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 MF막의 특성 |
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- MF막는 다른 막분리 공정보다 높은 투과플럭스를 가지며, 재래식 응집,침전 여과에 비하여 투과수질이 좋다
- 높은 투과플럭스, 용이한 세척, 적용의 유연성및 경제성 등으로 적용이 넓고, 발전 속도가 빠르다.
- MF막는 해수담수화 전처리, 막여과 정수 뿐만 아니라 식품산업, 화학공업, 제약산업 등에 다양 한 분야에 적용
- MF막의 공경은 다른 분리막에 비해 크기 때문에 공극 안으로 콜로이드가 들어가 내부 폐색을 일으킬 우려 높다. |
| Depth filter와 Membrane filter 비교 |
| <Depth Type filter> |
- 여과 media에 무질서한 기공구조를 가지고 있다.
- 기본원리는 일정한 두께를 가진 격자를 통한 기계적 입자제거와 흡착입니다.
- Depth filter는 많은양의 이물질 제거에 사용되며 Membrane filter보다 가격이 상당히 저렴합니다. |
| <Membrane Type filter> |
- 여과 media에 기하학적 일정한 기공구조를 가지고 있습니다.
- 입자들은 크기에 의해 filter 표면에서 Filter pore size보다 큰 모든 입자들이나 유기물들은 제거됩니다
- Membrane filter는 낮은 volume의 cake 여과에 적당합니다. |
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ㅇ 공 경 : 0.01~0.001㎛
ㅇ 여과작용 : 체걸음 작용
ㅇ 제거 대상 물질 : 분자량 5,000~30만 정도의 세균, 콜로이드, 단백질, 고분자 유기물 등
ㅇ 분리 능력 표시 : 분획 분자량(MWCO), 즉 분리해낼 수 있는 분자량의 크기로 나타냄
※ 분획 분자량(MWCO; Molecular Weight of Cut-Off)이란 UF막에서 사용되는 단위, 막에서 90% 이상 저지되는
표준 고분자물질의 분자량으로 표시
ㅇ 조작압력 : 2~5kg/㎠ 정도 |
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UF막의 특성 |
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- UF 막(한외여과막)은 세척을 통하여 여러번 사용 가능
- 한외여과막은 현미경으로 관찰해도 그 세공을 볼 수 없는 것이 MF와 다른 점이다.
- 한외여과막은 일반적으로 비대칭성 구조로 선택분리기능 가진 표면활성층 및 다공성의 지지층으로 구성
- Pore Size보다 큰물질은 Fiter에 걸려서, Pore Size보 작어서 통과한 물질은 확산 작용에 의해 제거 |
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ㅇ 공 경 : 0.005~0.001㎛
ㅇ 여과작용 : 체거름 작용과 확산 작용, 즉 삼투현상을 응용
ㅇ 제거 대상물질 : 분자량 5,000~30만 정도의 세균, 콜로이드, 단백질, 고분자 유기물 등
ㅇ 분리 능력 표시 : 분획 분자량(MWCO)
ㅇ 조작압력 : 5~40kg/㎠ 정도
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NF막의 특성 |
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분획분자량은 RO막과 UF막의 중간적 특성을 가진다.
NF막은 일부염을 저지하며, 유기물에 대해서는 분자량 200~500정도의 분획분자량을 가진다
Nanofiltration이란 용어는 이러한 분자량(200~500)이 20Å의 가상 공극을 갖기 때문에 붙여진 명칭이다.
주로 2가 이온이나 저분자 물질이 분리대상이다.
조작압력이 높아 경제성이 떨어진다.
향후 증발법 등에서 스케일을 유발시키는 이온 물질을 제거하기 위한 전처리 등에 연구 되고 있음 |
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ㅇ 공 경 : 0.001~0.0001㎛
ㅇ 여과작용 : 체거름 작용과 확산 작용, 즉 삼투현상을 응용
ㅇ 제거 대상물질 : 무기성 이온류, 저분자 유기물 등
ㅇ 분리 능력 표시 : 분획 분자량(MWCO)
ㅇ 조작압력 : 40~100kg/㎠ 정도 |
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RO막의 특성 |
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- 이온 상태의 물질까지도 분리할 수 있어 주로 해수담수화, 펄프 폐액 정화, 도금폐수 처리 등에 쓰임
- 향후 수질오염 및 댐건설 등의 어려움으로 해안지역 등에 광역상수도용 해수담수화 추진 및 심층수 개발
- 역삼투막은 막의 한 종류로서 구멍크기는 수Å 정도로 알려져 있으나 일설에는 구멍이 없다고 설명하기도 한다.
- 이러한 반투막의 분리크기와 비교하면 분리대상으로 하고있는 물분자의 크기는 2 Å정도이고, 식염이온의
크기는 4 Å정도로 알려져 있다. |
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기본 특성 |
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구 분 |
분리 대상 |
막구조(막형태) |
조작압력(MPa) |
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정밀여과법(MF) |
입자 지름
0.025∼10㎛ |
균질막/비대칭막 |
1Kgf/㎠ (감압∼0.1) |
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한외여과막(UF) |
분획분자량
1,000∼300,000Da |
비대칭막 |
2~5Kgf/㎠ ( 0.2∼0.5) |
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나노여과막(NF) |
분획분자량
350∼1,000Da |
복합막 |
5~40Kgf/㎠ (0.5∼4) |
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역삼투막(RO) |
염류∼분획분자량
350Da 이하 |
균질막, 비대칭막, 복합막 |
40~100Kgf/㎠ (4∼10) | |
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Filtration Spectrum |
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원 리 |
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- 모듈 유입부에서 유체에 압력을 가하게 되면 유입수는 모듈을 통과하면서 막에서 분라된 순수한 물은 중앙의
생산수 수집관으로 이동하게 되고, 막에서 배제된 유입수는 모듈의 반대쪽 끝에서 농축수가 되어 빠져 나간다.
- 공급수가 각각의 모듈을 지나는 동안 분극 현상이 점처로 증가하고 압력저하를 가져와 분리 구동력을 감소시키
는 원인이 된다.
- 실제 공정에서 사용하는 경우에는 모듈을 압력베셀에 2~6개를 직렬로 연결하여 사용한다.
- 모듈은 보통 1m 정도의 길이에 8Inch. 4inch 등이 직경을 가지며 통상 직경으로 8inch, 4inch막이라 호칭한다.
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구 조 |
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- 나권형 모듈은 입구가 한쪽인 봉투와 같은 형태의 평막사이에 생산수가 흐를 수 있는 공간을 두었으며, 막과
막사이에는 Mesh Space를 두어 원수가 흐를 수 있도록 하였다.
- 막과 막의 표면사이에 Polypropylene 재질의 메쉬 스페이서를 삽입하여 와류증대시켜 물질전달 촉진시키고
농도 분극 감소시킨다.
- 공급수가 각각의 모듈을 지나는 동안 분극 현상이 점차 증가로 압력 저하되고, 불리 구동력 감소 원인이 된다
- 즉 Module은 2장의 평막 사이에 통수가 가능한 지지체를 넣고 막의 외면에는 그물형태의 Spacer를 적층시킨 후
Roll Cake형태로 말아서 만든다 |
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원 리 |
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- 모듈 유입부에서 유체에 압력을 가하게 되면 유입수는 모듈을 통과하면서 막에서 분라된 순수한 물은 중앙의
생산수 수집관으로 이동하게 되고, 막에서 배제된 유입수는 모듈의 반대쪽 끝에서 농축수가 되어 빠져 나간다.
- 공급수가 각각의 모듈을 지나는 동안 분극 현상이 점처로 증가하고 압력저하를 가져와 분리 구동력을 감소시키
는 원인이 된다.
- 실제 공정에서 사용하는 경우에는 모듈을 압력베셀에 2~6개를 직렬로 연결하여 사용한다.
- 모듈은 보통 1m 정도의 길이에 8Inch. 4inch 등이 직경을 가지며 통상 직경으로 8inch, 4inch막이라 호칭한다. |
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특 징 |
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- Spriral-wound module은 가장 compact하고 가격이 싸기 때문에 가장 많이 사용되고 있다.
- 나선형 시스템은 중공사형만큼 촘촘하지는 못하지만 형태가 정해져 있지 않아 여러 가지 환경과 공정에 다양
하게 적용할 수 있다.
- 막의 충진 밀도를 높이기 위해 막의 간격을 작게함으로 SS 제거 등의 전처리 필요하다.
- 원래 인공신장용으로 사용된 것이지만 Gulf General Atomic사에 의해 산업용으로 개발되었다. |
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구 조 |
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- 중공사형 모듈은 pressure vessel속에 빈공간이 있는 섬유성 실을 수천개에서 수만개씩 배열시킨 형태이다.
- 다른 모듈에 비해 부피당 막 표면적이 가장 넓으며, 고농도의 오염물질에 오염되기 쉽다
- 투과방식에 따라 내압식과 외압식으로 분류 |
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· 내압식 : 원수가 막 내부에서 흐르며 막 외부로 처리수를 흐르게 하는 형식
· 외압식 : 원수는 막 외부에 위치, 처리수는 막 외부에서 내부 흐르는 형식 |
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- 내압식의 경우 막내부 유로 폐쇄 방지 위해 확실한 전처리 필요. |
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원 리 |
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- 중공사 모듈이 투과 방식은 막 내측에 유입하는 내압식과 막 이측에서 원수를 유입하는 외압식이 있다.
- 중공사형 막은 사람의 머리카락보다 직경이 작은 매우 미세한 방향성 폴리아미드로 만들어 지는데 섬유는 표면
위에 0.1∼1 μm사이의 매우 얇고 촘촘한 층을 가지는 비대칭적인 것인 반면, 외층아래는 상대적으로 두꺼운
20∼30μm 다공성층이 존재한다.
- 따라서 중공사형 막은 자기지지형이며 두꺼운 벽을 가진 실린더와 유사하다. 외경과 내경의 비가 2:1정도가 되
는 중공사는 파괴없이 높은 운전압력을 견딜정도의 강도를 갖기 때문에 다른 시스템과 비교하여 극도로 빽빽하
게 주어진 부피를 채울 수 있다.
- 소규모의 RO장치에서는 관형의 외압형 모듈을 사용하는 것이 가장 바람직하며 대행화 할수록 단위용적당 투과
량이 큰 중공사형을 사용하는 것이 바랍직하다고 사료된다 |
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특 징 |
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- Fiber 다발 양쪽은 epoxy로 접착하여 사용하므로 다른 module과는 달리 막지지체가 없어 고압에서 사용 곤란
- 단위 부피당 막면적이넓어 처리액의 점도가 높지 않거나 sludge형성이 적은 물질을 분리하는데는성능 우수
- 막내부 유로폐색을 일으킬 수 있으므로 철저한 전처리 필요.(고농도 현탁물질에 오염 쉽다)
- 중공사 모듈은 충진밀도가 높아 단위부피당 막 표면적이 가장 넓다.
- 만들기가 쉽고 경제적인 system으로 매우 큰 fiber막면적을 갖는다.
- 내압식은 막 내경 작아 작은 유량으로 높은 유속 가능하나 압력 손실 크고, 유로 폐색 발생 쉽다.
- 외압식은 원수중에 현탁물질이 존재하는 경우 사용하며, 중공사막 사이에 현탁물질 축적 발생 |
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구 조 |
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- 관상형 모듈은 내압용기안에 파이프 형상의 분리막 element를 여러개 모아 놓은 형태
- 분리막 element 란 파이프 형태의 다공질 지지돤의 안쪽에 분리기능을 갖는 분림막을 고정시키는 개별 파이프
형태 대부분 내압식으로 운전하며 스폰지볼 세정
- Tubular module은 다른 module 형식에 비해 공급액 유로 입구가 크고 공급액의 유속을 크게할 수 있는 구조로
됨 Tubular module은 good fluid hydrodynamics로 인한 fouling의 저항성이 크다는 장저이 있어서 비용이
높다는 문제를 극복하고 있지만 일반적으로 U/F에만 적용되고 있다. |
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원 리 |
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- 관형시스템에서의 막은 직경 12∼25mm의 고압에서 견딜 수 있는 다공성 튜브내에 위치한다. 고압을 지닌 유입
수가 튜브내로 유입되면 침투수는 막을 통과하여 막을 통해 외부로 나가고 튜브의 내부에 남은 농축수는 다른
쪽 끝에서 관 밖으로 유출된다.
- 이 시스템은 특히 부유 고형물의 농도가 높은 유입수에 대해 유효한데 예를 들면 치즈 생산공장이나 탈지유 생산
공장과 같은 낙농산물의 가공공장에서 탈수에 유용하다 |
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특 징 |
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- 거대 입자만을 제거하는 정도의 단순한 전처리 만을 막의 운전이 가능하다.
- 유속을 크게 할 수 있으므로 막면상의 Scale형성이 적다.
- 여러가지 세정법의 적용이 가능하므로 세정이 용이. (Sponge Ball 세정 등)
- Module구조가 간단하므로 막교환이 용이하다. (막교환비용이 싸다)
- 막면적비 장치용량이 크기 때문에 설치공간이 많이 필요하다.
- 보통 높은 유속으로 운전하므로 에너지 소비가 많다.
- 단위 부피당 막의 면적이 크지 않기 때문에 담수화의 경우 사용된 예가 드물다.
- 충진밀도 작으나 유로단면 커서 고농도의 현탁입자 함유한 액체 적용 가능
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구 조 |
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- 각 모듈 간격 조절 가능하며, 고농도의 현탁물질 함유한 원수 적용 가능
- 여과 면적 넓게 하기 위하여 부채형태로 접기도 한다.
- 평판형 module은 지지판의 양면에 평막을 붙인 것이고 작은 공간을 경계로 일정한 간격으로 층을 이루어 모듈
화한 것이다.
- 현재는 일반적으로 electrodialysis, pervaporation system 또는 small ultrafiltration과 R/O system에 제한
되어 사용하고 있다. R/O system이 적용되는 것은 보통 수평형배열식을 쓰며, UF system에는 수직형 배열
식을 사용한다. |
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특 징 |
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- 각 모듈이 간격 조절이 가능하여 고농도 현탁물질을 함유한 원수에 적용 가능
- 분해 조립이 가능하여 세정이 용이하다.
- 각각의 평막 자체만 교체가 가능하다 |
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- 유기막과 무기막이 있다
- 충진밀도 작으나 유로면적 커서 고농도 현탁물질 함유한 원수 적용가능
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| | 신성크린텍 부산해양연구소설치사진 |
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