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PVdF/GO 복합 나노섬유 평막의 제조 및 활성슬러지 내 투과특성
원인혜,장원기,정건용,변홍식,Won, In Hye,Jang, Wongi,Chung, Kun Yong,Byun, Hongsik 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.1
본 연구에서는 dimethylformamide (DMF)와 acetone의 혼합용액에 산화그래핀(graphene oxide, GO)을 분산시키고 기질 고분자인 PVdF (polyvinylidene fluoride)를 도입하여 전기방사법으로 나노섬유를 제조하였다. 또한 PVdF/GO 복합 나노섬유를 평막 형태로 적층시켜 기공크기 $0.4{\mu}m$인 정밀여과막을 제조하였다. 그리고 GO의 고유한 항균 특성으로 생물학적 오염을 줄일 수 있는 PVdF/GO 복합막의 막오염을 평가하기 위하여 막간 압력차(transmembrane pressure, TMP)를 측정하였다. 유효 막면적이 $0.01m^2$인 PVdF/GO 평막과 상용화된 MBR용 CPVC (chlorinated polyvinyl chloride) 평막을 MLSS 4,500 mg/L인 활성슬러지 수용액 내에서 동시에 투과 실험하였다. 공기를 주입하지 않을 경우, 투과유속이 $10L/m^2{\cdot}h$일 때 PVdF/GO 막의 TMP는 CPVC 막의 최대 79%까지 감소하였다. 또한 운전/휴직 방식으로 운전할 경우, $10L/m^2{\cdot}h$일 때 PVdF/GO 막의 TMP는 CPVC 막의 최대 69%까지 감소함을 확인하였다. In this study the nanofiber was prepared by electrospinning method with polyvinylidene fluoride (PVdF) and a completely dispersed solution of graphene oxide (GO) in the mixed solvent of dimethylformamide (DMF) and acetone. The $0.4{\mu}m$ pore size microfiltration flat membrane was made by increasing layers of the PVdF/GO composite nanofiber. Also, transmembrane pressure (TMP) was measured in order to evaluate fouling of the PVdF/GO composite membrane which was introduced GO reducing biological fouling with the intrinsic antibacterial characteristics. The permeate experiments were carried out simultaneously for the PVdF/GO and commercialized CPVC (chlorinated polyvinyl chloride) flat membranes with $0.01m^2$ effective area in the activated sludge solution of MLSS 4,500 mg/L. TMP of PVdF/GO membrane decreased up to 79% lower than that of CPVC for $10L/m^2{\cdot}h$ permeate flux without air supply. Also, for the case of run/stop operational mode, TMP of PVdF/GO membrane decreased up to 69% lower than that of CPVC for $10L/m^2{\cdot}h$.
단신 : 벗김전압전류법을 이용한 카본나노튜브 전극에서의 구리 분석
최장군 ( Chang Kun Choi ),정영삼 ( Young Sam Jung ),김낙주 ( Nack Joo Kim ),박대원 ( Dae Won Pak ),정건용 ( Kun Yong Chung ),김래현 ( Lae Hyun Kim ),권용재 ( Yong Chai Kwon ) 한국화학공학회 2012 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.50 No.5
In the present study, we evaluate the sensitivity and optimal stripping voltammetry (SV) conditions of copper (Cu), which is one of the main trace heavy metals inducing the environmental contamination, using carbon nanotube (CNT) electrode. In addition, the reaction mechanism of stripping reaction of Cu is investigated. The electrochemical analyses such as squarewave stripping voltammetry (SWSV) and linear scan voltammetry (LSV) are used for the evaluations, As a result of that, the best SWSV conditions like squarewave amplitude of 15 mV, frequency of 60 Hz, deposition potential of -1.0V vs. Ag/AgCl and deposition time of 200s are determined with the measured Cu sensitivity of 1.824 μA/μM. As a driving force affecting the stripping reaction of Cu, surface reaction is more dominant one than diffusion. These results are compared with other reference results and it is confirmed that our suggested CNT electrode gives rise to better Cu sensitivity result than other references.
침지식 평막 MBR 내 응집제 투여에 따른 사인파형 연속투과 운전 방식의 막간차압
원인혜,김대천,정건용,Won, In Hye,Kim, Dae Chun,Chung, Kun Yong 한국막학회 2015 멤브레인 Vol.25 No.1
본 연구에서는 MBR 내에 침지된 분리막 오염을 평가하기 위하여 운전시간에 따른 막간차압(TMP)을 측정하였다. 유효 막면적이 $0.02m^2$이고 공칭 세공크기가 $0.15{\mu}m$인 정밀여과용 평막 모듈을 MLSS 5,000 mg/L인 활성슬러지 용액에 침지시켰다. 운전/휴직(R/S) 및 사인파형 투과유속 연속운전(SFCO) 방식에 따른 TMP를 비교하기 위하여 동시에 투과 실험을 수행하였다. SFCO 운전방법에 따른 TMP는 R/S에 비하여 최대 93% 낮게 유지되었으며 투과유속이 증가함에 따라서 TMP 감소 효과는 줄어들었다. 또한 응집제인 $FeCl_3$를 활성슬러지 용액에 500 mg/L 농도로 주입시키면 SCFO 운전방식의 경우, 투과 운전시간을 5배 이상 증가시켜도 한계 운전 TMP인 55 kPa의 40% 미만으로 유지됨을 확인할 수 있었다. In this study transmembrane pressure (TMP) was measured with respect to operational time in order to estimate fouling of the submerged membrane in the membrane bioreactor(MBR). The microfiltration flat sheet module which has $0.02m^2$ of effective area and $0.15{\mu}m$ nominal pore size was submerged in the activated sludge solution of MLSS 5,000 mg/L. The permeate experiments were carried out simultaneously to compare TMP of the run/stop (R/S) with that of the sinusoidal flux continuous operation (SFCO). TMP for SFCO mode was up to 93% lower than that of R/S mode, and the effect of TMP drop reduced as permeate flux increased. Also, TMP of the SCFO mode was maintained below 40% of the limited operating TMP 55 kPa until the permeate operational time extended to longer than 5 times for the case as the coagulant $FeCl_3$ was dosed into the activated sludge solution with 500 mg/L concentration.
평판형 분리막 모듈 내 스페이서 형태에 따른 농도분극에 관한 수치해석
신호철 ( Ho Chul Shin ),정건용 ( Kun Yong Chung ) 한국공업화학회 2011 공업화학 Vol.22 No.6
분리막 모듈 내 스페이서는 용액의 원활한 흐름을 위한 공간 확보와 더불어 유체의 난류를 형성시키므로 농도분극화 현상을 감소시키고 막 표면에 축적되는 오염물을 용액 내로 혼합하여 높은 투과유속과 분리막 모듈을 장기간 운전하는데 도움을 준다. 본 연구에서는 분리막 모듈 내 원형, 십자형, 다이아몬드형 및 육각형 단면의 스페이서와 스페이서의 배열 각도, 용질 배제율 및 투과유속에 대한 농도 변화를 COMSOL Multiphysics 프로그램으로 수치 해석하여 최적화하였다. 4가지 형태의 스페이서 중에서 십자형 단면 스페이서를 포함한 모듈의 경우가 분리막 표면 농도를 가장 낮게 유지하였으며 스페이서의 배열 각도는 30°가 효율적이었다. 스페이서가 없는 모듈 출구에서 분리막 표면의 농도는 입구보다 약 2.09배까지 증가하였으나 가장 효율적인 십자형 스페이서를 30°로 배열할 경우 약 1.29배로서 최대 37% 낮았다. 또한 투과유속이 증가할수록 십자형 스페이서의 농도분극 감소효과는 급격히 증가하였다. As the spacer in the membrane module provide the channel space to flow the feed solution smoothly and induce the flow turbulence, it could help to reduce both the concentration polarization and to take the long-term operation of membrane modules with high permeate flux by mixing the accumulated contaminants on the membrane surface into the bulk solution. In this study, the concentration distribution in membrane module with respect to the spacers which have the cross-sectional shapes of circle, cross, diamond and hexagon, the angles of spacer configuration, solute rejection and permeate flux were interpreted and optimized numerically using the COMSOL Multiphysics software. The concentration on the membrane surface was kept the lowest level for the cross-shape among the above four types of spacers. Also the 30 degree spacer configuration was showed as the most efficient case. The concentrations on the membrane surface at the module outlet for without spacer and the cross shape with the 30 degree spacer configuration were 2.09 and 1.29 times higher than those at inlet, respectively. The reduction effect of concentration polarization increased rapidly as the permeate flux increased.