개념 한 쪽
수질환경기사 막분리 — 역삼투와 정밀여과
역삼투에서 유효 압력차로 투과 유속과 막 면적을 구하는 방법, 정밀여과의 분리 원리와 운전 조건, 정밀여과·한외여과·역삼투의 구분을 익힌다.
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뜻
역삼투에서 물이 막을 통과하는 투과 유속은 물질전달계수에 유효 압력차를 곱해 구한다. 유효 압력차는 공급 압력차에서 삼투압차를 뺀 값이다. J = K × (ΔP − Δπ)이다. 물질전달계수 0.104L/(일·m²·kPa), 압력차 2,400kPa, 삼투압차 310kPa이면 투과 유속은 0.104 × (2,400 − 310) = 217.36L/(일·m²)이다.
막 면적은 처리 유량을 투과 유속으로 나누어 구한다. 하루 760m³를 처리하려면 유량을 760,000L/일로 바꾸고 217.36L/(일·m²)로 나누어 약 3,496m²가 필요하다. 삼투압차를 빼지 않거나 유량 단위를 리터로 바꾸지 않으면 면적이 달라진다.
정밀여과는 정수압차를 구동력으로 하여 입자 크기 차이로 거르는 물리적 체질 작용으로 분리한다. 운전 압력은 낮은 정수압차인 0.1~1bar이고, 막의 구멍 크기는 0.1~10μm이다. 전자공업용 초순수 제조나 무균수 제조처럼 입자 제거가 필요한 곳에 쓴다. 용해와 확산은 정밀여과의 주된 분리 원리가 아니다.
분리 기구는 막의 종류에 따라 다르다. 정밀여과는 입자 체질, 한외여과는 분자 체질, 역삼투는 용해-확산으로 구분한다.
예제
선지 판단은 역삼투의 유효 압력차 계산, 막 면적의 단위 환산, 정밀여과의 분리 원리와 운전 압력·구멍 크기, 막 종류별 분리 기구에서 갈린다. 유효 압력차에서 삼투압차를 빼지 않거나 처리 유량을 m³ 단위로 그대로 쓴 선지가 틀린다. 정밀여과를 용해-확산으로 분리한다고 적거나 구동력을 높은 압력으로 본 선지도 어긋난다. 정밀여과와 한외여과의 분리 기구를 바꾸어 적은 선지도 성립하지 않는다.
자주 묻는 물음
- 역삼투의 투과 유속과 막 면적은 어떻게 구하나요?
- 투과 유속은 J = K × (ΔP − Δπ)로 구합니다. 물질전달계수 0.104L/(일·m²·kPa), 압력차 2,400kPa, 삼투압차 310kPa이면 217.36L/(일·m²)입니다. 막 면적은 처리 유량을 투과 유속으로 나누므로, 하루 760m³를 처리하려면 760,000L/일을 217.36으로 나누어 약 3,496m²가 필요합니다.
- 정밀여과는 어떤 원리와 조건으로 운전하나요?
- 정수압차를 구동력으로 입자 크기 차이로 거르는 물리적 체질 작용을 씁니다. 운전 압력은 0.1~1bar이고, 막의 구멍 크기는 0.1~10μm입니다. 전자공업용 초순수나 무균수 제조에 쓰이며, 용해와 확산은 주된 분리 원리가 아닙니다.
- 정밀여과, 한외여과, 역삼투는 어떻게 구분하나요?
- 정밀여과는 입자 체질, 한외여과는 분자 체질, 역삼투는 용해-확산으로 분리합니다.
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