2가 양이온 가교결합과 열적 환원을 통한 산화 그래핀 기반 나노여과 분리막의 염료 제거능과 안정성 향상 :Enhancing the Dye-Rejection Efficiencies and Stability of Graphene Oxide-Based Nanofiltration Membranes via Divalent Cation Intercalation and Thermal Reduction

지호빈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 지호빈 (경상국립대학교, 경상국립대학교 대학원)

지도교수: 양은태

발행연도: 2023

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이용수12

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2023

2가 양이온 가교결합과 열적 환원을 통한 산화 그래핀 기반 나노여과 분리막의 염료 제거능과 안정성 향상

지호빈 2023.01 학위논문

2022

Poly(ethyleneimine)을 이용한 표면 개질 및 산화 그래핀 젤을 이용한 대면적 산화 그래핀 기반 나노여과 분리막 제조

지호빈 , 강도형 , 아흐마드이샤크 외 3명 대한환경공학회 학술발표논문집 2022.11 학술대회자료

2021

마그네슘이온 가교 결합과 화학적 환원을 통한 산화그래핀 나노여과막의 유기염료 제거 효율 향상

지호빈 , 양은태 , 송승현 외 1명 대한환경공학회 학술발표논문집 2021.11 학술대회자료

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Laminar graphene oxide (GO) membranes have demonstrated great potential as next-generation water-treatment membranes because of their outstanding performance and physicochemical properties. However, solute rejection and stability deterioration in aqueous solutions, which are caused by enlarged nanochannels due to hydration and swelling, are regarded as serious issues in the use of GO membranes. In this study, we attempt to use the crosslinking of divalent cations to improve resistance against swelling in partially reduced GO membranes. The partially reduced GO membranes intercalated by divalent cations (i.e., Mg2+) exhibited improved dye-rejection efficiencies of up to 98.40%, 98.88%, and 86.41% for methyl orange, methylene blue, and rhodamine B, respectively. In addition, it was confirmed that divalent cation crosslinking and partial reduction could strengthen mechanical stability during testing under harsh aqueous conditions (i.e., strong sonication).

#graphene oxide #crosslinking #water treatment membrane #nanofiltration #divalent ion

1. 서론
1.1. 범지구적 물 부족 현상과 대체 수자원 5
1.2. 나노여과 분리막(nanofiltration membrane) 6
1.3. 차세대 분리막 소재 8
1.3.1. 산화 그래핀(graphene oxide, GO) 9
1.4. 산화 그래핀 기반 분리막 11
1.4.1. 산화 그래핀 기반 분리막의 제조 11
1.4.2. 적층 산화 그래핀 분리막의 투과 메커니즘 12
1.4.3. 산화 그래핀 분리막의 장단점 14
1.4.4. 문제 극복을 위한 연구 15
1.4.5. 기존 연구의 한계 17
2. 연구 범위 및 가설
2.1. 연구가설 19
2.2. 연구목적 21
3. 재료 및 방법
3.1. 재료 및 시약 23
3.2. 분리막 제막 24
3.3. 분리막의 물리화학적 특성 분석 25
3.4. 분리막의 성능 평가 26
3.4.1. 분리막의 나노여과 성능 평가 26
3.4.2. 분리막의 안정성 평가 27
4. 결과 및 토의
4.1. GOM의 물리화학적 특성 28
4.1.1. GOM의 형태적 특성 28
4.1.2. Mg2+이온 가교결합에 의한 GOM의 화학구조 변화 30
4.1.3. 열적 환원에 의한 Mg-GOM의 화학구조 변화 35
4.1.4. GOM의 표면 특성 37
4.1.5. GOM의 나노채널 크기 39
4.2. GOM의 성능 42
4.2.1. GOM의 염료 제거 성능 42
4.2.2. GOM의 수투과도 성능 45
4.2.3. GOM의 안정성 47
5. 결론 51
6. 향후 연구 방향 52
7. 참고문헌 53

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