한국초순수기술Korea Pure Water Technology
삼투(Osmosis)란 반투과성의 막(Membrane)을 경계로 저농도의 용매가 고농도의 용액쪽으로 이동하는 현상을 말하며, 삼투압(Osmotic pressure) 이란 두 용매(저농도와 고농도)간에 Chemical potential이 같아지면 용매의 이동이 정지되는 때의 수두 차이를 말한다.
역삼투(Reverse Osmosis) 현상이란 삼투압보다 더 큰 압력을 고농도 용액 측에 가하면 고농도 용액의 용매는 저농도의 용매 측으로 이동하게 되는데 이를 역삼투 현상 이라 한다.
실제 역삼투 압력은 삼투압의 약 2배 정도 이어야 하며 다음과 같이 계산할 수 있다.
| 항목(Item) | 원소 기호 | 원자 번호 | 제거율(%) (Rejection Average) |
항목(Item) | 원소 기호 | 원자 번호 | 제거율(%) (Rejection Average) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Calcium(칼슘) | Ca | 20 | 98 - 99 | Zinc(아연) | Zn | 30 | 98 - 99 | |
| Sodium(나트륨) | Na | 11 | 98 - 99 | Mercury(수은) | Hg | 80 | 98 - 99 | |
| Magnesium(마그네슘) | Mg | 12 | 98 - 99 | Carbon(탄소) | C | 6 | 98 - 99 | |
| Fluorine(플루오르) | F | 9 | 97 - 98 | Chlorine(염소) | Cl | 17 | 97 - 98 | |
| Potassium(칼륨) | K | 19 | 98 - 99 | Gold(금) | Au | 79 | 96 - 98 | |
| Manganese(망간) | Mn | 25 | 98 - 99 | Iodine(요오드) | I | 53 | 95 - 97 | |
| Iron(철) | Fe | 26 | 98 - 99 | Sulfur(황) | S | 16 | 96 - 98 | |
| Aluminum(알루미늄) | Al | 13 | 98 - 99 | Silica(실리카) | Si | 14 | 85 - 90 | |
| Copper(구리) | Cu | 29 | 98 - 99 | Nitrogen(질소) | N | 7 | 92 - 95 | |
| Nickel(니켈) | Ni | 28 | 98 - 99 | Arsenic(비소) | As | 33 | 95 - 97 | |
| Cadmium(카드뮴) | Cd | 48 | 98 - 99 | phosphorus(인) | P | 15 | 98 - 99 | |
| Silver(은) | Ag | 47 | 98 - 99 | Lead(납) | Pb | 82 | 98 - 99 |
역삼투막(R/O Membrane)은 공급수중의 거의 모든 이온(Ion)에 대하여 95-99.9%까지 물리적으로 제거하여 순수를 생산할 수 있으며, 적절한 후처리 공정을 접목하여 초순수를 생산할 수 있다. 따라서 종래의 이온교환방식 장치의 단점이었던, 잦은 재생(Regeneration)에 의한 장비의 비가동 시간, 약품비용, 인력의 낭비, 악성 폐수의 처리 문제 등을 합리적으로 해결할 수 있는 장치이다.
지구상에 존재하는 물 가운데 약 97%는 바닷물이며, 이 바닷물은 96.5% 정도의 순수한 물과 3.5% 정도의 무기염류를 비롯하여 용존 기체와 불용성 혼합물 등 지구상의 거의 모든 원소들을 함유하고 있다.
이 중 무기염류는 해수의 가장 중요한 성분으로 육지, 대기 등과의 긴밀한 상호작용에 의해 해수에 분포되어 있다.
해수중의 무기염류는 염소이온(Cl)과 나트륨이온(Na)이 85%를 차지하고 있으며 이밖에 황산이온(SO4), 마그네슘 이온(Mg), 칼슘이온(Ca) 및 칼륨이온(K) 등이 대부분을 차지한다.
해수의 담수화(Desalination of seawater) 설계에 있어 이들 무기물 및 유기물에 의한 역삼투막(R/O Membrane)의 가용한계를 필히 고려하여야 하며 적절한 압력의 공급, 내부식성 재료의 선정 등 신중한 설계가 요구된다.
역삼투막(R/O Membrane)을 이용한 해수담수화장치는 각 도서지역을 비롯하여 선박 또는 각종 해상구조물 등 상수도의 공급이 불가능한 지역에 주로 응용되고 있으며 증류방식(Distillation)에 비해 간편한 운전, 에너지의 절약 등 뛰어난 장점을 가지고 있다.
해수담수화장치의 운전 효율을 높이기 위하여 가능한 한 청정도가 높은 해수를 취수하여야 하며 취수지점 및 취수방식의 선정은 장치의 운전에 있어 매우 중요한 변수로 작용한다.
일반적으로 대형 장치의 취수방식은 청정도가 높은 해저 60m 이하의 심해 취수방식이 응용되며, 중·소규모 장치의 경우에는 해안에 심정을 개발하여 취수 해야 한다.
또한 해수담수화장치에서 방류되는 농축수는 염분 농도가 매우 높고, 밀도 또한 상당히 높은 상태가 되므로 해안에 방류하면 농축수가 해저에 침강하여 고밀도 층을 형성할 우려가 있으므로 주변 해수와 쉽게 희석될 수 있도록 적절한 배수설비를 갖추어야 한다.
EDI System은 이온교환막, 이온교환수지 그리고 직류전기를 이용하여 순수를 생산하는 장치이다.
이온교환 반응속도가 매우 빨라 전기전도도4～8㎲/cm(TDS, 2-4ppm)의 공급수에서 99% 이상의 이온을 제거할 수 있으며, 고순도의 초순수를 지속적으로 생산 할 수 있다.
따라서, MBP(Mixed-bed Polisher) Resin의 단독 사용 시 보다 운전경비를 획기적으로 절감할 수 있는 장치이다.
폴리설폰(Polysulfone)등의 다공성 소재로 제작된 여과막을 이용한 장치로서 고분자 유기물, 콜로이드 그리고 초미립자 등의 분리 제거를 목적으로 한다. 특히 초순수의 Particle 제거에 필수적인 장치이다.
| DESCRIOTION | CAP | ASTM | ACS | USP | NCCLS | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| I | II | III | I | II | III | I | II | III | |||
| Resistivity(비저항) (㏁/cm) |
10.0 | 2.0 | 0.1 | 16.7 | 1.0 | 1.0 | 0.5 | 6.67 | 10.0 | 2.0 | 0.1 |
| Bacteria(세균) (CFU/mL Max.) |
10 | 104 | - | 0 | 10 | - | - | - | 10 | 103 | - |
| SiO2(실리카) (mg/L Max.) |
0.05 | 0.1 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 10.0 | - | - | 0.05 | 0.1 | 1.0 |
| KMnO4 Retention (과망간산칼륨소비량) (mg/L Max.) |
60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 10.0 | - | - | 60.0 | 10.0 | - |
| Particle(미립자) (ea/L 〈0.2㎛ Max.) |
0.0 | - | - | - | - | - | - | - | 0.0 | - | - |
| Total Matter (mg/L Max.) |
- | - | - | 0.1 | 0.1 | 1.0 | - | 1.0 | - | - | - |