단위조작실험 | 한외여과 - 역삼투 여과

 

 

 

TIP

 

 

수돗물과 연못물을 분리막을 이용한 분리공정, 운전시간을 동일하게 유지시키고 기압의 변화를 주었을 때 투과유랑, 투과 Flux, 탁도측정, COD측정, 제거율을 측정하고 비교한다.

 

 

 

한외여과는 정밀여과와 역삼투의 중간에 위치하는 것으로 고분자 용액으로부터 저분자물질을 제거한다는 점에서 투석법과 유사하다. 한편 물질의 분리에 농도차가 아닌 압력차를 이용한다는 점에서는 역삼투압과 근본적으로 동일하다. 역삼투압은 고압을 이용하며, 염류 및 고분자 물질 모두를 배제시킬 수 있다. 반면에 한외여과는 저압을 이용하여, 염류와 같은 저분자물질은 막을 투과시키지만 단백질과 같은 고분자물질은 투과시키지 못한다는 점에서 역삼투와 구분된다. 또한 한외여과는 고분자물질을 각각 저, 중, 고분자 물질로 분리시킬수 있는 특징을 지니고 있다.

 

한외여과막은 대개 10-100Å 크기의 세공을 가지고 있다. 한외여과는 분자량이 1000-5000 정도인 용질의 분리에 효과적이며, 용질과 용매분자량이 100배 이상 차이가 있을 때 적용할 수 있다. 한외여과는 보통 50-2000kPa정도의 압력에서 운전된다. 역삼투압에 사용되는 막은 반투막으로 세공의 크기가 3-10Å 범위로서, 용매분자와 비슷한 크기의 용질분자가 혼합된 용액에서도 선택적으로 용매분자만을 투과시킬 수 있다.

 

막 분리는 매우 효율적이 분리농축방법으로써 현재 식품산업에서 광범위하게 사용되고 있다. 그 중 역삼투법은 저분자용질을 포함하고 있는 제품을 농축할 때 증발대신에 사용할 수 있어 에너지를 절약할 수 있다는 장점이 있다. 한외여과법이 가장 많이 쓰이는 곳은 치즈훼이로부터 단백질을 회수하거나 치즈를 만들기 위해 우유를 예비 농축하는 공정이다.

 

최근에는 효소와 같은 발효생산물의 분리에 점차 막 분리의 이용이 증대되고 있다. 또한 생물반응조로서의 이용가능성이 연구되고 있는데, 특히 효소이용이나 미생물 전이공정에서 반응생산물에 의한 저해반응을 방지하는데 매우 효율적이다.

 

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 최초 수돗물의 원액을 샘플로 채취해둔다. 수돗물을 UF에 넣고 이때 압력차는 2, 4, 6기압으로 일정 시간씩 공정을 가동한다.

 

2) UF에서의 여과물을 일정기압, 일정시간 간격으로 유량을 측정한다.

 

3) 미리 채취해둔 수돗물 원액과 UF에서 여과된 여과물을 COD 테스트기를 사용하여 색 비교를 통하여 COD의 농도를 비교한다.

 

4) 위와같은 1), 2), 3)방법으로 붕어방 연못물을 UF에 넣고 실험을 한다.

 

5) 마지막으로 걸러진 수돗물을 다시 UF에 넣고 위와 같이 실험을 실시한다.

 

6) 최초 수돗물과 붕어방 연못물 그리고 한번 걸러진 수돗물의 실험을 통해 채취한 원액과 여과된 여과물을 탁도계에서 각각의 탁도를 검사한다.

 

 

 

[단위조작실험]한외여과 레포트