역삼투(RO)는 압력을 가해 물에서 염분과 기타 용해 물질을 제거할 수 있는 막 분리 기술입니다. RO는 해수 담수화, 기수 담수화, 식수 정화 및 폐수 재사용에 널리 사용되었습니다.
역삼투막 뒤에 숨겨진 이야기
역삼투막이 어떻게 작동하는지 궁금한 적이 있습니까? 물에서 염분과 기타 불순물을 어떻게 걸러내서 안전하고 깨끗한 물을 마실 수 있을까요? 글쎄, 이 놀라운 발명품 뒤에 숨겨진 이야기는 매우 흥미롭고 호기심 많은 갈매기와 관련이 있습니다.
모든 것은 시드니 롭(Sidney Loeb)이라는 과학자가 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스에서 근무하던 1950년대에 시작되었습니다. 그는 반투막을 통해 용질 농도가 낮은 영역에서 용질 농도가 높은 영역으로 물이 자연적으로 이동하는 삼투 과정을 연구하는 데 관심이 있었습니다. 그는 이 과정을 역전시키고 외부 압력을 사용하여 물을 높은 용질 농도에서 낮은 용질 농도로 이동시키는 방법을 찾고 싶었습니다. 이를 통해 그는 바닷물을 담수화하고 인간이 섭취할 수 있는 담수를 생산할 수 있게 되었습니다.
그러나 그는 고압을 견디고 염분과 기타 오염물질에 의한 오염을 방지할 수 있는 적절한 멤브레인을 찾는 큰 과제에 직면했습니다. 그는 셀룰로오스 아세테이트, 폴리에틸렌 등 다양한 재료를 시도했지만 그 어느 것도 제대로 작동하지 않았습니다. 포기하려던 그는 뭔가 이상한 점을 발견했습니다.
어느 날 그는 해변을 따라 걷다가 바다 위를 날아다니는 갈매기 떼를 보았습니다. 그는 그들이 물 속으로 뛰어들어 물고기를 잡은 다음 다시 해안으로 날아가는 것을 관찰했습니다. 그는 어떻게 그들이 아프거나 탈수되지 않고 바닷물을 마실 수 있는지 궁금해했습니다. 그는 더 조사하기로 결정했고 갈매기의 눈 근처에 소금샘이라고 불리는 특별한 분비선이 있다는 것을 발견했습니다. 이 샘은 콧구멍을 통해 혈액에서 염용액 형태로 과도한 염분을 분비합니다. 이렇게 하면 수분 균형을 유지하고 염중독을 피할 수 있습니다.
이후 RO 기술은 급속한 발전기에 접어들며 점차 상용화 방향으로 나아갔다. 1965년에 최초의 상업용 RO 시스템이 캘리포니아 주 콜린가에 건설되어 하루에 5000갤런의 물을 생산했습니다. 1967년 Cadotte는 RO 멤브레인의 성능과 안정성을 향상시킨 계면 중합법을 사용하여 박막 복합 멤브레인을 발명했습니다. 1977년에 FilmTec Corporation은 보관 시간이 길고 운송이 용이한 건식 멤브레인 요소를 판매하기 시작했습니다.
요즘 RO 멤브레인은 공급 수질 및 적용 요구 사항에 따라 다양한 유형과 크기로 제공됩니다. 일반적으로 RO 멤브레인에는 나선형 권선형과 중공 섬유형의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 나선형으로 감긴 멤브레인은 천공된 튜브 주위에 감긴 평평한 시트로 만들어져 원통형 요소를 형성합니다. 중공사막은 속이 빈 코어가 있는 얇은 튜브로 만들어져 다발 요소를 형성합니다. 나선형 막은 해수 및 기수 담수화에 더 일반적으로 사용되는 반면, 중공 섬유 막은 식수 정화와 같은 저압 응용 분야에 더 적합합니다.
특정 용도에 적합한 RO 멤브레인을 선택하려면 다음과 같은 여러 요소를 고려해야 합니다.
- 염 제거율: 멤브레인에 의해 제거되는 염의 비율입니다. 염분 제거율이 높을수록 수질이 높아집니다.
- 물유량(Water Flux) : 단위면적 및 시간당 막을 통과하는 물의 양. 물 흐름이 높을수록 생산성이 높아지고 에너지 소비가 낮아집니다.
- 내오염성: 유기물, 콜로이드, 미생물 및 미네랄 스케일링에 의한 오염에 저항하는 막의 능력입니다. 오염 저항성이 높을수록 멤브레인 수명이 길어지고 유지 관리 비용이 낮아집니다.
- 작동 압력: 멤브레인을 통해 물을 구동하는 데 필요한 압력. 작동 압력이 낮다는 것은 에너지 소비와 장비 비용이 낮다는 것을 의미합니다.
- 작동 pH: 멤브레인이 손상 없이 견딜 수 있는 pH 범위입니다. 더 넓은 작동 pH는 다양한 급수원과의 더 많은 유연성과 호환성을 의미합니다.
서로 다른 RO 멤브레인은 이러한 요소들 사이에서 서로 다른 장단점을 가질 수 있으므로 성능 데이터를 비교하고 특정 적용 조건에 따라 가장 적합한 것을 선택하는 것이 중요합니다.
게시 시간: 2023년 11월 2일