기능성 나노 복합막 및 시스템 개발 Development of functional nanofiltration membranes and membrane system원문보기
보고서 정보
주관연구기관
서울대학교 Seoul National University
연구책임자
탁태문
참여연구자
장하원
,
김은영
보고서유형
최종보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2005-10
과제시작연도
2004
주관부처
과학기술부
사업 관리 기관
한국과학재단 Korea Science and Engineering Foundtion
등록번호
TRKO200900072217
과제고유번호
1350012423
사업명
나노바이오기술개발
DB 구축일자
2015-01-08
키워드
나노막.복합막.티타늄.광촉매.폐수처리.nano-membrane.composite membrane.titanium.photo catalyst.waste water treatment.
초록▼
기능성 나노복합막을 제조하기 위하여 지지막 제조,계면중합을 이용한 나노복합막 제조,PVA 코팅 및 Ti$O_2$, Ag 입자 고정 등을 행하였고 광촉매 반응기 및 분리막 시스템을 설계하였다. Polysulfone 지지막 위에 amine 모노머로는 piperazine, acid chloride로 Trimesoyl chloride, 첨가제로 camphoursulfonic acid를 사용하여 계면중합을 통해 Polyamide 나노막을 제조하였다. 제조된 막은 chemical stability가 우수하였고, flux는
기능성 나노복합막을 제조하기 위하여 지지막 제조,계면중합을 이용한 나노복합막 제조,PVA 코팅 및 Ti$O_2$, Ag 입자 고정 등을 행하였고 광촉매 반응기 및 분리막 시스템을 설계하였다. Polysulfone 지지막 위에 amine 모노머로는 piperazine, acid chloride로 Trimesoyl chloride, 첨가제로 camphoursulfonic acid를 사용하여 계면중합을 통해 Polyamide 나노막을 제조하였다. 제조된 막은 chemical stability가 우수하였고, flux는 225psi에서 2.94$m^3$/$m^2$/d, 1가염 배제율은 22.6%, 2가염 배제율은 98.2%였다. polyamide 나노막 표면에 Poly(vinyl alcohol)(PVA) 코팅을 통하여 표면전하와 거칠기를 줄일 수 있었고,결과적으로 다양한 오염원에 대한 내오염성이 부여되었다.PVA 코팅 시 최적 농도 조건은 PVA 수용액 0.1%과 Glutaraldehyde(GA) 용액 10%이었고, 만들어진 나노 복합막은 flux 2.2$m^3$/$m^2$/d, 1가염 50%, 2가염 98% 이상의 배제율을 보였다. 한편 분리막에 Ti$O_2$ 광촉매를 고정한 나노복합막을 개발하여 저온에서 난분해성 유기물을 분해,분리할 수 있었다.또한 항균, 살균 효과를 갖는 은 입자를 막 표면에 고정하여 막 표면에 biofilm이 형성되는 것을 저감시킬 수 있었다. 이러한 내오염성 유$\cdot$무기 복합막을 이용하여 광촉매 반응기 및 분리막 시스템을 설계하였다. COD 제거율은 광촉매 나노 분리막은 93%, 가압형 광촉매 시스템 반응기 72 ~ 92%, 침지형 광촉매 시스템 반응기 69%를 달성하였다. 반응과 분리가 동시에 일어나는 하이브리드 시스템을 성공적으로 개발하였으나, 실제 상업화를 위해서는 보다 경제적인 내오염 나노막이 개발되어야 하며, 시스템 적용에 있어서 보다 많은 데이터 축적이 필요하다고 본다.
Abstract▼
Membrane separation process have been widely used as wastewater treatment process in recent years. However, it has a membrane fouling problem, which makes the system less competitive. It's necessary to develope the membrane which has high flux and anti-fouling properties simultaneously. In this s
Membrane separation process have been widely used as wastewater treatment process in recent years. However, it has a membrane fouling problem, which makes the system less competitive. It's necessary to develope the membrane which has high flux and anti-fouling properties simultaneously. In this study, we prepared nanofiltration(NF) membrane by applying the interfacial polymerization method as a way of manufacturing composite membranes. We have examined the effects of various preparation factors such as monomer concentration and composition, thermal curing condition, post treatment condition. In addition to preparation conditions, we also monitored the effects of operation conditions such as feed solution concentration and operation pressure on the permeation properties of the resulting NF membrane. We intended to increase the permeation rate of NF membrane by the enlargement of effective surface area using additives during interfacial polymerization step. With increasing the monomer concentration, membrane permeation rate are decreased with maintaining almost constant rejection. With respect to curing condition, with increasing the curing temperature both permeation rate and rejection are decreased. With increasing the ratio of MPD in amine monomer composition, permeation rate decreased drastically with high rejection. With increasing the feed solution concentration, both permeation rate and rejection decreased. Both permeation rates and rejection increased with increasing the operating pressure. NF membrane have higher surface roughness with increasing additive concentration in the case of using MPD contained amine composition than using piperazine alone.
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