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멤브레인 = Membrane Journal v.12 no.3, 2002년, pp.143 - 150   피인용횟수: 3

이온교환막에서의 농도분극 현상
Concentration Polarization Phenomena in Ion-Exchange Membranes

최재환   (공주대학교 화학공학부UU0000178  ); 문승현   (광주과학기술원 환경공학과UU0000201  );
  • 초록

    전기투석은 이온성 물질을 분리하고 농축하는데 안정하고 효과적인 공정으로 알려져 있다. 그러나 전기투석 공정은 고가의 이온교환막 때문에 실제 공정에 적용하는데 많은 제한을 받아오고 있다. 따라서 전기 투석공정의 운전 전류밀도를 가능한 높게 공급함으로써 이온교환막의 단면적당 flux를 증가시켜 주어야 한다. 그러나 실제 공정의 운전에 있어서 운전 전류밀도는 이온교환막 표면에서의 농도분극 현상으로 제한을 받게 된다. 본 총설에서는 이온교환막을 통한 이온의 이동현상을 설명하고 전류-전압 곡선을 이용한 막특성 분석을 소개하였다. 또한 한계전류밀도 전후의 전류 영역에서 농도분극 현상과 동반하는 전기대류(Electroconvection), 물 분해 현상 등에 대한 최근 연구결과를 정리하였다.


    Electrodialysis(ED) is a reliable and effective process for the separation and concentration of ionic compounds. However, commercial uses of ED are often hindered by the cost of the stack that mainly resulted from the ion-exchange membrane cost. In order to minimize the membrane cost, it is desired to operate ED at the highest practicable current density. In an actual ED system the high current operation is limited by the concentration polarization phenomenon. This article illustrates the transport phenomena of ions through ion exchange membranes using current-voltage relations as a characterizing method. Also recent studies on electroconvection and water-spitting phenomena caused by concentration polarization were reviewed.


  • 주제어

    concentration polarization .   ion exchange membrane .   electrodialysis.  

  • 참고문헌 (31)

    1. Electrodialysis applications in whey processing , B.T. Batchelder , FIL-IDF Bulletin / v.212,pp.84,
    2. M. Mulder , Basic principles of membrane technology / v.,pp.,
    3. Electrochemical Technology for a Cleaner Environment-Fundamental Considerations , D. Pletcher;J.D. Genders(ed.);N.L. Weinberg(ed.) , Electrochemistry for a Cleaner Environment / v.,pp.,
    4. Concentration polarization in electrodialysis. Ⅰ. The electrometric measurement of interfacial concentration , B.A. Cooke , Electrochimica Acta / v.3,pp.307,
    5. Voltage against current curves of cation exchage membranes , I. Rubinstein;L. Shtilman , J. Chem. Soc., Faraday Trans. / v.75,pp.231,
    6. Membrane polarization at high current densities , B. Gavish;S. Lifson , J. Chem. Soc., Faraday Trans. / v.75,pp.463,
    7. Concentration polarization in electrodialysis. Ⅱ. Systems with natural convection , B.A. Cooke , Electrochim. Acta. / v.4,pp.179,
    8. Strong electric field effects on proton transfer between membrane-bound amines and water , R. Simons , Nature / v.280,pp.824,
    9. Polarization effects at the cation-exchange membrane-solution interface , J.A. Manzanares;K.Kontturi;S. Mafe;V.M. Aguilella;J. Pellicer , Acta Chemica Scandinavica / v.45,pp.115,
    10. electroconvection at an electrically inhomogeneous permselective interface , I. Rubinstein , Phys. Fluids A / v.3,pp.2301,
    11. Current-voltage curves for ionexchange membrane. Contributions to the total potential drop , V.M. Auilella;S. Mafe;J.A. Manzanares;J. Pellicer , J. Membr. Sci. / v.61,pp.177,
    12. Deviations from Ohm's law in weak electrolytes , L. Onsager , J. Chem. Phys. / v.2,pp.599,
    13. Direct measurement of concentration distribution within the boundary layer of an ion-exchange membrane , J.H. Choi;J.S. Park;S.H. Moon , J. Colloid Interf. Sci. / v.251,pp.311,
    14. Current voltage curves for ion-exchange membranes: A method for determining the limiting current density. , V.M. Barragan;C. Ruiz-Bauza , J. Colloid Interf. Sci. / v.205,pp.365,
    15. Concentrated brine production from sea water by electrodialysis using ion exchange membranes , R. Yamane;Ichikawa, M.;Y. Mizutani , Ind. Eng. Chem, Process Des. Dev. / v.8,pp.159,
    16. Electrodialysis and related processes , H. Strathmann;R.D. Nobel(ed.);S.A. Stern(ed.) , Membrane Separation Technology / v.,pp.,
    17. Elimination of acid-base generation ('water-splitting') in electrodialysis , I. Rubinstein;A. Warshawsky;L. Schechtman;O. Kedem , Desalination / v.51,pp.55,
    18. Polarization phenomena in commercial ion-exchange membranes , M. Block;J.A. Kitchener , J. Electrochem. Soc. / v.113,pp.947,
    19. Polariation at ion exchange membrane-solution interfaces , K.S. Spiegler , Desalination / v.9,pp.367,
    20. Transport phenomena in an ion exchange membrane at under- and over- limiting current regions , J.H. Choi. , Ph.D. Thesis / v.,pp.,
    21. Heterogenenity of ion-exchange membrane: The effects of membrane heterogeneity on transport properties , J.H. Choi;S.H. Kim;S.H. Moon , J. Colloid Interf. Sci. / v.241,pp.120,
    22. Water splitting in ion exchange membrane , R. Simons , Electrochima Acta. / v.30,pp.275,
    23. Effects of electrolytes on the transport phenomena in a cation-exchange membrane. , J.H. Choi;H.J. Lee;S.H. Moon , J. Colloid Interf. Sci. / v.238,pp.188,
    24. Electrodialysis , H. Strathmann;W.S. Winstern Ho(ed);K.K. Sirka(ed.) , Membrane Handbook / v.,pp.,
    25. N. Lakshminarayanaiah , Transport phenomena in membranes / v.,pp.,
    26. Seawater desalination by electrodialysis , T. Seto;L. Ehara;R. Komori;A. Yamaguchi;T. Miwa , Desalination / v.25,pp.,
    27. Electric field effects on proton transfer between ionizable groups and water in ion exchange membranes , R. Simons , Electrochimica Acta / v.29,pp.151,
    28. Electroconvection at an electrically inhomogeneous permselective membrane surface , I. Rubinstein;F. Maletzki , J. Chem. Soc., Faraday Trans. / v.87,pp.2079,
    29. Correlation of ionic transfer rate in electrodialysis under limiting current density conditions , T.C. Huang;I.-Y. Yu. , J. Membr. Sci. / v.35,pp.193,
    30. Concentration polarization with monopolar ion exchange membranes: current-voltage curves and water dissociation. , J.J. Krol;M. Wessling;H. Strathmann , J. Membr. Sci. / v.162,pp.145,
    31. The origin and elimination of water splitting in ion exchange membranes during water demineralization by electrodialysis , R. Simons , Desalination / v.28,pp.41,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (3)

    1. 2005. "" Korean membrane journal, 7(1): 28~33     
    2. Kim, Yong-Hyuk 2010. "The Effect of Ion Exchange Membrane on the Electrical Conduction in Metal Fuel Cell" 전기학회논문지 = The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 59(12): 2235~2239     
    3. Kim, Ka young ; Cheong, Seong Ihl ; Rhim, Ji Won 2015. "Hypochlorite Production by Using SPEEK/APSf and SPEEK/APEI Bipolar Membranes Modified by the Direct Fluorination" 멤브레인 = Membrane Journal, 25(5): 447~455     

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    1. 2002 "한계전류밀도 이상에서 전기투석공정의 운전" 멤브레인 = Membrane Journal 12 (3): 171~181    
    2. 2005 "전류밀도와 전해질의 pH가 음이온교환막의 막 오염에 미치는 영향" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (9): 965~969    
    3. 2005 "바이폴라막 전기투석을 이용한 황산암모늄으로부터 암모니아수와 황산의 제조" 대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers 27 (1): 36~42    
    4. 2009 "전극 내부의 전해질 농도 변화에 따른 다공성 탄소전극의 전기화학적 특성" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 20 (6): 700~704    
    5. 2010 "이온교환막을 결합한 축전식 탈염 시스템을 이용한 염수의 탈염" 공업화학 = Applied chemistry for engineering 21 (1): 87~92    
    6. 2016 "불균질 이온교환막의 제조와 축전식 탈염에서의 탈염 성능 평가" 멤브레인 = Membrane Journal 26 (3): 229~237    
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