역삼투 막의 기능 및 특성


1. 역삼투막의 기능   2. 역삼투막이 가져야 할 조건   3.역삼투막의 분리 특성   4. 역삼투막의 장,단점

1.역삼투막의 기능

농축 (Concentration)

용매와 용질로 구성된 유체중에서 용매를 제거시킴으로써 용질을 농축, 회수하는 방법으로서 막분리법만으로는 100%의 고형분 회수가 어려우므로 2차 농축장치가 필요하고, 농도에 따른 여액량 변화를 고려하여 경제성 있는 운전과 System 설계가 필요하다.

2)정제 (Purification)

유체중에 포함되어 있는 저분자에서 고분자 물질등의 용질과 입자에 이르기까지 불순물을 적합한 막을 이용하여 분리하는 것으로서 일반적인 여과개념이다. 막분리는 다른 정제공정에 비하여 가장 우수한 경제성을 보인다.

3)Diafiltration (정용여과 : Dialysis + Ultrafiltration)

용매와 분자크기가 다른 2가지 이상의 용질이 함유된 유체로부터 일부 용질만 제거하는 방법으로 고분자 물질의 정체에 효과적이다. (예 : 물 + 단백질 + Salt중 Salt만 제거)
UF만의 우수한 특성이며 일반 투석법에 비하여 시간과 경비가 크게 절감된다.

2.역삼투막이 가져야 할 조건

1)높은 생산수량(Water Flux), 높은 염제거율(Salt Rejection)을 가질것.

2)높은 강도를 가지는 엷은 barrier를 형성하는 능력을 가질 것.

3)넓은 pH 범위에서 화학적으로 안정할 것.

4)막의 수명이 길 것.

5)물리적으로 미생물에 견디는 힘이 클 것.

6)다른 형태에서도 사용될 수 있는 다양성을 가질 것.

7)압력, 온도 등의 운전조작범위가 넓을 것.

8)가격이 저렴할 것.

3.역삼투막의 분리특성

1)무기물은 유기물보다 잘 분리된다.

2)전해질은 비전해질 보다 잘 분리된다.

3)전해질의 경우 하전이 높으면 분리성이 높다. (3가 이온 > 2가 이온 > 1가 이온)

4)무기이온 제거율은 그 이온 특유의 수화수, 수화이온 반경에 따라 영향을 받고 수화이온 반경이 큰 이온은 잘 제거된다.

양이온 : Mg+2 > Li+ > Na+ > K+
음이온 : F
- > Cl- > Br- > NO3-

5)비전해질의 경우는 분자의 크기가 크면 잘 제거된다.

6)가스염은 막을 투과하기 쉽고 암모니아, 염소, 탄산가스, 산소, 황화수소 등은 제거율이 낮다.

7)약산의 제거율은 낮다. 유기산 중에서는 구연산 > 주석산 > 초산의 순서로 제거율이 높다.

4.역삼투막 분리의 장·단점

1)장 점

a.상변화를 수반하지 않는 분리공정으로 에너지 절약형이며 분리 대상물질의 변질이 없다.

b.막소재의 물리, 화학적 기능에 의해 입자크기별, 화학적 친화성에 의하여 분리되므로 특정물질만을 분리하는 기능을 가지며 Condensator, Evaporator등의 부속설비가 불필요하므로 설비가 Compact 하다.

c.응용범위가 넓고 온도변화가 적은 공정에 적용이 가능하며 공정설계 및 scale-up이 간단·단순하고, 운전 및 장치가 간단하여 자동화가 용이하다.

d.Shock Loading때 처리수의 수질에는 큰 영향이 없다.

2)단 점

a.유입수의 온도, pH등의 성질에 따라 운전이 제한된다.

b.농축수의 최종처리가 필요하고, 새로운 공정에 적용할 경우에는 실험이 필요하다

c.초기 투자비가 기존처리 시설보다 많이든다

d.Fouling 및 이에 따른 Cleaning이 어렵다.

 

                                                        * 용질의 제거율 (B/W membrane)
용 질 분자량 제거율(%) 용 질 제거율(%)
NaF 42 99 Na 97
NaCN 49 98 Ca 99
NaCl 58 99 Mg 99
SiO2 60 99 K 98
NaHCO3 84 99 Fe 99
NaNO3 85 96 Mn 99
MgCl2 95 99 Al 99
CaCl2 111 99 NH4 99
MgSO4 120 99 Cu 99
NiSO4 155 99 Ni 99
CuSO4 160 99 Zn 99
Formaldehyde 30 35 Sr 98
Methanol 32 25 Cd 99
Ethanol 46 70 Ag 99
Isopropanol 60 90 Hg 99
Urea 60 70 Cl 99
Lactic Acid (pH 2) 90 94 HCO3 98
Lactic Acid (pH 5) 90 99 SO4 99
Glucose 180 98 NO3 96
Sucrose 342 99 F 98
Chlorinated Pesticides - 99 SiO2 99
BOD - 95 PO4 99
COD - 97 Br 98

 

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