• 멤브레인
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• 제17권3호
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• pp.210-218
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• 2007

바이폴라막을 이 용한 전기탈이온(Continuous Electrodeionization-Bipolar Membrane(CEDI-BPM))공정 은 이온교환막의 이온 선택적 투과를 통한 제거의 효율을 높이며, 바이폴라막에서 생성된 수소이온과 수산화이온이 이온교환수지를 전기적으로 재생하여 재생효율을 높일 수 있는 장점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CEDI-BPM을 이용하여 경도물질을 제거하고 전기적 재생을 수행하였다. 이를 위하여 이온교환수지의 흡착 특성 및 유량의 변화에 따른 경도제거효율의 영향과 전기적 재생방법을 이용한 재생효율을 조사하였다. CEDI-BPM에서 Ca의 제거율이 Mg보다 높은 값을 보여주었는데, 이는 흡착실험에서 Ca의 높은 흡착능력과 관계가 있음을 보여주었다. 유량이 증가함에 따라 Ca과 Mg의 플럭스는 증가하는 경향을 보이는데, 양이온 교환막의 선택 투과가 경도물질의 제거에 더 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. CEDI-BPM의 전기적인 재생 실험결과 재생 전압을 낮게 유지할수록 높은 경도물질 제거효율 및 높은 플럭스를 보여 전기적 재생에 효율적으로 사용할 수 있음을 보여주었다.

• 멤브레인
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• 제26권2호
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• pp.97-107
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• 2016

본 연구는 양이온 불균질막을 제조하기 위해 PVDF matrix에 상용 양이온교환수지와 sulfonated poly(phenylene oxide)(SPPO)를 배합하여 제조, 이온 흡착 특성에 관하여 연구하였다. 연구결과 PVDF-IER 불균질막과 PVDF-SPPO 불균질막 PVDF-SPPO-IER과 비교하였을 때 고분자 매트릭스의 비율이 30% 이하일 경우 이온교환용량, 전기저항에서 우수한 물성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 인장강도의 경우 PVDF resin의 약한 내구성에도 불구하고 상용화 불균질막과 비교하여 최대 5배 이상의 강인한 모습을 보이고 있는 것으로 확인할 수 있었다. 따라서 화학적 특성과 기계적 특성을 고려했을 때 PVDF와 이온교환분말과 SPPO의 혼합 최적 비율은 30 : 70이며 이때의 전기저항은 $3{\sim}5{\Omega}{\cdot}cm^2$, 이온교환 용량은 0.6~1.0 meq/g으로 측정되었고 기계적 강도는 $12{\sim}15kgf/cm^2$으로 측정되었다.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.276-281
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• 2020

알칼리 금속 이온과 염소 이온이 포함된 용액으로부터 이온교환수지를 이용한 이온 제거에 대한 연구를 진행하였다. 양이온인 금속이온(Na⁺와 K⁺)의 제거에는 양이온교환수지를, 음이온인 염소 이온(Cl^-)의 제거에는 음이온교환수지를 사용하였다. 용액 A (Na⁺를 36,633 ppm, Cl^-를 57,921 ppm 함유)의 경우, Na⁺ 이온과 Cl^- 이온은 20분 이내에 99% 이상 제거되었다. 용액 B (K⁺를 1,638 ppm 함유)의 경우, K⁺ 이온은 3분 이내에 99% 이상 제거되었다.

• 멤브레인
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• 제26권3호
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• pp.229-237
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• 2016

막결합 축전식 탈염에 적용하기 위하여 불균질 이온교환막을 제조하였다. 이온교환수지 분말과 LLDPE (linear low density polyethylene) 혼합물을 압착시켜 불균질 이온교환막을 제조하였다. 제조한 막의 막 특성 분석과 MCDI 탈염실험을 실시하였다. 이온교환수지의 함량이 증가할수록 막의 전기저항은 감소하였고 함수율은 증가하였다. 그러나 막의 이온선택성을 나타내는 이온 수송수는 상업용 균질 막과 유사한 성능을 나타냈다. MCDI 탈염실험 결과 탈염량은 불균질 막의 높은 전기저항으로 인해 균질 막을 이용한 셀의 탈염량의 90% 수준을 나타냈다. 불균질 이온교환막은 균질 막에 비해 탈염성능은 다소 감소하였지만 제조가 간편하고 가격이 저렴하여 MCDI에 적용이 가능할 것으로 판단되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권3호
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• pp.361-369
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• 2018

A manufacturing method has been devised to prepare novel heterogeneous cation exchange membranes by mixing ethylene vinyl acetate (EVA) copolymers with a commercial cation exchange resin. Optimum material characteristics, mixture ratios and manufacturing conditions have been worked out for achieving favorable membrane performance. Ion exchange capacity, electrical resistance, water uptake, swelling ratio and tensile strength properties were measured. SEM analysis was used to monitor morphology. Effects of vinyl acetate (VA) content, melt index (MI) and ion exchange resin content on properties of heterogeneous cation exchange membranes have been discussed. An application test was carried out by mounting a selected membrane in a membrane capacitive deionization (MCDI) system to investigate its desalination capability. 0.92 meq/g of ion exchange capacity, $8.7{\Omega}.cm^2$ of electrical resistance, $40kgf/cm^2$ of tensile strength, 19% of swelling ratio, 42% of water uptake, and 56.4% salt removal rate were achieved at best. VA content plays a leading role on the extent of physical properties and performance; however, MI is important for having uniform distribution of resin grains and achieving better ionic conductivity. Overall, manufacturing cost has been suppressed to 5-10% of that of homogeneous ion exchange membranes.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권2호
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• pp.159-166
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• 2003

퍼플루오르설포닐 플로라이드 나피온 레진과 mordenite를 이용하여 $100^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동하는 고분자 전해질형 연료건지용 전해질 막을 제조하고, 물리적 특성, proton전도도 및 단위 전지의 성능을 측정하였다. 나피온/mordenite복합체 막은 나피온 레진을 용융한 후, mordenite를 무게별로 첨가하여 제조하였다. 고온 영역에서 proton 전도도를 측정한 결과, mordenite 함량이 증가할수록 층상 구조를 갖는 mordenite내에 존재하는 층간수의 느린 탈수 속도 때문에 proton 전도도는 증가하였다. 또한, 단위 전지 성능 측정 결과로부터, $130^{\circ}C$의 작동 온도에서 l0wt% mordenite를 함유하고 있는 복합체 막이 전체 영역에 걸쳐 가장 높은 성능을 보임을 알 수 있었다. 이러한 결과는 같은 조건에서. l0wt% mordenite가 함유된 복합체 막 내부에 존재하고 있는 수분이 다른 조성의 막보다 더 많이 존재하게 되어, 복합체 막의 이온 전도도를 유지하기 때문이다. 따라서, 나피온/mordenite복합체 막은 $100^{\circ}C$이상에서 작동하는 고분자 전해질형 연료전지용 전해질 막으로서 적합하다고 생각된다.

• 멤브레인
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• 제34권2호
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• pp.132-139
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• 2024

Total dissolved solids (TDS) 제거에 이용되는 이온교환수지는 컬럼에 충진시켜 사용하게 되는데, 이온교환 과정에서 이온성 물질과 이온교환수지의 충분한 접촉시간을 필요로 한다. 본 연구에서는 이온교환수지의 분체화를 통하여 짧은 접촉시간으로도 높은 TDS 제거 성능을 보이는 이온교환수지의 특성을 연구하였다. 흐름성 등을 고려한 분체의 최적 크기는 100 ㎛ 이상임을 확인하였고, 250~500 ㎛d와 100~250 ㎛ 크기의 최대 분쇄 수율은 각각 67.3%와 36.9%였다. 또한 100~500 ㎛ 크기의 분쇄 수율은 분쇄 시간 2분에서 87.1%로 나타났다. 회분식(batch) 실험 조건에서 250~500 ㎛ 크기의 분체가 95%와 99%의 제거율에 도달하는 시간은 분쇄 전(non-pulverized) 이온교환수지에 비해 각각 1.82배와 1.96배 더 빨랐다. 100~250 ㎛ 크기의 분체는 각각 15.9배와 6.18배 더 빨랐다. 컬럼 테스트의 경우 분쇄 전 이온교환수지는 총 1.74 g, 250~500 ㎛ 크기의 분체는 1.83 g, 100~250 ㎛ 크기의 분체는 1.63 g의 NaCl을 제거하였다. 분체의 크기가 작아질수록 용량(capacity)이 약간 감소한 것으로 나타났다. 결과적으로 분체화된 이온교환수지를 사용하는 것이 접촉시간 대비 높은 TDS 제거 성능을 얻을 수 있는 방법임을 확인하였다.

• 멤브레인
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• 제10권3호
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• pp.130-138
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• 2000

건/습식 상전환법을 이용하여 비대칭 polyethersulfone (PES) 기체분리막을 제조하였으며, $CO_2$, $N_2$등의 기체에 대한 투과특성을 조사하였다. 분리막 제조에 있어서 주요 변수인 캐스팅 용액과 증발시간 등이 분리막의 구조에 미치는 영향을 파악하고 투과특성을 조사하여 최적의 제조조건을 확립하였다. 또한 제조된 분리막의 표피층에 존재하는 pin-hole과 같은 결점을 보완하기 위하여 실리콘 수지를 코팅하여 그 투과특성의 변화를 조사하였다. 실리콘 수지 코팅이 결점을 보완하는데 효과적임을 확인하였다. 본 연구에서 분리막 제조에 주로 사용한 캐스팅 용액은 PES, 14-methyl-2-pyrrolidone, 아세톤, 에탄올로 구성되었으며, 응고제로는 증류수를 사용하였다. 캐스팅 용액 중의 PES 함량이 높아질수록, 휘발성 유기용매의 비율이 높아질수록, 증발시간이 길수록, 에탄을 첨가제의 농도가 낮을수록 $CO_2$/$N_2$의 선택도는 높아지고 투과도는 낮아지는 결과를 보였다. 최적의 분리막 제조조건 하에서 얻어진 분리막의 분리성능은 $CO_2$/$N_2$의 선택도가 61이고 $CO_2$의 투과도는 21 GPU인 우수한 결과를 보였다.

• 한국식품과학회지
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• 제27권3호
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• pp.313-317
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• 1995

대두침출액으로부터 대두올리고당을 생산하기 위하여 한외여과한 대두침출액의 정제를 목적으로 이온교환공정을 검토하였다. 차단분자량 20,000인 막을 사용하여 한외여과한 대두침출액을 이온교환처리할 경우 회분은 양이온교환수지에 의하여 대부분 제거되었으며 단백질 및 색소제거에는 음이온교환수지의 효과가 높았다. 회분 및 단백질 제거효과가 높은 수지는 각각 양이온교환수지 SK1B 및 음이온교환수지 WA30이었다. 이온교환시 ERR이 낮을 경우 단백질과 회분의 제거는 효과적이었으나 상당량의 올리고당이 수지에 흡착되어 소실되었다. 차단분자량 20,000인 막을 사용하여 한외여과한 대두침출액을 차단분자량 5,000인 막으로 2차 한외여과하여 단백질을 추가로 제거하고 혼합수지를 사용하여 ERR 5.0으로 이온교환처리한 결과, 단백질, 회분, 색소가 거의 전량 제거되었고 올리고당의 회수율도 높아 적정 이온 교환조건으로 결정되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권1호
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• pp.65-72
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• 2019

본 연구에서는 PPO 이온선택성 용액과 이온교환수지의 혼합비율을 달리하여 캐스팅법으로 불균질 이온교환막을 제조하였고 이를 이용하여 불균질 바이폴라막을 제조하였다. 불균질 양이온교환막 및 음이온교환막의 함수율은 각각 60~80% 이었고이온교환용량은 2.81~3.26 meq/g, 2.31~2.74 meq/g 이었으며전기저항은 $1.65{\sim}1.45{\Omega}{\cdot}cm^2$, $1.55~1.05{\Omega}{\cdot}cm^2$이었다. 또한 불균질 이온교환막의 최대 수지함량은 60 wt% 이었다. 불균질 바이폴라막의 인장강도는 관능화 전 PPO 수지의 인장강도($700Kg_f/cm^2$) 보다 모두 낮았고, 촉매층이 형성된 불균질 바이폴라막의 인장강도는 무촉매 불균질 바이폴라막보다 인장강도가 낮았다. 또한 촉매층이 형성된 불균질 바이폴라막의 물분해 전압은 최소 1.7~1.8 V, 최대 3.9~4.0 V로 낮고 매우 안정적이었고, 무촉매 불균질 바이폴라막의 물분해 전압은 3.8~4.0 V로 일정하였다.