막여과 기술은 오염물질을 효과적으로 분리·배제함으로써 수처리에 필수적이다. 그러나 막의 산업적 적용은 막 스케일링과 오염(fouling) 문제로 인해 흔히 제한되며, 이는 막 성능을 저하시켜 막 시스템의 효율과 수명을 모두에 영향을 미친다. 우리의 선행 연구에서는 3D 프린팅한 탄소나노튜브(CNT) 스페이서가 막 증류에서 막 플럭스를 증가시키고 스케일링을 제어함으로써 막 성능을 향상시킬 수 있음을 보여주었다. 본 연구에서는 CNT 스페이서가 냉각 결정화(cooling crystallisation)를 유도함으로써 막 스케일링을 완화하는 상세한 기전(mechanism)을 제시한다. CNT 스페이서는 결정화의 시점을 지연시키고 막과 스페이서 표면 모두에서 결정의 부착을 감소시켰다. 또한 CNT 스페이서의 존재는 표면에 달라붙을 가능성이 더 낮은 더 큰 결정의 형성을 유도하였다. 스페이서 내에서 노출된 CNT에 의해 생성된 나노스케일 거칠기와 나노채널은 용액 내 수소 결합을 강화하는 것으로 보이며, 이는 결정화의 지연과 결정 부착의 감소를 추가로 초래하였다. 이러한 결과는 기전 기반 모델로부터 도출한 이론적 예측과 실험 관찰을 비교함으로써 상호 확인되었고, 스케일링 완화 과정에 대한 포괄적 이해를 제공한다. 본 접근법은 막 기술의 여러 한계를 해결하여 성능을 향상시키고 스케일링 및 오염 위험을 낮춤으로써 수처리 분야에서의 더 광범위한 적용을 위한 기반을 마련한다.

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