![DQmfA99gssGu4nb22oDJBWmVUVSBYX4MnSvb73TitN6qpU8_1680x8400.jpg](https://steemitimages.com/DQmW2aEkmshziJcXSKRS9RavECmCdNFuVszaQFAMd7cKmuX/DQmfA99gssGu4nb22oDJBWmVUVSBYX4MnSvb73TitN6qpU8_1680x8400.jpg) 안녕하세요. 물 이야기 쓰는 @chromium 입니다. SP를 임대해 주신 @oldstone 님과 활어 작품을 선물해 주신 @tata1 님께 감사의 말을 전해드립니다. 이번 연재 포스팅에서는 분리막 공정 중 효율을 급격하게 떨어뜨리는 **생물오손(Biofouling)**의 제어 방법인 **전기를 걸어주는 것**에 대하여 알아보겠습니다. ----- ### 읽어두면 이해에 도움이 되는 글 ### [분리막 기술 (1) - 분리막의 기본 개념](https://steemit.com/kr-science/@chromium/membrane-technology-1) [분리막 기술 (2) - RO, FO, PRO](https://steemit.com/kr/@chromium/membrane-technology-2) [분리막 기술 (번외편) - 기장 RO 무엇이 문제인가?](https://steemit.com/kr-science/@chromium/membrane-technology) [분리막 기술 (3) - 재질과 형태별 분리막의 구분](https://steemit.com/kr-science/@chromium/membrane-technology-3) ----- ### 이전 글 ### [분리막 오염 제어기술 (1) - 미생물들의 대화를 차단한다!](https://steemit.com/kr-science/@chromium/control-of-membrane-fouling-1-quorum-quenching) ------- **생물오손(Biofouling)** 이란? `'분리막 표면에 생긴 생물막 (bioflim)에 의해 처리수의 유속 저하 및 구동 압력 상승 등의 수처리 기능이 급격하게 저하되는 것'` `생물막 (Bioflim): EPS등의 물질에 의해 미생물 들의 군집이 막처럼 형성되는 것` `EPS (Extracelluar Polymeric Substance): 미생물체외 고분자 물질 - 굉장히 끈적끈적함` ![Biofoulingmembr1.jpg](https://steemitimages.com/DQmcdsgMPNcdCCGt5njuKoa8eAKAwzMTb3RY4eeCJ4WB3aG/Biofoulingmembr1.jpg) >미생물에 의해 오염된 분리막 (Source : http://www.global-membrane.com/) ----- **이전 포스팅 3줄 요약** 1. 생물막은 분리막 공정의 효율을 떨어뜨리는 주범이다. 2. 생물막은 미생물의 대화(Quorum sensing)를 통해 만들어진다. 3. 미생물 간의 대화를 막으면(Quorum quenching) 생물막이 덜 만들어진다. -------- 이전 포스팅에서 생물막 형성을 원천적으로 막는 방법인 (사전처리) Quorum quenching에 대하여 알아보았습니다. 이번 포스팅에서는 **원천적인 형성 차단** 및 **미생물 탈착**이 (사전처리 + 사후처리) 동시에 가능한 **Electroconductive Feed Spacer (ECFS)**에 대한 이야기를 해볼까 합니다. ![](https://steemitimages.com/DQmdoPg1b2JvYaJyJcBp6nm9mSCkX8Kme1tt7dxTJaLbeW1/image.png) image source from [ES&T Letters](http://pubs.acs.org/doi/10.1021/ez400206d) >ECFS가 설치된 RO(역삼투) 분리막 개념도 역삼투 분리막은 Feed water(대체로 바닷물)과 분리막 사이의 **지지체(supporter) 및 공간재(spacer)가 필요**합니다. 이 공간재를 *전기가 통하는 티타늄 망으로 사용하는 것* 이죠. >너무 복잡한데? >원래 RO분리막이 복잡한데 그 중간 부분에 전기만 추가로 걸어주는거야. >전기는 어떻게 걸어주지? 건전지를 쓰는건가? >실험실에서는 보통 Potentiostat 이라는 자동 조절 장치를 이용해. 실험실에서는 전압과 전류를 미세하게 조정 가능한 Potentiostat 이라는 장치를 이용합니다. 1.36V 이상의 전압이 걸리면 바닷물 속의 염화이온 (Cl^-)가 염소 가스 (Cl₂)로 바뀌게 되고, 염소 가스는 물에 녹아 미생물을 소독하기도 하지만, 분리막에 상처를 내는 등 부작용이 큽니다. 2 Cl^- -> Cl₂ + 2 e^- (E^o = 1.36 V_SHE) 따라서 1.36V 이상의 전압이 걸리지 않도록 potentiostat 장치를 이용하여 걸리는 전압을 조정해야 분리막을 오래 사용할 수 있겠죠? ------ ![](https://steemitimages.com/DQmaitiVoorutuh1JpXaBBnLEC2cQp4gdzN9kTwjq9Wm15Y/image.png) image source from [ES&T Letters](http://pubs.acs.org/doi/10.1021/ez400206d) >음전하와 양전하, 교차로 전하를 띌 때의 생물막의 변화 Potentiostat 장치는 전압의 세기 뿐만 아니라 전압의 방향도 바꿀 수 있습니다. 위 논문도 - 1.0 V와 1.0 V 그리고 교차로 왔다갔다하는 전압을 ECFS에 걸어 주었습니다. 전압을 걸어 주었을 때, 걸지 않았을 때에 대비하여 물이 빠져나가는 정도가 (투과유량; Permeate flux) 효과적으로 회복이 됐네요. >밑에 형광 초록색은 뭐야? >형광 현미경으로 본 생물막이야. >전압을 걸어주니까 면적이 많이 줄었네. >응. CLSM을 이용하면 이렇게 효과적으로 미생물이 감소한 것을 확인 가능해. 공초점 레이저 주사 현미경 (CLSM; confocal laser scanning microscope)를 이용하면 미생물을 형광 물질로 염색시킨 후, 미생물의 증감을 직관적으로 관찰할 수 있습니다. --------- ![s1.JPG](https://steemitimages.com/DQmbh8qeUCg2Uqv4ZMDKVvnKo7A361WBm82u41sSUiCpvY3/s1.JPG) image source from [S.I. of ES&T Letters](http://pubs.acs.org/doi/suppl/10.1021/ez400206d) 생물막을 형성시키는 미생물은 주로 녹농균 (Pseudomonas aruginosa; P. aruginosa) 입니다. 녹농균은 세포 표면에 미세한 음전하 (negative charge; -20 mV)를 띄는데, 만약 ECFS에 음전하를 걸어주면 서로 밀어내서 (척력) 녹농균이 Feed water에서 분리막으로 접근하는 것을 막아줍니다. 반대로 ECFS에 양전하를 걸어주면 분리막 표면에 붙은 녹농균을 끌어당겨서 (인력) 분리막에서 떨어뜨리겠지요? **그래서 - 1.0 V와 + 1.0 V를 교차로 걸어주었을 때 가장 투과유량 회복 효율이 높았습니다.** 물론 하나의 전하만 띄어도 굉장히 효율이 좋습니다. 간단한 아이디어 인데도 효과가 굉장히 좋네요. 저도 이런 괴짜 같은 아이디어를 많이 내고 싶습니다. -------- **본 포스팅 3줄 요약** 1. 분리막 표면에 전기를 걸어주면 생물막이 덜 만들어진다. 2. 분리막 표면에 미생물의 전하와 같은 전하가 걸리면 미생물의 접촉을 줄여준다. 3. 분리막 표면에 미생물의 전하와 다른 전하가 걸리면 분리막에서 미생물을 떨어뜨린다. 감사합니다. ----- **참고 문헌** [1. Y. Baek et al., (2014) Environ. Sci. Technol. Lett., 1 (2), 179–184](http://pubs.acs.org/doi/10.1021/ez400206d)