미세여과(MF)
여과 정밀도는 0.1~50마이크론입니다. 미세 여과에는 다양한 PP 필터 엘리먼트, 활성탄 필터 엘리먼트, 세라믹 필터 엘리먼트 등이 포함됩니다. 미생물과 같은 물 속의 유해 성분을 제거합니다. 필터 엘리먼트는 세척이 불가능한 경우가 많으며, 정기적으로 교체해야 하는 일회용 필터 소재입니다.
①PP코튼코어: 일반적으로 침전물, 녹 등 물 속의 큰 입자를 제거하는 낮은 요구조건의 거친 여과에만 사용됩니다.
②활성탄: 물 속의 각종 색깔과 냄새를 제거할 수 있으나, 물 속의 박테리아를 제거할 수 없으며, 침전물과 녹의 제거 효과도 매우 낮습니다.
③세라믹 필터 소자: 여과 정밀도가 0.1마이크론에 불과하고 유량이 일반적으로 작아 세척이 쉽지 않습니다.
초여과막(UF)
미세다공성 여과막은 0.001~0.02 마이크론의 정격 기공 크기 범위와 일관된 기공 크기 기준을 갖습니다. 한외여과막 여과는 압력차를 구동력으로 사용하는 한외여과막을 사용하는 막 여과 공정입니다. 대부분의 한외여과막은 유사한 특성을 가진 아세트산 섬유 또는 고분자 재료로 제작됩니다. 한외여과막은 처리 용액 내 용질의 분리 및 농축에 적합하며, 다른 분리 기술로는 분리가 어려운 콜로이드 현탁액의 분리에도 자주 사용되며, 그 응용 분야는 지속적으로 확대되고 있습니다.
압력차에 따른 멤브레인 초여과는 초미세여과 멤브레인 여과, 미세다공성 멤브레인 여과, 역삼투 멤브레인 여과의 세 가지 유형으로 분류됩니다. 이들은 멤브레인 층이 유지할 수 있는 미세 입자 크기 또는 분자량에 따라 구별됩니다. 멤브레인의 정격 기공 크기 범위를 구별 기준으로 사용할 때 미세다공성 멤브레인(MF)은 정격 기공 크기 범위가 0.02-10 μm이고, 초미세여과 멤브레인(UF)은 정격 기공 크기 범위가 0.001-0.02 μm이고, 역삼투 멤브레인(RO)은 정격 기공 크기 범위가 0.0001-0.001 μm입니다. 기공 크기가 다양한 초미세여과 멤브레인과 같은 기공에 대한 여러 제어 요소가 있으며, 용액의 종류와 농도, 멤브레인 생산 중 증발 및 응집 조건에 따라 기공 크기 분포가 생성될 수 있습니다.
초여과 물리적 지도
한외여과막은 일반적으로 고분자 분리막이며, 한외여과막에 사용되는 고분자 재료는 주로 셀룰로스 유도체, 폴리설폰, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리카보네이트로 구성됩니다. 한외여과막은 제약, 식품, 환경 산업에서 널리 사용되며, 평막, 롤막, 관형막 또는 중공사막으로 제작될 수 있습니다.
초미세여과막은 최초로 발명된 고분자 분리막 중 하나였으며, 초미세여과기는 1960년대에 제작되었습니다. 초미세여과막은 산업계에서 널리 활용되고 있으며, 새로운 화학 공정으로 부상했습니다. 초미세여과막은 생물학적 제품, 의약품, 식품의 분리, 농축, 정제뿐만 아니라 혈액 처리, 폐수 처리, 초순수 제조의 최종 처리 장치에도 사용됩니다.
나노여과(NF)의 여과 정밀도는 한외여과와 역삼투압의 중간 수준이며, 담수화율은 역삼투압보다 낮습니다. 시장에서는 "나노여과는 엉터리 역삼투"라는 말이 널리 퍼져 있었습니다. 하지만 이는 오해의 소지가 있는 기술적 발상입니다.
나노여과 물리적 지도
실제 분리 개념에서 나노여과는 다우난 효과를 만족하고 선택적 이온 제거율을 갖는 여과막으로, 염화나트륨 투과율이 염화나트륨 농도에 비례하여 0.4 이상인 막입니다. 주요 응용 분야는 해수담수화 및 다양한 유입 액체의 농축입니다. 다른 이온과 결합된 30,000ppm의 NaCl 농도에서 나노여과막을 사용하여 0% NaCl 제거율을 관찰했습니다.
역삼투압(RO): 여과 정확도는 약 0.0001마이크론이며, 1960년대 초 미국에서 차압을 이용하여 개발된 초고정밀 막 분리 방식입니다. 물 속의 거의 모든 오염 물질(유해 물질과 유익한 물질 모두)을 걸러내고 물 분자만 남깁니다. 대부분의 경우 순수, 산업용 초순수, 의료용 초순수 생산에 사용됩니다. 역삼투압 기술에는 가압과 에너지가 필요합니다.
RO는 영어로 Reverse Osmosis Membrane의 약자입니다. RO막의 기공 크기는 머리카락 굵기의 500만분의 1(0.0001마이크론)이므로 육안으로는 일반적으로 보이지 않으며, 박테리아와 바이러스는 5,000마이크로미터에 불과합니다. 따라서 물 분자와 인체에 유익한 일부 미네랄 이온만 통과하고, 기타 불순물과 중금속은 폐수관을 통해 배출됩니다.
역삼투압의 원리:
무엇보다도 먼저 "삼투"라는 개념을 이해해야 합니다. 삼투는 물리적인 과정입니다. 염도가 다른 두 종류의 물이 반투막 등으로 분리되면, 염도가 낮은 쪽의 물은 투과됩니다. 막은 염도가 높은 물로 들어가지만, 염분은 투과되지 않아 양쪽의 염도가 점차 합쳐져 같은 농도가 됩니다. 그러나 이 과정이 완료되기까지는 오랜 시간이 걸리는데, 이를 삼투압이라고 합니다.
역삼투압 물리적 지도
그러나 염분 함량이 높은 물 쪽에 압력을 가하면, 앞서 언급한 침투가 제한될 수 있으며, 이 압력을 삼투압이라고 합니다. 압력이 높아지면 침투가 역전되어 염분이 그대로 남게 됩니다. 따라서 역삼투 담수화의 원리는 염분이 있는 물(예: 원수)에 자연 삼투압보다 높은 압력을 가하여 삼투가 반대 방향으로 진행되도록 하고, 원수의 물 분자가 막의 반대쪽으로 밀려나 깨끗한 물을 얻는 것입니다. 이를 통해 물 속의 불순물과 염분을 제거하는 목표를 달성할 수 있습니다.
RO 역삼투압의 기원:
1950년, 한 미국 과학자가 우연히 갈매기가 바다를 날 때 바닷물을 한 모금 크게 빨아들이는 것을 발견했습니다. 갈매기는 몇 초 후 바닷물을 조금 토해냈는데, 육지 동물들은 폐로 호흡하기 때문에 이 사실이 우려를 불러일으켰습니다. 고염도 바닷물은 마실 수 없습니다. 해부 결과, 갈매기의 몸은 얇은 막으로 이루어져 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그 막은 매우 정확했습니다. 갈매기가 바닷물을 흡입하면 압축되고, 압력의 영향으로 물 분자가 막을 통과하는 것입니다.
바닷물을 담수로 만들고, 바닷물 속 오염 물질과 고농축 염분을 입으로 뱉어냅니다. 이것이 1953년 플로리다 대학교에서 담수화 장비에 처음 적용된 역삼투 공정의 근본적인 이론적 토대입니다. UCLA 의과대학 교수인 S. 시드니 로드 박사는 2009년 미국 연방 정부 프로젝트의 지원을 받아 S. 소이라잔 박사와 협력하여 역삼투막 연구를 시작했으며, 이를 우주비행사에게 적용하기 위한 연구에 매년 약 4억 달러를 투자했습니다.
게시 시간: 2022년 3월 31일