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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.
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
본 연구에서는 환경오염을 발생시키는 주요한 중금속 물질의 하나인 구리를 상대적으로 쉽게 검출하기 위해, CNT 전극 및 벗김전압전류법을 이용하여 구리 금속의 감도 향상을 위한 최적조건 및 민감도를 평가하였다. 또한 구리의 벗 김반응이 발생될 때의 반응 메카니즘에 대한 연구도 수행하였다. 이를 위해, 네모파 벗김전압전류법 및 선형주사 전압 전류법등의 전기화학적 분석법이 이용되었다. 평가 결과, 네모파 벗김전압전류법의 최적조건으로, 15 mV의 네모파증 폭율, 60 Hz의 주파수, -1.0V vs. Ag/AgCl의 석출전위 및 200초의 석출시간이 결정되었다, 구리 금속의 민감도를 측 정한 결과 1.824uA/μM의 민감도를 얻을 수 있었다, 선형주사 전압전류법을 이용하여 구리의 벗김반응에 영향을 끼치는 인자를 평가하였을 때, 확산반응 보다는 표면반응이 구리의 벗김반응 성능에 영향을 끼치는 것으로 측정되었다, 이러한 전기화학적 분석 결과가 다른 참고문헌들과 비교되어졌고, 구리금속의 민감도 측면에서 본 연구에서 제안한 CNT 전극의 우수함이 입증되었다. 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.
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 $10L/m^2{\cdot}h$.
원통 침지형 평막 생물반응기 내 산기량에 따른 3차원 유동현상에 관한 수치모사
김대천 ( Dae Chun Kim ),정건용 ( Kun Yong Chung ) 한국공업화학회 2014 공업화학 Vol.25 No.4
In membrane bio-reactor (MBR), the aeration control is one of the important independent variables to decrease fouling andto save energy with shear stress change on the membrane surface. The paper was carried out for numerical simulation of3-dimensional fluid flow phenomena of the cylindrical bioreactor with submerged flat membranes equipped in the center andsupplied the air from the bottom by using the COMSOL program. The viscosity and temperature of solution were assumedto be constant, and the specific air demand based on permeate volume (SADp) defined as scouring air per permeate rates wasused as a variable. The calculated CFD velocities were compared with those of the velocity meter measurement and videoimage analysis, respectively. The results were good agreement each other within 11% error. For fluid flow in the reactor theliquid velocity increased rapidly between the air diffuser and membrane module, but the velocity decreased during flowingof the membrane module. Also, the velocity increased as it was near from the reactor wall to the central axis. The calculatedshear stress on the membrane surface showed the highest value at the center part of the module bottom side and increasedas aeration rate increased. Especially, the wall shear stress increased dramatically as the aeration rate increased from 0.15 to0.25 L/min.
박혜정,김대천,김형성,정건용,Park, Hye Jung,Kim, Dae Chun,Kim, Hyung Sung,Chung, Kun Yong 한국막학회 2014 멤브레인 Vol.24 No.5
본 연구에서는 디스크 링 형태에 패터닝된 박막을 적층시킨 모듈의 분리특성을 규명하고자 투과실험을 수행하였다. 먼저, 본 연구에서 자체 제작한 5가지 형태의 디스크 필터의 순수 투과도를 측정하였으며 그 값은 0.25 내지 $2.24L/m^2{\cdot}hr{\cdot}bar$이었다. 0.1 wt% 카올린 수용액을 투과시키면 순수 투과율이 가장 높은 모듈의 투과유속이 가장 높았고, 순수 투과율이 가장 낮았던 모듈의 카올린 투과유속이 가장 낮게 나타났다. 그러나 모든 모듈의 카올린 투과유속이 순수 투과율에 비례하지는 않았다. 또한 0.1 wt% 수용액으로 장시간 운전하기 위하여 디스크 필터 모듈 1에 주기적으로 역세척을 실시하였으며 가장 효율적인 운전조건은 투과시간 8분, 역세척 2분 주기임을 확인하였다. The permeation experiments were carried out to examine the separation characteristics of the modules which were piled up the disc-ring shape patterned membranes in this study. First of all, permeability of the pure water was measured for the self-made 5 shape disc filters, and varied from 0.25 to $2.24L/m^2{\cdot}hr{\cdot}bar$. The module showed the maximum pure water permeability was the maximum permeation flux, and the module showed the minimum pure water permeability was the minimum permeation flux for 0.1 wt% kaolin solution. However, all of the modules were not proportioned to the pure water permeability. Also, the backwashing was performed periodically for the module 1 in order to operate with 0.1 wt% kaolin solution for a long time. The most efficient operating condition was the 8 minute permeation and 2 minute backwashing cycle.