Simulation of Pervaporation Process Through Hollow Fiber Module for Treatment of Reactive Waste Stream from a Phenolic Resin Manufacturing Process

For the treatment of reactive phenolic resin waste, a simulation model of pervaporative dehydration process has been developed through hollow fiber membrane module. Some of basic parameters were determined directly from dehydration of the waste liquid through a flat sheet membrane to get realistic values. The simulation model was verified by comparing the simulated values with experimental data obtained from hollow fiber membrane module. Hollow fiber membranes with active layer coated on inside fiber were used, and feed flew through inside hollow fiber. Feed flow rate affected membrane performances and reaction by providing a corresponding temperature distribution of feed along with fiber length. Feed temperature is also a crucial factor to determine dehydration and reaction behavior by two competing ways; increasing temperature increases permeation rate as well as water formation rate. Once the permeate pressure is well below the saturated vapor pressure of feed, permeate pressure had a slightly negative effect on permeation performance by slightly reducing driving force. As the pressure approached the vapor pressure of feed, dehydration performances declined considerably due to the activity ratio of feed and permeate.

페놀수지 생산공정에서 배출되는 반응성 폐수처리를 위한 중공사막 모듈 투과증발 공정모사

반응성 페놀수지 폐액을 처리하기 위해 중공사막 모듈을 이용한 투과증발 막 탈수공정을 연구하였다. 이 공정의 거동을 예측하기 위한 모사모델을 확립하였고 여기에 사용되는 중요 기본 파라메타들을 평판형 막을 사용하여 직접 구하여 사용함으로써 공정모사의 정확성을 얻을 수가 있었다. 이들을 모사치와 중공사 투과증발 막으로 부터 직접 측정한 각 투과특성들을 비교한 결과 서로 잘 일치함을 보여 본 모사모델의 타당성을 입증하였다. 사용된 중공사막은 중공사 안쪽에 활성층이 도포되어 있으며 공급액은 중공사 내부로 공급하였다. 공급액의 막내에서의 흐름속도에 따라 온도분포가 결정되며 이에 따라 막 투과특성이 달라짐을 모사결과로부터 얻을 수가 있었다. 공급액 온도증가는 막을 통한 탈수 투과 속도를 증가시킬 뿐 아니라 반응속도 증가로 인하여 물 생성속도도 증가시킴으로써 공급액 저장조 내의 수분 함량은 이들 상반된 공정들에 의해 결정이 됨을 보였다. 투과압력이 공급액 증기압보다 훨씬 작은 범위에서 증가할 경우 투과추진력인 공급액과 투과부의 투과물 활성도비 감소가 크지 않아 투과특성을 약간 저하시킨다. 그러나 투과압력이 공급액의 증기압에 접근할 경우 활성도비 감소가 현저하게 일어나 투과특성저하가 급격히 일어난다.