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나노여과에 의한 중금속 함유 산성 폐에칭액의 재생(I): 상용 나노여과 막의 산 안정성 평가
염경호,신화섭,진천덕,Youm, Kyung-Ho,Shin, Hwa-Sup,Jin, Cheon-Deok 한국막학회 2009 멤브레인 Vol.19 No.4
본 연구는 전자 및 반도체 산업의 각종 에칭공정에서 발생되는 중금속 함유 산성 폐에칭액을 NF 막분리법을 이용하여 에칭액 회수와 중금속 처리를 효율적으로 수행하기 위한 NF 막공정의 운전조건을 설정하기 위한 기본 자료를 확보하는데 있다. 이를 위해 3가지 종류의 상용 NF 막(General Electric Co. Duraslick NF-4040 막, Dow Co. Filmtec LP-4040 막 및 Koch Co. SelRO MPS-34 4040 막)을 대상으로 $Pb^{+2}$ 중금속을 함유한 모의 질산 폐에칭액의 회분식(dead-end) 막여과 실험을 수행하여 폐에칭액의 투과 플럭스와 $Pb^{+2}$ 중금속 이온의 총괄 배제도를 측정하여 폐에칭액 처리에 우수한 NF 막을 선정하였다. 실험결과 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 산에 의한 막의 손상이 심해졌으며, 질산에 의한 막의 손상은 SelRO MPS-34 4040 < Duraslick NF-4040 < Filmtec LP-4040 막의 순서로 심하게 일어났다. 또한 질산용액에의 막 보관기간이 길수록, 질산용액의 pH가 낮을수록 $Pb^{+2}$ 이온의 배제도가 낮아졌으며, 배제도 값은 Duraslick NF-4040 막의 경우에는 95% 수준의 초기 배제도 값에서 질산용액에의 4달 보관 후에는 20% 수준으로, SelRO MPS-34 4040 막의 경우에는 초기 85% 수준에서 4달 후 65% 수준으로, Filmtec LP-4040 막의 경우에는 초기 90% 수준에서 4달 후 10% 이하 수준으로까지 감소하였다. 3종류의 상용 NF 막 중 내산성 용도로 개발된 SelRO MPS-34 4040 막이 중금속 함유 산성 폐에칭액의 재생에 가장 적합하였다. In this study the nanofiltration (NF) membrane treatment of a nitric acid waste solutions containing $Pb^{+2}$ heavy metal ion discharging from the etching processes of an electronics and semiconductors industry has been studied for the purpose of recycling of nitric acid etching solutions. Three kinds of NF membranes (General Electric Co. Duraslick NF-4040 membrane, Dow Co. Filmtec LP-4040 membrane and Koch Co. SelRO MPS-34 4040 membrane) were tested for their separation efficiency (total rejection) of $Pb^{+2}$ ion and membrane stability in nitric acid solution. NF experiments were carried out with a dead-end membrane filtration laboratory system. The membrane permeate flux was increased with the increasing storage time in nitric acid solution and lowering pH of acid solution because of the enhancing of NF membrane damage by nitric acid. The membrane stability in nitric acid solution was more superior in the order of Filmtec LP-4040 < Duraslick NF-4040 < SelRO MPS-34 4040 membrane. The total rejection of Pb+2 ion was decreased with the increasing storage time in nitric acid solution and lowering the pH of acid solution. The total rejection of $Pb^{+2}$ ion after 4 months NF treatment was decreased from 95% initial value to 20% in the case of Duraslick NF-4040 membrane, from 85% initial value to 65% in the case of SelRO MPS-34 4040 membrane and from 90% initial value to 10% in the case of Filmtec LP-4040 membrane. These results showed that SelRO MPS-34 4040 NF membrane was more suitable for the treatment of an acidic etching waste solutions containing heavy metal ions.
순환 유도관형 삼상 유동층 생물반응기에서 고정화 Pseudomonas putida 에 의한 페놀처리
박정권,염경호 ( Joung Kun Park,Kyung Ho Youm ) 한국공업화학회 1995 공업화학 Vol.6 No.3
순환 유도관형 삼상 유동층 반응기의 미생물막 반응기로서의 유용성과 조작안정성을 규명하기 위해 활성탄에 고정화시킨 Pseudomonas putida 혼합 미생물을 이용하여 페놀함유 폐수의 생물학적 처리실험을 수행하였다. 이 결과 페놀 부하량 5g/ℓ·day 까지는 95% 이상의 높은 페놀처리율을 나타내었으나, 그 이상의 페놀 부하량에서는 미생물막 밀도의 증가에 따른 기질인 페놀의 미생물막내로의 확산 감소로 인해 페놀처리율이 점차 감소하였다. 순환 유도관형과 기존의 단순형 삼상 유동층 생물반응기에서의 미생물막 밀도변화에 따른 페놀처리율을 비교한 결과, 순환 유도관형 삼상 유동충 생물반응기는 미생물막의 과도성장을 억제할 수 있으며 넓은 페놀 부하량 범위에 대해 운전이 가능하여 단순형 삼상 유동층 생물반응기보다 조작 안정성이 우수하였다. The usability and operational stability of the draft-tube three-phase fluidized-bed reactor(DTFR) as a biofilm reactor are analyzed using the experimental results of phenol biodegradation by Pseudomonas putida mixed cultures immobilized on the activated carbon. The phenol conversions of greater than 95% are obtained when the phenol loading is below 5g/L·day. But the phenol conversions decrease gradually with increasing the phenol loading beyond the value of 5g/L·day due to the augmentation of biofilm density which reduces the phenol diffusion rate into the biofilm. The operational stability of DTFR is more excellent than the conventional three-phase fluidized-bed reactor (CTFR), because DTFR restrains more efficiently the heavy growth of biofilm and could be operated for the more wider ranges of phenol loading.
민경원,염경호,Min, Kyoung Won,Youm, Kyung Ho 한국막학회 2021 멤브레인 Vol.31 No.1
SPG (Shirasu porous glass) 원통형 막을 회전 시키는 회전 막유화를 사용하여 칼슘 알지네이트 미소 구체를 제조할 때, 단분산 미소 구체를 제조하기 위한 회전 막유화 공정변수들의 최적 조건을 결정하였다. 회전 막유화의 공정 변수로는 막의 회전 속도, 막간 압력차, 연속상에 대한 분산상의 비율, 알지네이트 농도, 유화제의 농도, 안정제 농도, 가교제 농도 및 막의 세공 크기를 설정하고, 이들 변수로 제조된 알지네이트 미소 구체의 크기와 단분산성에 미치는 영향을 검토하였다. 이 결과 회전 막유화의 공정 변수들 중에서 막모듈의 회전 속도, 유화제의 농도, 가교제의 농도가 증가 할수록 미소 구체의 크기가 감소하였으며, 반면에 연속상에 대한 분산상의 비율, 막간 압력차, 알지네이트 농도가 증가할수록 미소 구체의 크기가 증가하였다. 세공 크기 3.2 ㎛인 SPG막을 사용한 회전 막유화에서 공정변수 조절을 통해 최종적으로 입자 크기가 4.5 ㎛의 단분산 알지네이트 미소 구체의 제조가 가능하였다. When preparing calcium alginate microspheres using rotating membrane emulsification that rotates SPG (Shirasu porous glass) tubular membrane in the continuous phase, the optimal conditions of rotating membrane emulsification process parameters for producing monodisperse microspheres were determined. We determined the effects of process parameters of rotating membrane emulsification (the rotating speed of membrane module, the transmembrane pressure, the ratio of dispersed phase to continuous phase, the alginate concentration, the emulsifier concentration, the stabilizer concentration, the crosslinking agent concentration, and the membrane pore size) on the mean size and size distribution of alginate microspheres. As a result, the size of the microspheres decreased as the rotating speed of membrane module, the emulsifier concentration, and the crosslinking agent concentration increased among the process parameters of rotating membrane emulsification. On the contrary, as the ratio of dispersed phase to continuous phase, the transmembrane pressure, and the alginate concentration increased, the size of the microspheres increased. In the rotating membrane emulsification using an SPG membrane with a pore size of 3.2 ㎛, it was possible to finally prepare monodisperse alginate microspheres with a particle size of 4.5 ㎛ through the control of process parameters.