합막을 제조하였다. 제조되어진 중공사 지지체와 복합막의 구조 및 코팅 두께는 전자주사현미경(SEM)을 통하여 확인하였으며, 올레핀(에틸렌, 프로필렌, 부텐) 및 질소 등의 기체에 대한 단일가스 투과도를 측정하여 그 분리성능을 평가하였다. 최적화된 중공사 복합막의 코팅 두께는 약 $10\;{\mu}m$이였으며, 올레핀의 투과도는 에틸렌의 경우 75 GPU, 프로필렌과 부텐의 경우 각각 200과 1,120 GPU로 조사되었다. 그리고 질소대비 올레핀의 이상 선택도는 에틸렌/질소가 6.4, 프로필렌/질소, 부텐/질소가 각각 17과 97로 선택층으로 사용한 폴리디메틸실록산의 고유한 선택도와 유사한 값을 보였다. 이러한 결과로 보아 올레핀 배가스의 분리회수를 위한 새로운 중공사형 복합막이 성공적으로 제작되었음을 알 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제30권5호
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• pp.326-332
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• 2020

본 연구에서는, 혐기성 처리수에 용해된 바이오가스의 회수를 위해 불화 실리카/고분자 중공사 복합막을 제조하고 막접촉기에서의 성능을 평가하였다. 복합막은 상용 폴리에테르이미드인(PEI) Ultem^®을 이용하여 만든 중공사막 표면에 불화 실리카를 강력한 공유 결합을 통해 코팅하는 방법으로 제조되었다. 막접촉기는 바이오가스로 포화된 수용액을 중공사의 외부에 공급하고, 중공사 내부로 기체를 투과시키는 방법으로 운전하였다. 높은 공극률을 가진 중공사막(PEI-fSiO₂-A)은 액상 속도가 0.03 m/s일 때 메탄 회수 유량이 8.25 × 10^-5 ㎤ (STP)/㎠·s에 달했고 불화 실리카에 의해 표면 소수성이 매우 높아져 물과의 접촉각이 75.6°에서 120~122°로 향상되었다. 본 연구에서 제조된 복합막은 바이오가스의 투과 속도와 소수성 모두에서 탈기용으로 제조된 상용 폴리프로필렌 막보다 우수한 성능을 나타냈다.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권4호
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• pp.287-298
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• 2019

Lotus leaf has a special dual micro and nano surface structure which gives its highly hydrophobic surface characteristics and so-called self cleaning effect. In order to endow PVDF hollow fiber membrane with this special structure and improve the hydrophobicity of membrane surface, PVDF hollow fiber composite membranes was obtained through the immersion coating of poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP) dilute solution on the outside surface of PVDF support membrane. The prepared PVDF composite membranes were used in the vacuum membrane distillation (VMD) for the desalination. The effects of PVDF-HFP dilute solution concentration in the dope solution and coating time on VMD separation performance was studied. Membranes were characterized by SEM, WCA measurement, porosity, and liquid entry pressure of water. VMD test was carried out using $35g{\cdot}L^{-1}$ NaCl aqueous solution as the feed solution at feed temperature of $30^{\circ}C$ and the permeate pressure of 31.3 kPa. The vapour flux reached a maximum when PVDF-HFP concentration in the dilute solution was 5 wt% and the coating time was kept in the range of 10-60 s. This was attributed to the well configuration of micro-nano rods which was similar with the dual micro-nano structure on the lotus leaf. Compared with the original PVDF membrane, the salt rejection can be well maintained which was greater than 99.99 % meanwhile permeation water conductivity was kept at a low value of $7-9{\mu}S{\cdot}cm^{-1}$ during the continuous testing for 360 h.

• Membrane and Water Treatment
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• 제10권4호
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• pp.251-257
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• 2019

Fabricating hydrophobic porous membrane is important for exploring the applications of membrane distillation (MD). In the present paper, poly(vinylidene fluoride) (PVDF) hollow fiber membrane was modified by coating polydimethylsiloxane (PDMS) on its surface. The effects of PDMS concentration, cross-linking temperature and cross-linking time on the performance of the composite membranes in a vacuum membrane distillation (VMD) process were investigated. It was found that the hydrophobicity and the VMD performance of the PVDF hollow fiber membrane were obviously improved by coating PDMS. The optimal PDMS concentration, cross-linking temperature and cross-linking time were 0.5 wt%, $80^{\circ}C$, and 9 hr, respectively.

• 멤브레인
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• 제33권4호
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• pp.222-232
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• 2023

본 연구에서는 중공사형 지지체막을 폴리술폰(polysulfone, PSf) 고분자를 이용하여 비용매 상분리법(non solvent induced phase separation, NIPS)에 의해 제조하였다. 제조된 중공사 지지체막을 PDMS와 Pebax를 코팅하여 중공사형 복합막을 제조하고 CO₂, H₂, O₂ 그리고 N₂에 대한 순수 투과도(permeance)와 선택도를 측정하였다. 제조된 복합막 모듈 중에서 선택도(CO₂/H₂)가 가장 높은 모듈을 선정하여 모사가스를 사용하여 스테이지컷(stage cut, SC)의 변화에 따라 분리성능을 측정하였다. 이때 사용된 모사가스는 PSA에서 버려지는 off gas의 농도인 CO₂ 70% : H₂ 30%인 것을 사용하였다. 1단 실험에서는 H₂ 농도 약 60%, H₂ 회수율 12%의 값을 얻을 수 있었다. 낮은 H₂ 농도와 회수율을 극복하기 위해 2단 직렬 테스트를 수행하였으며, 이를 통해 H₂ 농도 약 70%, H₂ 회수율 70%를 달성할 수 있었으며, 이를 통해 CO₂/H₂ 분리에 대하여 분리 공정 구성을 도출할 수 있었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
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• 한국막학회 2003년도 춘계 총회 및 학술발표회
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• pp.67-70
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• 2003

• 한국물환경학회지
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• 제21권2호
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• pp.205-210
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• 2005

There has been a growing interest in NF membrane for drinking water treatment, because it can remove simultaneously both hardness and hazardous micro pollutants such as pesticides and THM precursors. In this work, a hollow fiber NF membrane known as a composite membrane was employed for the rejection properties of both hydrophilic solutes and micro organic pollutants, where the former was used to evaluate the molecular sieving effect of this membrane and the latter was employed for the investigation of solute-membrane interaction as hydrophobic materials. This membrane effectively rejected the hydrophilic solutes and the permeation of them was mainly controlled by the molecular sieving effects such as molecular weight and molecular width. In the case of all micro organic pollutants, the rejections were varied from 42.2% for Simazine to 91.6% for Malathion, and the parameters related to the steric hindrance could significantly play an important role in the rejection. In the batch type adsorption experiments, all micro organic pollutants were entrapped mildly on the membrane in spite of lower degree compared with that of aromatic compounds, and they were correlated with log K.

• 멤브레인
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• 제23권5호
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• pp.360-366
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• 2013

Poly (vinylidene fluoride) (PVDF) poly (acrylonitrile) (PAN) 중공사막에 친수성 고분자인 poly (vinyl alcohol) (PVA)과 가교제인 poly (acrylic acid) (PAA)을 코팅하여 복합막을 제조하였다. 제조된 막의 투과특성평가를 위해 90 wt% 물-에탄올 혼합액에 대한 투과증발실험을 수행하였으며, 반응온도, PAA용액의 농도, 공급액의 온도변화에 따른 투과도 및 선택도를 측정하였다. 일반적으로 반응온도, PAA용액의 농도가 증가할수록 투과도는 낮아지고 선택도는 증가하는 경향을 보였으며, 공급액의 온도가 증가할수록 투과도는 증가하고 선택도는 낮아지는 경향을 보였다. 대표적으로 PVDF중공사 막은 투과도는 PAA 3 wt%, 반응온도 $60^{\circ}C$, 공급액 온도 $70^{\circ}C$에서 $502g/m^2hr$, 선택도는 PAA 11 wt%, 반응온도 $100^{\circ}C$, 공급액 온도 $50^{\circ}C$일 때, 218의 결과를 얻을 수 있었다.