막 분리법
물속의 콜로이드 유기물 이온 같은 용존 물질을 반투과성 분리 막을 이용하여 여과함으로써 분리제거 하는 방법이다. 막 분리법은 공정이 간단하고 고온처리가 필요하지 않으므로 유기 용질 분리에 효과적이라는 장점을 가지기 때문에 기존의 분리 공정을 대체할 수 있는 큰 잠재력을 가진다.
막 분리 기술
1. 기본적으로 분리,농축 기술이며 순수한 물리적 처리기술
2. 수처리에는 압력차를 구동력으로 하여, 물(용매)이동에 의해 제거하고자 하는 물질(용질 또는 고형물)을 분리하는 막 여과가 주로 이용되고 있음
3. 정밀여과, 한외여과, 나노(nano) 여과, 역 삼투.
4. 수중의 미소물질과 용해물질을 막으로 저지시켜 목표하는 수질을 유지하는 함.
5. 치밀한 세공을 가진 고분자막 제품을 이용하여 압력에 의해 물질을 분리하는 일종의 여과법.
실험 방법
1. 작동 순서
1) 전원을 220V 10A상당의 배선으로 연결된 콘센트에 연결한다.
2) Feed Tank에 온도를 20°C로 맞춘 물을 약 50리터 정도로 채운다.(* 이 시점에서 순수 투과 Flux를 구한다.)
3) 장치의 온도를 기록한다.
4) Feed Tank와 Low pressure Pump를 연결되어 있는지 확인한다.
5) 모든 밸브를 Maximum으로 열어놓는다.
6) Feed Tank의 콕크가 열려 있는지 확인한다.
7) Low-pressure pump의 s/w를 올려준다.
8) Feed Tank의 물이 원활하게 순환되는지 확인하고 물의 초기 농도를 측정한다.
9) Micro-Filter Housing의 공기가 모두 배출되도록 Low-pressure pump를 가동한다.
10) 유량계를 보아 공기방울이 제거되었나 확인하고 Feed Bypass 밸브를 닫아주면서 High-pressure pump의 s/w를 올려 High-pressure pump를 가동한다.(주의: Procon Pump가 공회전을 해서는 절대로 안된다.)
11) Membrane Out 밸브를 조절하여 Data 표에 있는 압력으로 막 분리기에 공급하도록 한다.
12) 각 압력에서의 concentrate 유량과 permeate유량을 측정한다.
13) 각 압력에서의 concentrate 전도도와 permeate전도도를 측정한다.(주의: 전도도계를 사용할 때 측정부위에 묻어 있는 잔량 때문에 측정값이 달라질 수 있으므로 사용 후엔 깨끗한 물(permeate)로 씻으면서 사용한다.)
14) 한 압력 당 3∽5회 실험한다.
15) 각각의 배제도와 농축도를 계산하고 그래프로 표현한다.
2. 압력 조절
1) Feed Bypass 밸브를 완전히 닫아 준다.
2) Membrane Out 밸브를 서서히 닫으면서 원하는 압력으로 조절한다.
3. 전도도계 보정
1) 정확한 측정을 위하여 표준용액과 전도도계를 보정하여 사용한다.
2) 저농도는 84㎲ 의 표준용액을 사용하고, 고농도에서는 1413㎲ 에서 보정을 한다.
4. 시료채취
1) 100㎖ 의 눈금이 있는 삼각 플라스크 14개를 준비하고 증류수로 세척하여 건조 시켜놓는다.
2) 1개의 삼각 플라스크에 원수농도와 온도가 기재된 Label을 작성하여 붙여둔다.
3) 6개의 삼각 플라스크에 Label을 작성하여 붙여둔다.
4) 장치가 가동되고 안정된 상태에 이르면 Sampling 밸브를 열고 Permeate와 Concentrate를 건조된 삼각 플라스크에 100㎖ 이상으로 가득 받는다.
5. 전도도 측정
1) 세척병에 순수를 담아 놓는다.
2) 크린티슈를 준비한다.
3) 12개의 시료를 채취한 삼각 플라스크의 용량을 100㎖ 로 일정하게 맞춘다.
4) 세척병의 순수로 전도도계 프로브에 뚫린 구멍으로 흘려 넣는다.
5) 크린티슈로 겉에 묻은 물기를 닦아낸다.
6) 장치에 달린 Dryer로 프로브 내부를 건조시킨다.
7) 삼각 플라스크에 프로브를 넣고 프로브에 뚫린 구멍으로 기포가 나오도록 약하게 흔들어 준다.
8) 약 1분 정도 기다린 후 안정된 값을 기록한다.
6. 막 세정
1) 모든 작업이 끝났으면 막을 세정한다.
2) 증류수 또는 화학적 세정액을 준비한다.
3) (7)번 펌프와 세정액을 준비한 탱크와 연결한다.
4) Permeate line의 호스와 Concentrate line의 호스를 세정액 탱크로 연결한다.
5) Low pressure pump S/W를 올려준다.
6) 약 30분간 세정하여 준다. (오염조건에 따라 변할 수 있다.)
7. 장치와 용기세척
1) 실험이 끝났으면 모든 용기와 장치를 Permeate로 세척한다.
2) 막이 건조되지 않게 실험이 끝난 후 V2번을 잠근다.
8. 투과량 측정실험
1) 전도도계를 표준용액과 보정한다.
2) 분석을 위해 전도도계의 Standard curve를 작성한다.
3) NaCl을 사용하여 실험하는 경우, 농도를 10ppm에서 2000ppm까지 표준용액을 임 의로 몇 개 만든 후 각각의 전도도를 측정한다. (이것을 선형화 하여 실제 본 실험 시에 전도도를 측정하여 역으로 NaCl농도를 계산한다.)
4) 농축수와 처리수를 Sampling할 삼각 플라스크를 증류수로 세척하여 건조시켜 놓 는다.
5) 순수를 이용하여 압력 변화를 일정하게 (4, 8, 12, 16kgf/㎠까지)주어 투과량을 측정한다.
9. 농도변화와 압력변화에 따른 실험
1) 5000ppm, 8000ppm의 NaCl용액을 100리터씩 준비한다.
2) 먼저 5000ppm용액부터 실험을 시작한다.
3) 압력조절방법대로 8, 12, 16kgf/㎠ 로 맞추어 실험한다. (압력변화를 정상상태로 유지시킨 후 Sampling하고 전도도 값을 측정하고 기록한다.)
10. Concentrate Recycle에 의한 실험
1) Permeate line의 호스와 Concentrate line의 호스를 Recycle tank로 연결한다.
[화학공학실험]막분리 공정 레포트
1. 실험 목적 가. 에너지 소비가 적은 역삼투막을 이용해 무기물을 분리하여 농도, 온도, 압력에 따른 분리공정을 이해하고, 장치의 조작방법을 습득한다. 2. 실험 이론 및 원리 가. 막 분리법 물
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