• 멤브레인
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• 제12권4호
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• pp.207-215
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• 2002

한정된 미세공간에서의 제한확산(hindered diffusion)은 멤브레인 기공(pore)에서 입자들의 운동에 의해 결정되는 여과 메카니즘을 매우 미세한 수준에서 이해하는데 중요한 현상이다. 구형(spherical) 콜로이드 입자에 비해 보다 복잡한 형태(conformation)인 고분자사슬 구조를 갖는 다가전해질(polyelectrolyte)의 제한확산 거동에는 다양한 인자들이 관련되어 있기 때문에, 이론 접근은 물론 실험적 접근도 한층 어려운 것이 사실이다. 본 연구에서는, 슬릿형 미세기공에 한정되어 있는 단일한 다가전해질(single polyelectrolyte)에 coarse-grained bead spring model과 먼거리(long-range) 정전상호작용(electrostatic interaction)인 Debye-Huckel potential을 적용하여 분자시뮬레이션 기법인 브라운 동력학 모사를 수행하였다. 기공과 다가전해질 사슬(Polyelectrolyte chain)의 주어진 크기에서, 용액의 전해질 이온농도가 감소함에 따른 사슬의 신장(extension)효과는 제한확산계수를 감소시켰고, 기공 벽면의 하전성은 제한확산계수를 더욱 감소시켰다. 이는, 다가전해질 사슬(polyelectrolyte chain)의 입체적 장애(steric hindrance)와 함께 정전반발력이 미세기공에서의 확산이동을 억제함을 의미한다.

• 멤브레인
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• 제29권6호
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• pp.299-307
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• 2019

광촉매는 물에서 유기 염료를 분해하는 친환경적 기술이다. 산화 텅스텐은 이산화 티타늄에 비해 더 작은 밴드갭을 지니고 있어 광촉매 나노물질로서 활발히 연구되고 있다. 계층적 구조의 합성, 백금 도핑, 나노 복합물 또는 다른 반도체와의 결합 등이 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들로 연구되고 있다. 이들 방법들은 광 파장의 적색편이를 유도하여 전자 이동, 전자-정공 쌍의 형성과 재결합에 영향을 미친다. 산화 텅스텐의 형태 개질을 통해 앞서 언급한 광촉매 분해 효율을 향상시키는 방법들과 합성에 대해 분석하였으며 금속 산화물과 탄소 복합재를 결합하는 방법이 새로운 물질의 합성이 필요없으며 가장 효율적인 방법으로 조사되었다. 이러한 광촉매 기술은 수처리 분리막기술과 모듈화하여 정수처리 목적으로 사용될 수 있다.

• 대한화학회지
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• 제37권1호
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• pp.10-21
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• 1993

2-hydroxyethyl methacrylate(HEMA)을 중합한 P(HEMA)막을 통하여 10가지 아미노산들의 확산계수, 분배계수 및 투과도를 용액의 pH 변화하에서 조사 연구하였다. 아미노산의 투과도는 각 아미노산들의 분자형태, 분자크기 및 전하량에 따라 다른 값을 나타냄을 확인하였으며, 특히 용액의 pH에 따라 전하량이 변화하는 각 아미노산은 P(HEMA)막을 통하여 투과시킬 때 모든 아미노산이 중성영역용액에서 가장 많이 투과되고 이때 막은 미세공막으로 작용하며, 염기성영역용액에는 산성영역용액보다 더 많이 투과되고 막은 분배막으로 작용함을 알았다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권5호
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• pp.679-686
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• 2018

폴리아미드 역삼투막을 이용하여 염화나트륨, 아세트산나트륨, 구연산나트륨 용액의 역삼투 농축실험을 행하고, 농도분극 현상을 압력, 용질의 종류, 농축액의 초기 농도를 변수로 연구하였다. 투과 플럭스에 대한 압력과 농도의 영향을 살펴보면, 공정 압력이 증가할수록 그리고 원액의 초기 농도가 작을수록 투과플럭스가 증가하였다. 농도분극이 일어나면 막 표면의 농도가 증가하여 투과플럭스가 감소한다. 농도분극은 농축이 진행됨에 따라 투과 플럭스의 감소로 이어지고 농도분극 층에서 용질 역확산을 통하여 점차 감소하였다. 이온의 크기, 분자량, 전하량이 증가함에 따라 막표면에서 정전기적 반발력이 커서 농도분극의 이론적 해석과 실험값의 차이가 컸다.

• Carbon letters
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• 제8권3호
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• pp.184-190
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• 2007

Carbon Nano Tubes could be either metallic or semi-conducting in nature, depending on their diameter. Its photocatalytic behavior has given an impetus to use it as an anti-microbial agent. More than 95% Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria got killed when exposed to Carbon Nano Tubes for 30 minutes in presence of sunlight. Carbon Nano Tubes are supposed to have smooth surface on to which it accumulates positive charges when exposed to light. The surface that is non illuminated has negative charge. At the cellular level microorganisms produce negative charges on the cell membrane, Therefore damaging effect of multi walled carbon nano tubes (exposed to light) on the microorganisms is possible. In this paper, photo catalytic killing of microbes by multi walled carbon nano tubes is reported. Killing was due to damage in the cell membrane, as seen in SEM micrographs. Moreover biochemical analysis of membrane as well as total cellular proteins by SDS PAGE showed that there was denaturation of membrane proteins as well as total proteins of both the microbes studied. The killed microbes that showed a decrease in number of protein bands (i.e. due to breaking down of proteins) also showed an increase in level of free amino acids in microbes. This further confirmed that proteins got denatured or broken down into shorter units of amino acids. Increased level of free amino acids was recorded in both the microbes treated with multi walled carbon nano tubes and sunlight.

• Environmental Engineering Research
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• 제17권4호
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• pp.185-190
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• 2012

Rejection characteristics of perchlorate ($ClO_4^-$) were examined for commercially available reverse osmosis (RO) and nanofiltration (NF) membranes. A bench-scale dead-end stirred-cell filtration system was employed to determine the toxic ion rejection and the membrane flux. Model water solutions were used to prepare $ClO_4^-$ solutions (approximately, $1,000{\mu}g/L$) in the presence of background salts (NaCl, $Na_2SO_4$, and $CaCl_2$) at various pH values (3.5, 7, and 9.5) and solution ionic strengths (0.001, 0.01, and 0.01 M NaCl) in the presence of natural organic matter (NOM). Rejection by the membranes increased with increasing solution pH owing to increasingly negative membrane charge. In addition, the rejection of the target ion by the membranes increased with increasing solution ionic strength. The rejection of $ClO_4^-$ was consistently higher for the RO membrane than for the NF membrane and $ClO_4^-$ rejection followed the order $CaCl_2$ < NaCl < $Na_2SO_4$ at conditions of constant pH and ionic strength for both the RO and NF membranes. The possible influence of NOM on $ClO_4^-$ rejection by the membranes was also explored.

• 공업화학
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• 제9권7호
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• pp.1030-1035
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• 1998

본 연구에서는 시판용 99.8% 금속알루미늄을 황산전해액에서 정전류 방식에 막을 제조하는 실험을 하였다. 반응온도 $20^{\circ}C$에서 $150C/cm^2$의 전기량으로 양극산화를 함에 있어 전해질에 의한 막의 용해작용을 저하시킬 목적으로 전해질 속에 알루미늄 이온의 형태로 존재할 수 있는 $Al_2(SO_4)_3$, $AlPO_4$, $Al(NO_3)_3$를 첨가제로 사용하였다. 황산 전해질의 농도를 5, 10, 15, 20 wt%로 전류밀도를 10, 20, 30, 40, $50mA/cm^2$로 조절하여 양극산화를 할 때 각 전해조에 첨가제를 각각 5, 10, 15, 20 g/L를 용해시켜 막제조에 따른 첨가제의 종류 및 양의 영향을 고찰하고자 하였다. 전해질과 공통이온으로 존재하는 $Al_2(SO_4)_3$를 첨가제로 사용하여 양극산화를 하여 막 표면에 손상이 없는 다공성 알루미나 막을 얻을 수 있었으며, 그 외 첨가제에서는 각 실험조건에서 막의 표면이 심하게 손상되어 첨가제로서 효과를 얻을 수 없었다. 한편, 동일한 전해질의 농도, 전류밀도 조건에서 $Al_2(SO_4)_3$의 첨가량에 따른 세공직경의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

• 방사성폐기물학회지
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• 제3권4호
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• pp.269-278
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• 2005

본 논문에서는 불필요한 용액의 발생이 없이 전해 반응계로 주입되는 용액을 오직 pH 만 조절시켜 배출시키기 위한 연속식 이온교환막 전해 시스템을 개발하였다. 여기서는 전해 반응기 앞에 한 pH-조정조를 두고 대상 용액을 pH-조정조로 주입하면서 pH-조정조의 용액의 일부를 이온 교환막에 따라 음극방 또는 양극방으로 거처 다시 pH-조정조로 순환하게 하며, pH-조정조의 용액의 일부를 상대극 방으로 통과시킴으로써 pH가 조절되어 배출되게 하였다. 양이온 교환막을 사용하는 경우 음극방을 거치는 용액을 pH-조정조로 순환하게 하고, 음이온 교환막을 사용하는 경우 양극방을 거치는 용액을 pH-조정조로 순환하게 함으로서 배출되는 용액을 효과적으로 산성용액 또는 알카리용액으로 만들 수 있었다. 이러한 전해반응기에서 pH 조절 과정은 음극과 양극 사이에 전압 차가 형성될 시, 이온교환막을 통한 용액 중 이온의 전기이동 현상에 의해 유발되는 음극방과 양극방에서 용액의 전하 비 평형 현상과 이에 따른 물의 전해 분해과정에 의해 설명되었다.

• 멤브레인
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• 제28권5호
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• pp.307-319
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• 2018

이온교환막은 고정 전하기를 가지고 있어 반대 극성의 이온만 선택적으로 수송할 수 있는 분리막이다. 최근 이온교환막을 핵심부품으로 사용하는 탈염 공정 및 에너지 변환 공정의 중요도가 증가함에 따라 이온교환막에 대한 관심도 점차 높아지고 있다. 이온교환막은 상기 공정의 효율을 결정하기 때문에 막의 분리 성능 및 내구성을 향상시켜야 하며 또한 이온교환막 공정의 확대 적용을 가로막는 걸림돌이 되고 있는 비싼 막 가격도 낮춰야 한다. 따라서 고성능 저가 이온교환막의 개발이 시급한 과제라고 할 수 있다. 이온교환막의 다양한 형태 중 다공성 고분자 기재에 이오노머(ionomer)를 충진 시켜 제조되는 세공충진막은 균질막과 불균질막의 중간적인 형태이다. 저렴한 지지체의 사용과 원료 사용량의 감소로 인해 불균질막처럼 제조 단가가 저렴하며 동시에 균질막에 가까운 우수한 전기화학적 특성을 나타낸다. 본 총설에서는 최근 고성능 저가 이온교환막 기술로 주목 받고 있는 세공충진 이온교환막의 주요 연구개발 동향을 응용 분야별로 구분하여 정리 보고하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.695-700
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• 2019

본 연구에서는 유기물인 안트라퀴논(AQDS)와 템포(TEMPO)를 활물질로 사용하고 N 중성 전해질 기반 수계 유기레독스 흐름전지 성능이 멤브레인에 따라 어떻게 영향을 받는지 분석하였다. 안트라퀴논과 템포 모두 중성 전해질인 염화칼륨(KCl) 전해질에 대해 높은 전자전달성(0.068 V의 산화 반응 및 환원 반응의 피크 전위차) 및 셀전압(1.17 V)을 얻을 수 있었다. 성능비교를 위해 사용한 멤브레인으로, 상용 양이온 교환막 중 하나인 Nafion 212를 사용하였을 때, 0.1 M 활물질을 1 M 염화칼륨 전해질에 용해해서 작동한 레독스 흐름전지 완전지 테스트를 통해, 전류효율 97%, 전압 효율 59%의 성능을 나타내었지만, 방전 용량(discharge capacity)은 4 사이클에서 $0.93Ah{\cdot}L^{-1}$로 이론 용량($2.68Ah{\cdot}L^{-1}$)의 35%를 도달하였으며, 총 10사이클 동안 방전 용량의 용량 손실율(capacity loss rate)은 $0.018Ah{\cdot}L^{-1}/cycle$ 이다. 그 외에도 Nafion 117 멤브레인, SELEMION CSO 멤브레인을 사용하여 단전지 성능을 테스트하였을 때, 오히려 저항 증가 및 투과 유도로 인해 더 큰 용량 손실을 이끌었다.