$\require{mediawiki-texvc}$

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.

열유도상분리법을 이용한 응고조의 열용량에 따른 PVDF 분리막의 구조 분석
Effect of Coagulation Heat Capacity on the PVDF Membrane via TIPS Method 원문보기

멤브레인 = Membrane Journal, v.27 no.4, 2017년, pp.350 - 357  

이정우 (경상대학교 나노신소재융합공학과) ,  남상용 (경상대학교 나노신소재융합공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구는 열유도 상분리법(thermally induced phase separation, TIPS)을 사용하여, 수처리 분리막에 적용하기 위해, 응고조의 온도 및 열용량의 변화에 따른 분리막의 모폴로지 변화를 관찰하였다. 분리막을 제조하기 위한 소재로는 기계적 물성과 내화학성이 우수한 poly(vinylidene fluoride)(PVDF)와 실리카를 이용하였고, 희석제로는 dioctyl phthalate (DOP), dibutyl phthalate (DBP)를 사용하였다. 다양한 응고액의 열용량 변화에 따른 구조 변화 관찰을 위하여 SEM 이미지를 관찰하였다. 열용량이 증가할수록 PVDF의 결정화 속도가 느려져 큰 기공을 나타내며 열용량이 작을수록 결정화 속도가 증가하여 작은 기공이 생기는 것을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, we used TIPS (thermally induced phase separation) for the application of water treatment membrane, and observed the change in morphology of separation membrane due to the change of solidification temperature and heat capacity. For manufactured membrane, PVDF and silica with excellent ...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

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

문제 정의

  • 다양한 열용량 변화에 대한 실험을 하기 위하여 물, 에탄올 및 IPA를 사용하여 모폴로지 구조를 관찰하였다. 또한, 열용량의 변화 이외에 온도를 변화시킴으로써 모폴로지 구조 변화를 관찰하여 열용량과 온도에 대한 영향을 동시에 알아보고자 하였다.
  • 본 연구에서는 비용매 상분리법공정을 사용하여 제조된 분리막보다 내화학성과 물리적 특성이 우수한 분리막 제조를 하기 위한 방법인 열유도 상분리법공정에 적용하기 위한 연구로 응고조 용액의 열용량 및 온도 변화에 따른 분리막 모폴로지 구조의 변화를 관찰하여 거대 기공과 미세기공을 제어하는 실험을 하였다. 실험에 진행된 소재로는 기계적 물성과 내열성이 우수한 PVDF (polyvinylidenefluoride)와 수투과도를 떨어 뜨리지 않으며 미세한 상분리 발생 및 압출기 내의 점도를 상승시켜주는 무기염 종류인 실리카를 사용하였다.
  • 본 연구에서는 열유도상분리공정에 적용하기 위하여 응고조의 열용량 및 온도를 변화시키며 제조된 분리막의 모폴로지 구조를 비교하는 실험을 진행하였다. 열유도상분리공정에서 응고조의 온도 및 열용량을 증가시키면 결정화 시간이 충분하고 분리막의 결정화가 느리게 진행되어 표면과 내부 기공이 커지는 것을 확인하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
수처리에서의 분리막은 무엇인가? 이러한 현상으로 인하여 분리막의 활용에 제한이 발생하는 경우가 있는데 이러한 현상을 해결 하기 위하여 많은 연구자들은 새로운 소재 및 방법으로 분리막을 제조하는 연구를 진행하고 있다[5-7]. 수처리에 사용되는 분리막은 물과 같은 용매를 투과시키지만 오염물질인 고형물 등은 통과하지 못하게 하는 여과 역할을 맡으면서 분리수를 사용 가능한 깨끗한 물로 만드는 기술이다. 분리막 제조 소재에 따라 고분자, 세라믹, 금속막으로 나뉘기도 하며, 분리막의 분리 기능에 따라 크게 네 가지의 종류로 나뉘게 되며 정밀여과막(microfiltration, MF), 한외여과막(ultrafiltration, MF), 나노여과막(nanofiltration, NF), 그리고 역삼투막(reverse osmosis, RO)으로 분리할 수 있다[8-10].
비용매 상분리법의 장점은 무엇인가? 가장 폭넓게 사용되는 분리막 제조 공정은 비용매 상분리법(nonsolvent induced phase separation, NIPS)공정이다. 제조비용이 저렴하고 제조공정이 간단하여 기체 및 수처리 분리막 공정에서 가장 널리 사용되고 있다[11-13]. 하지만, 공정의 환경인 온도, 습도와 같은 요소나 막을 제조하는 도프용액의 온도 응고조 용액의 온도 및 다양한 변수들이 존재하여 막을 형성하는데 있어 어려움이 따르며, 이러한 조건을 엄격하게 제어하지 않을 경우 막의 구조가 달라져 재현성이 떨어지고 성능이 제대로 나오지 못한다.
분리막 기술의 장점은 무엇인가? 이러한 분리막 기술은 여러 장점을 가지고 있는데 다른 공정에 비해 설계측면에서 기초 설비가 작아 scale-up이 용이하며 낮은 구동압력으로 인하여 에너지 소비가 적다는 장점이 있다. 하지만, 수처리 분리막은 공정에서 물과 같은 용액이 흐르면서 표면에 오염물이 흡착되는 파울링(fouling) 현상이 발생하게 되고, 수투과도 저하 및 압력을 견디지 못해 막이 끊어지는 현상이 발생하게 된다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (29)

  1. S. K. Kang, K. H. Kim, H. S. Lee, and D. S. Bae, "R&D Trend and Information Analysis of Ceramic Membrane for Water Treatment", KIC News., 7, 83 (2004). 

  2. I. S. Kim and B. S. Oh, "Technologies of seawater desalination and wastewater reuse for soving water shortage", J. Korean Soc. Environ. Eng., 30, 1197 (2008) 

  3. M. M. Pendergast and E. M. Hoek, "A review of water treatment membrane nanotechnologies", Energy Environ. Sci., 4, 1946 (2011). 

  4. B. J. Cha, S. D. Chi, and J. H. Kim, "Membrane market for water treatment", KIC News., 14, 2 (2011). 

  5. S. J. Kim, S. M. Woo, H. Y. Hwang, H. C. Koh, S. Y. Ha, H. S. Choi, and S. Y. Nam, "Preparation and properties of chlorin-resistance loose reverse osmosis hollow-fiber membrane", Membr. J., 20, 304 (2010). 

  6. J. B. Ryu, K. Song, and S. S. Kim, "Preparation of chemical and fouling resistant semicrystalline membranes", Polym. Korea, 24, 342 (2000). 

  7. K. M. Kyung and J. Y. Park, "Effect of pH hybrid water treatment process of PVdF nanofibers spiral wound microfiltration and granular activated carbon", Membr. J., 25, 358 (2015). 

  8. Y. H. Park and S. Y. Nam, "Characterization of water treatment membrane using various hydrophilic coating materials", Membr. J., 27, 60 (2014). 

  9. G. H. Lee, J. Kim, K. Song, and S. S. Kim, "Structure variation of Polypropylene hollow Fiber Membrane with Operation Parameters in Stretching Process", Polym. Korea, 30, 175 (2006). 

  10. S. M. Lee and S. S. Kim, "Structural changes of PVDF membranes by phase separation control", Korean Chem. Eng. Res., 54, 57 (2016). 

  11. G. R. Guillen, Y. Pan, M. Li, and E. M. Hoek, "Preparation and characterization of membranes formed by nonsolvent induced phase separation: a review", Ind. Eng. Chem. Res., 50, 3798 (2011). 

  12. G. D. Kang and Y. M. Cao, "Application and modification of poly(vinylidene fluoride) (PVDF) membranes - A review", J. Membr. Sci., 463, 145 (2014). 

  13. H. C. Koh, S. Y. Ha, S. M. Woo, S. Y. Nam, B. S. Lee, C. S. Lee, and W. M. Choi, "Separation and purification of biogas by hollow fiber gas separation membrane module", Membr. J., 21, 177 (2011). 

  14. K. M. Kyung and J. Y. Park, "Effect of operating conditions and recovery of water back-washing in spiral wound microfiltration module manufactured with PVDF nanofibers for water treatment", Membr. J., 25, 180 (2015). 

  15. D. J. Kim, H. Y. Hwang, S. J. Kim, Y. T. Hong, H. J. Kim, T. H. Leem, and S. Y. Nam, "Characterization of SPAES composite membrane containing variously funtionallized MMT for direct methanol fuel cell application", Trans. of the Korean Hydrogen and New Energy Society, 22, 42 (2011). 

  16. S. G. Hong, S. H. Lee, J. H. Kim, J. H. Kim, and Y. G. Ju, "Evolution of RO process for green future", KIC News., 14, 9 (2011). 

  17. M. S. Park, J. H. Kim, M. S. Jang, and S. S. Kim, "Preparaion of PVDF hollow fiber membrane via TIPS (thermally induced phase separation) and stretching", Membr. J., 24, 158 (2014). 

  18. S. M. Woo, Y. S. Chung, and S. Y. Nam, "Evaluation of morphology and water flux for polysulfone flat sheet membrane with conditions of coagulation bath and dope solution", Membr. J., 22, 258 (2012). 

  19. G. Ji, L. Zhu, B. Zhu, C. Zhang, and Y. Xu, "Structure formation and characterization of PVDF hollow fiber membrane prepared via TIPS with diluent mixture", J. Membr. Sci., 319, 264 (2008). 

  20. S. H. Lee, H. J. Kim, and S. M. Park, "Development of functional microsphere (I) - Formation and characteristics of poly(ethylene-covinyl acetate) microspheres via thermally induced phase separation-", J. of the Korean Soc. of Dyers and Finishers, 15, 57 (2003). 

  21. T. Ogoshi and Y. Chujo, "Synthesis of poly (vinylidene fluoride)(PVdF)/silica hybrids having interpenetrating polymer network structure by using crystallization between PVdF chains", J. Polym. Sci. Pol. Chem., 43, 3543 (2005). 

  22. N. T. Hassankiadeh, Z. Cui, J. H. Kim, D. W. Shin, A. Sanguineti, V. Arcella, Y. M. Lee, and E. Drioli, "PVDF hollow fiber membranes prepared from green diluent via thermally induced phase separation: effect of PVDF molecular weight", J. Membr. Sci., 471, 237 (2014). 

  23. S. J. Kim, J. W. Lee, and S. Y. NAN, "Study of thermally induced phase separation of polyvinylidene fluoride-silica mixture for the preparation of porous polymeric membrane", Membr. J., 27, 189 (2017). 

  24. O. V. Fefelov, J. Bergli, and Y. M. Galperin, "Calculation of the heat capacity of a thin membrane at very low temperature", Phys. Rev. B., 75, 172101 (2007). 

  25. H. Ftouni, D. Tainoff, J. Richard, K. Lulla, J. Guidi, E. Collin, and O. Bourgeois, "Specific heat measurement of thin suspended SiN membrane from 8 K to 300 K using the 3 ${\omega}$ -Volklein method", Rev. Sci. Instrum., 84, 094902 (2013). 

  26. S. S. Kim, I. S. Cho, D. R. Lloyd, and A. Laxminarayan, "Parameters affecting the thermally- induced phase separation mechanism", Theories and Applications of Chem. Eng., 1, 1023 (1995). 

  27. I. Y. Jung, M. N. Han, and M. H. Cha, "Phase separation of thermally induced phase separation membrane and minute structure control with phase separation", Theories and Applications of Chem. Eng., 9, 1994 (2003). 

  28. D. J. Im and S. S. Kim, "Investigation of phase separation behavior for PVDF membrane formation", Polym. Korea., 39, 697 (2015). 

  29. M. O. Yeom, K. G. Song, and S. S. Kim, "Thermally-induced phase separation mechanism study for semicrystalline polymeric membrane formation", Polym. Korea, 23, 320 (1999). 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
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