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- 일반적으로 소금물과 물 사이에 용질은 투과시키지 않지만 용매만을 투과시키는 반투막을 설치하면, 물은 반투막을 투과하여 소금
측으로 이동하여 수위차가 발생하며 이를 삼투압이라고 한다.
- 삼투압은 염분의 농도가 높게 되면 될수록 높아지며, 또 소금물 측에 삼투압 이상의 압력을 가하면 소금물중의 용매인 물은
반투막을 투과하여 물 측으로 이동. (역삼투압현상)
- 한외여과막은 막의 기공을 이용하여 그 기공보다 큰 분자입자를 분리하는 것으로 막을 일종의 체로 보는 분리방법으로서 막투과
수량은 가한 압력에 따라서 결정되므로 수용액의 삼투압은 관여하지 않는다. 이때의 압력은 통상 1-10kg/cm²정도이다.
R/O 막의 재질과 특징
(1) Cellulous acetate(일명 CA)막은 pH 2-8 이 적당하며 산화제에 강력해 살균처리가 용이하나 박테리아에 약하다.
(2) Ployamide (일명 PA)막은 pH가 4,5-12.5 적당하며 박테리아에 강하나 산화제에 약하기 때문에 산화제에 의한 살균처리가 안 된다.
(3) Polyfurane (일명 PF)막은 pH가 0.5-11정도로 사용하나 용액에 약간의 다가 양이온이 있을 경우 적당하다.
R/O 막의 형태
(1) Hollow Fiber
- 중공사의 외경은 약 85μm 내경은 42μm 정도로 이것을 다수 묶어서 Glass fiber 강화 플라스틱통에 내장한 것으로
단면적이 크고 투과량이 크므로 장치화가 가능함
(2) Spiral 형
- 일명 나선구조형이라 불리며 2개의 평막을 중첩시킨 것으로 투수성 지지재와 연결된 집수관을 중심축으로 하여 나선을 말듯 감아
묶어서 압력용기내에 내장하여 사용.
- 단위체적당 투과수량도 크고 눈 막음에 대해서도 강하므로 용수처리등에 가장 일반적으로 사용.
(3) Tubular형
- 다공질 내압성 지지층 외측에 막을 장착시켜 막투과수를 관의 내측으로 집수하는 외압형과, 내측에 막을 장착시켜 투과수를 관의
외측으로 집수하는 내압형이 있으며. 현탁물질을 많이 함유한 물의 처리에도 가능하나 단위체적당 투과수량이 적음
R/O 막의 세정
- 막의 세정은 유출수의 유량이 평소보다 5-10% 떨어지는 경우나, 막제거율이 5% 이하 떨어지거나 막의 전후부분의 압력차가 1.5배
이상이거나 오염지수 (FI=SDI)가 막의 전단에서 1이상으로 24-48시간 이상으로 사용하였을 때나 이상의 문제가 없어도 1년에 1-2회
세정하여 주어야 함.
- 막은 장기간 사용하면서 재 기능을 발휘하기 위해서는 공급되는 물을 막특징에 맞도록 적절한 전처리를 해주어야 하여함.
막의 세정방법
1) 물리적 세정방법
a) Flushing
물을 막 표면에 Flushing 하는 방법으로 막투과수를 사용하는 것이 좋으며 이것을 저압, 고유속으로 막표면을 약 30분간 세정하는 방법.
b) 공기투입법
물과 함께 공기등의 가스를 불어 넣어 막오염 물을 제거하는 방법으로 간단한 조작으로 초기에 많은 유기성물질에 의한 오염물 제거에 유효.
2) 화학적 세정방법
a) 구연산 세정
1-2%의 구연산 용액을 조제하여 막을 Flushing 한다든지 고압 또는 저압으로
세정액을 1회 통과방식 또는 순환식을 이용해서 막표면을 세정하는 방법.
b) 구연산 암모늄 세정방법
1-2% 구연산 용액에 암모늄 용액을 pH2-3으로 조정해서 약6시간 시스템 내를 순환정화하는 것으로 세정효과가 좋음.
c) 수성유액에 의한 세정방법
이 세정액은 기름과 산화철에 의한 오염물을 제거하는데 효과가 있는 것으로 조정액은
1.5 Wt%의 무취 thinner와 0.5 Wt%의 계면활성제의 수용액을 사용하여 30분-1시간동안 실시한다.
원리
- 삼투압(Reverse osmosis) 응용하여 삼투압력을 초과하는 높은 압력을 인위적으로 농도가 높은 용액에 가하여,
특수 제작된 반투막(멤브레인)을 통하여 반대방향으로 흐름을 유도하는 기술적인 장치이다.
- 일정한 분자에 대해 그 분자들이 농도가 낮은 쪽으로 흐름을 막아주며, 이 원리를 물에 응용하여 광물질, 염분등 불순물을
포함한 용수에서 순도가 높은 물의 분자만 통과시켜 물을 정화 시키는 장치
R/O를 이용한 장치의 주요용도
(1) 해수, 간수의 담수화
- 해수와 간수등과 같이 염농도가 높은 물을 R/O 장치를 이용하여 공업용수나 음료수의 생산.
(2) 전자공업용 초순수
- IC나 LSI 제조의 Wafer 가공 및 기타 각 세정공정에서는 Wafer 표면을 완전한 청정상태로 유지하기 위하여 초순수사용
(3) 제약, 의료용수
- 세균, 파이로젠(pyrogen)이 함유된 용수를 R/O장치를 이용하여 완전 무균순수를 생산.
(4) 중금속, 산, 알칼리배수의 재이용수
- 금속의 표면처리등의 공정에서 배출되는 중금속이나, 산, 알칼리를 함유한 배수를 R/O로 처리하여 투과수는 회수하여 재이용.
원리
한외여과법은 분자 크기의 미세 여과막을 이용하여 1-10 kg/cm²정도의 압력을 가하면 물과 이온류, 저분자의 물질은 막의 미세한 구멍을 통과한다. 그러나 고분자의 물질이나 콜로이드상의 물질은 막에서 제거되기 때문에 수중에 함유되어 있는 물질을 그 분자량이나 크기에 따라 효율적으로 분리시키는 방식.
U/F (한외여과막)을 이용한 장치의 주요용도
(1) 전자공업초순수
- 전자공업용초순수 제조시스템의 말단처리용으로 UF를 사용.
(2) 화학, 제약공업의 의료용수
- 미생물의 사체나 파이로젠을 제거하기 위해 말단처리용으로 UF를 사용.
(3) 기타응용분야
무기화학공업
중금속의 회수율위 향상, 전착도료장치에서의 도료의 회수율 향상
유기화학공업
제약공업에서의 유기물 농축
식품공업
유업, 발효공업등에서 유기물 농축 회수
기타공업
무균수나, 제진수의 제조, 펄프배수의 탈색등에서 농축이나 유기물의 회수 배수처리
막 재질에 따라 사용 가능한 pH범위
1. Cellulose Acetate(CA) Membrane
- pH 2-8에서 사용가능한 것으로 가장 널리 사용.
2. Hydrolyed CA(HCA) Membrane
- CA Membrane의 한 변형으로서 pH 범위는 1-12에서 사용 가능할 수 있는 것으로 pH에 대해 안정적이지만
CA Membrane에 비하여 기계적으로 질이 떨어짐
3. Polysulfone(PS) Membrane
- pH 0.5-13에서 사용 가능
4. Polyethylene imine(PEI) Membrane
- pH 4.5-11에서 사용 가능
원리
- 수중에 잔존하는 미량의 독성성분을 여과 제거하는 가장 간편한 방법으로서 음료수 공업용수의 전처리, 활성탄여과후의
파쇄분말여과, 각종 염료정제, 윤활유, 페인트, 에나멜, Air-cleaner등 액상뿐 만 아니라 기체여과에도 널리 사용.
- 여재의 교환, 장치의 조작이 지극히 간단하며, 설치면적이 적고 설치비가 저렴하여 널리 활용되고 있다.
CARTRIDGE 종류
1. MICRO WYND
- 여과밀도 ( 0.5,1,2,5,10,25,50.75,100,150)
- 재질 (아크릴 섬유, 포리푸로피렌)
- 규격( 내경 28 mm, 외경 63mm, 길이 248 mm )
2. MICRO CLEAN
- 여과밀도 ( 5,10,25,50.75,100,150)
- 재질 (세루로즈, 레이온섬유)
- 규격(WYND와 동일 )
3. HIGH PRO
- 여과밀도 ( 0.1, 0.25, 5 )