Membrane fouling is one of the major operational concerns of membrane processes which results in loss of productivity. This paper investigates the ultrafiltration (UF) results of synthetic oil-in-water (o/w) emulsion using flat sheets of polysulfone (PSf) membrane synthesized with four different compositions. The aim is to identify the mechanisms responsible for the observed permeate flux reduction with time for different PSf membranes. The experiments were carried out at four transmembrane pressures i.e., 68.9 kPa, 103.4 kPa, 137.9 kPa and 172.4 kPa. Three initial oil concentrations i.e., 75 $mgL^{-1}$, 100 $mgL^{-1}$ and 200 $mgL^{-1}$ were considered. The resistance-in-series (RIS) model was applied to interpret the data and on that basis, the individual resistances were evaluated. The significances of these resistances were studied in relation to parameters, namely, transmembrane pressure and initial oil concentration. The total resistance to permeate flow is found to increase with increase in both transmembrane pressure and initial oil concentration while for higher oil concentration, resistance due to concentration polarization is found to be the prevailing resistance. The applicability of the constant pressure filtration models to the experimental data was also tested to explain the blocking process. The study shows that intermediate pore blocking is the dominant mechanism at the initial period of UF while in the later period, the fouling process is found to approach cake filtration like mechanism. However, the duration of pore blocking mechanism is different for different membranes depending on their morphological and permeation properties.
UF를 이용한 용존성 유기물질 제거시 파울링을 저감할 수 있는 운전인자를 알아보기 위하여 pilot plant 규모의 중공사형 UF막을 다양한 실험조건에서 운전하였다. 연구결과 유입압력이 높으면 막표면에 생성된 케익의 압밀화화 흡착이 증대되어 막간차압의 증가폭과 투과플럭스 감소폭이 커졌다. 역세효과는 역세압을 높여서 유효압을 증가시키거나 역세빈도를 짧게 할수록 좋았다. 유효압이 증가할수록 역세후 막표면의 오염물질이 감소하고 역세빈도가 짧을수록 재순환수의 오염물질농도가 감소하기 때문이다. 파울링과 상관성이 높은 운전인자는 역세압, 유입압력, 회수율, 누적투과플럭스, 투과플럭스였다. 이 중 역세압력이 파울링과 가장 밀접한 관계가 있었고 유입압력이 두 번째로 상관성이 높았다. 이것으로 보아 막표면의 케익층 압밀화와 흡착의 원인이 되는 압력이 파울링과 밀접한 관계가 있는 것으로 생각된다.
통시당화발효공정에 적용된 막분리 효소재순환 시스템을 이용하여 온도 및 압력 조건에 따른 효소역 가감소현상에 대해서 고찰하였다. 목질계바이오매스 를 기질로한 효소당화공정을 고려하여 사용된 효소인 cellulase와 ${\beta}$-glucosidase을 막분리 재순환 시킬 수 있는 최적의 막은 MWCO가 50,000인 한외여과 막이라 판단되었다. cellulase의 경우 한외여과막을 이용하여 연속적으로 재순환 시 켰을때, 효소역가의 감소를 확인할 수 없었다. 그러나 ${\beta}$-glucosidase는 온도와 압력이 증가할수록 초기상태를 기준으로 온도 $42^{\circ}C$, 투과압력 28.4 psig에서 최대 35%까지 감소함을 확인하였다. 이것은 온도와 압력이 중가할 수록 투과플럭스가 증가하고, 이에따른 막모률의 사(fiber) 내부표면에서 전단(shear)이 증가된 결과로 설명할 수 였다.
이눌린, 물 및 알콜로 구성된 용액에서 물과 알콜의 투과플럭스와 막투과 압력, 이눌린 농도, 재순환속도 사이의 함수관계를 millipore사의 랩카\ulcornerV시스템을 사용하여 구명하여 보았다. 본 연구의 결과에 의하면 NMWL이 1000이고 이눌린 농도가 1wt%내지 5wt%, 막투과 압력이 $0.4kgf/\;{\textrm{cm}^2}$내지 $3.2kgf/\;{\textrm{cm}^2}$, 재순환 속도가 4ml/sec인 경우에는 투과플럭스와 막투과 압력 및 이눌린농도 사이의 함수관계가 다음식으로 표현되는 겔분모델로 잘 해석됨을 알 수 있었다. Jv=(0.0022P + 0.0003) lu \frac{3p\;+\;2.1}{C_b}$
S전자에서 발생되는 유기성 산업폐수의 생물학적 처리인 MBR 공정의 유출수를 LCD 제조공정의 용수로 재사용하기 위하여 $32m^3/d$ 규모의 pilot-scale RO 막분리 공정을 구축하고 RO 막분리 공정의 운전압력과 투과유량에 따른 막간차압 및 CIP 주기 그리고 TOC와 전기전도도의 용질분리에 대한 영향을 분석하였다. MBR 공정의 유출수는 일반적인 처리수 재사용 수질기준을 만족하나 LCD 제조공정의 S전자 자체 재사용 용수 수질기준인 TOC<1mg/L와 전기전도도<$100{\mu}S/cm$를 만족하지 못하므로 후속 처리가 불가피하다. RO 막분리 공정의 회수율을 85%로 일정하게 유지한 상태에서 투과유량을 12.5 LMH에서 22.0 LMH로 증가시키면서 운전한 결과 모든 투과유량에서 RO 투과수는 자체 재활용 용수 수질기준을 만족하였다. 그러나 RO 막오염에 의한 막간차압이 상승되어 CIP 주기는 투과유량이 증가되면 짧아지는 효과가 나타났다. RO 막분리 공정의 최적 운전인자는 회수율 85%에서 투과유량 16.5~18.5 LMH이었으며 운전압력은 $6.7{\sim}12.4kgf/cm^2$, CIP 주기는 투과생산량/운전비에 적절한 20일~25일로 나타났다.
수용성 에멀젼형 절삭유의 한외여과 및 정밀여과 특성을 실험적으로 연구하였다. 한외여과막의 경우 오일/물 에멀젼의 투과 거동은 film model을 잘 따랐으나 정밀여과막인 ASYPOR막의 경우에는 이러한 거동을 벗어났다. 본 연구에서 사용된 모든 분리막의 경우 운전압력이 투과유속에는 큰 효과를 나타내지 않았다. 저압에서는 투과 초기 및 후기에서의 투과유속 감소율이 적은 반면 고압에서는 초기 투과유속은 매우 컸으나 투과유속의 감소율이 커서 후기에는 모두 비슷한 투과유속을 보여 주었다. 소수성이 큰 polycarbonate 정밀여과막의 경우 일반적인 경우와는 달리 운전시간이 증가함에 따라 투과유속이 증가하는 경향을 나타내었다. 교반하지 않은 cell에서의 임계투과압력은 150 ppm의 에멀젼 농도에서 약 $2.2kg_f/cm^2$이었으나 500 ppm의 농도에서는 $3.8kg_f/cm^2$ 압력에서 나타났다.
Twenty white rabbits anesthetized with nembutal (30 mg/kg) were employed in this experiment. Five of them served as controls; the remaining rabbits as experimental group were subjected to irreversible hemorrhagic shock. Shock was induced by bleeding the animals until mean blood pressure decreased to a level of 50-40 mmHg. This level of pressure was maintained for 3-4 hours, after which the drawn blood was reinfused. The reinfusion of blood caused the elevation of arterial pressure almost the control level for some minutes, after which a gradual and progressive decline of blood pressure became evident. This decline was thought to be the result from irreversible hemorrhagic shock. When mean blood pressure declined to less than 50 mmHg, chest was opened and samples of arterial blood and left ventricular muscle were taken. Left ventricular muscle and blood plasma were analyzed for potassium, sodium, chloride and water content. Blood glucose concentration was determined by Somogyi-Nelson's method. Extracellular and intracellular myocardial water and electrolyte content were calculated on the basis that electrolytes are distributed between plasma water and interstitial water according to Gibbs-Donnan equilibrium. In this calculation extracellular water was substituted for Na space. The findings obtained were as follows: 1. The concentration of blood glucose was 87mg% in the controls and it rose to 222 mg% in shock (P<0.01). 2. Plasma potassium elevated significantly from 3.3 mEq/l in controls to 8.0 mEq/l in shock (P<0.01), while small decreases in sodium (151-146 mEq/l) and chloride (102-96 mEq/l) were observed (P<0.3, P<0.1), 3. The changes of blood water content (83.1-84.3%) and cardiac water content (77.5-78.3 gm/100gm WT) were observed. 4. In control animals myocardial potassium levels which averaged 30.2 mEq/100 gmDT rose significantly to 40.3 mEq/100 gmDT in shock (P<0.01), while moderate decreases in sodium(16.3-14.3 mEq/100 gmDT) were observed in shock. 5. The calculated transmembrane resting potential of left ventricular muscle of control animals averaged 95 mV, while rabbits in shock averaged 77 mV. (P <0.01). The findings of this experiment do not correspond with the conclusions that myocardial depression seems to be the cause of irreversible hemorrhagic shock, because the excitability of heart muscle is elevated. From the point of view that the lowered transmembrane resting potential, the cause of death in terminal stage of irreversible hemorrhagic shock may be ventricular fibrillation. It can't be said, however, that the lowered transmembrane resting potential is responsible for the transition from reversible to irreversible hemorrhagic shock. The marked increase in blood glucose suggested that glycogenolysis in the liver is favorably active in shock.
This study aims at an assessment of the effectiveness of taste & odor removal and transmembrane pressure changes in a pilot membrane plant(500m3/day) by adding PAC to MF process, and at providing a basis for applying it to the advanced water treatment process. The transmembrane pressure showed, in low turbidity of raw water, a tendency to decrease when PAC was injected at the Flux of 1, $1.5m^3/m^2{\cdot}d$, while it increased in high Flux($1.5m^3/m^2{\cdot}d$) in high turbidity of raw water. in addtion, it is shown that the fouling could be reduced more when PAC is injected together with appropriate amount of coagulant, than when PAC is solely injected. Taste & Odor-causing 2-MIB may not be detected in membrane filtered water, if the amount of PAC injection is increased in accordance with the increasing concentration of 2-MIB. Hence, PAC injection, as a pre-treatment process in MF membrane filtering, is supposed to be a suitable process for reducing fouling as well as for improvement effectiveness of taste & odor treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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