• 대한환경공학회지
• /
• 제28권6호
• /
• pp.640-647
• /
• 2006

도금공장에서 발생하는 폐수에는 니켈 등 중금속이 고농도로 함유되어 있어 그 처리가 매우 어려운 편이며, 최근에는 공해물질의 발생을 사전에 예방하는 공정을 도입하거나, 발생된 폐수 및 폐기물을 적절히 처리하여 재활용하는 청정기술이 도입되는 추세이다. 본 연구에서는 니켈 도금 공정에서 발생되는 폐수를 대상으로 이온교환과 전기투석 공정을 이용하여 니켈의 회수가능성 및 효율을 평가하였다. 이온교환수지 5 종을 이용한 이온교환 실험결과 S 1467(gel-type 강산성 양이온 교환수지)의 교환용량이 가장 높았으며 재생실험결과 4 N HCl을 재생재로 사용한 경우에서 재생율 및 재생농도가 가장 높았다. 전류밀도, 전극액 농도, 농축액 및 전극액 유량을 변화시켜가며 운전한 전기투석 실험결과 최적의 운전조건은 전류밀도 $250A/m^2$, 전극액 농도 2 N $H_2SO_4$, 전극액 및 농축액 유량 30 mL/min였다. 이온교환수지 500 mL를 사용한 이온교환 scale-up 실험결과 S 1467 수지의 교환용량은 1.88 eq/L resin, 재생율은 93.7% 이었고 cell pair 수를 2개로 증가시킨 전기투석의 scale-up 실험결과, 농축 및 희석효율은 증가하였으나, 전류효율은 일정하였다.

• 자원리싸이클링
• /
• 제26권6호
• /
• pp.65-72
• /
• 2017

APT (Ammonium paratungstate)는 금속절단 공구, 드릴의 날, 광산공구, 군사무기 재료 등 산업 전반에 다양한 용도로 사용되며, 고순도의 APT(S)를 제조하기 위해서는 $Na_2WO_4$ 수용액으로부터 전환된 $H_2WO_4$ 내의 불순물 정제 공정이 필요하다. 이미 널리 알려진 기존의 습식방법인 $Na_2WO_4$ 수용액에 HCl(Aq)을 첨가하여 $H_2WO_4(S)$을 제조하는 경우에는 불순물인 Na를 200 ppm 이하로 제거하는데 어려움이 있다. 이러한 점을 개선하기 위하여 본 연구에서는 양이온 격막을 이용한 전기투석 공정을 통해 Na를 제거하는 보다 경제적이고 효율적인 방법을 연구하였다. 폐 텅스텐 초경드릴 및 스크랩을 용해하기 위해 첨가되었던 $Na_2CO_3(S)$로 인한 $H_2WO_4$ 수용액 내의 다량의 Na를 전기투석 공정을 통해 20 ppm 이내로 제거함으로써 전기투석법 이용 시 Na 제거 효과가 큼을 확인하였다.

• 멤브레인
• /
• 제33권4호
• /
• pp.181-190
• /
• 2023

폐수 처리는 담수 공급의 수요를 맞추고 동시에 환경 오염을 제어하기 위한 가장 중요한 기술 중 하나이다. 여러 종류의 증류법과 역삼투 공정과 같은 다양한 기술은 더 높은 에너지 투입을 필요로 한다. 축전식 탈염(CDI) 기술은 전력 소비가 매우 적어 슈퍼커패시터 원리에 기반한 대안으로 떠오르고 있다. 공정의 효율성을 향상시키기 위해 전극 재료를 개선하기 위한 연구가 계속되고 있다. 역전기투석은 가장 일반적으로 사용되는 담수화 기술 및 삼투압 발전기이다. 역전기투석의 효율을 향상시키기 위해 수행된 많은 연구 중, 맥신(MXene)은 이온교환막 및 2차원 나노유체 채널로서 역전기투석의 물리적 및 전기화학적 특성을 향상시킬 수 있는 유망한 방법으로 떠오르고 있다. 맥신은 단독 사용뿐만 아니라 다른 물질들이 맥신과 혼합되어 복합막의 성능을 더욱 향상시킨다. 전처리를 거치거나 Ti₃C₂T_x, 나피온 등을 포함한 이종구조를 가진 맥신은 각각 최대 담수화 성능 측정 결과를 통해 담수화 산업에서 유망한 재료로 맥신의 잠재력을 입증했다. 역전기투석을 통한 삼투압 발전 산업에서 이온교환막에서 비대칭 나노유체 이온 채널에 맥신을 사용함으로써 최대 삼투압 출력 밀도를 크게 향상시켰으며, 대부분 상용화 기준값인 5 Wm^-2를 넘었다. 일정 개수의 단위체를 연결함으로써 매개체의 도움 없이 전자기기에 직접적으로 전력을 공급할 수 있는 수준의 전압이 출력됐다. 본 리뷰에서는 맥신 복합막을 기반으로 한 전기투석 공정의 최근 연구들에 대해 설명한다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
• /
• 제1권1호
• /
• pp.69-73
• /
• 2013

역삼투막을 이용한 해수담수화 공정에서 발생되는 농축수의 최소방류 및 회수율 극대화를 위한 공정으로 전기투석을 이용한 농축수의 이차 농축기술 연구를 수행하였다. 실험방법은 정전압운전 방식을 채용하였으며, 농축/탈염조의 용량비율, 전압별 변화 및 전해질을 농축수로 활용시 등에 대한 검토를 수행하였다. 사용한 막은 다가이온막을 채용하였으며, 전력효율을 최소화하며, 농축수의 농도를 극대화 및 탈염수의 농도를 최소화할 수 있는 조건 도출을 목표로 삼았다. 실험결과 농축/탈염조의 비율은 1대 5의 비율이, 전압의 경우 12V로 전해질의 경우 농축수를 이용시에도 효율에는 큰 차이가 발생하지 않았다. 이와 같은 실험조건에서 도출된 최적조건으로는 탈염수의 총용존고형물 농도가 5.32g/l, 이차 농축수의 염도는 17.07%이며 전력량은 탈염수 톤당 16.74kWh로 나타났다.

• 청정기술
• /
• 제23권1호
• /
• pp.1-14
• /
• 2017

높은 농도의 질산염을 포함하는 물은 인간의 건강을 위협하고 부영양화의 원인이 되기 때문에 제한 농도 이하로 처리되어야 한다. 그러나 질산염은 수용액에서의 높은 용해도로 인해 응집, 여과 및 침전과 같은 일반적인 처리공정으로는 제거가 거의 불가능하다. 따라서 흡착, 이온교환, 역삼투, 탈질과 전기투석과 같은 다른 기술이 질산염의 효과적인 제거를 위해 요구된다. 이들 각 기술은 비용, 수질 개선 정도, 잔류물 처리와 전처리 요구와 같은 인자의 비중에 따라 장점과 단점과 가능성을 가지고 있다. 흡착은 가격 효율성, 운전의 용이성과 설계의 간편성으로 가장 보편적으로 사용되는 공정이다. 흡착제의 표면개질은 질산이온 흡착능력을 개선하였다. 역전 전기투석과 역삼투의 질산-선택 멤브레인 공정은 수용액 중의 질산이온 제거에 오랜 동안 많은 지역에서 효과적임이 증명되었다. 두 기술은 높은 농도의 폐기물을 생성하고 이것의 신중한 처분이 필요하다.

• 멤브레인
• /
• 제12권3호
• /
• pp.171-181
• /
• 2002

이온교환막의 전압-전류곡선의 plateau length를 결정하는 변수를 다양한 NaCl 농도와 유속 하에서 연구하였다. 또한, 한계전류밀도 이상의 전류에서 전기투석공정 운전의 타당성을 검토하기 위해 다양한 전류밀도의 전원을 공급하면서 0.1 M NaCl 용액의 탈염실험을 실시하여 이온의 제거효율, 전류효율, 에너지소비량, 물 분해 현상을 측정하였다. NaCl 용액의 농도와 유속이 감소하면서 확산경계층의 두께도 함께 감소하였으며, 본 확산경계층의 두께는 plateau length와도 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다. 탈염실험에서 측정된 이온 제거 효율 및 전류효율은 한계전류밀도 이상에서도 한계전류밀도 이하에서의 탈염실험과 크게 차이 나지 않은 것으로 보아 한계전류밀도 이상에서도 대부분의 전류는 이온교환막 표면의 물분해에 의한 것이 아니라 막을 통한 이온의 이동에 의한 것으로 사료된다. 한계전류밀도 이상에서의 탈염운전에 대한 에너지소비량은 plateau length의 영향으로 한계전류밀도 이하에서의 탈염운전 보다 다소 높지만, 한계전류밀도 이상에서는 전류밀도의 증가에도 에너지소비량이 증가하지 않았다. 이러한 결과들은 물분해 현상이 심각하게 일어나지 않는 한 한계전류밀도 이상에서도 매우 경제적으로 전기투석 공정을 운전찬 수 있다는 것을 제시해 주는 것이다.

• 청정기술
• /
• 제15권4호
• /
• pp.253-257
• /
• 2009

LCD 제조공정에서 배출되는 질산과 초산, 인산, 그리고 Al과 같은 금속이온을 함유한 폐에칭액으로부터 진공증발과 확산투석을 이용하여 고순도 인산을 회수하여 인산암모늄을 제조하고자 하였다. 진공증발을 이용하여 질산과 초산을 제거하였다. 진공도가 -650 mmHg인 경우에는 온도 413 K 이상에서 완전 분리되었고, 진공도가 -700 mmHg인 경우에는 온도 393 K 이상의 영역에서 완전히 분리되었다. 그리고 진공도 -730 mmHg의 경우는 온도 383 K 이상에서도 완전 분리가 가능하였다. 99%의 질산과 초산을 제거하였으며, 확산투석을 이용하여 약 97.5% 이상의 Al을 제거하였다. 이렇게 얻어진 고순도 인산과 수산화암모늄을 이용하여 일인산암모늄을 제조하는 공정에서 급격한 발열반응을 제어하고 안정된 적정조건을 도출하기 위하여 수산화암모늄의 농도, 적정 몰비, pH, 온도 등의 반응인자를 조절하여 회수율 약 90%의 일인산암모늄을 제조하였다.

• 청정기술
• /
• 제3권2호
• /
• pp.74-86
• /
• 1997

최근 청정기술의 필요성이 증가하면서 막분리 공정에 의한 산업폐수 처리기술에 대한 관심이 높아가고 있다. 이 연구는 중화법과 water-splitting electrodialysis (WSED)를 이용하여 금속을 포함하고 있는 폐수에서 유용한 물질을 회수하고 무방류계를 실현하기 위한 것이다. 본 연구에서는 산폐수와 혼합폐수 처리의 공정 설계를 위한 공정의 흐름를 확립하였고, 이 공정에 따른 물질수지를 계산하였다. 또한 주요 단위공정인 침전조와 산회수공정의 운전인자에 대한 실험을 수행하였다. 침전공정에서는 KOH와 NaOH를 중화제로 이용하여 pH에 따른 침전효율과 슬러지양을 비교하였으며 산회수 공정에서는 KCl과 NaCl을 합성원료로 이용하여 WSED의 막구조에 따른 회수효율을 조사하였다.

• 멤브레인
• /
• 제3권2호
• /
• pp.51-59
• /
• 1993

해수는 약 3.5%의 여러가지 염류가 용해되어 있는 수용액으로 이러한 용존염류를 제거하여 담수를 얻는 방법으로는 증발법, 냉동법 등과 같이 물의 상변화를 이용하는 방법과 역삼투압법, 전기투석법과 같이 분리막을 이용하여 압력차, 전위차로 분리하는 방법이 실용화되어 있다. 이중에서 역삼투압법은 상변화가 필요없기 때문에 소요에너지가 적고 장치가 Compact하여 설치비 및 설치부지가 적게 든다는 이점을 가지고 있으며, 특히 최근에는 우수한 분리막의 개발 및 공정기술의 향상으로 다른 공정들에 비해 경쟁력을 갖게 되었다.

• 한국막학회:학술대회논문집
• /
• 한국막학회 1993년도 제1회 하계분리막 Workshop
• /
• pp.57-81
• /
• 1993

해수는 약 3.5%의 여러가지 염류가 용해되어 있는 수용액으로 이로한 용존염류를 제거하여 담수를 얻는 방법으로는 증발법, 냉동법 등과 같이 물의 상변화를 이용하는 방법과 역삼투압법, 전기투석법과 같이 분리막을 이용하여 압력차, 전위차로 분리하는 방법이 실용화 되어 있다. 이 중에서 역삼투압법은 상변화가 필요없기 때문에 소요에너지가 적고 장치가 COMPACT하여 설치비 및 설치부지가 적게 든다는 이점을 가지고 있으며, 특히 최근에는 우수한 분리막의 개발 및 공정 기술의 향상으로 다른 공정들에 비해 경쟁력을 갖게 되었다.