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실리카 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각) 변화에 따라 발생되는 자연대류 불안정 흐름의 막오염 저감효과를 차압의 변화 정도를 측정하여 규명하였다. 막표면에 케이크 층을 형성함으로서 막오염을 발생시키는 나노 사이즈의 실리카 입자(평균 크기 = 7, 12, 22, 50 nm 및 78 nm)가 함유된 5가지 종류의 콜로이드 용액을 사용하여 중력 방향에 대한 막모듈의 위치(경사각 = $0^{\circ}{\sim}180^{\circ}$)에 따른 차압의 변화를 교반이 없는 dead-end 정유량 한외여과 실험을 통해 측정하였다. 상대적으로 크기가 작은 실리카 입자(7, 12 nm 및 22 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서 막모듈 경사각을 $30^{\circ}$ 이상으로 유지하면 막모듈에 자연대류 불안정 흐름이 발생되어 막오염 형성을 크게 억제시켜 차압의 증가가 거의 나타나지 않았다. 이 자연대류 불안정 흐름의 발생은 막표면에 형성된 실리카 케이크층의 벌크용액으로의 역이동(back transport)을 유발시킴으로서 차압의 증가를 억제시키는 막성능 개선 효과를 나타내었다. 그러나 상대적으로 크기가 큰 실리카 입자(50 및 78 nm)가 함유된 콜로이드 용액의 정유량 한외여과에서는 자연대류 불안정 흐름 발생의 효과가 거의 없었다. 임계 플럭스 측정 결과 실리카 입자의 크기가 작을수록 그리고 막모듈 경사각이 클수록 막모듈에의 자연대류 불안정 흐름의 발생 강도가 커져 막오염 형성이 억제되었으며, 이로 인해 임계 플럭스가 증가하였다.
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참고문헌 (14)
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남석태 / 2008 / 벤토나이트 현탁액에 의한 정밀여과 막의 오염특성 / 멤브레인 18(1):53~64
김정환 / 2010 / TiO2 나노입자로 표면침적된 Polyethersulfone 정밀여과 분리막의 자연유기물 파울링 감소 / 멤브레인 20(2):120~126
A. D. Marshall / 1993 / The effect of protein fouling in microfiltrationand ultrafiltration on permeate flux, protein retentionand selectivity: A literature review / Desalination 91:65
A. G. Fane / 1987 / A review of fouling and fouling control in ultrafiltration / Desalination 62:117
H. B. Winzeler / 1993 / Enhanced performance for pressure-driven membrane processes: the argument for fluid instabilities / J. Membr. Sci. 80:35
김정환 / 2010 / TiO2 나노입자로 표면침적된 Polyethersulfone 정밀여과 분리막의 자연유기물 파울링 감소 / 멤브레인 20(2):120~126
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