$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

전기방사법을 이용한 PVdF/Fe3O4-GO(MGO) 복합 분리막 제조 및 비소 제거 특성평가
Preparation of PVdF/Fe3O4-GO (MGO) Composite Membrane by Using Electrospinning Technology and its Arsenic Removal Characteristics 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.26 no.6, 2016년, pp.480 - 489  

장원기 (계명대학교 화학공학과) ,  후건 (계명대학교 화학공학과) ,  변홍식 (계명대학교 화학공학과) ,  이재용 ((주)케이엠)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는, 전기방사법을 이용하여 산화철-산화그래핀($Fe_3O_4/GO$, metallic graphene oxide; MGO)이 도입된 PVdF/MGO 복합나노섬유(PMG)를 제조하였으며, 이를 활용하여 비소제거에 대한 특성 평가를 진행하였다. MGO의 경우 In-situ-wet chemical 방법으로 제조하였으며, FT-IR, XRD분석을 진행하여, 형태와 구조를 확인하였다. 나노섬유 분리막의 기계적 강도 개선을 위하여 열처리과정을 진행하였으며, 제조된 분리막의 우수한 기계적 강도 개선 효과를 확인할 수 있었다. 그러나, PMG 막의 경우, 도입된 MGO의 함량이 증가할수록 기계적 강도가 감소되는 경향성을 보여주었으며, 기공크기 분석결과로부터, $0.3{\sim}0.45{\mu}m$의 기공크기를 가진 다공성 분리막이 제조되었음을 확인할 수 있었다. 수처리용 분리막으로의 활용 가능성 조사를 위해, 수투과도 분석을 실시하였다. 특히, PMG2.0 샘플의 경우 0.3 bar 조건에서, PVdF 나노섬유막($91kg/m^2h$)에 비해 약 70% 향상된 결과값($153kg/m^2h$)을 나타내었다. 또한, 비소 흡착실험 결과로부터, PMG 막의 경우, 비소3가와 5가에 최대 81%, 68%의 높은 제거율을 보여주었으며, 흡착등온선 분석으로부터, 제조된 PMG 막의 경우 비소3가, 5가 모두 Freundlich 흡착거동을 따른다는 것을 확인하였다. 위 모든 결과로부터, PVdF/MGO 복합 나노섬유 분리막은 비소제거 및 수처리용 분리막으로 충분히 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, the PVdF/MGO composite nanofiber membranes (PMGs) introducing Iron oxide-Graphene oxide ($Fe_3O_4/GO$, Metallic graphene oxide; MGO) was prepared via electrospinng method and its arsenic removal characteristics were investigated. The thermal treatment was carried out to imp...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • In this study, the nanocomposites of MGO were successfully synthesized and confirmed with the results of SEM, FT-IR, XRD analysis.
  • In this study, the thermal treatment was performed at high temperature to improve the mechanical strength and then physical bonds was formed in the nanofiber itself because the nanofiber was slightly melted at this procedure.

대상 데이터

  • As(III) standard solution (1,000 ± 3 ppm) and As(V) standard solution (1,000 ± 3 ppm) were purchased from Sigma Aldrich.
  • Graphite flake (SP-1, Bay city Inc.), sulfuric acid (≥ 98%, Duksan Pure Chemical Co. Ltd), potassium permanganate (≥ 99.9%, Sigma Aldrich), hydrogen peroxide (35%, Samchen Co. Ltd), FeCl3 ⋅ 6H2O (≥ 97.0%, Sigma Aldrich), FeCl2 ⋅4H2O (≥ 99.0%, Samchun Chemical) and hydrochloric acid (1N, Duksan Pure Chemical Co. Ltd.) were used to synthetize MGO.
  • PVdF (Kynar 761, Arkema), N,N-dimethyl acetamide (DMAc) (≥ 99.0%, Duksan Pure Chemical Co. Ltd.), acetone (≥ 99.0%, Duksan Pure Chemical Co. Ltd.) were used to prepare PVdF nanofiber.

이론/모형

  • The tensile strength of composite nanofiber membranes were obtained using a universal testing machine (UTM-2020, MYUNGJI TECH). The mechanical test was performed according to ASTM D882. The samples were cut in a rectangular shape with dimension of 100 mm × 20 mm and directly mounted on the sample clamps at a rate of 500 mm/min.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (27)

  1. M. J. Gonzalez-Munoz, M. A. Rodriguez, S. Luque, and J. R. Alvarez, "Recovery of heavy metals from metal industry waste waters by chemical precipitation and nanofiltration", Desalination, 200, 742 (2006). 

  2. Y. J. Kim, S. J. Park, and M. Kim, "Capture of metal ions by corss-linked sulfonic acid type ion exchange membrane", Membr. J., 19, 333 (2009). 

  3. X. Luo, C. Wang, S. Luo, R. Dong, X. Tu, and G. Zeng, "Adsorption of As(III) and As(V) from water using magnetite $Fe_3O_4$ -reduced graphite oxide- $MnO_2$ nanocomposites", Chem. Eng. J., 187, 45 (2012). 

  4. A. Sperlich, A. Werner, A. Genz, G. Amy, E. Worch, and M. Jekel, "Breakthrough behavior of granular ferric hydroxide (GFH) fixed-bed adsorption filters: modeling and experimental approaches", Water Res., 39, 1190 (2005). 

  5. Q. L. Zhang, Y. C. Lin, X. Chen, and N. Y. Gao, "A method for preparing ferric activated carbon composites adsorbents to remove arsenic from drinking water", J. Hazard. Mater., 148, 671 (2007). 

  6. K. J. Reddy, K. J. McDonald, and H. King, "A novel arsenic removal process for water using cupric oxide nanoparticles", J. Colloid. Interface Sci., 397, 96 (2013). 

  7. J. S. Kim and M. M. Benjamin, "Modeling a novel ion exchange process for arsenic and nitrate removal", Water Res., 38, 2053 (2004). 

  8. R. Y. Ning, "Arsenic removal by reverse osmosis", Desalination, 143(3), 237 (2002). 

  9. G. Borbely and E. Nagy, "Removal of zinc and nickel ions by complexation-membrane filtration process from industrial wastewater", Desalination, 240, 218 (2009). 

  10. A. Heidari, H. Younesi, and Z. Mehraban, "Removal of Ni(II), Cd(II), and Pb(II) from a ternary aqueous solution by amino functionalized mesoporous and nano mesoporous silica", Chem. Eng. J., 153, 70 (2009). 

  11. E. O. Omoregie, R. M. Couture, P. V. Cappellen, C. L. Corkhill, J. M. Charnock, D. A. Polya, D. Vaughan, K. Vanbroekhoven, and J. R. Lloyd, "Arsenic bioremediation by biogenic iron oxides and sulfides", Appl. Environ. Microbiol., 79, 4325 (2013). 

  12. C. H. Lee, C. L. Chiang, and S. J. Liu, "Electrospun nanofibrous rhodanine/polymethylmethacrylate membranes for the removal of heavy metal ions", Sep. Purif. Technol., 118, 737 (2013). 

  13. M. Hua, S. Zhang, B. Pan, W. Zhangm, L. Lv, and Q. Zahng, "Heavy metal removal from water/ wastewater by nanosized metal oxides: A review", J. Hazard. Mater., 211-212, 317 (2012). 

  14. B. Manna and U. C. Ghosh, "Adsorption of arsenic from aqueous solution on synthetic hydrous stannic oxide", J. Hazar. Mater., 144, 522 (2007). 

  15. L. Lorenzen, J. S. J. V. Deventer, and W. M. Landi, "Factors affecting the mechanism of the adsorption of arsenic species on activated carbon", Miner. Eng., 8, 557 (1995). 

  16. T. N. Narayanan, Z. Liu, P. R. Lakshmy, W. Gao, Y. Nagaoka, D. S. Kumar, J. Lou, R. Vajtai, and P. M. Ajayan, "Synthesis of reduced grapheme oxide- $Fe_3O_4$ multifunctional freestanding membranes and their temperature dependent electronic transport properties", Carbon, 50, 1338 (2012). 

  17. C. Wang, H. Luo, Z. Zhang, Y. Wu, J. Zhang, and S. Chen, "Removal of As(III) and As(V) from aqueous solutions using nanoscale zero valent iron-reduced graphite oxide modified composites", J. Hazard. Mater., 268, 124 (2014). 

  18. L. Guo, P. Ye, J. Wang, F. Fu, and Z. Wu, "Three-dimensional $Fe_3O_4$ --graphene macroscopic composites for arsenic and arsenate removal", J. Hazard. Mater., 298, 28 (2015). 

  19. L. Li, G. Zhou, Z. Weng, X. Y. Shan, F. Li, and H. M. Cheng, "Monolithic $Fe_2O_3$ /graphene hybrid for highly efficient lithium storage and arsenic removal", Carbon, 67, 500 (2014). 

  20. H. D. Lee, Y. H. Cho, and H. B. Park, "Current research trends in water treatment membranes based on nano materials and nano technologies", Membr. J., 23, 101 (2013). 

  21. T. H. Kim, "Current R&D trend of nanofiber membranes", Membr. J., 22, 395 (2012). 

  22. Y. Tian, M. Wu, R. Liu, Y. Li, D. Wang, J. Tan, R. Wu, and Y. Huang, "Electrospun membrane of cellulose acetate for heavy metal ion adsorption in water treatment", Carbohydr. Polym., 83, 743 (2011). 

  23. W. G. Jang, J. H. Yun, K. S. Jeon, and H. S. Byun, "PVdF/graphene oxide hybrid membranes via electrospinning for water treatment applications", RSC Adv., 5, 46711 (2015). 

  24. W. G. Jang, J, H. Yun, and H. S. Byun, "Preparation of PAN nanofiber composite membrane with $Fe_3O_4$ functionalized graphene oxide and its application as a water treatment membrane", Membr. J., 24, 151 (2014). 

  25. Y. Song, Z. He, H. Hou, X. Wang, and L. wang, "Architecture of $Fe_3O_4$ -graphene oxide nanocomposite and its application as a platform for amino acid biosensing", Electrochim. Acta, 71, 58 (2012). 

  26. J. W. Lee, H. R. Chae, Y. J. Won, K. B. Lee, C. H. Lee, H. H. Lee, I. C. Kim, and J. M. Lee, "Graphene oxide nanoplatelets composite membrane with hydrophilic and antifouling properties for wastewater treatment", J. Membr. Sci., 448, 223 (2013). 

  27. D. Bhanushali, S. Kloos, C. Kurth, and D. Bhattacharyya, "Performance of solvent-resistant membranes for non-aqueous system: solvent permeation results and modeling", J. Membr. Sci., 189, 1 (2001). 

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

오픈액세스(OA) 유형

GOLD

오픈액세스 학술지에 출판된 논문

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로